MOBILE IP 4G.doc

DỊCH VỤ VIẾT THUÊ ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO / TEL: 0909.232.620
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGÔ THỊ THANH HUYỀN
MOBILE IP & 4G
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội - 2009

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGÔ THỊ THANH HUYỀN
MOBILE IP & 4G
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 60 48 05
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS PHẠM THẾ QUẾ
Hà Nội - 2009

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn “Mobile IP & 4G” là công trình nghiên cứu
của riêng tôi, không sao chép của bất kỳ ai. Nội dung của luận án được trình bày
từ những kiến thức tổng hợp của cá nhân, tổng hợp từ các nguồn tài liệu có xuất
xứ rõ ràng và trích dẫn hợp pháp. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận
văn này chưa từng được công bố tại bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, và nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức
kỷ luật theo quy định.
Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm
2009
Học viên thực hiện
Ngô Thị Thanh Huyền

ii
LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành tốt khóa luận này, ngoài nỗ lực nghiên cứu tìm hiểu, còn có
sự đóng góp không nhỏ của thầy giáo, bạn bè và gia đình của tôi.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thế Quế, người thầy đã
hướng dẫn tôi tận tình trong suốt quá trình làm luận văn.
Bên cạnh đó, tôi nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn bè, người
thân và các đồng nghiệp đã có những nhận xét, đánh giá, trao đổi và cung cấp
cho tôi nhiều tài liệu tham khảo bổ ích giúp tôi hoàn thành tốt luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Trung tâm Dịch vụ khách hàng - Công ty Dịch vụ
viễn thông đã tạo mọi điều kiện cho tôi được hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, nơi luôn động
viên, giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.
Hà Nội, tháng 12/2009
Ngô Thị Thanh Huyền

iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i
LỜI CÁM ƠN........................................................................................................................ ii
MỤC LỤC............................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................................ v
MỞ ĐẦU............................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP........................................................................ 2
1.1 Khái niệm cơ bản ...................................................................................... 2
1.2 Giao thức Mobile Ipv4 .............................................................................. 4
1.2.1Phát hiện agent .................................................................................... 4
1.2.2 Đăng ký............................................................................................... 6
1.2.3 Tạo đường hầm ................................................................................. 10
1.3 Mobile Ipv6............................................................................................. 10
1.3.1 Các tùy chọn trong Mobile Ipv6 ........................................................ 10
1.3.2 Cấu trúc dữ liệu................................................................................. 11
1.4 Cơ chế định tuyến gói tin trong Mobile IP............................................... 11
1.4.1 Định tuyến gói tin bởi MN ................................................................ 11
1.4.2 Định tuyến gói tin bởi HA ................................................................. 12
1.4.3 Định tuyến gói tin bởi FA.................................................................. 13
1.5 Đánh giá về Mobile Ipv4, Mobile Ipv6.................................................... 16
1.5.1 Mobile Ipv4....................................................................................... 16
1.5.2 Mobile Ipv6....................................................................................... 17
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 4G ................................................................ 19
2.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động...................................................... 19
2.2 Hệ thống thông tin di động 4G ................................................................ 25
2.3 Các đặc điểm công nghệ của 4G.............................................................. 33
2.3.1 Hỗ trợ lưu lượng IP ........................................................................... 33
2.3.2 Hỗ trợ tính di động tốt ....................................................................... 33
2.3.3 Hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến khác nhau...................................... 34
2.3.4 Không cần liên kết điều khiển. .......................................................... 34
2.3.5 Hỗ trợ bảo mật đầu cuối – đầu cuối. .................................................. 35
2.4 Mô hình tham chiếu hệ thống di dộng 4G................................................ 35
2.4.1 Miền dịch vụ và ứng dụng ................................................................. 36
2.4.2 Miền nền tảng dịch vụ ....................................................................... 36
2.4.3 Miền mạng lõi chuyển mạch gói........................................................ 36

iv
2.4.4 Miền truy cập vô tuyến...................................................................... 36
2.5 Mô hình tham chiếu hệ thống di động 4G nhìn từ nền tảng dịch vụ......... 38
2.5.1 Sự thuận tiện cho người sử dụng ....................................................... 41
2.5.2 Các dịch vụ tiên tiến.......................................................................... 42
2.5.3 Quản lý hệ thống ............................................................................... 43
CHƯƠNG 3: AN TOÀN VÀ BẢO MẬT TRONG MOBILE IP & 4G............ 45
3.1 Vai trò, vị trí của Mobile Ip trong 4G ...................................................... 45
3.2 Quản lý di động tại tầng mạng................................................................. 46
3.2.1 Quản lý di động tại tầng mạng: Giải pháp cho Macromobility........... 47
3.2.2 Quản lý di động tại tầng mạng: Giải pháp cho Micromobility ........... 49
3.3 An toàn và bảo mật trong Mobile IP........................................................ 61
3.3.1 Sử dụng các mở rộng xác thực (authentication extensions)................ 62
3.3.2 Xác thực thông qua trường Identification .......................................... 63
KẾT LUẬN...................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 68

v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Tên đầy đủ
MN Mobile Node
HA Home Agent
FA Foreign Agent
CoA Care of Address
CN Correspondent Node
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu trúc bản tin Agent Advertisement …………………………….. .4
Hình 1.2 : Cấu trúc bản tin Agent Solicitation ........................................................................6
Hình 1.3 Cấu trúc bản tin Registration Request ………………………………..8
Hình 1.4 : Cấu trúc bản tin Registration Reply ………………………………....9
Hình 1.5: Mobile Node đăng ký gián tiếp ………………………………………9
Hình 1.6: Mobile Node đăng ký trực tiếp ……………………………………..10
Hình 1.7: Các cách để đặt một HA trên mạng chủ ……………………………13
Hình 1.8: Định tuyến tam giác ………………………………………………...14
Hình 1.9: Định tuyến tối ưu ……………………………………………………15
Hình 2.1: Dịch vụ thông tin y tế ……………………………………………….27
Hình 2.2 Hệ thống cung cấp nội dung tiên tiến ………………………………..28
Hình 2.3 Hệ thống định vị …………………………………………………….29
Hình 2.4 Hệ thống đặt hàng di động ………………………………………….30
Hình 2.5 Hệ thống quản lý thực phẩm ………………………………………...31
Hình 2.6 Hệ thống bảo hiểm rủi ro …………………………………………...32
Hình 2.7 Hệ thống quản lý di động ……………………………………………33
Hình 2.8 Mô hình tham chiếu hệ thống thông tin di động …………………….37
Hình 2.9: Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ ………………………………40
Hình 2.10: Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ : tiện nghi người dùng.............42
Hình 2.11: Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ : Các dịch vụ tiên tiến …….43
Hình 2.12: Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ Quản lý hệ thống …………44
Hình 3.1: Vị trí của Mobile IP........................................................................................................ 45
Hình 3.2: Mobile IP trong mạng GPRS ………………………………………46
Hình 3.3: Mobile IP trong mạng WCDMA …………………………………..46

vi
Hình 3.4: Kiến trúc mô hình mạng Mobile IP phân cấp …………………….50
Hình 3.5: MN đăng ký với HA....................................................................................................50
Hình3.6. MN đăng ký tại vùng hoạt động..............................................................................51
Hình 3.7 Thủ tục chuyển giao trong FMIPv6 ………………………………..54
Hình 3.8: Kiến trúc mạng HMIPv6 ………………………………………….58

1
MỞ ĐẦU
Mục tiêu của các mạng di động thế hệ tiếp theo là khả năng cung cấp cho
người sử dụng các dịch vụ thoại, truyền dữ liệu và đặc biệt là các dịch vụ băng
rộng multimedia ở mọi lúc, mọi nơi. Mạng di động 4G hứa hẹn là mạng di động
đón đầu được những yêu cầu của người sử dụng.
Mạng thông tin di động thế hệ sau với công nghệ IP là bước phát triển đột
phá từ mạng di động thế hệ 3G lên 4G. Điều này đặt ra cho các nhà nghiên cứu
cần tìm ra và hoàn thiện hạ tầng IP trong môi trường truyền dẫn không dây để
tích hợp cung cấp tất cả các loại hình dịch vụ băng hẹp và băng rộng, nhu cầu di
chuyển kết nối liên tục tới người dùng. Mobile IP hỗ trợ khả năng di động cho
các đầu cuối trong khi vẫn sử dụng các dịch vụ như ở mạng IP cố định, do đó
tích hợp Mobile IP vào mạng di động để có thể giải quyết vấn đề quản lý thuê
bao di động mà vẫn đảm bảo được chất lượng dịch vụ là vấn đề cần được nghiên
cứu.
Khi thuê bao di động thực hiện các dịch vụ băng rộng multimedia vấn đề
mất an toàn thông tin cần được quan tâm, thông qua các cơ chế xác thực, mã
khóa để đảm bảo cho người dùng là vấn đề cấp thiết cần phải thực hiện.
Luận văn bước đầu tìm hiểu về giao thức Mobile IP và mạng di động 4G,
cơ chế xác thực trong Mobile IP, tổ chức của luận văn gồm 3 chương cấu trúc
như sau:
Chương 1: Tổng quan về Mobile IP, cho một cái nhìn tổng thể về giao
thức, các phiên bản Mobile Ipv4, Mobile Ipv6, về thuật toán chọn đường trong
giao thức Mobile IP, qua đó đánh giá ưu điểm, nhược điểm của giao thức.
Chương 2: Tổng quan về 4G, khái quát về mạng di động 4G, các thế hệ
thông tin di động từ 1G - 3G. Các đặc điểm cơ bản của 4G và các mô hình
khuyến nghị.
Chương 3: An toàn và bảo mật trong Mobile IP & 4G, cho biết vai trò của
Mobile IP trong 4G, các cơ chế xác thực, đảm bảo an toàn cho Mobile IP.
Cuối cùng tổng kết lại những kết quả đã đạt được của luận văn.

2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP
1.1 Khái niệm cơ bản
Mobile Ip là một giao thức của IETF giúp người dùng với thiết bị di động có
thể di chuyển từ mạng này sang mạng khác với những địa chỉ IP subnet khác
nhau mà vẫn duy trì được kết nối đang diễn ra. Mobile Ip trở thành giao thức
không thể thiếu trong thế giới di động, trong công nghệ tương lai (công nghệ
4G). Mobile Ip có rất nhiều mở rộng và phát triển khác nhau như Mobile Ipv4,
Mobile Ipv6, Fast Mobile Ip, Multiple CoA Mobile Ip,…
Mobile Ip cho phép các node tiếp tục nhận dữ liệu mà không quan tâm đến
vị trí kết nối của node vào mạng Internet. Mobile Ip cung cấp các bản tin điều
khiển cho phép các thành phần trong mạng cập nhật các bảng định tuyến một
cách tin cậy. Mobile Ip được triển khai mà không cần có bất cứ một yêu cầu nào
với các tầng vật lý và liên kết dữ liệu, vì vậy Mobile Ip độc lập với các công
nghệ truy cập không dây [3].
Một số khái niệm cơ bản trong Mobile Ip:
- Mobile Node (viết tắt là MN) nút di động: để chỉ một host hoặc một
rounter thay đổi điểm kết nối từ mạng này sang mạng khác.
- Home Agent (viết tắt là HA), khi MN di chuyển khỏi mạng thường trú
(home network) nó cần một đại diện thay mặt, đại diện này là HA, vai trò của
HA là tạo đường hầm để chuyển tiếp gói tin đến MN khi nó rời khỏi mạng nhà
và lưu trữ thông tin ví trí hiện tại của MN.
- Foreign Agent (viết tắt là FA), khi MN di chuyển khỏi mạng thường trú
nó phải có một địa chỉ tạm trú gọi là CoA (Care of Address) là địa chỉ IP có thể
được sử dụng để truyền các gói dữ liệu đến đích tương ứng với địa chỉ này theo
những giao thức tìm đường cơ bản của IP. MN thông báo địa chỉ CoA cho HA
để biết địa điểm của MN, MN có địa chỉ này từ FA.
- Correspondent Node (viết tắt là CN) là một node trong mạng có nhu cầu
truyền thông với MN, CN không phải là một thành phần của Mobile Ip nhưng
được đưa vào để mô tả hoạt động của giao thức.
Nguyên tắc hoạt động của Mobile Ip
- Khi một MN ra khỏi mạng thường trú (home network), làm thế nào để MN
biết là nó đã đi ra khỏi mạng cũng như tìm đại diện mới nếu đã ở mạng khách
(foreign network)? HA và FA thường xuyên gửi gói tin quảng bá để thông báo
khả năng của mình theo chu kỳ, do đó MN phát hiện ra nó đang ở mạng khác và
tiến hành quá trình tìm kiếm đại diện tạm trú của nó.

3
- Sau khi đã nhận được thông tin về FA, MN có thể bắt đầu liên lạc với FA.
MN gửi yêu cầu đăng ký thông tin đến HA (ở đây là địa chỉ CoA, tùy theo
phương thức kết nối mạng mà MN gửi đăng ký trực tiếp đến HA hoặc thông qua
FA) để được lưu thông trong một thời gian, yêu cầu này có thể là cho phép hoặc
từ chối.
- Nếu HA cho phép nó sẽ làm việc như người được ủy nhiệm của MN. Khi
mạng gốc của MN nhận được các gói tín hiệu có địa chỉ đến là MN, HA sẽ nhận
những gói tin này đóng gọi lại và tiếp tục gửi tới địa chỉ của FA mà MN đã đăng
ký. FA sẽ mở các gói tin này và gửi tới MN vì nó biết MN đang ở đó một cách
chính xác. HA dùng phương pháp đóng gói để chuyển thông tin cho MN bằng
cách dùng thêm phần mào đầu của gói và chuyển theo đường hầm đến MN.
- Quá trình trên sẽ tiếp tục cho đến khi hết hạn đăng ký hoặc MN chuyển
đến mạng mới. Khi xảy ra hiện tượng hết hạn, MN phải đăng ký lại với HA của
nó thông qua FA; khi MN chuyển đến mạng khác, nó gửi yêu cầu đăng ký mới
qua FA mới, trong trường hợp này HA sẽ thay đổi địa chỉ nhờ chuyển CoA của
MN và sẽ gửi tiếp các gói tin đã đóng gói tới địa chỉ nhờ chuyển CoA.
- Khi MN trở về mạng thường trú, nó gửi một yêu cầu đăng ký lại đến HA
thông báo nó đã ở mạng nhà để không thực hiện đường hầm và dọn bỏ các địa
chỉ nhờ gửi trước.
Như vậy có thể phân chia thành 3 chức năng tương đối cách biệt như sau:
- Phát hiện agent (agent discovery): qua chức năng này các HA và FA có
thể quảng bá khả năng của mình trên mỗi liên kết mà nó cung cấp dịch vụ. MN
mới đến một mạng có thể gửi các yêu cầu nhận thông tin để qua đó xác định các
agent có khả năng phục vụ.
- Đăng ký (registration): chức năng cung cấp cho MN khi hoạt động ở
ngoài mạng nhà, MN sẽ đăng ký CoA của nó với HA. Tùy thuộc vào phương
thức kết nối mạng ở mạng khách mà MN sẽ gửi trực tiếp đăng ký đến HA hoặc
thông qua trung gian chuyển tiếp là FA.
- Tạo đường hầm (tunnelling): để chuyển tiếp dữ liệu đến MN khi rời khỏi
mạng nhà, HA sẽ tạo một đường hầm và gửi dữ liệu đến CoA của MN.
Nguyên tắc hoạt động của Mobile Ip có vẻ đơn giản nhưng đây cũng là một
giải pháp hiệu quả để đảm bảo sự di động trong thế hệ mạng tương lai, mạng
4G.
Để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của Mobile Ip ta xem xét bản
Mobile Ipv4.

4
1.2 Giao thức Mobile Ipv4
Mobile Ipv4 thực hiện đầy đủ các chức năng: phát hiện agent, đăng ký và
tạo đường hầm. Các chức năng cụ thể thực hiện như sau.
1.2.1 Phát hiện agent
Mobile IP sử dụng các bản tin để thực hiện, các bản tin được định nghĩa
dựa trên giao thức tiêu chuẩn ICMP Router Discovery (Internet Control
Message Protocol Router Discovery). Hai bản tin trong Mobile Ip được hình
thành dựa trên 2 bản tin của ICMP có thêm phần mở rộng [3].
- Bản tin agent advertisement (bản tin quảng cáo trạm): được truyền bởi các
trạm phục vụ để quảng cáo các dịch vụ của nó trên một liên kết. MN dùng các
bản tin quảng cáo này để xác định điểm kết nối hiện tại của nó vào Internet. Bản
tin agent advertisement chính là bản tin ICMP Router Advertisment được mở
rộng thêm phần bắt buộc Mobility Agent Advertisement Extension, có thể có 2
phần tùy chọn phần Prefix-Lengths Extension, và One-byte Padding Extension,
hoặc các phần mở rộng khác có thể được định nghĩa trong tương lai [3].
Cấu trúc bản tin Agent Advertisement được định nghĩa như hình vẽ sau:
Hình 1.1: Cấu trúc bản tin Agent Advertisement

5
Với phần IP header:
Time to Live: luôn được thiết lập là 1, do bản tin này chỉ có tác dụng trên
vùng mạng mà trạm phục vụ quản lý.
Destination Address: với 1 bản tin multicast agent advertisement phải là địa
chỉ multicast “all systems on this link” (224.0.0.1) hoặc địa chỉ broadcast được
giới hạn (255.255.255.255).
Phần ICMP:
Trường Code: giá trị 0 trạm phục vụ điều khiển lưu lượng thông thường, tức
là nó hoạt động như một router cho các gói IP của MN hoặc của các máy trạm
khác; giá trị 16 trạm phục vụ không định tuyến lưu lượng thông thường, tuy
nhiên tất cả các FA ít nhất phải hướng đến một router mặc định bất kỳ các gói
tin nhận được từ một MN đã đăng ký.
Lifetime: độ dài thời gian tối đa mà bản tin agent advertisement này được
xem là còn giá trị khi chưa nhận được các bản tin agent advertisement của cùng
một trạm sau đó.
Router address: địa chỉ IP của giao tiếp router mà tại đó bản tin này được
gửi.
Num addr: số các router address được quảng cáo trong bản tin này. Đặc biệt
trường này có thể được thiết lập thành 0.
Nếu được gửi định kỳ, khoảng thời gian mà bản tin agent advertisement
được gửi không nên dài quá 1/3 trường Lifetime được chỉ định. Điều này cho
phép một MN được bỏ lỡ 3 bản tin agent advertisement liên tiếp trước khi xóa
trạm phục vụ từ danh sách các trạm phục vụ hợp lệ của nó. Thời gian truyền thật
sự cho mỗi bản tin agent advertisement nên được tạo ngẫu nhiên ở mức nhỏ để
tránh đồng bộ và xung đột với các bản tin agent advertisement khác có thể được
gửi bởi các trạm phục vụ khác.
- Bản tin agent solicitation (bản tin xin phép trạm) giống như bản tin ICMP
Router Solicitaiton nhưng phần IP TimetoLive phải được thiết lập là 1 [3]. Cấu
trúc bản tin agent solicitation như sau:

6
Hình 1.2 : Cấu trúc bản tin Agent Solicitation
224.0.0.2: tất cả các router trên subnet này.
1.2.2 Đăng ký
Một MN thực hiện đăng ký bất kỳ khi nào nó phát hiện điểm kết nối của nó
vào mạng đã thay đổi từ liên kết này sang liên kết khác, đồng thời do các đăng
ký này chỉ hợp lệ trong một thời gian xác định (lifetime) nên một MN phải đăng
ký lại khi đăng ký của nó sắp hết hạn. Đăng ký là phương pháp mà các MN:
Yêu cầu các dịch vụ chuyển tiếp gói tin khi MN đang ở một mạng ngoài.
Cho HA của chúng biết CoA hiện tại của chúng.
Làm mới lại một đăng ký sắp hết hạn.
Hoặc hủy đăng ký khi chúng trở về mạng nhà[3].
Các bản tin đăng ký trao đổi thông tin giữa một MN và HA, có thể có thêm
FA. Đăng ký dẫn đến việc tạo hoặc sửa một “liên kết di động” tại HA, đang liên
kết home address của MN với CoA của MN trong thời gian Lifetime được chỉ
định. Thông qua thủ tục đăng ký cho phép một MN có khả năng:
Khám phá home address của nó, nếu MN không được cấu hình thông tin
này.
Duy trì nhiều đăng ký đồng thời, để tạo ra các bản copy của mỗi gói tin và
các bản copy được chuyển đường hầm đến mỗi địa chỉ CoA.
Hủy đăng ký CoA được chỉ định trong khi vẫn giữ lại các liên kết di động
khác, và
Khám phá địa chỉ của một HA nếu MN không được cấu hình thông tin này.
Trong MobileIP cung cấp 2 kiểu thay thế cho việc nhận được một địa chỉ:
- Foreign Agent CoA: là một địa chỉ được cung cấp bởi FA thông qua các
bản tin Agent Advertisement được FA quảng cáo. FACoA là địa chỉ IP của FA.
Trong kiểu này FA là điểm cuối của đường hầm, FA lấy các gói tin ra khỏi
đường hầm và phân phối các gói tin này đến MN. Kiểu địa chỉ này được dùng

7
nhiều hơn vì nó cho phép nhiều MN cùng chia sẻ một CoA, do đó không phụ
thuộc vào giới hạn địa chỉ IP của Ipv4.
- CcoA là một địa chỉ cục bộ của vùng mạng ngoài, được cấp cho MN khi nó
đến vùng mạng ngoài này. Địa chỉ có thể được yêu cầu động như là một địa chỉ
tạm thời của MN thông qua DHCP, hoặc có thể được sở hữu bởi MN như là địa
chỉ dài hạn, và địa chỉ này chỉ được sử dụng khi MN viếng thăm mạng ngoài.
Khi dùng địa chỉ CCoA, MN phục vụ như là điểm kết cuối của đường hầm và
chính MN thực hiện lấy gói tin được chuyển đường hầm đến nó. Kiểu dùng địa
chỉ CcoA có thuận lợi là cho phép MN hoạt động mà không cần sự có mặt của
FA, tuy nhiên nó tăng gánh nặng trên địa chỉ Ipv4 vì nó yêu cầu một nhóm các
địa chỉ trong mạng ngoài phải được dự trữ sẵn [3].
Tương ứng với 2 kiểu địa chỉ Mobile IP cho phép 2 thủ tục đăng ký khác
nhau, một theo FA rồi FA mới xử lý và truyền bản tin đăng ký đến HA của MN;
một trực tiếp với HA của MN, tuy nhiên cả 2 cách đều phải tuân theo các quy
tắc sau:
+ Nếu một MN đang đăng ký một địa chỉ FA CoA, MN phải đăng ký theo
FA đang quảng cáo địa chỉ CoA đó.
+ Nếu một MN đang dùng một địa chỉ CCoA, và nhận một bản tin Agent
Advertisement có bit ‘R’ được bật, từ một FA trên liên kết mà nó đang dùng địa
chỉ CcoA này, MN phải đăng ký theo FA này.
+ Nếu FA không yêu cầu đăng ký và nếu một MN đang dùng một CcoA,
MN phải đăng ký trực tiếp với HA của nó.
+ Nếu một MN đã trở về đến mạng nhà của nó và đang đăng ký với HA của
nó, MN phải đăng ký trực tiếp với HA.
Cả 2 kiểu đăng ký trên (trực tiếp với HA hoặc gián tiếp qua FA) đều thông
qua việc trao đổi các bản tin Registration Request và Registration Reply.
- Bản tin Registration Request (bản tin yêu cầu đăng ký): bản tin được gửi
bởi một MN để bắt đầu tiến trình đăng ký. MN gửi bản tin Registraton Request
có thể trực tiếp đến HA hoặc gián tiếp thông qua FA. Bản tin gồm phần mào đầu
IP, phần mào đầu UDP và các phần mở rộng. Phần mở rộng Mobile Home
Authentication Extension là bắt buộc [3]. Cấu trúc bản tin Registration Request
như sau:

8
Hình 1.3 Cấu trúc bản tin Registration Request
- Bản tin Registration Reply (bản tin trả lời đăng ký): trạm phục vụ sẽ trả lời
bản tin Registration Reply đến MN đã gửi bản tin Registration Request. Nếu
MN đang yêu cầu dịch vụ từ một FA, thì FA sẽ nhận bản tin Registration Reply
từ HA, xử lý và truyền nó đến MN. Bản tin Registration Reply chứa trường code
cho MN biết về kết quả việc đăng ký, bản tin này có Lifetime được chấp nhận
bởi HA, giá trị của trường này có thể nhỏ hơn trong bản tin đăng ký gốc. FA
không được tăng Lifetime do MN chọn trong Registration Request, vì Lifetime
được đặt trong phần chứng thực Mobile Home Authentication Extension. HA
không được tăng Lifetime vì thực hiện điều này có thể khiến Lifetime tăng quá
Lifetime tối đa được cho phép bởi FA. Nếu Lifetime trong 2 bản ghi
Registration Request và Reply khác nhau thì giá trị nhỏ hơn sẽ được dùng [3].
Cấu trúc bản tin Registration Reply như sau:

9
Hình 1.4 : Cấu trúc bản tin Registration Reply
Thông qua việc trao đổi các bản tin Registration Request và Reply có 2
kiểu đăng ký : trực tiếp với HA và gián tiếp thông qua FA.
Đăng ký gián tiếp thông qua FA: thủ tục đăng ký gồm 4 giai đoạn:
+ MN gửi một bản tin Registration Request đến FA để bắt đầu tiến trình
đăng ký.
+ FA xử lý bản tin Registration Request và sau đó truyền nó đến HA.
+ HA gửi một bản tin Registration Reply đến FA để chấp nhận hoặc từ chối
yêu cầu đăng ký.
+ FA xử lý bản tin Registration Reply và sau đó truyền nó đến MN để MN
biết việc đăng ký thành công hay thất bại.
Hình 1.5: Mobile Node đăng ký gián tiếp
Đăng ký trực tiếp với HA: thủ tục đăng ký gồm 2 giai đoạn
+ MN gửi một bản tin Registration Request đến HA.

10
+ HA gửi một bản tin Registration Reply đến MN, nhằm chấp nhận hay từ
chối yêu cầu đăng ký.
Hình 1.6: Mobile Node đăng ký trực tiếp
1.2.3 Tạo đường hầm
Các gói được đánh địa chỉ đến MN được định tuyến đến mạng nhà của nó,
tại đây HA bắt gói và đẩy vào đường hầm đến CoA (hướng về MN). Tạo đường
hầm có 2 chức năng chính: đóng gói các gói dữ liệu để tiến đến điểm kết thúc
đường hầm, và mở gới khi gói được phân phối đến điểm kết thúc. Kiểu đường
hầm mặc định là IP đóng gói trong IP. CoA chỉ đơn giản là điểm cuối của đường
hầm, nó có thể là địa chỉ của FA, hoặc là địa chỉ tạm thời được yêu cầu bởi
MN[3].
1.3 Mobile Ipv6
Giao thức Mobile Ipv6 là mở rộng hỗ trợ cho di dộng của giao thức IPv6
hứa hẹn tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực mạng và truyền thông.
Mobile Ipv6 yêu cầu trao đổi các thông tin bổ sung so với một thông điệp
trong Mobile Ipv4, mọi thông điệp mới được sử dụng trong Mobile Ipv6 đều
được xác định như là các tùy chọn đích Ipv6 (Ipv6 Destination Options). Các lựa
chọn này được sử dụng trong Ipv6 để mang các thông tin bổ sung cần được kiểm
tra bởi node đích của gói tin [4].
1.3.1 Các tùy chọn trong Mobile Ipv6
Có 4 tùy chọn đích được định nghĩa trong Mobile Ipv6
- Cập nhật liên kết (Binding Update): tùy chọn “Cập nhật liên kết” được sử
dụng bởi MN để thông báo cho HA hoặc các CN biết về CoA hiện tại của nó.
Bất kỳ gói tin nào chứa tùy chọn cập nhật liên kết phải chứa các header AH
(Authentication Header) và ESP (Encapsulating Security Payload)
- Sự báo nhận liên kết (Binding Acknowledgement): tùy chọn “Sự báo nhận
liên kết” được sử dụng để yêu cầu đưa ra báo nhận khi nhận được cập nhật liên
kết. Bất kỳ một gói tin nào chứa lựa chọn sự báo nhận liên kết cũng đều phải
chứa header AH và ESP.
- Yêu cầu liên kết (Binding Request): được sử dụng bất kỳ node nào muốn
yêu cầu một MN gửi cập nhật liên kết với CoA.

11
- Địa chỉ nhà (Home Address): được sử dụng khi một gói tin được gửi bởi một
MN để thông báo cho bên nhận gói tin này về địa chỉ Haddr của MN đó. Nếu
một gói tin với lựa chọn địa chỉ nhà được xác thực thì lựa chọn địa chỉ nhà cũng
phải được kiểm tra bởi xác thực này.
1.3.2 Cấu trúc dữ liệu
Đặc tả Mobile Ipv6 mô tả giao thức theo 3 cấu trúc dữ liệu sau:
- Bộ nhớ đệm liên kết (Binding Cache – BC): mỗi node Ipv6 có một BC
được sử dụng để lưu thông tin về các liên kết với các node khác. Nếu một node
nhận được một cập nhật liên kết, nó sẽ đưa thêm liên kết đó vào BC. Mỗi khi gửi
đi một gói tin, node sẽ tìm kiếm trong BC để xác định địa chỉ cần gửi.
- Danh sách cập nhật liên kết (Binding Update List - BUL): mỗi MN sẽ
có một BUL được sử dụng để lưu thông tin về các cập nhật liên kết được gửi bởi
chính MN khi mà Lifetime của cập nhật liên kết chưa hết hạn, BUL chứa mọi
cập nhật liên kết đực gửi tới tất cả CN (kể cả di động và cố định) và tới HA của
nó.
- Danh sách HA (Home Agent List): mỗi HA trong mạng nhà sẽ có một
danh sách chứa thông tin về mọi HA khác trong mạng đó. Thông tin về danh
sách này được thu nhập từ các bản tin quảng cáo router được gửi bởi các HA,
trong bản tin đó cời HA phải được thiết lập. Thông tin về mọi HA được sử dụng
bởi cơ chế phát hiện HA động.
1.4 Cơ chế định tuyến gói tin trong Mobile IP
Cơ chế định tuyến gói tin thực hiện cả trên MN, HA, FA, sau đây ta xét
việc định tuyến ở từng nút.
1.4.1 Định tuyến gói tin bởi MN
Khi được kết nối với HA của mình, MN hoạt động không có sự hỗ trợ của
các dịch vụ di động. Nghĩa là nó hoạt động giống như một host hay router cố
định nào đó. MN có thể dựa vào DHCP để biết một router mặc định khi được
kết nối đến HA của mình hoặc khi ra khỏi mạng chủ và dùng địa chỉ CCOA.
Khi được đăng ký trên mạng khách, MN chọn một router mặc định sử dụng
các quy luật sau :
- Nếu MN được đăng ký dùng FA COA, thì MN có thể xem địa chỉ nguồn
IP của thông báo agent như sự lựa chọn có thể khác cho địa chỉ IP của một
router mặc định. Trong các trường hợp như thế, địa chỉ nguồn IP được xem xét
như là sự lựa chọn không thích hợp nhất (ưu tiên thấp nhất) cho router mặc định.
- Nếu MN được đăng ký trực tiếp với HA của nó dùng CCOA, thì MN nên
chọn router mặc định của nó từ trong bản tin ICMP Router Advertisement mà nó
thu cho địa chỉ mà CCOA và địa chỉ router phù hợp theo prefix mạng. Nếu

12
CCOA của MN phù hợp với địa chỉ nguồn IP của thông báo agent theo prefix
mạng, MN cũng có thể coi địa chỉ nguồn IP như là sự lựa chọn có thể khác cho
địa chỉ IP của router mặc định, cùng với các địa chỉ router mà có thể được biết
từ phần ICMP Router Advertisement của bản tin. Nếu thế, địa chỉ nguồn IP
được xem như sự lựa chọn không thích hợp nhất (ưu tiên thấp nhất) cho router
mặc định. Prefix mạng có thể nhận được từ prefix-length extension trong Router
Advertisement, nếu có. Nó cũng dùng được cho prefix để nhận được thông qua
các cơ chế khác (chẳng hạn các giao thức thuộc quyền sở hữu độc quyền) [4,3].
Ngoài các quy luật này, sự lựa chọn router mặc định thật sự được thực hiện
bởi phương pháp lựa chọn đã chỉ trong ICMP router discovery. Trong trường
hợp nào đó, MN đã đăng ký theo cách FA có thể chọn FA của nó như router mặc
định. MN có thể sử dụng ARP quảng bá để xác định địa chỉ lớp 2 của FA hoặc
router mặc định khác. Điều này làm cho việc sử dụng của các router khác được
thông báo trong ICMP router advertisement không chắc chắn cho đến khi các cơ
chế mới được thiết lập cho việc dùng với Mobile IP.
1.4.2 Định tuyến gói tin bởi HA
HA được yêu cầu để có thể chặn các gói tin trên mạng chủ đề địa chỉ gửi
đến MN trong khi MN được đăng ký rời khỏi mạng nhà. Proxy và gratuitous
ARP có thể được sử dụng để có thể thực hiện công việc này.
HA phải so sánh địa chỉ IP đích của tất cả các gói tin đến có phải là home
address của mobile node nào đó đã đăng ký rời khỏi mạng chủ không. Nếu
đúng, HA truyền đường hầm gói tin đến COA hoặc các địa chỉ hiện đã đăng ký.
Nếu HA hỗ trợ khả năng tùy chọn của nhiều danh sách (binding) di động đồng
thời, nó truyền tunnel bản copy đến mỗi COA trong danh sách (binding) di động
của MN. Nếu MN không có các binding di động hiện tại, HA không được phép
nỗ lực chặn các gói định gửi đến MN. Vì vậy trong hình 1.7A, HA sẽ không
nhận các gói tin. Tuy nhiên nếu HA cũng là một router xử lý lưu lượng IP
chung, như trong hình 1.7B, nó có thể thực hiện được việc nhận các gói tin để
gửi đến mạng chủ. Trong trường hợp này, HA được yêu cầu để thừa nhận MN
đang ở nhà và gửi một cách đơn giản gói tin một cách trực tiếp đến mạng chủ.

13
Router
A
Router và
B
Router và
C
Mạng
chủ vật lý
Home
Mạng
chủ vật lý
Mạng
chủ ảo
Hình 1.7: Các cách để đặt một HA trên mạng chủ
Khi HA nhận một gói tin, chặn gói tin cho một trong những MN đã đăng ký
rời khỏi nhà, HA xem gói tin để kiểm tra gói tin đã được đóng gói hay chưa.
Nếu thế, hai quy tắc đặc biệt được áp dụng để gửi gói tin đến MN :
- Nếu inner (đã đóng gói) destination address giống như outer destination
address (home address của MN), thì HA cũng được yêu cầu để kiểm tra outer
source address của gói tin đã đóng gói (địa chỉ nguồn của tunnel). Nếu outer
source address này giống như COA hiện tại của MN, HA được yêu cầu để bỏ
gói tin đó để ngăn chặn khả năng vòng lặp định tuyến.Nếu, outer source address
không giống COA hiện tại của MN, thì HA nên gửi gói tin đến MN. Để gửi gói
tin trong trường hợp này, HA có thể đơn giản thay đổi outer destination address
thành COA hơn là đóng gói lại gói tin.
- Nếu inner destination address không giống như outer destination address,
HA nên đóng gói lại gói tin (đóng gói đệ quy) với outer destination address mới
được đặt bằng COA của MN. Nghĩa là HA gửi toàn bộ gói tin đến MN như cách
của gói tin khác (được đóng gói hay không).
1.4.3 Định tuyến gói tin bởi FA
Khi thu gói tin đóng gói gửi đến COA được thông báo, một FA được yêu
cầu để so sánh inner destination address với các các đầu vào trong danh sách
tạm trú của nó. Khi đích phù hợp với địa chỉ của MN nào đó hiện đang trong
danh sách tạm trú, FA gửi gói tin đã được mở gói đến MN. Ngược lại, FA không
thể gửi gói tin mà không có các sửa đổi đến header IP nguyên thủy; và một vòng

14
lặp định tuyến có khả năng xảy ra. Chú ý rằng nếu FA sử dụng các kỹ thuật của
tối ưu định tuyến (route optimization), các kết quả có thể đạt được. Ngược lại,
gói tin nên được loại bỏ. Bản tin ICMP destination unreachable không được
phép gửi khi FA không thể gửi gói tin được truyền đường hầm đến[3,4].
FA không được phép thông báo sự có mặt của MN hoặc router nào đó đến
các router khác trong routing domain của nó, cũng như bất kỳ MN khác nào đó.
FA được yêu cầu định tuyến các gói tin nhận được từ các MN đã đăng ký.
Tại mức tối thiểu, nghĩa là FA phải xác nhận IP header checksum, giảm bớt IP
TTL, tính toán lại IP header checksum và gửi các gói tin đến một router mặc
định.
1.4.4 Định tuyến tối ưu
Giao thức Mobile IP cơ bản cho phép MN di chuyển, thay đổi điểm truy cập
internet trong khi liên tục được nhận diện bởi địa chỉ IP nhà. Các correspondent
node muốn gửi các gói IP đến MN, trước hết gửi gói tin đến HA của MN theo
cùng cách như với đích khác nào đó (hay còn gọi là định tuyến tam giác). Vì vậy
các gói tin đến MN thường được định tuyến theo các đường dài hơn một cách
đáng kể. Việc định tuyến không trực tiếp này có thể gây trễ đáng kể việc truyền
gói tin đến MN và nó làm nặng gánh không cần thiết trên các mạng và các router
theo các tuyến qua internet.
Mobile Node
đang tạm trú
tại foreign
link Foreign
Home
Agent
Agent
Correspondent
node
Hình 1.8: Định tuyến tam giác
Sau đây sẽ trình bày các mở rộng đến hoạt động của giao thức Mobile IP cơ
bản để cho phép việc định tuyến tốt hơn, để các gói tin có thể được định tuyến
từ correspondent node đến MN mà đầu tiên không qua HA. Các mở rộng này
gọi là tối ưu định tuyến.

15
Mobile Node
tạm trú tại
foreign link
Foreign Home
Agent Agent
Correspondent
Hình 1.9: Định tuyến tối ưu
Các mở rộng tối ưu định tuyến cung cấp phương thức cho các node để bổ
sung việc lưu trữ danh sách (binding) của MN và rồi truyền tunnel các gói tin
trực tiếp đến COA được chỉ trong danh sách đó, bỏ qua định tuyến đường dài
đến và từ HA của MN.
Bởi vì tối ưu định tuyến ảnh hưởng đến việc định tuyến của các gói IP đến
MN, nó có thể được nhận thực sử dụng cùng cơ chế được dùng trong giao thức
Mobile IP cơ bản. Nhận thực này dựa vào sự phối hợp an ninh di động được
thiết lập trước giữa người gửi và người nhận các bản tin đó.
Một node nào đó có thể duy trì bộ lưu trữ danh sách (binding cache) để tối
ưu thông tin của nó đến MN. Một node có thể tạo ra hoặc cập nhật một đầu vào
binding cache cho MN chỉ khi nó đã nhận và nhận thực danh sách di động của
MN. Theo như trước, mỗi binding trong binding cache có trường lifetime, được
nêu trong bản tin cập nhật binding mà trong đó node chứa một binding. Sau khi
hết hạn chu kỳ thời gian này, binding được xóa khỏi cache. Thêm nữa, một node
cache có thể sử dụng các tìm lực có thể để quản lý không gian bên trong binding
cache. Khi một đầu vào mới cần được thêm đến binding cache, node có thể chọn
để loại bỏ đầu vào nào đó hiện trong binding cache, nếu cần, để dành không gian
cho đầu vào mới.
Khi HA của MN chặn gói tin từ mạng chủ và truyền tunnel đến MN, HA có
thể suy ra rằng nguồn ban đầu của gói tin không có đầu vào binding cache cho
MN đích. HA nên gửi bản tin cập nhật binding đến node nguồn ban đầu, thông
báo nó binding di động hiện tại của MN. Cập nhật binding được nhận thực bởi
node nguồn ban đầu, node nguồn và HA phải thiết lập một an ninh di động.
Tương tự khi một node nào đó (chẳng hạn FA) nhận một gói tin được truyền
đường hầm, nếu nó có đầu vào binding cache cho MN đích (và vì vậy không có
đầu vào danh sách tạm trú cho MN này), node nhận gói tin truyền tunnel này có

16
thể suy ra rằng node truyền tunnel có đầu vào binding cache hết hạn (out-of-
date) cho MN này. Trong trường hợp này, node nhận nên gửi một bản tin cảnh
báo binding đến HA của MN, báo nó gửi bản tin cập nhật binding đến node
truyền tunnel gói tin này. HA của MN có thể được nhận biết từ đầu vào binding
cache; thường thì địa chỉ HA được biết từ cập nhật binding mà đã thiết lập đầu
vào cache này. Địa chỉ của node mà đã truyền tunnel gói tin này có thể được
nhận biết từ header của gói tin, bởi vì địa chỉ của node truyền tunnel gói tin này
là outer source address của gói tin được đóng gói. Tuy nhiên không như bản tin
cập nhật binding, bản tin cảnh báo binding không cần thiết nhận thực, bởi vì nó
không tác động trực tiếp định tuyến các gói tin IP đến MN.
1.5 Đánh giá về Mobile Ipv4, Mobile Ipv6
1.5.1 Mobile Ipv4
Ưu điểm:
- Mobile Ipv4 đề xuất một phương pháp hỗ trợ di động tương đối hiệu quả
cho giao thức nền tảng Ipv4
- Việc triển khai Mobile Ipv4 không cần các thiết bị mạng có tính năng đặc
biệt, các tác tử có thể được tích hợp vào các router hoặc chỉ đơn thuần là các
node bất kỳ trong mạng.
- Việc triển khai Mobile Ipv4 không làm ảnh hưởng đến việc lưu thông trên
mạng, các node có hay khôn hỗ trợ di động vẫn hoạt động trao đổi dữ liệu bình
thường.
- Các chức năng của các tầng trên không bị ảnh hưởng.
Nhược điểm:
Trong quá trình triển khai giao thức Mobile IP có những vấn đề làm giảm
hiệu năng hệ thống, đó có thể coi là nhược điểm của giao thức.
- Hiện tượng “Triangular Routing”: trong Mobile Ipv4 mọi gói tin từ CN
gửi đến MN đều phải qua trung gian là HA thay vì đến trực tiếp MN, đó là hiện
tượng Triangular Routing. Hiện tượng này làm giảm hiệu năng hệ thống. Trong
giao thức có đề xuất một giải pháp tối ưu hóa đường đi (Route Optimization)
cho phép HA cung cấp thông tin về MN cho CN, để CN có thể trực tiếp liên hệ
với MN, tuy nhiên giải pháp này gặp khó khăn trong việc cập nhật địa chỉ cho
CN.
- Hiện tượng cần thiết lập đường hầm ngược: khi triển khai Mobile Ipv4 tồn
tại các firewall, MN sử dụng địa chỉ Haddr của mình như là địa chỉ nguồn của
các gói tin mà nó sẽ gửi, nhưng firewall lại khôn cho phép các gói tin có địa chỉ
mạng không giống như địa chỉ mạng mà nó đang bảo vệ, vì vậy các gói tin của
MN có thể sẽ không được phép qua firewall. Để tránh giải pháp này, cơ chế

17
thiết lập đường hầm ngược được sử dụng. Khi đó một đường hầm sẽ được thiết
lập với 2 đầu đường hầm là: vị trí ứng với CoA và HA. Giải pháp này vô hình
dung đã làm giảm hiệu năng của hệ thống.
- Vấn đề với NAT: NAT (Network Address Translators) được sử dụng
trong mạng để phục vụ các địa chỉ IP public cho các máy trạm có trong mạng
khi có nhu cầu truy nhập Internet ( với địa chỉ IP cục bộ của mình, các trạm này
không thể trực tiếp kết nối với Internet), số lượng địa chỉ này có giới hạn nên có
thể nhiều trạm chia sẻ một địa chỉ IP và vì vậy cần được phân biệt thôn qua số
hiệu cổng. Điều này nảy sinh vấn đề khi Mobile Ipv4 được triển khai, khi HA
hoặc CN tạo ra gói tin đường hầm kiểu IP-in-IP và gửi đến CoA của MN, nhưng
do sự giới hạn của số lượng CoA nên nhiều MN chia sẻ một CoA. Khi gói tin
đến NAT tại mạng khách, gói tin sẽ cần phải gửi đến đúng MN nhưng lại không
có số hiệu cổng vì vậy không thể gửi đến đúng MN. Giải pháp cho vấn đề này là
bao gói IP-in-UDP, để UDP header có thể cung cấp số hiệu cổng phục vụ cho
triển khai NAT.
- Vấn đề thiếu địa chỉ: trong Mobile Ipv4 dù đã sử dụng địa chỉ CoA,
nhưng MN vẫn cần có Haddr vì vậy dẫn đến khả năng không đủ địa chỉ IP cung
cấp cho MN tại mạng nhà. Giải pháp đưa ra là sử dụng cơ chế cấp phát địa chỉ
IP động thông qua giao thức DHCP.
- Vấn đề với FA: việc cần phải cài đặt FA trong mạng khách có thể là
chướng ngại lớn nhất đối với việc triển khai Mobile Ipv4. Thêm FA tức là cần
phải có một thành phần mạng có chức năng chuyên biệt điều này sẽ làm các nhà
quản lý mạng cân nhắc trước khi triển khai. Nếu MN chuyển đến một mạng
khác không có FA, coi như MN sẽ mất kết nối với mạng. Vấn đề an toàn bảo
mật sẽ được thực hiện khó khăn hơn vì HA cần phải kiểm tra độ tin cậy của FA.
Triển khai FA nghĩa là vi phạm một điểm trong nguyên tắc thiết kế end-to-end
của mạng do có một trạm trung gian sửa đổi thông tin trong gói tin.
Mobile Ipv6 được dựa vào hỗ trợ quản lý di động trong giao thức Ipv6, đã
giải quyết được nhiều vấn đề trước đây là nhược điểm của Mobile Ipv4 như :
- Chỉ có duy nhất địa chỉ CCoA được sử dụng, vì số lượng địa chỉ IP
mà Ipv6 cung cấp là tương đối lớn với 128 bit địa chỉ.
- Trong Mobile Ipv6 không cần có sự xuất hiện của FA vì các đặc điểm
mởi rộng của Ipv6 như Neighbour Discovery, Address Auto-configuration, và
bất kỳ router nào cũng có khả năng gửi các bản tin router advertisement.
- Tối ưu hóa đường đi (router optimization) được coi như thành phần cơ
bản trong Mobile Ipv6.

18
- Không cần có cơ chế tạo đường hầm ngược, địa chỉ của MN được lưu
trong gói tin thông qua lựa chọn đích Home Address. Điều này cho phép MN sử
dụng CoA của nó như là địa chỉ nguồn trong IP Header của gói tin gửi đi, do đó,
gói tin sẽ không gặp vấn đề gì trở ngại với firewall.
- Các gói tin không cần được bao gói, vì CoA của MN được lưu trong
Routing Header của gói tin gốc.
Không cần phân biệt các gói tin điều khiển một cách riêng rẽ, bởi vì tùy
chọn đích cho phép các thông điệp điều khiển được đưa vào các tùy chọn của
gói tin.

19
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 4G
Nhu cầu trao đổi dữ liệu, sử dụng dịch vụ đa phương tiện, nhu cầu giải trí
(nghe nhạc, xem phim, chơi game ...) trên thiết bị di động ngày càng tăng khi
điều kiện sống của chúng ta tăng. Trước nhu cầu đó, các chuẩn về hệ thống
thông tin di động 3.5G, 4G đã được nghiên cứu và phát triển. Năm 2006, ở Nhật
Bản, Hãng viễn thông NTT DoCoMo đã triển khai thành công và đưa vào khai
thác hệ thống di động 3.5G HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). Hệ
thống HSDPA được mở rộng, phát triển từ hệ thống di động thế hệ 3 (W-
CDMA: Wideband Code Division Multiple Access), cho tốc độ đường xuống là
14Mbps, đường lên 5,7Mbps (trên lý thuyết). Còn với hệ thống 4G, theo thử
nghiệm mới nhất của hãng viễn thông NTT DoCoMo (Nhật Bản), cho tốc độ
5Gbps ở môi trường trong nhà (indoor), và tốc độ 100Mbps ở môi trường ngoài
trời trên đối tượng chuyển động tốc độ 250km/h.
Với sự bùng nổ về tốc độ của hệ thống di động 4G, thì hệ thống 4G sẽ được
ứng dụng rộng rãi cho rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Hệ thống 4G sẽ cung
cấp rất nhiều dịch vụ như: dịch vụ cung cấp nội dung tiến tiến, dịch vụ chăm sóc
sức khỏe, dịch vụ đặt hàng di động, thương mại di động, phòng chống thiên tai
...
Hiện nay, ở nước ta đang tồn tại đồng thời nhiều thế hệ của hệ thống di
động (2G, 2.5G, 3G). Việc triển khai hệ thống di động 4G vẫn là vấn đề trong
tương lai. Nhưng trước những xu thế phát triển chung về công nghệ viễn thông,
đặc biệt là công nghệ thông tin di động, thì việc tìm hiểu hệ thống thông tin di
động 4G là cần thiết.
2.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động
Thông tin di động luôn không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các kỹ
thuật tiên tiến và công nghệ cao. Ý tưởng về sự liên lạc tức thời mà không quan
tâm đến khoảng cách là một trong những giấc mơ lâu đời nhất của loài người và
giấc mơ đó đang ngày càng trở thành hiện thực nhờ sự trợ giúp của kỹ thuật và
công nghệ. Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn ra lần đầu tiên
vào cuối thế kỷ 19. Kể từ đó nó trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi
trong thông tin quân đội và sau này là thông tin vô tuyến công cộng.
Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn
phát triển quan trọng. Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến
hệ thống thông tin di động số thế hệ thứ hai, hệ thống thông tin di động băng
rộng thế hệ thứ ba đang được triển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông
tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước.

20
Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai là
thoại còn dịch vụ thế hệ ba và thứ tư phát triển về dịch vụ dữ liệu và đa phương
tiện.
Các hệ thống thông tin di động tế bào số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ
thứ hai cộng (2.5G), thế hệ thứ ba và thế hệ thứ ba cộng (3.5G). Để đáp ứng các
nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ thông tin di động nên ngay từ đầu
những năm 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế
hệ thứ ba. Liên hiệp Viễn thông Quốc tế bộ phận vô tuyến (ITU-R) đã thực hiện
tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000. Ở Châu Âu,
Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) đã thực hiện tiêu chuẩn hoá phiên
bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System: Hệ thống viễn thông di động toàn cầu). Hệ thống
mới này làm việc ở dải tần 2GHz và cung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ các
dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp hiện có đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao,
video và truyền thanh. Tốc độ cực đại của người sử dụng có thể lên tới 2Mbps.
Tốc độ cực đại này chỉ có ở các ô pico trong nhà, còn các dịch vụ với tốc độ
14,4Kbps sẽ được đảm bảo cho thông tin di động thông thường ở các ô macro.
Người ta cũng đang nghiên cứu các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư có
tốc độ cho người sử dụng khoảng 2Gbps. Ở hệ thống di động băng rộng (MBS)
thì các sóng mang được sử dụng ở các bước sóng mm, độ rộng băng tần 64MHz
và dự kiến sẽ nâng tốc độ của người sử dụng đến STM-1 [1].
Hiện nay, trên các quốc trên thế giới ở hầu hết các nước đã triển khai hệ
thống di động 3G. Theo thống kê của hai hãng Informa Telecom & Media và
WCIS and 3G America, hiện nay có 181 hãng cung cấp dịch vụ trên 77 quốc gia
đã đưa vào khai thác dịch vụ các mạng di động thế hệ 3 của mình. Với hệ thống
di động 3.5G (HSDPA) thì có đến 135 hãng cung cấp dịch vụ trên 63 quốc gia
đã cung cấp các dịch vụ của hệ thống di động 3.5G. Hệ thống tiền 4G (Pre-4G)
là WiMax cũng đã được triển khai và đưa vào khai thác dịch.
Thời kỳ đầu, khi mới triển khai, hệ thống di động thế hệ thứ nhất mới chỉ
cung cấp cho người sử dụng dịch vụ thoại, nhưng nhu cầu về truyền số liệu tăng
lên đòi hỏi các nhà khai thác mạng phải nâng cấp rất nhiều tính năng mới cho
mạng và cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng trên cơ sở khai thác mạng hiện có.
Từ đó các nhà khai thác đã phải triển khai các hệ thống di động 2G, 2.5G để
cung cấp dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao hơn. Cùng với Internet, Intranet đang
trở thành một trong những hoạt động kinh doanh ngày càng quan trọng, một
trong các hoạt động này là xây dựng các công sở vô tuyến để kết nối các cán bộ
“di động” với xí nghiệp hoặc công sở của họ. Ngoài ra, tiềm năng to lớn đối với

21
các công nghệ mới là cung cấp trực tiếp tin tức và các thông tin khác cho các
thiết bị vô tuyến sẽ tạo ra các nguồn lợi nhuận mới cho nhà khai thác. Do vậy,
để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh, đồng
thời đảm bảo tính kinh tế thì hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (GSM,
PDC, IS-136 và cdmaOne) đã từng bước chuyển đổi sang hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ ba. Khi mà nhu cầu về các dịch vụ đa phương tiện chất lượng
cao tăng mạnh, mà tốc độ của hệ thống 3G hiện tại không đáp ứng được thì các
tổ chức viễn thông trên thế giới đã nghiên cứu và chuẩn hóa hệ thống di động
4G.
Quá trình phát triển của thông tin di dộng từ thế hệ thứ nhất đến thế hệ thứ
tư được mô tả như sau:
Trong đó
+ TACS (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin truy
nhập tổng thể.
+ NMT900 (Nordic Mobile Telephone 900): Hệ thống điện thoại di động
Bắc Âu băng tần 900MHz.
+ AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ điện thoại di động
tiến.
+ SMR (Specialized Mobile Radio): Vô tuyến di động chuyên dụng.
+ GSM(900) (Global System for Mobile): Hệ thống thông tin di động toàn
cầu băng tần 900MHz.
+ GSM(1800): Hệ thống GSM băng tần 1800MHz.

22
+ GSM(1900): Hệ thống GSM băng tần 1900MHz.
+ IS-136 (Interim Standard – 136): Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải
tiến do AT&T đề xuất.
+ IS-95 (CDMA) (Interim Standard – 95 CDMA): Tiêu chuẩn thông tin di
động CDMA cải tiến của Mỹ (do Qualcomm đề xuất).
+ GPRS (Genneral Packet Radio System): Hệ thống vô tuyến gói chung.
+ EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution): Những tốc độ số liệu
tăng cường để phát triển GSM.
+ cdma2000 1x: Hệ thống cdma2000 giai đoạn 1.
+ WCDMA (Wideband CDMA): Hệ thống CDMA băng rộng.
+ cdma2000 Mx: Hệ thống cdma2000 giai đoạn 2.
+ HSPA (High Speed Packet Access): Hệ thống di động truy cập gói tốc độ
cao. Hệ thống HSPA được chia thành 3 công nghệ sau:
- HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Hệ thống truy cập gói
đường xuống tốc độ cao.
- HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Hệ thống truy cập gói
đường lên tốc độ cao.
- HSODPA (High Speed OFDM Packet Access): Hệ thống truy cập gói
OFDM tốc độ cao.
+ Pre-4G: các hệ thống tiền 4G, gồm có WiMax và WiBro (Mobile
Wimax).
+ WiMax: Worldwide Interoperability for Microwave Access
+ WiBro: Wireless Broadband System: Hệ thống băng rộng không dây
Có thể khái quát một số nét chính của các công nghệ thông tin di động từ
1G đến 3G như sau:
- Thế hệ thứ nhất 1G:
Thế hệ thông tin di dộng 1G là các hệ thống tương tự, sử dụng kỹ thuật đa
truy nhập phân chia theo tần số FDMA, bắt đầu xuất hiện vào đầu thập niên 80
và hoạt động cho đến khi bị thay thế bởi các thế hệ 2.
Các chuẩn công nghệ phổ biến nhất của thế hệ này là: Hệ thống điện thoại
di động cao cấp (AMPS – Advance Mobile Phone System) phát minh bởi Bell
Labs và cài đặt tại Mỹ năm 1982. Phiên bản được sử dụng tại châu Âu của
AMPS có tên TACS (Total Access Communication System)
- Thế hệ thứ hai 2G:
Thế hệ thứ hai 2G xuất hiện vào những năm 90 với mạng di động đầu tiên,
sử dụng kỹ thuật phân chia theo thời gian (TDMA). Trong thời kỳ này nền công
nghệ thông tin di động đã tăng trưởng vượt trội cả về số lượng thêu bao và các

23
dịch vụ gia tăng. Các mạng thế hệ thứ hai cho phép truyền dữ liệu hạn chế trong
khoảng từ 9.6kbps đến 19.2 kbps, chủ yếu sử dụng cho mục đích thoại và là các
mạng chuyển mạch kênh.
Không có một chuẩn chung nào cho 2G nhưng chủ yếu các hệ thống 2G
dựa trên các chuẩn công nghệ sau:
D- AMPS (Digital AMPS): được sử dụng tại Bắc Mỹ và đang dần được
thay thế bởi GSM / GPRS và CDMA2000. D-AMPS sử dụng kênh AMPS sẵn
có và cho phép chuyển đối giữa các hệ thống số và tương tự trong cùng một khu
vực diễn ra AMPS chia mỗi cặp kênh 30kHz thành 3 khe thời gian và nén dữ
liệu thoại theo các phương pháp số. Hệ thống số cũng làm cho các cuộc gọi trở
nên an toàn hơn cho người sử dụng các phương pháp mã mật.
GSM (Global System for Mobile Comunication): Các hệ thống triển
khai GSM được sử dụng rất rộng rãi trên thế thời (trừ Bắc Mỹ và Nhật). Hệ
thống GSM dồn kênh phân chia tần số được sử dụng, với mỗi đầu cuối di động
truyền thông trên một tần số và nhận thông tin trên một tần số khác cao hơn
(chênh lệch 80MHz trong D-AMPS và 55MHz trong GSM). Trong cả hai hệ
thống, phương pháp dồn kênh phân chia thời gian lại được áp dụng cho một cặp
tần số, làm tăng khả năng cung cấp dịch vụ đồng thời của hệ thống. Tuy nhiên,
các kênh GSM rộng hơn các kênh AMPS (200kHz so với 30kHz) qua đó GSM
cung cấp độ truyền dữ liệu cao hơn D-AMPS.
CDMA (Code Division Multiple Access): D-AMPS và GSM là các hệ
thống tương đối truyền thống, chúng sử dụng cả hai công nghệ FDM và TDM để
chia phổ tần số ra thành các kênh và các kênh này được gán với các khe thời
gian. CDMA sử dụng công nghệ đa truy cập thông qua mã. Nhờ công nghệ này
mà CDMA có thể nâng cao dung lượng cung cấp đồng thời các cuộc gọi trong
một cell cao hơn hẳn so với 2 công nghệ trên. Thông qua Qualcomm, CDMA đã
phát triển và trở thành một giải pháp công nghệ tốt nhất và trở thành nền tảng
của các hệ thống di động thế hệ thứ 3.
PDC (Personal Digital Cellular): là chuẩn được phát triển và sử dụng duy
nhất tại Nhật Bản. Giống như D-AMPS và GSM, PDC sử dụng TDMA. Chuẩn
PDC được NTTDoCoMo đưa vào triển khai trong dịch vụ Digital MOVA vào
tháng 3/1993. PDC sử dụng tần số mạch gói là 28.8kHz, 3 khe thời gian, đạt tốc
độ chuyển mạch kênh là 9.6kbps và chuyển mạch gói là 28.8kHz. PDC hoạt
động hai băng tần 800MHz và 1.5GHz.
Cải tiến từ các mạng 2G, các mạng 2.5G như GPRS sử dụng chuyển mạch
kênh cho thoại và chuyển mạch gói cho dữ liệu, đã trở nên phổ biến vì phương
thức chuyển mạch gói sử dụng băng thông hiệu quả hơn rất nhiều, băng thông

24
tốc độ tối đa lên tới 171.2kbps (thực tế là 33kbps). Trong hệ thống này, tất cả
các gói tin của mỗi người dùng đều cạnh tranh băng thông với nhau và người
dùng chỉ bị tính cước cho lượng dữ liệu được gửi đi.
- Thế hệ thứ ba 3G:
Tiếp theo, các mạng 3G đã được đề xuất để khắc phục những nhược điểm
của các mạng 2G và 2.5G đặc biệt ở tốc độ thấp và không tương thích giữa các
công nghệ như TDMA và CDMA giữa các nước.
Vào năm 1992, ITU công bố chuẩn IMT-200 (International Mobile
Telecommunication-2000) cho hệ thống 3G với các ưu điểm chính được mong
đợi đem lại bởi hệ thống 3G là:
- Cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao
- Các dịch vụ tin nhắn (e-mail, fax, SMS, chat, ...)
- Các dịch vụ đa phương tiện (xem phim, xem truyền hình,
nghe nhạc,...)
- Truy nhập Internet (duyệt Web, tải tài liệu, ...)
- Sử dụng chung một công nghệ thống nhất, đảm bảo sự
tương thích toàn cầu giữa các hệ thống.
Để thoả mãn các dịch vụ đa phương tiện cũng như đảm bảo khả năng truy
cập Internet băng thông rộng, IMT-2000 hứa hẹn cung cấp băng thông 2Mbps,
nhưng thực tế triển khai chỉ ra rằng với băng thông này việc chuyển giao rất khó,
vì vậy chỉ có các người sử dụng không di động mới được đáp ứng băng thông
kết nối này, còn khi đi bộ băng thông sẽ là 384 Kbps, khi di chuyển bằng ô tô sẽ
là 144Kbps.
Theo đặc tả của ITU một công nghệ toàn cầu sẽ được sử dụng trong mọi hệ
thống IMT-2000, điều này dẫn đến khả năng tương thích giữa các mạng 3G trên
toàn thế giới. Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới tồn tại hai công nghệ 3G chủ đạo:
UMTS (W-CDMA) và CDMA2000[1,6,13].
UMTS (W-CDMA)
UMTS (Universal Mobile Telephone System), dựa trên công nghệ W-
CDMA, là giải pháp được ưa chuộng cho các nước đang triển khai các hệ thống
GSM muốn chuyển lên 3G. UMTS được hỗ trợ bởi Liên Minh Châu Âu và được
quản lý bởi 3GPP (third Generation Partnership Project), tổ chức chịu trách
nhiệm cho các công nghệ GSM, GPRS. UMTS hoạt động ở băng thông 5MHz,
cho phép các cuộc gọi có thể chuyển giao một cách hoàn hảo giữa các hệ thống
UMTS và GSM đã có.
CDMA2000

25
Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, chuẩn này là sự tiếp nối đối
với các hệ thống đang sử dụng công nghệ CDMA trong thế hệ 2. CDMA2000
được quản lý bởi 3GPP2, một tổ chức độc lập và tách rời khỏi 3GPP của UMTS.
CDMA2000 có tốc độ truyền dữ liệu từ 144Kbps đến Mbps. Hệ thống
CDMA2000 không có khả năng tương thích với các hệ thống GSM hoặc D-
AMPS của thế hệ thứ 2.
Hiện nay, đã có nhiều nỗ lực hướng đến thống nhất hai chuẩn này thành
một chuẩn chung, nhưng thực tế thì vấn đề ngăn cản tiến trình thống nhất này
không đến từ các vấn đề kỹ thuật công nghệ mà chủ yếu từ vấn đề trong các lĩnh
vực nhạy cảm như: kinh tế, chính trị.
Các ích lợi đem lại từ việc triển khai 3G là không thể chối cãi, tuy nhiên,
các khó khăn trong việc duy trì nguồn ngân sách cho triển khai các hệ thống này
(chi phí mua quyền sử dụng băng tần (licese), chi phí triển khai hệ thống) trong
bối cảnh suy thoái kinh tế thế giới đã cản trở việc triển khai 3G tại nhiều quốc
gia. Hiện tại chỉ có Nhật Bản và Hàn Quốc đã triển khai thành công các hệ thống
điện thoại di động thế hệ 3.
2.2 Hệ thống thông tin di động 4G
Hệ thống di động thế hệ thứ tư (4G) dự kiến sẽ đưa vào sử dụng, khai thác
vào khoảng năm 2012. Với sự đột phá về tốc độ và dung lượng, hệ thống di
động 4G sẽ cung cấp những dịch vụ phục vụ sâu hơn vào đời sống sinh hoạt
thường nhật, công việc cũng như có sự tác động lớn đến lối sống của chúng ta
trong tương lai gần. Cụ thể hơn trong từng khía cạnh của cuộc sống được trình
bày dưới đây.
Trong giáo dục, nghệ thuật, khoa học
Nhờ có sự ưu việt của hệ thống 4G, sự tiên tiến của thiết bị đầu cuối, học
sinh, sinh viên, các nhà nghiên cứu khoa học có thể trao đổi thông tin hình ảnh,
thoại, và các thông tin cần thiết cho việc học tập, nghiên cứu mà không có rào
cản nào về khoảng cách cũng như ngôn ngữ. Thiết bị đầu cuối di động của hệ
thống di động thế hệ 4G (điện thoại cầm tay, đồng hồ đeo tay ...) có tích hợp
camera, có chức năng thông dịch ngôn ngữ tự động giúp họ trao đổi thông tin
trực tiếp, học sinh, sinh viên có thể nhận những chỉ dẫn từ giáo viên từ xa ....
Giải trí
Hệ thống di động 4G được sử dụng cho hệ thống tải nội dung, trò chơi và
âm nhạc/video. Những trò chơi hình ảnh động có thể được truy cập ở bất cứ nơi
nào trên hệ thống. Những nội dung cực kì phong phú đa dạng về nhạc và phim
trong hệ thống có thể tải ngay lập tức ở bất cứ nơi đâu, vào bất cứ thời gian nào.
Truyền thông hình ảnh

26
Hệ thống di động 4G cũng được ứng dụng trong việc trao đổi thông tin giữa
các điểm cách xa nhau. Một đoạn phim của một sự kiện thể thao có thể được gửi
bởi máy quay gắn trên một máy thu phát cầm tay và được gửi đi tức thời cho các
thành viên trong gia đình ở nước ngoài hoặc ở xa.
Thương mại di động
Hệ thống di động 4G được ứng dụng trong trao đổi và thoả thuận mua bán
hàng hoá. Bằng cách đơn giản là giữ thiết bị di động cầm tay theo tấm quảng cáo
hoặc trên tạp chí, người sử dụng có thể thu được những thông tin liên quan về
sản phẩm, từ đó có thể đặt hàng và thanh toán bằng tài khoản thông qua thiết bị
di động.
Cuộc sống thường nhật
Công nghệ xác thực cá nhân tiên tiến cho phép người sử dụng mua những
hàng hóa đắt tiền một cách an toàn và thanh toán bằng tài khoản thông qua mạng
di động. Dữ liệu được tải từ các thiết bị di động có thể được sử dụng như là các
thẻ thanh toán, thẻ ra vào, thẻ thành viên ... thay cho các loại thẻ cá nhân: thẻ
ngân hàng (ATM, Visa Card ...), thẻ ra vào công ty, hộ chiếu (PassPort) .v.v.
Các dịch vụ di động cũng được sử dụng trong nhiều trường hợp của cuộc sống,
ví dụ như tải chương trình tivi trên các máy chủ đặt tại gia đình lên thiết bị di
động và xem chúng khi đi ra ngoài, hoặc sử dụng thiết bị cầm tay di động để
điều khiển Robot từ xa.
Y tế và chăm sóc sức khoẻ
Công nghệ di động thế hệ thứ tư được sử dụng trong y tế và chăm sóc sức
khoẻ. Những dữ liệu về sức khoẻ có thể tự động gửi đến bệnh viện theo thời
gian thực từ các thiết bị mang theo trên người của bệnh nhân, nhờ đó các bác sĩ
có thể thực hiện việc kiểm tra sức khoẻ hoặc xử lý tức thì các tình trạng khẩn
cấp.
Điều trị trong các tình trạng khẩn cấp
Phương tiện truyền thông di động được sử dụng cho cấp cứu khẩn cấp ngay
sau khi tai nạn giao thông xảy ra. Vị trí của vụ tai nạn sẽ được thông báo tự động
bằng cách sử dụng thông tin định vị, khi đó các bác sĩ tại trung tâm y tế đưa ra
các chỉ dẫn sơ cứu cho bệnh nhân thông qua việc quan sát bệnh nhân trên màn
hình. Các dữ liệu y tế cũng được truyền ngay lập tức đến các xe cứu thương
hoặc bệnh viện thông qua mạng di động.
Ứng dụng trong thảm họa thiên tai
Hệ thống di động đóng vai trò là thiết bị thông tin quan trọng trong trường
hợp xảy ra thảm họa thiên tai, cho phép truyền đi hình ảnh thực trạng của các
khu vực xảy ra thảm hoạ. Do đó tại những nơi thảm họa không diễn ra, tất cả

27
lãnh đạo chính phủ, các nhà quản lý, các phương tiện truyền thông đại chúng và
người dân nói chung có thể chia sẻ thông tin [15].
Các dịch vụ mà hệ thống di động 4G cung cấp có thể kể đến như sau
[15,16,17]:
Dịch vụ cung cấp thông tin y tế
Hình 2.1: Dịch vụ thông tin y tế
Trong đó:
+ Service charge (paid from insurance): phí dịch vụ (thanh toán từ bảo
hiểm).
+ Access personal medical data: truy cập dữ liệu y tế cá nhân
+ Send personal medical data: gửi dữ liệu y tế cá nhân
+ Advice/Information/health analysis: Lời khuyên/Thông tin/phân tích tình
trạng sức khỏe
+ Introduction to doctors, provision of adequate medicine: hướng dẫn từ
bác sỹ, cung cấp thuốc thích hợp.
+ Medical data storage center: trung tâm lưu trữ dữ liệu y tế
+ Personal medical data: dữ liệu y tế cá nhân
+ Hospital/drug store: bệnh viện/kho thuốc
Dịch vụ cung cấp thông tin y tế sẽ cung cấp cho khách hàng những thông
tin chính xác và đầy đủ về tình trạng sức khỏe. Khách hàng sẽ nhận được chỉ
dẫn, đơn thuốc của bác sỹ khi có sự thay đổi về tình trạng sức khỏe từ trung tâm
chăm sóc y tế trên thiết bị di động của mình. Đồng thời khách hàng có thể truy
cập thông tin về sức khỏe của mình trên thiết bị di động.

28
Thậm chí trong dịch vụ này với công nghệ điều trị gen tiên tiến, khách hàng
có thể tải những thông tin về gen của họ ngay lập tức để có những biện pháp
điều trị thích hợp [17].
Dịch vụ cung cấp nội dung tiên tiến
Đơn giản, người dùng cho biết tên của video (không nhất thiết phải chính
xác, có thể mơ hồ cũng được) mà họ lựa chọn (chương trình ti vi đã phát, tin tức,
kịch, điện ảnh, hoặc hoà nhạc …) thông qua yêu cầu bằng lời thoại, người sử
dụng có thể xem chương trình video mình thích trên thiết bị di động đầu cuối ở
bất cứ đâu, bất cứ thời gian nào.
Nếu người dùng muốn xem phim ở rạp chiếu phim thì có thể đặt chỗ trước
và cũng có thể mua vé điện tử. Những video cũng có thể được chiếu trên tàu,
trên một thiết bị kính đeo mắt có khả năng hiển thị hình ảnh.
Hình 2.2 Hệ thống cung cấp nội dung tiên tiến
Trong đó:
+ Movie delivery: phân phát phim
+ Movie info. search: tìm kiếm thông tin phim
+ Ambigous search by voice: tìm kiếm thông tin phim bằng thoại
+ Ticket purchase: thẻ dịch vụ
+ Content streaming delivery: cung cấp luồng nội dung
+ Real media content distribution by compact high-density disc, memory
cards: phân phối nội dung bằng thẻ nhớ, đĩa nén mật độ cao
+ Movie distributor: nhà cung cấp phim
+ Content server: máy chủ nội dung

29
+ Service provider: nhà cung cấp dịch vụ
+ Speech analysis: khối phân tích thoại
+ Seach server: máy chủ tìm kiếm
+ Member DB: cơ sở dữ liệu thành viên
Hệ thống định vị
Hình 2.3 Hệ thống định vị
Trong đó: + Monthly charge: phí dịch vụ hàng tháng
+ Location info: thông tin vị trí
+ Vehicle info: thông tin xe cộ
+ Entertainment: giải trí
+ Control info: thông tin điều khiển
+ Emergency info: thông tin khẩn cấp
+ Logistics Info: thông tin hậu cần
+ Content provider: nhà cung cấp nội dung
+ Right holder: người giữ bản quyền
+ Content charge: phí nội dung
Người sử dụng có thể truy cập các dịch vụ thông tin dưới đây từ bên trong
một chiếc xe đang chuyển động. Những thông tin này sẽ được cung cấp một
cách hợp lý phụ thuộc thời gian, địa điểm và tính chất người sử dụng.
- Dịch vụ thông tin định vị (dịch vụ định vị, chỉ dẫn tuyến đường, thông tin
giao thông…)
- Dịch vụ thông tin xe cộ (thông tin xe ôtô, thông tin điều chỉnh động cơ xe
…)
- Dịch vụ giải trí (radio, chương trình truyền hình, .v.v.)
- Dịch vụ điều khiển (điều khiển xe trong sự kiện động đất, tai nạn …)

30
- Dịch vụ khẩn cấp (tai nạn, ốm đau bất ngờ…).
Dịch vụ đặt hàng di động
Hình 2.4 Hệ thống đặt hàng di động
Trong đó:
+ Inquiry purchase application: yêu cầu mua ứng dụng
+ Product Info/Ads: thông tin sản phẩm/ quảng cáo
+ Product/Delivery charge: phí sản phẩm/phí phân phối
+ Commission: hoa hồng
+ Application info: thông tin ứng dụng
+ Product info: thông tin sản phẩm
+ Platform provider: nhà cung cấp nền tảng
+ Ad cost: chi phí quảng cáo
+ Server utilization fee: phí sử dụng server.
+ Manufacturer: nhà sản xuất
+ Seller: người bán hàng
+ Transporter: hãng vận chuyển
Cho phép đặt mua các sản phẩm hay thu thập thông tin về sản phẩm một
cách dễ dàng nhờ thiết bị đầu cuối di động thông qua tạp chí, sách báo, áp phích
… hay các hình ảnh.
Thông tin liên quan tới sản phẩm đó (video, đặc tính kỹ thuật) sẽ được tự
động gửi tới thiết bị đầu cuối di động từ trung tâm sản phẩm, và được hiển thị
dưới dạng các hình ảnh 3 chiều (3D). Người sử dụng có thể đặt hàng sản phẩm
ngay lập tức, việc thanh toán bằng tài khoản được thực hiện qua thiết bị đầu cuối
di động của họ. Việc sử dụng chứng thực bằng võng mạc giúp cho việc đặt mua

31
các sản phẩm có giá trị trở nên đơn giản, an toàn mà không cần bất kỳ sự bảo vệ
nào[15,17].
Quản lý thực phẩm
Dịch vụ hỗ trợ cho người sử dụng có thể truy cập tới tủ lạnh gia đình bằng
thiết bị đầu cuối di động từ bên ngoài - để thấy được thực phẩm nào vẫn còn,
thực phẩm nào hết. Và nhờ hình ảnh hiển thị người dùng có thể biết hạn sử dụng
của thức ăn còn hay không. Người sử dụng cũng có thể tìm được các công thức
của thực đơn họ sẽ nấu sử dụng các thực phẩm có sẵn trong tủ lạnh thông qua
thiết bị đầu cuối di động đó. Thực phẩm nào thiếu sẽ được hiện ra trên màn hình,
và nếu đặt hàng chúng sẽ được gửi tới nhà vào buổi tối.
Hình 2.5 Hệ thống quản lý thực phẩm
+ Service register/entry fee: phí đăng ký dịch vụ
+ Food purchase charge: phí mua thực phẩm
+ Billing for purchase: hóa đơn bán hàng
+ Payment: thanh toán
+ User membership DB: cơ sở dữ liệu thành viên
+ Order placement: sắp xếp đặt hàng
+ Supermarket, convenience store, shopping arcade: siêu thị, kho hàng ...
Dịch vụ bảo hiểm rủi ro
Khi một ai đó bị kẹt trong đống đổ nát trong một trận động đất quy mô lớn,
khả năng của mạng điện thoại di động có thể cung cấp chính xác thông tin như
vị trí của người đó – thiết bị đầu cuối luôn luôn được kết nối Internet trừ khi nó
bị hỏng – và luôn sẵn sàng những hoạt động giải cứu một cách nhanh chóng.

32
Hình 2.6 Hệ thống bảo hiểm rủi ro
Trong đó:
+ Rescue, paramedics: cứu hộ, cứu hộ y tế
+ Platform provider: nhà cung cấp nền tảng
+ Disaster site (user): khu vực xảy ra thiên tai
+ Displays current location and destination: hiển thị vị trí hiện tại
+ Designate wanted area thru pen input: chỉ định vùng cần kiểm soát (bằng
bút cảm ứng)
+ Terminal location is indicated in blinks: vị trí thiết bị đầu cuối được chỉ
ra tức thời
+ Contact family using personal info: liên lạc với gia đình nhờ thông tin cá
nhân
+ Obtain medical record from home doctor using personal info: có được
báo cáo y tế từ bác sỹ nhờ thông tin cá nhân
+ Disaster insurance premium: phí bảo hiểm thiên tai
+ Insurance premium: phí bảo hiểm
+ Notifies location by ring tone: thông báo vị trí bằng nhạc chuông
Dịch vụ hành chính (quản lý) di động

33
Hình 2.7 Hệ thống quản lý di động
Khách hàng có thể truy cập thông tin và nhận được nhiều dịch vụ hành
chính khác nhau từ chính quyền quốc gia/địa phương trên một thiết bị đầu cuối
di động tại nhà hoặc tại công sở.
- Ứng dụng cho các tài liệu/văn bằng khác nhau
- Trả thuế, đưa ra thuế thu nhập.
- Phát hành sách chăm sóc sức khoẻ cho sản phụ, đưa ra báo cáo về sinh
sản, ứng dụng cho kiểm tra sức khoẻ của trẻ, và các dịch vụ sức khoẻ
khác.
- Bỏ phiếu bầu cử.
2.3 Các đặc điểm công nghệ của 4G
Ta xét 5 đặc điểm công nghệ cơ bản cho sự phát triển hệ thống di động 4G sau
[7, 10, 11, 13] :
2.3.1 Hỗ 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 trễ đầu
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 vụ IP 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[10].
2.3.2 Hỗ trợ tính di động tốt
Trong các hệ thống 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 số nhận dạng duy nhất. Như vậy, phải có

34
cách 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 và điều chỉnh truy nhập của
người gọi[7]. 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 chỉ liên 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.
2.3.3 Hỗ 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 [9].
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 động
cùng 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.
2.3.4 Không 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

35
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 thể thực 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 ở
ngoài dải hoạt động. Trong vùng mật độ dân cư cao hơn cũng có thể 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.
2.3.5 Hỗ 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 trả trước 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.
Trong mạng 4G, các nút di động và cố định sẽ tương tác với nhau không cần
liên hệ với điều hành mạng. Các giao thức và thủ tục phải có khả năng cho phép
người dùng trong các nút mạng này nhận thực đủ thông tin để nhận dạng người
dùng và có thể kết nối. Đây chính là tính năng bảo mật đầu cuối- đầu cuối.
2.4 Mô hình tham chiếu hệ thống di dộng 4G
Xét theo phương diện mạng hệ thống di động 4G gồm 4 miền sau: dịch vụ
và ứng dụng, nền tảng dịch vụ, mạng lõi chuyển mạch gói và truy cập vô tuyến.
Hệ thống di động 4G có 3 đặc trưng sau:

MOBILE IP 4G.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to MOBILE IP 4G.doc

Similar to MOBILE IP 4G.doc (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

MOBILE IP 4G.doc