bao mat va ket noi di dong cua wimax1_2

8/14/2019 Bao Mat Va Ket Noi Di Dong Cua WiMAX1_2

http://slidepdf.com/reader/full/bao-mat-va-ket-noi-di-dong-cua-wimax12 1/140

1

Môc lôcCh-¬ng 1 Giíi thiÖu m¹ng WiMAX....................................................................... 6

1.1 C«ng nghÖ b¨ng réng kh«ng d©y ................................................................................... 6

1.1.1 ThÕ nµo lµ b¨ng réng kh«ng d©y............................................................................. 6

1.1.2 Lîi Ých cña b¨ng réng kh«ng d©y............................................................................ 7 1.2. Giíi thiÖu vÒ WiMAX.................................................................................................. 7

1.2.1 §Þnh nghÜa WiMAX............................................................................................... 7 1.2.2 §Æc ®iÓm cña c«ng nghÖ WiMAX .......................................................................... 9 1.2.3 B¨ng tÇn cña WiMAX ...........................................................................................11 1.2.4 Giíi thiÖu c¸c chuÈn liªn quan...............................................................................11

1.2.4.1 ChuÈn 802.16-2001 ........................................................................................11 1.2.4.2 ChuÈn 802.16a-2003 ......................................................................................12 1.2.4.3 ChuÈn 802.16c- 2002......................................................................................14 1.2.4.4 ChuÈn 802.16-2004 ........................................................................................14

1.2.4.5 ChuÈn 802.16e vµ sù më réng.........................................................................15

1.3 So s¸nh WiMAX víi c¸c c«ng nghÖ kh«ng d©y kh¸c....................................................16 1.4 M« h×nh triÓn khai .......................................................................................................17

1.4.1 M¹ng trôc .............................................................................................................18 1.4.2 KÕt nèi m¹ng kh«ng d©y doanh nghiÖp ..................................................................18 1.4.3 B¨ng réng theo nhu cÇu .........................................................................................18 1.4.4 Më réng nhanh chãng, tiÕt kiÖm ............................................................................19 1.4.5 Liªn th«ng dich vô ................................................................................................19

Ch-¬ng 2 CÊu tróc m¹ng WiMAX........................................................................21 2.1 Líp vËt lý ....................................................................................................................21

2.1.1 Giíi thiÖu..............................................................................................................21

2.1.2 X©y dùng khung....................................................................................................24 2.1.3 M« h×nh ho¹t ®éng FDD .......................................................................................25 2.1.4 M« h×nh ho¹t ®éng TDD .......................................................................................25 2.1.5 Líp vËt lý híng xuèng (Downlink PHY) .............................................................26 2.1.6 Líp vËt lý híng lªn (Uplink PHY) .......................................................................28 2.1.7 KiÓm so¸t lçi.........................................................................................................30 2.1.8 Tèc ®é baud vµ ®é réng b¨ng th«ng.......................................................................30 2.1.9 KiÓm so¸t hÖ thèng v« tuyÕn .................................................................................31

2.1.9.1 Kü thuËt ®ång bé ............................................................................................31 2.1.9.2 KiÓm so¸t tÇn sè .............................................................................................31

2.1.9.3 §iÒu khiÓn c«ng suÊt......................................................................................32

2.1.10 Líp con héi tô truyÒn dÉn....................................................................................32 2.2 Líp MAC ....................................................................................................................33

2.2.1 VÊn ®Ò vÒ c«ng nghÖ .............................................................................................33 2.2.2 Líp con héi tô chuyªn biÖt dÞch vô ........................................................................35

2.2.2.1 Líp con héi ATM...........................................................................................36 2.2.2.1.1 D¹ng PDU ...............................................................................................36



2

2.2.2.1.2 Sù ph©n líp ..............................................................................................36 2.2.2.1.3 ChÆn mµo ®Çu t¶i tin (PHS payload header suppression)...........................37 2.2.2.1.4 Thñ tôc b¸o hiÖu ......................................................................................38

2.2.2.2 Líp con héi tô gãi ..........................................................................................38

2.2.2.2.1 D¹ng MAC SDU......................................................................................39

2.2.2.2.2 Sù ph©n líp ..............................................................................................39 2.2.2.2.3 ChÆn mµo ®Çu t¶i tin ................................................................................40 2.2.2.2.4 Qu¸ tr×nh chÆn mµo ®Çu t¶i tin .................................................................40

2.2.3 Líp con phÇn chung (common part sublayer) ........................................................41 2.2.3.1 MAC PDU......................................................................................................41 2.2.3.2 Hç trî líp vËt lý vµ cÊu tróc khung .................................................................47 2.2.3.3 §iÒu khiÓn tuyÕn v« tuyÕn (Radio link Control)..............................................48 2.2.3.4 Polling............................................................................................................50 2.2.3.5 DÞch vô lËp lÞch tr×nh híng lªn......................................................................52 2.2.3.6 CÊp ph¸t vµ yªu cÇu b¨ng th«ng ......................................................................53 2.2.3.7 Thu nhËn kªnh................................................................................................55 2.2.3.8 ThiÕt lËp kÕt nèi .............................................................................................56 2.2.3.9 QuyÕt ®Þnh c¹nh tranh ....................................................................................56

2.2.3.9.1 C¬ héi truyÒn dÉn. ...................................................................................57 2.2.3.10 Gia nhËp m¹ng vµ khëi t¹o ...........................................................................58

2.2.3.10.1 QuÐt tÇn sè vµ ®ång bé...........................................................................58 2.2.3.10.2 T¸ch çc th«ng sè cña kªnh uplink/downlink .........................................59 2.2.3.10.3 Ranging vµ ®µm ph¸n vÒ kh¶ n¨ng .........................................................59 2.2.3.10.4 SS x¸c thùc, trao quyÒn vµ ®¨ng ký ........................................................60 2.2.3.10.5 KÕt nèi IP ..............................................................................................60

2.2.4 Líp con b¶o mËt....................................................................................................60 2.2.4.1 Security Association (SA) ...............................................................................60 2.2.4.2 Giao thøc PKM ..............................................................................................61

2.2.4.2.1. ThiÕt lËp kho¸ trao quyÒn AK .................................................................63 2.2.4.2.2. Trao ®æi kho¸ TEK .................................................................................64

2.2.4.3 VÊn ®Ò sö dông khãa ......................................................................................66 2.2.4.3.1 Kho¸ AK .................................................................................................66 2.2.4.3.2 Kho¸ TEK ...............................................................................................66

2.2.4.4 Ph¬ng ph¸p b¶o mËt .....................................................................................67

Ch-¬ng 3: VÊn ®Ò an ninh m¹ng WiMAX..............................................................69 3.1 Kh¸i niÖm an ninh m¹ng. .............................................................................................69

3.1.1 Çc vÊn ®Ò vÒ an ninh m¹ng ..................................................................................69 3.1.2 Çc cuéc tÊn c«ng an ninh .....................................................................................69

3.2 Ph©n tÝch an ninh m¹ng WiMAX .................................................................................72 3.2.1 Nh÷ng ®iÓm yÕu vÒ mÆt giao thøc .........................................................................72

3.2.1.1 ThiÕu sù x¸c thùc hai chiÒu.............................................................................72 3.2.1.2 Lçi trong qu¶n lý khãa ...................................................................................72 3.2.1.3 Lçi trong viÖc b¶o vÖ d÷ liÖu...........................................................................73



3

3.2.2 So s¸nh mét sè nhîc ®iÓm an ninh trong m¹ng WiFi vµ WiMAX ........................73 3.2.2.1 Cuéc tÊn c«ng hñy bá x¸c thùc (Deauthentication Attack) ..............................74 3.2.2.2 Cuéc tÊn c«ng lÆp l¹i (Replay attack)..............................................................77 3.2.2.3 Gi¶ m¹o ®iÓm truy nhËp (Access Point Spoof) ................................................79

3.2.2.4 Cuéc tÊn c«ng vµo c¬ chÕ sãng mang líp vËt lý..............................................80

3.2.2.5 Gi¶ m¹o ®Þa chØ MAC (MAC Address Spoofing) ............................................82 3.2.3 Nh÷ng ®iÓm yÕu míi trong m¹ng WiMAX............................................................84

3.2.3.1 NÒn t¶ng c«ng nghÖ cña çc cuéc tÊn c«ng .....................................................84 3.2.3.2 Líp MAC .......................................................................................................87 3.2.3.3 Çc cuéc tÊn c«ng tiÒm Èn trong m¹ng 802.16 ................................................87

3.2.3.3.1 Cuéc tÊn c«ng sö dông th«ng ®iÖp RNG-RSP ...........................................87 3.2.3.3.2 Cuéc tÊn c«ng vµo th«ng ®iÖp th«ng b¸o quyÒn kh«ng hîp lÖ ...................91

3.3 Nh÷ng c¶i tiÕn míi vÒ an ninh trong m¹ng WiMAX.....................................................94 3.3.1 Giao thøc PKM v2.................................................................................................94

3.3.1.1 X¸c thùc hai chiÒu dùa trªn public- key ..........................................................95 3.3.1.1.1 Th«ng ®iÖp yªu cÇu trao quyÒn (th«ng ®iÖp 2) ..........................................95 3.3.1.1.2 Th«ng ®iÖp ®¸p l¹i trao quyÒn (th«ng ®iÖp 3) ...........................................96 3.3.1.1.3 Th«ng ®iÖp x¸c nhËn trao quyÒn. .............................................................96

3.3.1.2 Trao quyÒn lÉn nhau dùa trªn EAP trong PKM v2...........................................97 3.3.1.2.1 Qu¸ tr×nh x¸c thùc dùa trªn EAP ..............................................................97 3.3.1.2.2 Qu¸ tr×nh trao ®æi 3 bíc gi÷a SS vµ BS ...................................................98

3.3.1.3 Ph©n cÊp khãa ................................................................................................99 3.3.2 Sö dông m« h×nh CCM cho 802.16 MPDUS ..........................................................99

3.3.2.1 X©y dùng nonce ...........................................................................................101

Ch-¬ng 4 KÕt nèi WiMAX víi m¹ng di ®éng....................................................102

4.1 Lêi giíi thiÖu.............................................................................................................103

4.2 M¹ng liªn kÕt WiMAX 3GPP ....................................................................................104 4.2.1 M« h×nh kÕt nèi WiMAX trong 3GPP .................................................................104

4.2.1.1 M« h×nh tight-coupling .................................................................................104 5.2.1.2 M« h×nh m¹ng loose-coupling ......................................................................106 4.2.1.3 M¹ng non-roaming WiMAX- 3GPP .............................................................107 4.2.1.4 M¹ng roaming WiMAX- 3GPP ....................................................................108 4.2.1.5 Mét sè yªu cÇu khi kÕt nèi WiMAX- 3GPP ..................................................109

4.2.1.5.1 Yªu cÇu vÒ WiMAX AAA server vµ çc giao thøc AAA........................109 4.2.1.5.2 Yªu cÇu vÒ ®iÒu khiÓn truy nhËp ............................................................110 4.2.1.5.3 Yªu cÇu vÒ tÝnh cíc..............................................................................111

4.2.2 Çc phÇn tö cña m¹ng vµ çc ®iÓm giao tiÕp ........................................................111 4.2.2.1 Çc phÇn tö cña m¹ng...................................................................................111

4.2.2.1.1 ThiÕt bÞ cña ngêi sö dông UE. ..............................................................111 4.2.2.1.2 3GPP AAA Proxy .................................................................................112 4.2.2.1.3 3GPP AAA Server ................................................................................113 4.2.2.1.4 HLR/HSS...............................................................................................113 4.2.2.1.5 Cæng truy nhËp WAG ............................................................................113



4

4.2.2.1.6 Cæng d÷ liÖu gãi PDG............................................................................114 4.2.2.1.6 Cæng biªn Border Gateway ....................................................................115

4.2.2.2 Çc giao diÖn m¹ng ......................................................................................115 4.2.2.2.1 Giao diÖn Wa.........................................................................................115

4.2.2.2.2 Giao diÖn Wx........................................................................................116

4.2.2.2.3 Giao diÖn D’/Gr’....................................................................................116 4.2.2.2.4 Giao diÖn Wo ........................................................................................117 4.2.2.2.5 Giao diÖn Wf .........................................................................................117 4.2.2.2.6 Giao diÖn Wg ........................................................................................117 4.2.2.2.7 Giao diÖn Wn ........................................................................................118 4.2.2.2.8 Giao diÖn Wm .......................................................................................118 4.2.2.2.9 Giao diÖn Wp ........................................................................................118 4.2.2.2.10 Giao diÖn Wd ......................................................................................118

4.3 Liªn kÕt m¹ng gi÷a WiMAX vµ UMTS .....................................................................119 4.3.1 Çc m¹ng liªn quan .............................................................................................119

5.3.1.1 CÊu tróc m¹ng WiMAX................................................................................119 5.3.1.2 CÊu tróc m¹ng UMTS ...................................................................................120

4.3.2 KiÕn tróc liªn m¹ng WiMAX- UMTS..................................................................122 4.3.2.1 M« t¶ kiÕn tróc .............................................................................................122 4.3.2.2 Qu¶n lý IP ....................................................................................................124

4.3.4 Thñ tôc chuyÓn giao ............................................................................................124 4.3.4.1 ChuyÓn giao tõ m¹ng truy nhËp WiMAX ®Õn UTRAN .................................125 4.3.4.2 ChuyÓn giao tõ UTRAN tíi m¹ng truy nhËp WiMAX...................................128

4.4 KÕt luËn .....................................................................................................................131

ThuËt ng÷ viÕt t¾t .................................................................................................132

Tµi liÖu tham kh¶o .................................................................................................139 B¶ng

B¶ng 1.1: §Æc ®iÓm çc chuÈn 802.16 ...................................................................................16 B¶ng 1.2: §Æc ®iÓm cña mét sè c«ng nghÖ kh«ng d©y ............................................................17 B¶ng 2.1: M« t¶ çc d¹ng thiÕt kÕ líp vËt lý...........................................................................23 B¶ng 2.2: §é dµi khung vËt lý................................................................................................24 B¶ng 2.3: Tèc ®é baud vµ ®é réng kªnh .................................................................................31 B¶ng 2.4: Çc trêng trong phÇn mµo ®Çu chung GH.............................................................44 B¶ng 2.5: Çc trêng trong phÇn mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng ...............................................44 B¶ng 3.1: D¹ng th«ng ®iÖp RNG-RSP ....................................................................................88

B¶ng 3.2: Çc m· trong th«ng ®iÖp RNG-RSP .......................................................................91 B¶ng 3.3: D¹ng th«ng ®iÖp PKM ...........................................................................................91 B¶ng 3.4: M· th«ng ®iÖp PKM ..............................................................................................92 B¶ng 3.5: Thuéc tÝnh th«ng ®iÖp Auth Invalid ........................................................................93 B¶ng 3.6: Gi¸ trÞ m· lçi trong th«ng ®iÖp x¸c thùc .................................................................94



5

H×nh vÏ H×nh 1.1: M« h×nh b¨ng réng kh«ng d©y................................................................................. 6 H×nh 1.2: M« h×nh m¹ng WiMAX .......................................................................................... 8

H×nh 1.3: §Æc ®iÓm c«ng nghÖ WiMAX ................................................................................. 9 H×nh 1.4: Sù ph¸t triÓn c¸c chuÈn 802.16 ...............................................................................15 H×nh 1.5 M« h×nh triÓn khai WiMAX ....................................................................................20 H×nh 2.1: CÊu tróc giao thøc m¹ng WiMAX ..........................................................................21 H×nh 2.2: Tæng quan vÒ chøc n¨ng líp vËt lý ë tr¹m ph¸t sãng WiMAX ................................22 H×nh 2.3: CÊu tróc khung TDD ..............................................................................................25 H×nh 2.4: CÊu tróc khung con híng xuèng ...........................................................................27 H×nh 2.5: CÊu tróc khung con híng xuèng FDD ..................................................................28 H×nh 2.6: CÊu tróc khung con híng lªn ................................................................................29 H×nh 2.7: S¬ ®å khèi chøc n¨ng líp MAC ..............................................................................35 H×nh 2.8: D¹ng PDU cña líp héi tô con ATM........................................................................36

H×nh 2.9: CS PDU trong kÕt nèi ATM dùa trªn chuyÓn m¹ch ®êng ......................................37 H×nh 2.10: CS PDU trong kÕt nèi ATM dùa trªn chuyÓn m¹ch kªnh ......................................37 H×nh 2.11: D¹ng MAC SDU ..................................................................................................39 H×nh 2.12: MAC PDU ...........................................................................................................42 H×nh 2.13: CÊu tróc khung phÇn mµo ®Çu chung cña MAC PDU............................................43 H×nh 2.14: CÊu tróc khung phÇn mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng ...............................................44 H×nh 2.15: X©y dùng MAC PDU ...........................................................................................46 H×nh 2.16: M« t¶ PDU vµ SDU trong ng¨n giao thøc .............................................................47 H×nh 2.17: Sö dông bit poll- me .............................................................................................52 H×nh 2.18: VÝ dô c¬ héi truyÒn dÉn trong th«ng ®iÖp yªu cÇu b¨ng th«ng ...............................58 H×nh 2.19: Giao thøc PKM ....................................................................................................62

H×nh 2.20: Qu¸ tr×nh m· hãa b¶o mËt trong 802.16................................................................67 H×nh 3.1: D¹ng tÊn c«ng thô ®éng .........................................................................................70 H×nh 3.2: D¹ng tÊn c«ng chñ ®éng.........................................................................................70 H×nh 3.3: D¹ng tÊn c«ng man in the middle ...........................................................................71 H×nh 3.4: TÊn c«ng b»ng th«ng ®iÖp RES-CMD.....................................................................76 H×nh 3.5: VÞ trÝ cã thÓ tÊn c«ng trong cÊu tróc khung TDD ....................................................86 H×nh 3.6: Qu¸ tr×nh tÊn c«ng b»ng th«ng ®iÖp RNG-RSP .......................................................89 H×nh 3.7: PhÇn t¶i tin WMAN CCM ......................................................................................99 H×nh 3.8: X©y dùng block B0 trong 802.16...........................................................................101 H×nh 3.9: X©y dùng block Ai trong 802.16 ...........................................................................101 H×nh 4.1: M« h×nh kÕt nèi loose-coupling vµ tight-coupling gi÷a WiMAX vµ 3GPP ............106

H×nh 4.2: KiÕn tróc m¹ng non- roaming WiMAX-3GPP ......................................................107 H×nh 4.3: KiÕn tróc m¹ng roaming WiMAX-3GPP ..............................................................108 H×nh 4.4: KiÕn tróc m¹ng WiMAX......................................................................................120 H×nh 4.5: KiÕn tróc m¹ng UMTS .........................................................................................121 H×nh 4.6: KiÕn tróc liªn m¹ng WiMAX-UMTS ...................................................................123 H×nh 4.7: Thñ tôc chuyÓn giao tõ WiMAX sang UMTS .......................................................125 H×nh 4.8: Thñ tôc chuyÓn giao tõ UMTS sang WiMAX .......................................................128



6

Ch-¬ng 1 Giíi thiÖu m¹ng WiMAX

1.1 C«ng nghÖ b¨ng réng kh«ng d©y

1.1.1 ThÕ nµo lµ b¨ng réng kh«ng d©y

B¨ng réng kh«ng d©y lµ mét c«ng nghÖ høa hÑn nh÷ng kÕt nèi tèc ®é cao

trong kh«ng trung. Nã sö dông sãng radio ®Ó truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu trùc tiÕp tíi

vµ tõ nh÷ng ngêi dïng bÊt cø khi nµo hä muèn. Çc c«ng nghÖ nh 3G, WiFi,

hay WiMAX vµ UWB sÏ lµm viÖc cïng nhau ®Ó ®¸p øng nhu cÇu duy nhÊt nµy

cña kh¸ch hµng. Truy nhËp kh«ng d©y b¨ng réng (BWA) lµ hÖ thèng ®iÓm ®a

®iÓm ®îc t¹o nªn tõ çc tr¹m ph¸t sãng c¬ së vµ çc thiÕt bÞ cña kh¸c hµng nh h×nh 1.1. H×nh nµy chØ ra mét tr¹m ph¸t sãng c¬ së ®îc kÕt nèi víi m¹ng ®êng

trôc (backbone). Thay v× sö dông çc kÕt nèi vËt lý gi÷a çc tr¹m c¬ së vµ çc

thuª bao, çc tr¹m ph¸t sãng c¬ së sö dông anten ngoµi trêi ®Ó nhËn vµ göi d÷

liÖu, tho¹i tèc ®é cao tíi çc thuª bao. C«ng nghÖ nµy gi¶m ®îc nh÷ng yªu cÇu

vÒ c¬ së h¹ tÇng h÷u tuyÕn ®ång thêi cung cÊp nh÷ng gi¶i ph¸p mÒm dÎo vµ hiÖu

qu¶ cho nh÷ng chÆng cuèi.

H×nh 1.1: M« h×nh b¨ng réng kh«ng d©y



7

1.1.2 Lîi Ých cña b¨ng réng kh«ng d©y

· B¨ng réng høa hÑn çc dÞch vô tho¹i d÷ liÖu vµ truyÒn h×nh tèc ®é cao.

· BWA cã thêi gian triÓn khai nhanh chãng, tèn Ýt chi phÝ h¬n çc

ph¬ng ph¸p truyÒn thèng, kh«ng cÇn ph¶i x©y dùng c¬ së h¹ tÇng h÷utuyÕn tèn kÐm.

· Nã ®a ra nh÷ng kÕt nèi ë nh÷ng chÆng cuèi, mµ DSL hay b¨ng réng

h÷u tuyÕn kh«ng thÓ ®¹t tíi.

· Thêi gian triÓn khai nhanh h¬n, dÔ dµng më réng h¬n, mÒm dÎo h¬n do

vËy nã ®em l¹i nh÷ng dÞch vô thay thÕ cho nh÷ng kh¸ch hµng vèn

kh«ng tháa m·n víi çc dÞch vô b¨ng réng h÷u tuyÕn.

· Nã vît qua sù thùc thi vµ ®é tin cËy cña çc m¹ng h÷u tuyÕn víi®êng d©y thuª riªng.

· T¹o ra mét m«i trêng c¹nh tranh cho sù ph¸t triÓn çc dÞch vô vµ çc

s¶n phÈm míi. Çc ®Æc tÝnh cña BWA sÏ thu hót çc c«ng ty çc nhµ

®Çu t vµo ngµnh c«ng nghiÖp b¨ng réng kh«ng d©y.

1.2. Giíi thiÖu vÒ WiMAX

1.2.1 §Þnh nghÜa WiMAX

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) hay IEEE

802.16 - wireless microwave access - truy cËp v« tuyÕn sãng cùc ng¾n), tiªu

chuÈn kü thuËt nµy sinh ra tõ dßng 802.xx ngµy mét ph¸t triÓn cña IEEE

(Institute of Electrical and Electronics Engineers).

IEEE 802.16 Broadband Wireless Metropolitan Area Network (Wireless

MAN) Standard cung cÊp gi¶i ph¸p kÕt nèi b¨ng réng tíi nh÷ng ngêi dïng cè

®Þnh di ®éng do ®ã nã kinh tÕ h¬n c¬ së h¹ tÇng h÷u tuyÕn. IEEE 802.16

Working Group on BWA ®ang ph¸t triÓn chuÈn dµnh cho m¹ng WMAN víi kh¶n¨ng øng dông trªn ph¹m vi toµn cÇu tõ th¸ng 7 n¨m 1999. ChuÈn IEEE 802.16

liªn quan ®Õn giao tiÕp kh«ng gian gi÷a çc thuª bao vµ çc tr¹m ph¸t sãng.

ChuÈn IEEE 802.16 ®îc c«ng bè vµo ngµy 8 th¸ng 4 n¨m 2002. Çc chuÈn dµnh

cho m¹ng WMAN cã thÓ kÕt nèi çc ®iÓm nãng 802.11 tíi Internet vµ ®a ra gi¶i

http://wirelessman.org/



8

ph¸p truy nhËp b¨ng réng ë nh÷ng chÆng cuèi thay thÕ cho DSL vµ çp. ChuÈn

WMAN sÏ hç trî çc dÞch vô truy nhËp kh«ng d©y b¨ng réng tíi çc tßa nhµ, chñ

yÕu th«ng qua çc anten ngoµi trêi tíi çc tr¹m ph¸t sãng c¬ së.

Ph¹m vi cã thÓ lªn tíi 50 km vµ cho phÐp ngêi sö dông ®¹t ®îc kÕt nèib¨ng réng mµ kh«ng cÇn tÇm nh×n th¼ng tíi çc tr¹m ph¸t sãng.

The IEEE 802.16 Working Group ®ang ph¸t triÓn çc chuÈn truy nhËp

b¨ng réng kh«ng d©y cho hÖ thèng ë b¨ng tÇn 10- 66 GHz vµ díi 11 GHz.

ChuÈn nµy tËp trung vµo líp MAC vµ líp vËt lý.

H×nh 1.2: M« h×nh m¹ng WiMAX



9

1.2.2 §Æc ®iÓm cña c«ng nghÖ WiMAX

H×nh 1.3: §Æc ®iÓm c«ng nghÖ WiMAX

* KiÕn tróc mÒm dÎo: WiMAX cã mét vµi kiÕn tróc nh Point to Point

dµnh cho backhaul, Point to Multipoint cho BS (base station) ®Õn SS (subscriber).

NÕu chØ cã mét SS trong m¹ng WiMAX th× BS sÏ giao tiÕp víi SS trªn nÒn t¶ng

Point to Point. Çc tr¹m BS trong m« h×nh Point to Point cã thÓ dïng mét anten

víi ®é ®Þnh híng cao ®Ó ®¹t ®îc kho¶ng çch lín h¬n

* An ninh m¹nh: WiMAX hç trî AES (advanced Encryption Standard) vµ

3DES (triple Data Encryption Standard). Víi viÖc b¶o mËt tuyÕn gi÷a BS vµ SS,

WiMAX cung cÊp sù riªng t vµ an toµn ë giao tiÕp kh«ng d©y b¨ng réng. An

ninh m¹ng WiMAX cßn cho phÐp çc nhµ vËn hµnh m¹ng chèng l¹i sù ®¸nh c¾pçc dÞch vô. Ngoµi ra WiMAX còng cho phÐp x©y dùng m¹ng riªng ¶o (VPN),

cho phÐp b¶o vÖ nh÷ng d÷ liÖu ®îc göi ®i tõ nh÷ng ngêi sö dông kh¸c nhau

trong cïng mét BS.



10

* Cung cÊp QoS: WiMAX cung cÊp QoS trªn tõng kÕt nèi ®¸p øng tÊt c¶

çc dÞch vô nh¹y c¶m víi trÔ nh tho¹i, truyÒn h×nh…vµ çc dÞch vô ®a ph¬ng

tiÖn.

* Sù triÓn khai nhanh chãng: So víi sù triÓn khai m¹ng h÷u tuyÕn th×WiMAX cã thÓ ®îc triÓn khai nhanh h¬n rÊt nhiÒu. ChØ víi mét anten vµ thiÕt bÞ

cµi ®Æt ®îc cung cÊp nguån lµ WiMAX s½n sµng phôc vô çc dÞch vô. Trong

nhiÒu trêng hîp sù triÓn khai WiMAX cã thÓ ®îc tÝnh b»ng giê so víi hµng

th¸ng ®èi víi çc gi¶i ph¸p kh¸c.

* Cung cÊp dÞch vô nhiÒu møc (multi_level service): Víi viÖc ®¸p øng

çc møc ®é QoS kh¸c nhau dùa trªn tho¶ thuËn vÒ møc dÞch vô SLA (gi÷a nhµ

cung cÊp dÞch vô vµ ngêi sö dông cuèi cïng cña m¹ng WiMAX. Ngoµi raWiMAX cßn cho phÐp mét nhµ cung cÊp dÞch vô cã thÓ ®a ra çc SLA kh¸c

nhau tíi çc thuª bao kh¸c nhau hoÆc thËm chÝ tíi nh÷ng ngêi sö dông kh¸c

nhau trªn cïng mét SS.

* Kh¶ n¨ng ho¹t ®éng cïng çc thiÕt bÞ kh¸c( Interoperability) WiMAX

lµ mét c«ng nghÖ ph¸t triÓn sau nµy nªn cÇn ph¶i ®¶m b¶o kh¶ n¨ng t¬ng thÝch

víi çc thiÕt bÞ tríc ®ã ®Ó cã thÓ ®îc thÞ trêng chÊp nhËn

* Kh¶ n¨ng di ®éng (Portability): Gièng nh hÖ thèng cellular mét

WiMAX SS ®îc bËt lªn tù nã sÏ x¸c ®Þnh m×nh vµ quyÕt ®Þnh çc ®Æc tÝnh®êng truyÒn tíi BS. Ngay khi SS ®îc ®¨ng ký trong c¬ së d÷ liÖu cña hÖ thèng,

nã sÏ tho¶ thuËn vÒ ®Æc tÝnh ®êng truyÒn.

* Kh¶ n¨ng di déng hoµn toµn (Mobility): ChuÈn IEEE 802.16 söa ®æi

®îc thªm ®Æc tÝnh quan träng lµ hç trî di ®éng. §Ó ®¸p øng kh¶ n¨ng di ®éng

líp vËt lý dïng OFDM vµ OFDMA ®îc n©ng cÊp ®¸ng kÓ. Sù c¶i thiÖn nµy bao

gåm Scaleable OFDM, MIMO (multi input- multi output) vµ hç trî d¹ng

Idle/sleep vµ handoff cho phÐp sù di ®éng ë tèc ®é lªn tíi 160 km/h. * Ph¹m vi phñ sãng réng kh¾p: WiMAX hç trî nhiÒu møc ®iÒu chÕ bao

gåm BPSK, QPSK, 16_QAM, 64_QAM. Khi ho¹t ®éng víi bé khuÕch ®¹i c«ng

suÊt lín vµ møc ®iÒu chÕ thÊp BPSK, QPSK WiMAX vÉn cã thÓ bao phñ mét

vïng réng víi ®êng truyÒn gi÷a BS vµ SS trong m«i trêng LOS.



11

* Ho¹t ®éng trong ®êng truyÒn NLOS: WiMAX dùa trªn c«ng nghÖ

OFDM cã kh¶ n¨ng xö lý trong m«i trêng NLOS (non light of sight) mµ çc s¶n

phÈm kh¸c kh«ng thÓ.

1.2.3 B¨ng tÇn cña WiMAX

802.16 cho phÐp nhiÒu líp vËt lý do ®ã nã cã thÓ ho¹t ®éng trong b¨ng tÇn

réng tõ 2GHz ®Õn 66 GHz . V× sãng ®iÖn tõ kh«ng thÓ lan truyÒn trong ph¹m vi

réng nh vËy, nªn chuÇn 802.16 chia ph¹m vi tÇn sè nµy thµnh çc b¨ng tÇn kh¸c

nhau, mçi b¨ng tÇn dïng mét líp vËt lý riªng. Cã 3 d¹ng b¨ng tÇn chÝnh:

* 10-66 GHz (licensed band): TruyÒn dÉn trong b¨ng tÇn nµy yªu cÇu

®êng truyÒn LOS gi÷a BS vµ SS. V× thùc tÕ lµ trong ph¹m vi tÇn sè nµy bíc

sãng ng¾n do ®ã ph¶i ®¶m b¶o c©n b»ng sù ¶nh hëng cña suy hao do ®Æc ®iÓm

®Þa h×nh hay do giao thoa. Tuy nhiªn u ®iÓm cña b¨ng tÇn nµy lµ cã thÓ ®¹t ®îc

tèc ®é d÷ liÖu cao.

* 2-11 GHz (licensed band): TruyÒn dÉn trong b¨ng tÇn nµy kh«ng yªu

cÇu ®êng truyÒn LOS, tuy nhiªn nÕu kh«ng cã ®êng truyÒn LOS th× c«ng suÊt

tÝn hiÖu cã thÓ rÊt kh¸c nhau gi÷a BS vµ SS.

* 2-11 GHz (unlicensed band): ë ®©y ®Æc tÝnh cña b¨ng tÇn 2-11GHz

kh«ng cÇn cÊp phÐp gÇn gièng nh b¨ng tÇn ®îc cÊp phÐp 2-11 Ghz. Tuy nhiªnv× chóng lµ b¨ng tÇn kh«ng cÇn cÊp phÐp nªn kh«ng cã sù ®¶m b¶o r»ng sÏ kh«ng

x¶y ra sù giao thoa bëi çc hÖ thèng kh¸c hay ngêi dïng kh¸c dïng cïng mét

b¨ng tÇn.

1.2.4 Giíi thiÖu çc chuÈn liªn quan

1.2.4.1 ChuÈn 802.16-2001

ChuÈn WiMAX ®Çu tiªn lµ chuÈn 802.16 - 2001 ®îc phª chuÈn vµo th¸ng12 n¨m 2001, chuÈn nµy hç trî øng dông truy nhËp kh«ng d©y b¨ng réng cè ®Þnh

trong m« h×nh ®iÓm - ®iÓm vµ ®iÓm - ®a ®iÓm.

ChuÈn sö dông ®iÒu chÕ sãng mang ®¬n trong ph¹m vi tÇn sè 10Ghz ®Õn

66Ghz vµ sö dông c¶ hai ph¬ng ph¸p ghÐp kªnh ph©n chia theo thêi gian (TDD)



12

vµ ghÐp kªnh ph©n chia theo tÇn sè (FDD). Çc s¬ ®å ®iÒu chÕ ®îc sö dông lµ

QPSK, 16QAM vµ 64 QAM. Kh¶ n¨ng thay ®æi ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ vµ ph¬ng

ph¸p söa lçi tríc cho phÐp m¹ng thÝch nghi ®îc víi sù bÊt thêng cña thêi tiÕt

do ®ã ®¸p øng ®îc chÊt lîng dÞch vô cho ngêi sö dông.Çc tr¹m ph¸t sãng BS t¹o ra çc ¸nh x¹ (Map) kªnh híng lªn vµ kªnh

híng xuèng sau ®ã sÏ chia sÎ nã tíi çc nót trong m¹ng. Çc ¸nh x¹ nµy bao

gåm sè lÇn truyÒn ph¸t, kho¶ng thêi gian vµ ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ. Theo çch

nµy vÊn ®Ò vÒ nót Èn cã thÓ bÞ lo¹i bá. Çc thuª bao lóc nµy chØ tËp trung vµo mét

tr¹m ph¸t sãng BS mµ chóng kh«ng cÇn ph¶i l¾ng nghe bÊt kú mét nót nµo kh¸c

trong m¹ng. Còng nhê thuËt to¸n nµy m¹ng kh«ng bao giê bÞ qu¸ t¶i hay hay sè

thuª bao t¨ng lªn ®ét ngét.

Çc thuª bao cã thÓ tháa thuËn vÒ d¶i tÇn ®îc cÊp ph¸t tõ burst nµy ®Õn

burst (burst to burst) kh¸c ®ång thêi cung cÊp lÞch tr×nh truy nhËp mÒm dÎo. Nh

®· nãi ë trªn çc s¬ ®å ®iÒu chÕ ®îc sö dông gåm: QPSK, 16 QAM vµ 64QAM,

tuy nhiªn çc thuª bao kh¸c nhau hoµn toµn cã thÓ sö dông çc s¬ ®å ®iÒu chÕ

kh¸c nhau, vµ çc khung kh¸c nhau còng cã thÓ sö dông s¬ ®å ®iÒu chÕ kh¸c

nhau. Çc s¬ ®å ®iÒu chÕ ®îc lùa chän ph¶i ®¸p øng ®îc çc môc ®Ých cuèi

cïng lµ ®¶m b¶o sù kÕt nèi æn ®Þnh vµ chÊt lîng cña kÕt nèi.

Mét ®Æc tÝnh rÊt quan träng cña 802.16-2001 lµ kh¶ n¨ng cung cÊp chÊtlîng dÞch vô (QoS) kh¸c nhau ë líp vËt lý. Mét m· nhËn d¹ng lu lîng dÞch vô

(Service Flow ID) sÏ thùc hiÖn kiÓm tra QoS. Çc dßng lu lîng dÞch vô nµy

®îc m« t¶ bëi çc th«ng sè QoS nh thêi gian trÔ tèi ®a, hay lîng jiter cho

phÐp. Çc lu lîng dÞch vô nµy cã thÓ ®îc t¹o ra bëi tr¹m ph¸t sãng BS hay

thuª bao SS.

802.16 - 2001 chØ ho¹t ®éng trong m«i trêng tÇm nh×n th¼ng vµ víi çc

thiÕt bÞ CPE ngoµi trêi.

1.2.4.2 ChuÈn 802.16a-2003

Vµo th¸ng 1 n¨m 2003 IEEE c«ng bè chuÈn 802.16a-2003 ®Ó cung cÊp sù

ho¹t ®éng trong b¨ng tÇn 2Ghz ®Õn 11Ghz. Trong khi 802.16 ho¹t ®éng trong

b¨ng tÇn 10Ghz ®Õn 66Ghz ph¶i yªu cÇu tÇm nh×n th¼ng th× víi b¨ng tÇn 2Ghz -



13

11Ghz 802.16a cho phÐp kÕt nèi kh«ng cÇn tÇm nh×n th¼ng, tr¸nh ®îc t¸c ®éng

cña çc vËt c¶n nh c©y cèi nhµ cöa. Kh¶ n¨ng nµy më ra cho WiMAX mét

ph¹m vi phñ sãng réng lín lªn tíi 50km , cho phÐp ngêi dïng kÕt nèi b¨ng réng

mµ kh«ng cÇn tÇm nh×n th¼ng tíi tr¹m ph¸t sãng BS, tèc ®é cã thÓ lªn tíi hµngtr¨m Mbps ë mçi tr¹m ®ång thêi lu«n cung cÊp ®ñ b¨ng th«ng ®Ó ®¸p øng tøc

thêi hµng tr¨m c«ng ty víi nh÷ng ®êng kÕt nèi T1/E1 vµ hµng ngµn hé gia ®×nh

víi nh÷ng kÕt nèi DSL tíi 1 tr¹m BS.

Tuy nhiªn kh¶ n¨ng míi nµy l¹i ®em ®Õn cho 802.16a nh÷ng th¸ch thøc ë

líp vËt lý, ®ã lµ viÖc ph¶i thay líp vËt lý sao cho ®¸p øng ®îc sù ho¹t ®éng ë d¶i

tÇn 2-11 Ghz. Do vËy ngoµi çc ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®· giíi thiÖu trong 802.16,

chuÈn söa ®æi nµy cßn ®a ra 3 d¹ng líp vËt lý:

- Single carrier

- 256 point FFT OFDM

- 2048 point FFT OFDMA

§Ó ®¸p øng sù t¬ng thÝch víi çc chuÈn hiÖn cã WiMAX míi ®a hai

d¹ng líp vËt lý single carrier vµ 256 point FFT OFMD vµo çc s¶n phÈm, cßn

d¹ng thø ba sÏ ®îc triÓn khai khi thÞ trêng yªu cÇu. Çc khung OFDM ®îc

lùa chän lµ do kh¶ n¨ng u viÖt h¬n so víi c«ng nghÖ CDMA v× nã cã thÓ ho¹t

®éng trong m«i trêng kh«ng cÇn tÇm nh×n th¼ng trong khi ®ã vÉn ®¹t ®îc hiÖusuÊt phæ lín nhÊt. Trong trêng hîp CDMA, b¨ng th«ng RF ph¶i lín h¬n th«ng

lîng d÷ liÖu nhiÒu ®Ó chèng giao thoa. NÕu sö dông c«ng nghÖ CDMA ®Ó thùc

hiÖn kh«ng d©y b¨ng réng díi tÇn sè 11 Ghz vµ tèc ®é lªn tíi 70Mbps th× b¨ng

th«ng yªu cÇu ph¶i ®¹t 200Mpbs ®Ó cã thÓ ho¹t ®éng kh«ng cÇn tÇm nh×n th¼ng.

Bªn c¹nh ®ã mét vµi ®Æc tÝnh cña líp vËt lý còng ®îc nªu ra nh ®é réng kªnh

mÒm dÎo, d¹ng burst thÝch øng, vµ hÖ thèng anten thÝch øng ®Ó c¶i thiÖn vÒ ph¹m

vi vµ dung lîng, sù lùa chän tÇn sè ®éng gióp lµm gi¶m tèi thiÓu giao thoa, m·

hãa kh«ng gian gióp n©ng cÊp sù thùc hiÖn trong m«i trêng fading nhê mËt ®ékh«ng gian dµy ®Æc.

Çc ®Æc tÝnh trªn lµ rÊt cÇn thiÕt cho øng dông truy nhËp b¨ng réng kh«ng

d©y ngoµi trêi, ®Æc biÖt ®é réng kªnh mÒm dÎo lµ mét yªu cÇu ®Çu tiªn ®Ó

WiMAX cã thÓ ®îc triÓn khai réng r·i, bëi v× ë mçi níc b¨ng tÇn lµ kh¸c



14

nhau, kÝch thíc kªnh còng kh¸c nhau. Trong khi ®ã ë b¨ng tÇn cÊp phÐp çc nhµ

vËn hµnh m¹ng ph¶i tr¶ cíc phÝ cho tõng Mhz ®îc cÊp nªn hä lu«n muèn tËn

dông hÕt b¨ng th«ng ®îc cÊp. VÝ dô nh mét nhµ vËn hµnh m¹ng thuª mét b¨ng

tÇn 14 Mhz, hä sÏ kh«ng muèn sö dông çc kªnh víi ®é réng 6 Mhz v× sÏ l·ngphÝ 2 Mhz mµ hä muèn hÖ thèng cña m×nh ph¶i triÓn khai ®îc çc kªnh víi ®é

réng lµ 7Mhz; 3,5Mhz hay thËm chÝ 1,75Mhz ®Ó tËn dông hÕt d¶i tÇn.

VÒ mÆt an ninh 802.16a-2003 ®a ra c¶i tiÕn lµ yªu cÇu líp b¶o mËt lµ b¾t

buéc trong khi ë chuÈn 802.16-2001 th× líp b¶o mËt nµy lµ tïy chän.

802.16a còng thªm vµo hç trî m¹ng líi. §iÒu nµy cã nghÜa lµ çc lu

lîng tõ mét thuª bao SS nµy tíi SS kh¸c cã thÓ ®îc ®Þnh tuyÕn. §©y lµ mét sù

thay ®æi trong m« h×nh ®iÓm - ®a ®iÓm mµ tríc kia çc lu lîng ®Òu ph¶i qua

tr¹m ph¸t BS. Sù thay ®æi ë líp MAC nµy cho phÐp çc thuª bao trong m¹ng

Mesh cã thÓ lËp lÞch tr×nh tíi nhau mµ kh«ng cÇn th«ng qua tr¹m ph¸t BS.

1.2.4.3 ChuÈn 802.16c- 2002

Vµo th¸ng 12 n¨m 2002 chuÈn 802.16c ®· ®îc c«ng bè, b¶n söa ®æi míi

nµy xem xÐt l¹i mét sè vÊn ®Ò vÒ giao thøc, thªm mét sè d¹ng hÖ thèng chi tiÕt

h¬n cho b¨ng tÇn 10-66Ghz ®ång thêi còng söa mét sè lçi vµ sù mÉu thuÉn cña

çc b¶n tríc ®ã.

1.2.4.4 ChuÈn 802.16-2004

ChuÈn 802.16 - 2004 ®îc phª chuÈn vµo ngµy 24/07/2004 vµ ®îc c«ng

bè vµo th¸ng 9 n¨m 2004, cßn ®îc biÕt ®Õn víi çi tªn chuÈn 802.16-Revd.

ChuÈn 802.16-2004 chÝnh lµ sù thèng nhÊt cña çc chuÈn 802.11-2001, 802.16a-

2003 vµ 802.16c-2002 t¹o nªn mét chuÈn míi. Ban ®Çu nã ®îc xem nh lµ sù

xem xÐt söa ®æi nh÷ng chuÈn tríc ®ã nhng nh÷ng thay ®æi míi nµy ®· h×nh

thµnh nªn mét chuÈn míi toµn diÖn vµ ®îc ¸p dông cho chøng nhËn chuÈnWiMAX.

ChuÈn 802.16 - 2004 ®· ®a ra kh¶ n¨ng tù cµi ®Æt çc thiÕt bÞ trong nhµ,

nã ®em l¹i sù tiÖn lîi lín cho ngêi sö dông. Çc thiÕt bÞ ho¹t ®éng trong b¨ng

tÇn cÊp phÐp sÏ sö dông ghÐp kªnh ph©n chia theo thêi gian (TDD) cßn ®èi víi



15

b¨ng tÇn kh«ng cÊp phÐp cã thÓ sö dông c¶ hai ph¬ng ph¸p ghÐp kªnh ph©n chia

theo thêi gian (TDD) vµ ghÐp kªnh ph©n chia theo tÇn sè (FDD). Ngoµi ra líp

MAC lµ tèi u cho nh÷ng tuyÕn ®êng truyÒn dµi v× nã ®îc thiÕt kÕ víi kho¶ng

trÔ lín h¬n vµ ®é trÔ biÕn ®æi.

H×nh 1.4: Sù ph¸t triÓn çc chuÈn 802.16

1.2.4.5 ChuÈn 802.16e vµ sù më réng

ChuÈn 802.16 lµ chuÈn ®îc thªm vµo ®Æc tÝnh hç trî di ®éng vµ vÉn ®ang

®îc nghiªn cøu. Ngoµi ra chuÈn nµy cßn ®a vµo hÖ thèng b¶o mËt cao cÊp

(AES), mét yªu cÇu b¾t buéc cho çc chøng nhËn WiMAX. Tuy nhiªn v× chuÈn

nµy vÉn cha ®îc phª chuÈn nªn chóng ta kh«ng thÓ nãi g× vÒ nh÷ng thay ®æi

míi nµy cho ®Õn khi b¶n ph¸c th¶o cuèi cïng ®îc phª duyÖt.

Bªn c¹nh chuÈn 802.16 e th× çc chuÈn nh 802.16 f, 802.16g ®ang ®îcnghiªn cøu. Çc chuÈn nµy chñ yÕu tËp trung vµo çc giao thøc qu¶n lý m¹ng.



16

ChuÈn 802.16 802.16a/802.16Revd 802.16e

Thêi gian c«ng

bè

12/2001 802.16a: 1/2003

802.16Revd: 2004

2005

D¶i tÇn sè 10-66Ghz < 11 Ghz < 6 Ghz

M«i trêng

truyÒn

LOS NLOS, LOS NLOS, LOS

Tèc ®é 32- 134,4 Mbps/

kªnh 28 Mhz

Max: 75 Mbps/

kªnh 20 Mhz

Max: 15Mbps/

kªnh 5 Mhz

§iÒu chÕ QPSK, 16QAM,

64 QAM

QPSK, 16QAM,

64QAM,

Single carierOFDM 256 sub-carier

OFDM 2048 sub-

carier

T¬ng tù 802.16a

Møc di ®éng Cè ®Þnh Cè ®Þnh Møc di ®éng tèc

®é thÊp

§é réng kªnh 20, 25, 28 Mhz D¶i kªnh: 1,25 -20

Mhz

T¬ngtù 802.16a

B¸n kÝnh cell 2 - 5 km 6 - 9 km

lín nhÊt lµ 50km phô

thuéc vµo ®é cao

anten hÖ sè t¨ng Ých

vµ c«ng suÊt ph¸t

2- 5 km

B¶ng 1.1: §Æc ®iÓm çc chuÈn 802.16

1.3 So s¸nh WiMAX víi çc c«ng nghÖ kh«ng d©y kh¸c

Ta biÕt r»ng hiÖn nay mét sè c«ng nghÖ truy cËp Internet nh th«ng qua

modem th× ®¹t tèc ®é thÊp, ADSL ®¹t tèc ®é 8Mbps nhng cÇn cã d©y, çc kªnh

thuª riªng th× ®¾t vµ khã triÓn khai. Çc hÖ thèng hiÖn t¹i chØ ®¹t tèc ®é 9,6kbit/s.



17

GSM, GPRS (2,5G) ®¹t tèc ®é 171,2kbit/s, EDGE 300-400kbit/s, hÖ thèng 3G

®¹t tèc ®é 2Mbit/s. M¹ng WiFi (LAN kh«ng d©y) chØ ®¹t ®îc kho¶ng c¸ch

ng¾n. Nhng WiMAX cung cÊp ph¬ng tiÖn truy cËp kh«ng d©y tæng hîp thay

thÕ ADSL, WiFi, cã thÓ ®¹t tèc ®é lªn tíi 70Mbit/s, b¸n kÝnh phñ sãng 50km víim« h×nh phñ sãng gièng ®iÖn tho¹i tÕ bµo. B¶ng 1.2 bªn díi m« t¶ mét sè ®Æc

®iÓm cña c¸c c«ng nghÖ kh«ng d©y hiÖn nay.

M¹ng 3G WiFi

802.11

WiMAX

802.16

Mobile_Fi

802.20

Tèc ®é 384 kbps -

2Mbps

11 Mbps-54Mbps Lªn tíi 70Mbps 16Mbps

Ph¹m vi

phñ sãng

Vµi km 100 m/LOS

30 m/NLOS

30km -50km/LOS

2km – 5km /NLOS

38 km

Phæ tÇn sè Phæ kh«ng

d©y hiÖn cã

2,4Ghz/802.11b/g

5,2 G/ 802.11a

10- 66 Ghz/802.16

2- 11 Ghz/ 802.16a

< 3,5 Ghz

¦u ®iÓm Ph¹m vi

phñ sãng,

kh¶ n¨ng di

®éng

Tèc ®é cao,

Gi¸ rÎ

Tèc ®é cao, ph¹m

vi phñ sãng

Tèc ®é cao,

kh¶ n¨ng di

®éng

Nhîc®iÓm

Gi¸ cao Ph¹m vi ng¾n VÊn ®Ò giao thoa Gi¸ cao

Kh¶ n¨ng

di déng

Di chuyÓn Cè ®Þnh vµ di

®éng

Di ®éng hoµn toµn Di ®éng hoµn

toµn

B¶ng 1.2: §Æc ®iÓm cña mét sè c«ng nghÖ kh«ng d©y

1.4 M« h×nh triÓn khai

Sau khi ra ®êi, 802.16a ®· nhanh chãng ®îc triÓn khai t¹i ch©u ¢u, Mü vµ

thÓ hiÖn mét sè lîi Ých cô thÓ.



18

1.4.1 M¹ng trôc

802.16a lµ c«ng nghÖ kh«ng d©y lý tëng lµm m¹ng trôc nèi çc ®iÓm

hotspot th¬ng m¹i vµ LAN kh«ng d©y víi Internet. C«ng nghÖ kh«ng d©y802.16a cho phÐp doanh nghiÖp triÓn khai hotspot 802.11 linh ho¹t khi gÆp ®Þa

h×nh hiÓm trë, ®ßi hái thêi gian ng¾n vµ n©ng cÊp linh ho¹t theo nhu cÇu thÞ

trêng.

ChuÈn 802.16a cho phÐp triÓn khai nh÷ng m¹ng trôc tèc ®é cao, chi phÝ

thÊp. T¹i ch©u ¢u, n¬i çc nhµ vËn hµnh Ýt chÊp nhËn chia sÎ çp trôc víi ®èi thñ

c¹nh tranh, m¹ng trôc WiMax ®· cã ®Êt ph¸t triÓn vµ ®îc sö dông trong 80%

th¸p sãng. Riªng t¹i Mü, do cã ®iÒu luËt qui ®Þnh çc nhµ cung cÊp dÞch vô thø

ba ph¶i thuª tuyÕn çp trôc tõ nhµ cung cÊp m¹ng trôc Internet nªn tèc ®é øng

dông WiMax chËm h¬n ch©u ¢u. Tuy vËy, tû lÖ øng dông WiMax lµm m¹ng trôc

còng ®· chiÕm ®Õn 20% vµ s¾p tíi sÏ ph¸t triÓn rÊt nhanh v× FCC ®ang chuÈn bÞ

bá rµng buéc vÒ tuyÕn çp trôc víi çc nhµ cung cÊp dÞch vô thø ba. §èi víi çc

níc ®ang ph¸t triÓn th× gi¶i ph¸p kÕt nèi kh«ng d©y 802.16a cho phÐp n©ng cÊp

n¨ng lùc dÞch vô nhanh chãng theo nhu cÇu thùc tÕ mµ kh«ng ph¶i lo ng¹i vÒ vÊn

®Ò ®µo ®êng, thay ®æi kiÕn tróc h¹ tÇng.

1.4.2 KÕt nèi m¹ng kh«ng d©y doanh nghiÖp

ChuÈn 802.16a ®îc dïng lµm c¬ së ®Ó liªn th«ng çc m¹ng LAN kh«ng

d©y, hotspot WiFi 802.11 hiÖn cã. Doanh nghiÖp cã thÓ tù do më réng qui m«

v¨n phßng mµ m«i trêng m¹ng côc bé vÉn ®îc liªn l¹c nÕu cã m¹ng trung gian

kh«ng d©y chuÈn 802.16a. Nh×n réng h¬n, doanh nghiÖp cã thÓ triÓn khai m¹ng

LAN kh«ng d©y thèng nhÊt cho tÊt c¶ v¨n phßng trong ph¹m vi mét quèc gia.

1.4.3 B¨ng réng theo nhu cÇu

HÖ thèng kh«ng d©y cho phÐp triÓn khai hiÖu qu¶ ngay c¶ khi sö dông

ng¾n h¹n. Víi sù hç trî cña c«ng nghÖ 802.16a, hÖ thèng hotspot 802.11 vÉn ®ñ

n¨ng lùc phôc vô dÞch vô kÕt nèi tèc ®é cao t¹i nh÷ng héi chî, triÓn l·m cã ®Õn



19

hµng ngµn kh¸ch. Nhµ cung cÊp dÞch vô cã thÓ n©ng cÊp hoÆc gi¶m bít n¨ng lùc

phôc vô cña hÖ thèng theo nhu cÇu thùc tÕ, gióp n©ng cao hiÖu qu¶ kinh doanh,

t¨ng tÝnh c¹nh tranh cña doanh nghiÖp.

1.4.4 Më réng nhanh chãng, tiÕt kiÖm

HÖ thèng 802.16a cho phÐp phñ sãng ®Õn nh÷ng vïng hiÓm trë, thiÕu c¸p

tríc ®©y. Do tuyÕn c¸p DSL chØ cã thÓ ®¸p øng trong b¸n kÝnh 4,8 km tÝnh tõ

tr¹m ®iÒu phèi trung t©m nªn cßn nhiÒu vïng ®Þa h×nh hiÓm trë mµ nhµ cung cÊp

kh«ng thÓ víi tíi. Thèng kª gÇn ®©y cho thÊy cã h¬n 2.500 nhµ cung cÊp dÞch vô

kh«ng d©y (Wireless ISP) ®Þa ph¬ng ho¹t ®éng hiÖu qu¶ trªn 6.000 thÞ trêng t¹i

Mü. Kh«ng chØ triÓn khai dÞch vô d÷ liÖu tèc ®é cao, hÖ thèng cßn cho phÐp triÓn

khai dÞch vô tho¹i cho nh÷ng ngêi dïng ë vïng s©u vïng xa.

1.4.5 Liªn th«ng dich vô

Víi c«ng nghÖ IEEE 802.16e më réng tõ 802.16a, trong t¬ng lai ngêi

dïng sÏ ®îc hç trî dÞch vô roaming t¬ng tù ®iÖn tho¹i di ®éng, tù ®éng chuyÓn

kÕt nèi ®Õn nhµ cung cÊp dÞch vô Internet kh«ng d©y ®Þa ph¬ng ngay khi ra

ngoµi vïng phñ sãng cña m¹ng gia ®×nh, c«ng ty. Dù kiÕn ®Õn 2006, c«ng nghÖ

WiMAX sÏ ®îc tÝch hîp vµo m¸y tÝnh x¸ch tay, PDA nh Wi-Fi hiÖn nay vµtõng bíc h×nh thµnh nªn nh÷ng vïng dÞch vô kh«ng d©y b¨ng réng mang tªn

"MetroZones".



20

H×nh 1.5 M« h×nh triÓn khai WiMAX



21

Ch-¬ng 2 CÊu tróc m¹ng WiMAX

ChuÈn IEEE 802.16a ®îc x©y dùng díi d¹ng giao thøc ng¨n xÕp víi

nhiÒu giao diÖn ®îc ®Þnh nghÜa. Líp MAC bao gåm ba líp con: Líp con héi tôchuyªn biÖt dÞch vô (Service Specific Convergence Sublayer), líp con MAC phÇn

chung (MAC Common Part Sublayer) vµ líp con b¶o mËt (Privacy Sublayer).

Gi÷a PHY vµ MAC lµ mét líp con héi tô truyÒn dÉn TC (Transmission

Convergence Sublayer). VÞ trÝ t¬ng ®èi cña c¸c líp con MAC vµ líp PHY ®îc

tr×nh bµy trong h×nh 2.1.

Líp cao h¬n Líp con héi tô chuyªn biÖt dÞch vô

(Service Specific Convergence Sublayer)

Líp con MAC phÇn chung

(MAC Common Part Sublayer)

Líp con b¶o mËt

(Privacy Sublayer)

MAC

Líp con héi tô truyÒn TC (TransmissionConvergence Sublayer)

QPSK 16-QAM 64-QAM OFDM

PHY

H×nh 2.1: CÊu tróc giao thøc m¹ng WiMAX

2.1 Líp vËt lý2.1.1 Giíi thiÖu

ChuÈn IEEE 802.16 lµ chuÈn hç trî nhiÒu giao tiÕp m«i trêng vËt lý kh¸c

nhau. ChuÈn ®îc ph¸t triÓn tõ phiªn b¶n n¨m 2001 vµ ®Õn nay vÉn ®îc nghiªn

cøu. Tríc kia 802.16 chØ sö dông d¹ng ®iÒu chÕ sãng mang ®¬n nhng ®Õn nay



22

®· hç trî c«ng nghÖ truy nhËp dùa trªn ghÐp kªnh ph©n chia theo tÇn sè trùc giao

më réng (SOFDMA). Ban ®Çu chØ sö dông b¨ng tÇn 10 - 66 GHz ®Õn nay chuÈn

cho phÐp ho¹t ®éng ë c¶ hai b¨ng tÇn 2 -11 Ghz vµ 10 -66 Ghz.

H×nh 2.2: Tæng quan vÒ chøc n¨ng líp vËt lý ë tr¹m ph¸t sãng WiMAX

10- 66Ghz : Trong b¨ng tÇn 10-66 Ghz líp vËt lý cña 802.16 ph¶i hç trî

m«i trêng truyÒn sãng trong tÇm nh×n th¼ng do vËy d¹ng ®iÒu chÕ sãng mang

®¬n ®îc lùa chän. Giao tiÕp kh«ng trung nµy ®îc gäi lµ WirelessMAN- SC.

NhiÒu th¸ch thøc trong vÊn ®Ò thiÕt kÕ vÉn tån t¹i tuy nhiªn do kiÕn tróc sö dông

ë ®©y lµ ®iÓm - ®a ®iÓm nªn vÒ c¬ b¶n çc tr¹m ph¸t sãng BS sÏ sÏ truyÒn ph¸t tÝnhiÖu TDM, trong ®ã çc tr¹m thuª bao sÏ ®îc ®Þnh ra çc khe thêi gian liªn tiÕp

nhau. ë híng lªn uplink sö dông c«ng nghÖ truy nhËp ph©n chia theo thêi gian

TDMA. VÒ sau b¶n thiÕt kÕ sö dông d¹ng burst ®îc lùa chän bëi v× nã cho phÐp

c¶ hai d¹ng ghÐp kªnh theo thêi gian vµ ghÐp kªnh theo tÇn sè. Sö dông ghÐp

kªnh ph©n chia theo thêi gian çc kªnh híng lªn uplink vµ kªnh híng xuèng

downlink ®Òu cã thÓ sö dông cïng mét kªnh truyÒn dÉn nhng kh«ng ®îc ph¸t

cïng mét lóc, cßn sö dông ghÐp kªnh ph©n chia theo tÇn sè hai kªnh híng lªn

uplink vµ kªnh híng xuèng downlink sö dông hai kªnh kh¸c nhau ®«i khi cã thÓ

truyÒn ph¸t cïng lóc. D¹ng burst cho phÐp c¶ TDD vµ FDD ®îc xö lý t¬ng tù

nhau, tuy nhiªn çc thuª bao chØ sö dông FDD b¸n song c«ng. Hai d¹ng TDD vµ



23

FDD cã thÓ thay thÕ nhau vµ ®Òu sö dông d¹ng burst víi s¬ ®å m· hãa vµ ®iÒu

chÕ lµ tïy chän, ®îc g¸n ®éng trªn tõng burst

2 - 11Ghz : Trong d¶i tÇn 2 -11 Ghz IEEE 802.16 sö dông c¶ b¨ng tÇn cÊp

phÐp vµ kh«ng cÇn cÊp phÐp trong m«i trêng truyÒn dÉn kh«ng yªu cÇu tÇmnh×n th¼ng. Çc b¶n ph¸c th¶o hiÖn t¹i ®a ra 3 d¹ng líp vËt lý kh¸c nhau, mçi

d¹ng ®Òu cã thÓ t¬ng thÝch víi nhau.

· WirelessMAN- SCa: d¹ng nµy sö dông ®iÒu chÕ sãng mang ®¬n

· WirelessMAN - OFDM: d¹ng nµy sö dông ghÐp kªnh ph©n chia

theo tÇn sè trùc giao víi 256 ®iÓm biÕn ®æi FFT. §©y lµ giao tiÕp b¾t

buéc trong b¨ng tÇn kh«ng cÇn cÊp phÐp.

· WirelessMAN - OFDMA: d¹ng nµy sö dông truy nhËp ph©n chia

theo tÇn sè trùc giao víi 2048 ®iÓm biÕn ®æi FFT. Do yªu cÇu vÒ

truyÒn sãng ë d¹ng vËt lý nµy sÏ hç trî hÖ thèng anten tiªn tiÕn.

D¹ng thiÕt kÕ ø ng dông GhÐp kªnh

WirelessMAN- SC 10 -66 Ghz TDD, FDD Sãng mang ®¬n.

WirelessMAN-SCa 2-11 Ghz, b¨ng

tÇn cÊp phÐp.

TDD, FDD Sãng mang ®¬n, më

réng cho NLOS.

Wireless MAN-OFDM

2-11Ghz, b¨ngtÇn cÊp phÐp.

TDD, FDD OFDM dïng trongNLOS.

WirelesMAN -

OFDMA

2 -11 Ghz, b¨ng

tÇn cÊp phÐp.

TDD, FDD OFDM ®îc chia ra

thµnh çc nhãm con ®Ó

cho phÐp ®a truy nhËp

trong mét b¨ng tÇn.

WirelessHUMAN 2-11 Ghz b¨ng

tÇn kh«ng cÇncÊp phÐp.

TDD Cã thÓ lµ sãng mang ®¬n

SC, OFDM hayOFDMA. Bao gåm c¶

viÖc lùa chän tÇn sè

®éng.

B¶ng 2.1: M« t¶ çc d¹ng thiÕt kÕ líp vËt lý



24

Líp vËt lý ®îc thiÕt kÕ cho sù ho¹t ®éng trong b¨ng tÇn 10 -66 Ghz ®îc

thiÕt kÕ víi sù mÒm dÎo ®Ó cho phÐp çc nhµ cung cÊp dÞch vô cã kh¶ n¨ng triÓn

khai hÖ thèng mét çch tèi u trong viÖc lËp çc cell, tÝnh chi phÝ, kh¶ n¨ng cña

sãng radio, çc dÞch vô hay dung lîng cña hÖ thèng.§Ó cho phÐp sö dông phæ hiÖu qu¶, c¶ hai ph¬ng ph¸p ghÐp kªnh TDD vµ

FDD ®Òu ®îc sö dông. Bªn c¹nh ®ã c¶ hai ph¬ng ph¸p nµy ®Òu sö dông çc

burst truyÒn dÉn, mçi burst cã burst profile chøa çc th«ng sè truyÒn dÉn nh s¬

®å ®iÒu chÕ, s¬ ®å m· hãa, vµ chóng cã thÓ ®îc ®iÒu chØnh trªn mçi thuª bao

dùa trªn tõng khung mét.

2.1.2 X©y dùng khung

Líp vËt lý sö dông çc khung nh b¶ng 2.2 Trong mçi khung lµ çc khung

con híng lªn vµ khung con híng xuèng. Çc khung con híng xuèng b¾t ®Çu

víi çc th«ng tin cÇn thiÕt cho viÖc ®iÒu khiÓn vµ ®ång bé khung.

Trong trêng hîp TDD çc khung con híng xuèng sÏ ph¸t tríc tiÕp sau

®ã lµ çc khung con híng lªn.

Trong trêng hîp FDD sù truyÒn ph¸t d÷ liÖu híng lªn x¶y ®ång thêi víi

híng xuèng. Mçi thuª bao SS sÏ cè g¾ng nhËn hÕt çc burst híng xuèng ngo¹i

trõ nh÷ng burst mµ burst profile kh«ng ®îc thùc hiÖn bëi SS vµ nh÷ng burst cãtÝn hiÖu kh«ng ®ñ m¹nh so víi çc burst profile hiÖn t¹i cña thuª bao SS ®ã. Çc

SS trong m« h×nh b¸n song c«ng sÏ kh«ng cÇn thiÕt ph¶i nghe çc phÇn cña kªnh

híng xuèng.

M∙ ®é dµi

khung

§é dµi

khung

§¬n vÞ

0x01 0,5 ms

0x02 1 ms

0x03 2 ms

0x04- 0x0F Cha sö dông

B¶ng 2.2: §é dµi khung vËt lý



25

2.1.3 M« h×nh ho¹t ®éng FDD

Trong m« h×nh ho¹t ®éng FDD çc kªnh híng lªn vµ híng xuèng sö

dông tÇn sè kh¸c nhau. Çc tuyÕn híng xuèng cã thÓ sö dông nhiÒu lo¹i ®iÒu

chÕ kh¸c nhau vµ cho phÐp truyÒn ph¸t ngay lËp tøc nÕu hç trî song c«ng.

2.1.4 M« h×nh ho¹t ®éng TDD

Trong trêng hîp TDD sù truyÒn ph¸t d÷ liÖu híng lªn vµ híng xuèng

sö dông cïng tÇn sè nhng ë nh÷ng thêi ®iÓm kh¸c nhau. Mét khung TDD cã

mét kho¶ng thêi gian cè ®Þnh, vµ chøa mét khung con híng lªn vµ mét khung

con híng xuèng. Çc khung TDD ®îc chØ ra ë híng lªn vµ híng xuèng lµ rÊt

kh¸c nhau t¬ng øng víi dung lîng cña tuyÕn.

H×nh 2.3: CÊu tróc khung TDD

TTG

TTG lµ mét kho¶ng gi÷a burst híng xuèng vµ burst híng lªn theo sau.

Kho¶ng nµy më ra mét kho¶ng thêi gian ®Ó tr¹m ph¸t sãng BS cã thÓ chuyÓn tõ tr¹ng th¸i ph¸t tin sang tr¹ng th¸i nhËn tin vµ cho phÐp thuª bao SS chuyÓn tõ

tr¹ng th¸i nhËn tin sang tr¹ng th¸i truyÒn tin. Trong kho¶ng thêi gian nµy, tr¹m

ph¸t sãng BS vµ thuª bao SS kh«ng ®îc ph¸t bÊt cø d÷ liÖu g× ®· ®îc ®iÒu chÕ

tuy nhiªn nã cho phÐp bé ph¸t sãng cña BS cã thÓ ph¸t ®i nh÷ng xung dèc xuèng,



26

çc anten ph¸t /thu khëi ®éng, bé thu tÝn hiÖu cña BS tÝch cùc. Sau kho¶ng thêi

gian nµy bé thu cña tr¹m ph¸t sãng BS sÏ t×m kiÕm çc tÝn hiÖu ®Çu tiªn cña burst

uplink.

RTG RTG lµ mét kho¶ng gi÷a burst híng lªn vµ çc burst híng xuèng theo

sau. Kho¶ng nµy cho phÐp tr¹m ph¸t sãng BS chuyÓn tr¹ng th¸i tõ nhËn d÷ liÖu

sang ph¸t d÷ liÖu, trong kho¶ng thêi gian nµy BS kh«ng ph¸t d÷ liÖu ®· ®iÒu chÕ,

tuy nhiªn cho phÐp BS ph¸t ®i tÝn hiÖu dèc lªn, anten thu/ph¸t tÝn hiÖu khëi ®éng,

bé thu tÝn hiÖu cña thuª bao SS ®îc tÝch cùc. Sau kho¶ng thêi gian nµy thuª bao

SS sÏ t×m nh÷ng tÝn hiÖu cña d÷ liÖu ®iÒu chÕ QPSK trong burst híng xuèng.

Kho¶ng thêi gian nµy lµ béi sè cña kho¶ng thêi gian cña mét khe vËt lý PS

(physical slot) b¾t ®Çu tÝnh tõ biªn giíi cña khe vËt lý nµy.

Khe vËt lý ®îc dïng cho môc ®Ých ®Þnh ra b¨ng th«ng vµ nhËn d¹ng sù

chuyÓn tiÕp líp vËt lý. Khe vËt lý PS thêng ®ù¬c x¸c ®Þnh b»ng çc ký hiÖu 4-

QAM.

2.1.5 Líp vËt lý híng xuèng (Downlink PHY)

B¨ng th«ng s½n cã trªn çc kªnh híng xuèng ®îc tÝnh b»ng khe thêi

gian vËt lý PS, cßn b¨ng th«ng híng lªn tÝnh b»ng mét minislot, trong ®ã chiÒudµi mét minislot ®îc tÝnh b»ng 2m PS (m = 0..7). Sè lîng khe vËt lý trong mçi

khung t¹o nªn tèc ®é ký hiÖu (symbol rate). Tèc ®é ký hiÖu trong mçi khung

thêng ®îc lùa chän lµ sè nguyªn lÇn PS. VÝ dô víi tèc ®é ký hiÖu lµ 20 MBd,

th× sÏ cã 5000 PS trong mét khung 1ms.

Khung con híng xuèng (Downlink subframe)

CÊu tróc cña khung con híng xuèng sö dông TDD ®îc minh häa theo

h×nh 2.4. Khung con híng xuèng b¾t ®Çu víi phÇn mµo ®Çu ®ång bé khung

®îc sö dông ®Ó ®ång bé vµ c©n b»ng khung. TiÕp theo sau lµ phÇn ®iÒu khiÓn

khung chøa DL-MAP vµ UL-MAP, sau ®ã lµ phÇn mang d÷ liÖu TDD ®îc tæ

chøc thµnh d¹ng burst, trong ®ã mçi burst cã mét burst profile kh¸c nhau, gióp

t¹o ra møc ®é kh¸c nhau trong truyÒn dÉn.



27

Burst profile chøa çc th«ng sè ®Æc t¶ çc ®Æc tÝnh truyÒn dÉn híng lªn

vµ híng xuèng. Mçi profile chøa çc th«ng sè nh lo¹i ®iÒu chÕ, söa lçi tríc,

chiÒu dµi phÇn mµo ®Çu ®ång bé, kho¶ng b¶o vÖ …

Th«ng thêng çc burst ®Çu tiªn ®îc truyÒn ®i thêng sö dông ph¬ngph¸p ®iÒu chÕ ®¬n gi¶n nhÊt, thêng lµ QPSK sau ®ã lµ 16 QAM vµ tiÕp theo lµ

64_QAM. Mçi thuª bao SS nhËn vµ gi¶i m· çc th«ng tin ®iÒu khiÓn trªn kªnh

híng xuèng sau ®ã t×m kiÕm phÇn mµo ®Çu líp MAC.

H×nh 2.4: CÊu tróc khung con híng xuèng Trong trêng hîp FDD cÊu tróc kªnh híng xuèng ®îc minh häa nh

h×nh 2.5 Còng gièng nh TDD çc khung con híng xuèng còng b¾t ®Çu b»ng

phÇn mµo ®Çu ®ång bé, theo sau lµ phÇn ®iÒu khiÓn khung vµ phÇn d÷ liÖu TDM,

®îc tæ chøc thµnh d¹ng burst.

Çc khung con híng xuèng sÏ tiÕp tôc víi phÇn TDMA ®îc sö dông ®Ó

truyÒn d÷ liÖu tíi bÊt kú mét thuª bao b¸n song c«ng nµo ®· ®îc lËp lÞch tr×nh

truyÒn ph¸t d÷ liÖu tríc khung mµ chóng nhËn ®îc. §iÒu nµy cho phÐp çc

thuª bao ç nh©n cã thÓ gi¶i m· çc phÇn khung cô thÓ trong khung híng xuèng

mµ kh«ng cÇn ph¶i gi¶i m· toµn bé khung con híng xuèng. Trong phÇn TDMA

mçi burst sÏ b¾t ®Çu víi phÇn mµo ®Çu burst TDMA híng xuèng (downlink



28

TDMA Burst Preamble) dïng ®Ó ®ång bé l¹i. Çc burst trong phÇn TDMA kh«ng

cÇn tu©n theo thø tù ®iÒu chÕ tõ thÊp ®Õn cao.

PhÇn ®iÒu khiÓn khung FDD chøa c¶ hai ¸nh x¹ burst TDM vµ TDMA.

P r e a m b l e

P r e a m b l e

P r e a m b l e

P r e a m b l e

P r e a m b l e

P r e a m b l e

Broadcastcontrol

DIUC=0

TDMDIUC

a

TDMDIUC

b

TDMDIUC

cPhần TDMA

TDMADIUC

d

TDMADIUC

e

TDMADIUC

f

TDMADIUC

g

DL- MAP UL-MAPTDM: Time Division MultiplexDIUC: Downlink Interval Usage codePreamble: Phần đầu động bộ khung

Phần TDM

H×nh 2.5: CÊu tróc khung con híng xuèng FDD

Trong khung con híng xuèng TDD vèn ®· chøa çc d÷ liÖu truyÒn tíi çc

thuª bao SS, vµ çc SS sÏ truyÒn tin trong mét khung kh¸c sau khung mµ chóngnhËn ®îc. ViÖc nµy gièng víi cÊu tróc khung con híng xuèng FDD kh«ng hç

trî b¸n song c«ng, khi ®ã çc thuª bao SS ®îc lËp lÞch tr×nh ph¸t d÷ liÖu tríc

khi chóng nhËn ®îc khung.

2.1.6 Líp vËt lý híng lªn (Uplink PHY)

Khung con híng lªn (uplink subframe)

CÊu tróc khung con híng lªn ®îc sö dông bëi thuª bao SS truyÒn tin tíiBS ®îc chØ ra ë h×nh 2.6. ë ®©y cã 3 lo¹i burst ®îc truyÒn ®i trong mét khung

con híng lªn:

· Burst ®îc ph¸t ®i víi môc ®Ých c¹nh tranh dµnh cho ranging khëi ®Çu.



29

· Burst ®îc ph¸t ®i víi môc ®Ých c¹nh tranh ®îc x¸c ®Þnh bëi kho¶ng yªu

cÇu (Request Interval) dµnh cho viÖc ®¸p l¹i poll multicast hay broadcast.

· Burst ®îc ph¸t ®i trong çc kho¶ng kh¸c nhau ®îc x¸c ®Þnh bëi Data

Grant IE dïng ®Ó ®Þnh ra b¨ng th«ng cho tõng SS.Çc burst nµy cã thÓ tån t¹i trong bÊt cø khung nµo, xuÊt hiÖn ë bÊt kú thêi

®iÓm nµo vµ sè lîng kh«ng h¹n chÕ (chØ bÞ h¹n chÕ bëi sè khe vËt lý PS) trong

mét khung.

B¨ng th«ng ®îc chØ ra cho ranging khëi ®Çu vµ c¬ héi c¹nh tranh yªu cÇu

(Request contention opportunies) cã thÓ ®îc nhãm l¹i víi nhau vµ lu«n ®îc

dïng cïng víi burst profile híng lªn ®îc chØ ra trong UIUC (ranging khëi ®Çu

cã UIUC =2, kho¶ng yªu cÇu cã UIUC =1). SSTG (SS transition gap) ®îc dïng

®Ó t¸ch biÖt sù truyÒn ph¸t cña çc SS kh¸c nhau trong cïng mét khung con

híng lªn. Kho¶ng trèng nµy cã d¹ng xung dèc xuèng vµ ®îc theo sau bëi mét

phÇn mµo ®Çu cho phÐp BS ®ång bé víi SS míi. PhÇn mµo ®Çu vµ kho¶ng trèng

nµy ®îc qu¶ng b¸ theo ®Þnh kú trong th«ng ®iÖp UCD.

Initial

maintenanceopportunit

ies(UIUC =2)

Cơ hội duytrì khởi đầu(UIUC = 2)

Cơ hội cạnhtranh yêucầu

(UIUC= 1)

Khoảng dữliệu SS1

(UIUC = i)…...

Khoảng dữliệu SS N(UIUC = j)

Khoảngchuyển tiếp

SS

Khoảngchuyển tiếp

Tx/Rx

Burst truy nhậpXung đột Burst truy nhập

Yêu cầubăng thông

Xungđột

Yêu cầubăng thông

H×nh 2.6: CÊu tróc khung con híng lªn



30

Mét sè nÐt ®Æc trng kh¸c cña líp vËt lý ë chuÈn IEEE 802.16a mµ do

ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®ã mang l¹i ®ã lµ c«ng suÊt ph¸t lín trong mét vïng réng,

®é réng çc kªnh cã tÝnh mÒm dÎo, mét mÆt thÝch øng vÒ tèc ®é, tù hiÖu chØnhlçi, phô thuéc vµo çc hÖ thèng anten cao cÊp ®Ó c¶i thiÖn vïng phñ sãng vµ dung

lîng hÖ thèng, ph¬ng ph¸p lùa chän tÇn sè DFS sÏ lµm cho nhiÔu gi¶m tíi møc

nhá nhÊt cã thÓ, ph¬ng ph¸p m· hãa theo çc kho¶ng thêi gian t¨ng cêng sù

thùc hiÖn trong m«i trêng pha ®inh vµ vît qua ®îc tÝnh ®a d¹ng vÒ kh«ng

gian.

2.1.7 KiÓm so¸t lçi

ChuÈn IEEE802.16 sö dông hai ph¬ng ph¸p kiÓm so¸t lçi ë líp vËt lý:

Söa lçi tríc (FEC) vµ yªu cÇu truyÒn l¹i tù ®éng (ARQ).

Söa lçi tríc lµ ph¬ng ph¸p rÊt phæ biÕn ë çc giao tiÕp v« tuyÕn. ChuÈn

IEEE 802.16 sö dông Reed Solomon GF (256) FEC, tuy nhiªn cho phÐp lùa chän

m· Block Turbo ®Ó t¨ng ph¹m vi phñ sãng cña BS hoÆc t¨ng th«ng lîng.

Yªu cÇu truyÒn ph¸t l¹i tù ®éng lµ mét ®Æc tÝnh líp vËt lý ®îc sö dông ®Ó

xö lý nh÷ng lçi x¶y ra trong qu¸ tr×nh lan truyÒn bÊt thêng. ARQ bao gåm c¶ sù

truyÒn ph¸t l¹i tõng bÝt d÷ liÖu bÞ mÊt trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn ban ®Çu. ViÖctruyÒn l¹i riªng tõng bÝt cho phÐp líp vËt lý cã thÓ tù söa lçi tríc khi göi d÷ liÖu

lªn çc líp cao h¬n. §©y lµ mét ®Æc tÝnh chØ cã ë líp vËt lý cña 802.16a kh«ng cã

trong chuÈn 802.16.

2.1.8 Tèc ®é baud vµ ®é réng b¨ng th«ng

Mét lîng lín b¨ng th«ng lu«n cã s½n ë d¶i tÇn 10- 66 GHZ cho hÖ thèng

®iÓm ®a ®iÓm. MÆc dï nh÷ng yªu cÇu quy t¾c rÊt kh¸c nhau ë nh÷ng vïng ®Þa lý

nhng vÉn cã nh÷ng tiªu chuÈn chung cho ®é réng kªnh RF nh b¶ng 2.3. §iÒu

nµy lµ cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o x©y dùng mét chuÈn cã tÝnh t¬ng thÝch cho çc s¶n

phÈm.



31

KÝch

thíc

kªnh

(MHz)

Tèc ®é ký

hiÖu

(Mbaud)

Tèc ®é

bit

(Mbit/s)

QPSK

Tèc ®é

bÝt

(Mbit/s)

16- QAM

Tèc ®é

bit

(Mbit/s)

64- QAM

§é réng

khung

®îc ®Ò

cö (ms)

Sè lîng

PS

/khung

20 16 32 64 96 1 4000

25 20 40 80 120 1 5000

28 22.4 44.8 89.6 134.4 1 5600

B¶ng 2.3: Tèc ®é baud vµ ®é réng kªnh

Trong b¶ng 2.3 tèc ®é baud ®îc chän lµ sè nguyªn lÇn khe vËt lý PS trªn

mçi khung. Kho¶ng thêi gian cña khung ®îc chän dùa trªn c¬ së c©n b»ng gi÷a

hiÖu suÊt truyÒn t¶i vµ ®é trÔ.

2.1.9 KiÓm so¸t hÖ thèng v« tuyÕn

2.1.9.1 Kü thuËt ®ång bé

Bé gi¶i ®iÒu chÕ híng xuèng cung cÊp mét ®ång hå tham chiÕu ®îc lÊy

tõ ®ång hå ký hiÖu híng xuèng. Tham chiÕu nµy ®îc sö dông bëi çc tr¹m

thuª bao ®¹t ®îc sù ®Þnh thêi khi ®ång hå híng xuèng bÞ khãa ®Ó tham chiÕuchÝnh x¸c tíi BS.

ViÖc ®ång bé çc khe thêi gian híng lªn mét çch chÝnh x¸c ®îc thùc

hiÖn th«ng qua thñ tôc chØnh ranging ®îc x¸c ®Þnh ë líp MAC ®¶m b¶o r»ng

viÖc truyÒn dÉn bëi nhiÒu ngêi dïng kh«ng bÞ giao thoa víi nhau. Do ®ã líp vËt

lý ph¶i cung cÊp sù ®Þnh thêi chÝnh x¸c tõ BS vµ mÒm dÎo trong viÖc chØnh ®Þnh

thêi ë phÝa SS theo çc ®Æc tÝnh cña bé ph¸t.

2.1.9.2 KiÓm so¸t tÇn sè

KiÓm so¸t tÇn sè lµ mét thµnh phÇn cña líp PHY. Lçi tÇn sè rÊt kh¸c nhau

theo tõng thêi kú vµ nhiÖt ®é trong ®¬n vÞ sãng v« tuyÕn, ®Æc biÖt lµ ë tÇn sè cao.

§Ó gi¶m ®é phøc t¹p trong çc thµnh phÇn tÇn sè ë SS tÇn sè sãng mang híng



32

lªn vµ híng xuèng sÏ tham chiÕu lÉn nhau. Tuy nhiªn viÖc chØnh tÇn sè vµ c«ng

suÊt còng tån t¹i trong qu¸ tr×nh ranging. Sau khi tÇn sè ban ®Çu ®îc ®iÒu chØnh

çc biÖn ph¸p chØnh lÖch tÇn sè theo chu kú ë phÝa BS sÏ ®îc thùc hiÖn ë líp vËt

lý vµ göi tíi SS th«ng qua th«ng ®iÖp líp MAC nÕu cÇn thiÕt.

2.1.9.3 §iÒu khiÓn c«ng suÊt

Cïng víi viÖc kiÓm so¸t tÇn sè, thuËt to¸n ®iÒu khiÓn c«ng suÊt còng ®îc

hç trî ë tuyÕn lªn víi c¶ hai kh¶ n¨ng lµ ®iÒu chØnh ban ®Çu vµ ®iÒu chØnh theo

chu kú víi môc tiªu kh«ng mÊt d÷ liÖu. BS cã kh¶ n¨ng ®o chÝnh x¸c c«ng suÊt

cña tÝn hiÖu nã nhËn ®îc. Gi¸ trÞ nµy ®îc so s¸nh víi møc c«ng suÊt chuÈn.

NÕu cã lçi, nh÷ng lçi nµy sÏ ®îc göi l¹i SS trong mét th«ng ®iÖp ®iÒu chØnh tíi

tõ líp MAC. ThuËt to¸n ®iÒu chØnh c«ng suÊt sÏ ®îc thiÕt kÕ hç trî sù suy hao

c«ng suÊt do kho¶ng çch, do sù thay ®æi c«ng suÊt ë møc cao nhÊt lµ 10dB/s víi

®é s©u thÊp nhÊt lµ 40 dB. ViÖc thùc hiÖn thuËt to¸n nµy mét çch chÝnh x¸c sÏ

®îc ®a ra bëi çc nhµ cung cÊp cô thÓ. Ph¹m vi ®iÒu khiÓn c«ng suÊt tæng bao

gåm c¶ phÇn cè ®Þnh vµ phÇn ®îc ®iÒu khiÓn tù ®éng b»ng th«ng tin ph¶n håi.

ThuËt to¸n nµy còng tÝnh ®Õn c¶ sù ¶nh hëng lÉn nhau cña bé khuÕch ®¹i c«ng

suÊt víi çc d¹ng burst profile kh¸c nhau.

2.1.10 Líp con héi tô truyÒn dÉn

Gi÷a PHY vµ MAC lµ mét líp con héi tô truyÒn TC (transmission

convergence). Líp nµy thùc hiÖn sù biÕn ®æi çc PDU (protocol data units) MAC

®é dµi cã thÓ thay ®æi vµo trong çc block FEC ®é dµi cè ®Þnh (céng thªm cã thÓ

lµ mét block ®îc rót ng¾n vµo ®o¹n cuèi) cña mçi “burst”. Líp TC cã mét PDU

cã kÝch thíc khíp víi block FEC hiÖn thêi bÞ ®Çy. Nã b¾t ®Çu víi mét con trá

chØ ra vÞ trÝ ®Çu môc PDU MAC tiÕp theo b¾t ®Çu bªn trong block FEC.

Khu«n d¹ng PDU TC cho phÐp ®ång bé hãa l¹i PDU MAC tiÕp sau trongtrêng hîp block FEC tríc ®ã cã nh÷ng lçi kh«ng thÓ phôc håi ®îc. Kh«ng cã

líp TC, mét SS hay BS nhËn sÏ mÊt toµn bé phÇn cßn l¹i cña mét "burst" khi mét

lçi kh«ng thÓ söa ch÷a xuÊt hiÖn.



33

Nãi tãm l¹i víi çc nÐt ®Æc trng cña líp vËt lý nã sÏ cã mét sè lîi Ých nh

sau:

· Víi ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ 256 point FFT OFDM, nã sÏ t¹o ra nh÷ng sù

hç trî cho viÖc x©y dùng çc ®Þa chØ m¹ng ®a ®êng trong m«i trêngLOS ë vïng Outdoor vµ NLOS.

· Víi kh¶ n¨ng thÝch øng ®iÒu chÕ vµ ph¬ng ph¸p m· hãa cã kh¶ n¨ng

tù hiÖu chØnh lçi trong mét côm RF, ®· ®¶m b¶o ®é m¹nh cho çc kªnh

RF trong khi vÉn ®¶m b¶o sè bÝt / gi©y cho mçi mét khèi çc thuª bao

lµ lín nhÊt.

· Víi viÖc hç trî truy nhËp TDD vµ FDD, th× viÖc thay ®æi ®Þa chØ trªn

toµn diÖn réng ®îc quy ®Þnh ë mét n¬i nµo ®ã hoÆc tÊt c¶ nh÷ng n¬icho phÐp.

· Víi ®é mÒm dÎo vÒ kÝch thíc cña kªnh, nã cung cÊp tÝnh mÒm dÎo

cÇn thiÕt cho sù ho¹t ®éng ë mét sè b¨ng tÇn kh¸c nhau víi sù thay ®æi

kªnh theo nhu cÇu trªn toµn thÕ giíi.

· Víi sù hç trî cña hÖ thèng anten smart, sÏ lµm t¨ng kh¶ n¨ng triÖt

nhiÔu nh vËy hÖ thèng sÏ lín lªn vµ gi¸ thµnh sÏ gi¶m xuèng.

TÊt c¶ çc ®Æc trng trªn ®Òu lµ nh÷ng yªu cÇu thiÕt yÕu c¬ së cho kü thuËt

FBWA outdoor ho¹t ®éng. TÝnh mÒm dÎo cña kÝch cì kªnh còng lµ mét ®iÒu b¾tbuéc nÕu nã muèn ®îc thùc thi trªn ph¹m vi toµn thÕ giíi. Khi mµ trong d¶i phæ

cho phÐp sù ho¹t ®éng trong hÖ thèng ph¶i tr¶ gi¸ cíc cho tõng MHz, th× ®ã lµ

vÊn ®Ò cÊp thiÕt cho viÖc triÓn khai hÖ thèng sö dông tÊt c¶ çc phÇn cña d¶i phæ

vµ cung cÊp tÝnh mÒm dÎo trong m¹ng tæ ong cellular.

2.2 Líp MAC

2.2.1 VÊn ®Ò vÒ c«ng nghÖ Giao thøc líp MAC cña IEEE 802.16 ®îc thiÕt kÕ cho çc øng dông truy

nhËp b¨ng réng kh«ng d©y. Nã ®¸p øng tèc ®é d÷ liÖu cao trªn c¶ hai tuyÕn

uplink vµ downlink. ThuËt to¸n truy nhËp vµ cÊp ph¸t b¨ng th«ng ph¶i ®¸p øng



34

hµng tr¨m thiÕt bÞ ®Çu cuèi trªn mçi kªnh trong ®ã mçi thiÕt bÞ cã thÓ ®îc dïng

chung bëi nhiÒu ngêi dïng.

Do vËy çc dÞch vô phôc vô mçi ngêi dïng nµy lµ kh¸c nhau, gåm cã

tho¹i vµ d÷ liÖu ®îc ghÐp kªnh theo thêi gian, çc kÕt nèi IP hay VoIP. §Ó ®¸pøng çc dÞch vô kh¸c nhau nµy líp MAC ph¶i ®¸p øng c¶ hai dßng lu lîng

d¹ng liªn tôc (continuous) hay d¹ng xung (bursty). Ngoµi ra nh÷ng dÞch vô nµy

ph¶i ®¸p øng c¶ QoS trªn tõng lu lîng. Líp MAC 802.16 cho phÐp mét ph¹m

vi øng dông réng r·i tõ çc lo¹i dÞch vô t¬ng tù tíi çc d¹ng dÞch vô chuyÓn

giao bÊt ®ång bé (ATM) còng nh çc d¹ng míi nh tèc ®é khung ®îc ®¶m b¶o

(GFR guaranteed frame rate).

Giao thøc líp MAC còng hç trî çc yªu cÇu kh¸c nhau cña m¹ng

backhaul nh chuyÓn giao bÊt ®ång bé (ATM) hay çc giao thøc dùa trªn gãi d÷

liÖu. Líp con héi tô ®îc sö dông ®Ó ¸nh x¹ çc dßng lu lîng tõ líp truyÒn t¶i

tíi líp MAC, ®©y lµ mét líp dÞch vô mÒm dÎo ®Ó mang bÊt cø lo¹i lu lîng nµo.

Th«ng qua çc ®Æc tÝnh nh chÆn phÇn ®Çu t¶i tin, ®ãng gãi, ph©n ®o¹n líp héi tô

vµ líp MAC cã thÓ lµm viÖc cïng nhau t¹o mét c¬ chÕ truyÒn t¶i hiÖu suÊt h¬n.

VÊn ®Ò hiÖu suÊt truyÒn t¶i còng ®îc ®a ra ë gi÷a líp MAC vµ líp PHY.

VÝ dô nh s¬ ®å m· hãa vµ ®iÒu chÕ ®îc chØ ra ë burst profile cã thÓ ®iÒu chØnh

t¬ng øng víi mçi d¹ng burst vµ mçi thuª bao. Líp MAC cã thÓ sö dông burstprofile ®Ó ®¹t hiÖu suÊt b¨ng th«ng cao nhÊt víi ®iÒu kiÖn tuyÕn truyÒn dÉn tèt.

C¬ chÕ yªu cÇu/ cÊp ph¸t (request/ grant) gióp cho m¹ng cã thÓ më réng

quy m«, ®¹t hiÖu suÊt cao h¬n. HÖ thèng truy nhËp 802.16 sÏ kh«ng gi¶m hiÖu

suÊt khi nã phôc vô nhiÒu kÕt nèi trªn mçi thiÕt bÞ ®Çu cuèi, ®¸p øng nhiÒu møc

QoS trªn mçi thiÕt bÞ ®Çu cuèi vµ phôc vô sè lîng ngêi dïng lín nhÊt.

Trong khi viÖc cÊp ph¸t b¨ng th«ng më réng vµ c¬ chÕ QoS ®îc chuÈn

hãa th× chi tiÕt cña viÖc lËp lÞch tr×nh vµ c¬ chÕ qu¶n lý dµnh riªng cha ®îc

chuÈn hãa cung cÊp cho çc nhµ ®Çu t c¬ héi t¹o sù kh¸c biÖt trong thiÕt bÞ cñam×nh.

Cïng víi nh÷ng nhiÖm vô c¬ b¶n nh ®Þnh b¨ng th«ng, truyÒn t¶i d÷ liÖu

líp MAC cßn cã líp con b¶o mËt cung cÊp sù x¸c thùc m¹ng truy nhËp vµ thiÕt

lËp kÕt nèi tr¸nh viÖc trém dÞch vô, cung cÊp sù trao ®æi khãa vµ b¶o mËt d÷ liÖu



35

ç nh©n. §Ó ®¸p øng nhiÒu d¹ng líp vËt lý kh¸c nhau vµ çc yªu cÇu dÞch vô

kh¸c nhau ë b¨ng tÇn 2-11 GHz líp MAC cña 802.16a ph¶i ®îc n©ng cÊp ®Ó

cung cÊp yªu cÇu lÆp tù ®éng (automatic repeat request ARQ) vµ hç trî m¹ng

líi chø kh«ng chØ lµ kiÕn tróc m¹ng ®iÓm - ®a ®iÓm.Líp MAC gåm cã ba líp con: líp héi tô chuyªn biÖt dÞch vô giao tiÕp víi

çc líp bªn trªn, n»m trªn líp MAC con phÇn chung thùc hiÖn chøc n¨ng quan

träng cña líp MAC. Líp bªn díi lµ líp con b¶o mËt.

Quản lýliên kết

ARQBộ lập lịch

trìnhBảomật

Quản lý MAC Xử lý bursthướng lên

Lập lịchburst

hướngxuống

Lớp vật lý

điều khiểnquản lý kết

nối

Quản lý cấu

hình

Hệ thống quản

trị mạng

Tập hợp các

gói hướng lênPhân lớp góihướng xuống

SSCS

CPSHàng đợi dựa trên QoS

Kiến trúc Service Flow

Lớp ứng dụng

PHY

H×nh 2.7: S¬ ®å khèi chøc n¨ng líp MAC

2.2.2 Líp con héi tô chuyªn biÖt dÞch vô

Líp con héi tô chuyªn biÖt çc dÞch vô n»m trªn líp MAC phÇn chung.

Th«ng qua SAP líp MAC phÇn chung sÏ cung cÊp çc dÞch vô cho líp héi tô

phÇn chung. ChuÈn IEEE 802.16 x¸c ®Þnh hai líp con héi tô chuyªn biÖt çc dÞch

vô ®Ó ¸nh x¹ çc dÞch vô tíi vµ tõ çc kÕt nèi líp MAC. Líp héi tô phÇn chung

thùc hiÖn çc chøc n¨ng cô thÓ sau:



36

· NhËn çc PDU tõ çc líp cao h¬n.

· Thùc hiÖn ph©n lo¹i çc PDU cña çc líp trªn.

· Xö lý çc PDU dùa trªn sù ph©n lo¹i.

· §a çc CS PDU ®Õn çc MAC SAP t¬ng øng.

· NhËn çc CS PDU tõ çc thùc thÓ ngang hµng.

2.2.2.1 Líp con héi ATM

Líp con héi tô ATM sö dông cho çc dÞch vô ATM, nhËn çc cell ATM tõ

çc líp ATM thùc hiÖn ph©n líp , chÆn mµo ®Çu t¶i tin, vµ ®a çc CS PDU ®Õn

çc MAC SAP t¬ng øng.

2.2.2.1.1 D¹ng PDU

H×nh 2.8: D¹ng PDU cña líp héi tô con ATM

PDU cña líp héi tô con ATM cã hai phÇn: phÇn mµo ®Çu PDU vµ phÇn t¶I

tin PDU nh h×nh 2.8.

2.2.2.1.2 Sù ph©n líp

Mét kÕt nèi ATM ®îc x¸c ®Þnh bëi hai gi¸ trÞ nhËn d¹ng ®êng ¶o VPI

(Virtual Path Identifier) vµ nhËn d¹ng kªnh ¶o VCI (Virtual Channel Identifer)

trong m« h×nh chuyÓn m¹ch theo ®êng hay chuyÓn m¹ch theo kªnh. Trong m«

h×nh chuyÓn m¹ch theo ®êng tÊt c¶ çc VCI trong mét VPI sÏ tù ®éng ®îc ¸nh

x¹ ®Õn lèi ra cña VPI. Trong m« h×nh chuyÓn m¹ch theo kªnh çc gi¸ trÞ

VPI/VCI sÏ ®îc ¸nh x¹ ®Õn çc VPI/VCI t¬ng øng. Khi thùc hiÖn chÆn phÇn

mµo ®Çu t¶i tin th× sÏ ph©n biÖt hai lo¹i m« h×nh nµy riªng.

M« h×nh chuyÓn m¹ch VP

Trong m« h×nh nµy trêng VPI dµnh 12 bÝt cho giao tiÕp m¹ng - m¹ng(NNI) vµ 8 bit cho giao tiÕp ngêi dïng - m¹ng (UNI) ®îc ¸nh x¹ tíi CID 16

bit.

Mµo ®ÇuATM CS PDU T¶i tin ATM CS PDU



37

M« h×nh chuyÓn m¹ch VC

Trong m« h×nh nµy trêng VPI vµ VCI cã tæng sè 28 bit cho NNI vµ 24 bit cho

UNI, còng ®îc ¸nh x¹ tíi CID. Tuy nhiªn ph¹m vi cña VPI/ VCI lµ 2 28 cho NNI

vµ 224 UNI kh«ng ®îc hç trî cïng mét lóc. 2.2.2.1.3 ChÆn mµo ®Çu t¶i tin (PHS payload header suppression)

ChÆn phÇn mµo ®Çu t¶i tin, b¶n sao cña phÇn mµo ®Çu t¶i tin sÏ ®îc lo¹i

bá ë bªn göi vµ ®îc kh«i phôc t¹i bªn nhËn. Khi kh«ng cã chÆn mµo ®Çu t¶i tin

th× kh«ng mét phÇn nµo cña phÇn mµo ®Çu ®îc lo¹i bá kÓ c¶ HEC (Header Error

Check). Kh¶ n¨ng nµy cung cÊp sù toµn vÑn phÇn mµo ®Çu cell. ViÖc cã ¸p dông

PHS trong kÕt nèi ATM hay kh«ng ®îc chØ ra trong th«ng ®iÖp DSA-REQ ë qu¸

tr×nh t¹o kÕt nèi, ®ång thêi m« h×nh VPI hay VCI còng sÏ ®îc chØ ra trong th«ng

®iÖp nµy.

PHS cña kÕt nèi ATM dùa trªn chuyÓn m¹ch ®êng:

H×nh 2.9: CS PDU trong kÕt nèi ATM dùa trªn chuyÓn m¹ch ®êng

PTI: payload type indicator

CLP: cell loss priority

PHS cña kÕt nèi ATM dùa trªn chuyÓn m¹ch kªnh:

H×nh 2.10: CS PDU trong kÕt nèi ATM dùa trªn chuyÓn m¹ch kªnh

Mµo ®Çu T¶i tin cell ATMATM CS (48 bit)

PTI CLP cha sö dông VCI(3 bit) (1 bit) (4 bit) (16 bit)

Mµo ®Çu T¶i tin cell ATMATM CS (48 bit)

PTI CLP cha sö (3 bit) (1 bit) dông (4 bit)



38

2.2.2.1.4 Thñ tôc b¸o hiÖu

Giao diÖn ATM hç trî 3 lo¹i kÕt nèi:

· Kªnh ¶o chuyÓn m¹ch SVC ( switched virtual circuit)

· Kªnh ¶o cè ®Þnh PVC (permanent virtual circuit )

· Kªnh ¶o cè ®Þnh mÒm soft PVC (soft permanent virtual circuit)

Tõ “cè ®Þnh” ¸m chØ r»ng kªnh ®îc thiÕt lËp cho môc ®Ých qu¶n lý. MÆc

dï c¶ PVC vµ Soft PVC ®Òu ®îc thiÕt lËp ®Ó qu¶n lý nhng PCV dïng cho qu¸

tr×nh xö lý dù phßng cßn soft PVC ®îc sö dông ®Ó b¸o hiÖu.

M¹ng ATM sö dông b¸o hiÖu kªnh chung (CCS common channel

signaling) trong ®ã th«ng ®iÖp b¸o hiÖu ®îc truyÒn trªn nh÷ng kÕt nèi ®éc lËp

víi kÕt nèi cña ngêi sö dông. Mét kªnh b¸o hiÖu sÏ mang tÝn hiÖu b¸o hiÖu cñamét sè ngêi dïng nhÊt ®Þnh.

Kªnh ¶o chuyÓn m¹ch chÞu tr¸ch nhiÖm khëi t¹o thñ tôc b¸o hiÖu b»ng

viÖc ph¸t ®i mét th«ng ®iÖp b¸o hiÖu t¬ng øng vµ thùc hiÖn viÖc ¸nh x¹ çc

th«ng ®iÖp b¸o hiÖu ATM tíi MAC CPS.

Kªnh ¶o cè ®Þnh mÒm (soft PVC) ®îc sö dông trong hÖ thèng qu¶n trÞ

m¹ng. Kªnh nµy cã nhiÖm cô thiÕt lËp vµ gi¶i phãng kÕt nèi khi cuéc liªn l¹c kÕt

thóc hay trong trêng hîp chuyÓn hÖ thèng hay tuyÕn liªn kÕt bÞ lçi. Bªn c¹nh ®ã

còng cã nhiÖm vô chuyÓn th«ng ®iÖp b¸o hiÖu tíi MAC CPS.

2.2.2.2 Líp con héi tô gãi

Líp con héi tô gãi n»m trªn líp MAC CPS, dïng cho çc dÞch vô gãi nh

IPv4, IPv6, Ethernet, m¹ng LAN ¶o (VLAN). NhiÖm vô chÝnh cña líp con nµy lµ

ph©n lo¹i ®¬n vÞ d÷ liÖu dÞch vô (SDU) tíi çc kÕt nèi MAC tháa ®¸ng, duy tr× vµ

cho phÐp çc th«ng sè QoS vµ cho phÐp cÊp ph¸t b¨ng th«ng.

ViÖc ¸nh x¹ cã rÊt nhiÒu d¹ng kh¸c nhau tïy thuéc vµo çc lo¹i dÞch vô.

Ngoµi çc chøc n¨ng c¬ b¶n nµy líp con héi tô cã thÓ thùc hiÖn çc chøc n¨ng

tinh vi h¬n nh chÆn phÇn mµo ®Çu t¶i tin vµ t¸i t¹o n©ng cÊp hiÖu suÊt tuyÕn

truyÒn dÉn. Chøc n¨ng cô thÓ nh sau:



39

· Ph©n líp çc PDU giao thøc líp cao h¬n tíi nh÷ng kÕt nèi t¬ng

øng.

· ChÆn phÇn mµo ®Çu t¶i tin.

· §a çc CS PDU tíi çc MAC SAP liªn kÕt víi çc dßng dÞch vô ®ÓchuyÓn sang çc MAC SAP ngang hµng.

· NhËn çc CS PDU tõ çc MAC SAP ngang hµng.

· X©y dùng l¹i bÊt kú mét th«ng tin nµo cña phÇn mµo ®Çu t¶i tin.

CS bªn göi sÏ chÞu tr¸ch nhiÖm ®a MAC SDU tíi çc MAC SAP. Líp

MAC sÏ ®a MAC SDU tíi MAC SDU ngang hµng theo phï hîp víi QoS, ph©n

®o¹n, ghÐp nèi vµ çc chøc n¨ng kh¸c liªn quan ®Õn çc ®Æc tÝnh cña dßng dÞch

vô. Bªn nhËn sÏ chuyÓn çc MAC SDU tíi çc líp giao thøc cao h¬n.

2.2.2.2.1 D¹ng MAC SDU

Çc PDU líp cao h¬n ®îc bäc trong d¹ng MAC SDU nh h×nh 2.11

H×nh 2.11: D¹ng MAC SDU

Trong SDU cã trêng PHSI 8 bit lµ trêng chØ dÉn chÆn mµo ®Çu t¶i tin.

NÕu gi¸ trÞ trêng nµy b»ng 0 th× kh«ng cã PHS trong SDU.

2.2.2.2.2 Sù ph©n líp

Ph©n líp lµ mét qu¸ tr×nh mµ MAC SDU ®îc ¸nh x¹ tíi çc kÕt nèitruyÒn dÉn cô thÓ gi÷a çc MAC ngang hµng. ViÖc ¸nh x¹ çc MAC SDU tíi mét

kÕt nèi t¹o sù liªn kÕt víi çc ®Æc tÝnh cña dßng dÞch vô cña kÕt nèi ®ã. §Ó cã thÓ

thùc hiÖn ph©n líp tõng gãi tin cÇn cã çc th«ng tin nh thø tô u tiªn ph©n líp,



40

tham chiÕu tíi CID hay lo¹i gãi tin cña çc giao thøc cô thÓ (vÝ dô nh gãi tin

IP).

NÕu kh«ng cã çc th«ng tin ph©n líp nµy gãi tin sÏ ®îc ®Õn nh÷ng kÕt nèi

mÆc ®Þnh hoÆc bÞ lo¹i bá. ViÖc ph©n líp cã thÓ ®îc thªm vµo th«ng qua sù qu¶nlý m¹ng hoÆc th«ng qua sù ho¹t ®éng ®éng (nh b¸o hiÖu ®éng) hay giao thøc

SNMP.

2.2.2.2.3 ChÆn mµo ®Çu t¶i tin

ChÆn mµo ®Çu t¶i tin lµ b¶n sao cña th«ng tin mµo ®Çu cña líp cao h¬n sÏ

®îc hñy bá ë bªn göi vµ ®îc kh«i phôc l¹i ë bªn thu. Mçi SDU sÏ cã PHSI(

payload header suppression identify) chØ ra trêng chÆn mµo ®Çu t¶i tin PHSF (

payload header suppression field).

PHS cã mét trêng lµ PHSV (payload header suppression valid) ®Ó x¸c

nhËn phÇn t¶i tin tríc khi chÆn. PHS còng cã trêng PHSM cho phÐp lùa chän

nh÷ng byte sÏ kh«ng cÇn chÆn. PHSM ®îc sö dông khi göi nh÷ng byte thay ®æi

nh sè chuçi IP trong khi çc byte kh¸c kh«ng thay ®æi.

Bªn göi sö dông çc th«ng tin ph©n líp ®Ó ¸nh x¹ çc gãi tin trong çc

dßng dÞch vô. ViÖc ¸nh x¹ çc gãi tin liªn quan ®Õn quy t¾c PHS. Bªn nhËn sö

dông CID vµ PHSI ®Ó kh«i phôc PHSF. Mçi PHSF ®îc g¸n tíi mét PHSI, vµ sÏkh«ng thay ®æi. §Ó thay ®æi gi¸ trÞ PHSF trªn dßng dÞch vô ph¶i cã çc quy t¾c

PHS míi ®îc ®a ra. ChØ cã çc líp trªn míi cã thÓ t¹o ra çc quy t¾c PHS míi.

2.2.2.2.4 Qu¸ tr×nh chÆn mµo ®Çu t¶i tin

Khi SS nhËn ®îc mét gãi tin tõ líp héi tô gãi, nã sÏ so s¸nh çc byte

trong mµo ®Çu gãi tin víi çc byte trong PHSF nÕu phï hîp SS sÏ chÆn çc byte

trong PHSF híng lªn ngo¹i trõ byte ®îc che bëi PHSM. Sau ®ã SS g¾n PHSI

vµo ®Çu PDU vµ göi toµn bé MAC SDU tíi MAC SAP ®Ó truyÒn lªn híng lªn.Khi mét gãi tin ®îc nhËn bëi BS , BS sÏ kiÓm tra phÇn mµo ®Çu chung.BS

göi PDU tíi MAC SAP cña CID ®ã. Líp héi tô gãi sö dông CID vµ PHSI ®Ó t×m

ra PHSM, PHSF, PHSS. Sau ®ã BS tËp hîp çc gãi tin vµ xö lý nh mét gãi tin

b×nh thêng.



41

2.2.3 Líp con phÇn chung (common part sublayer)

Nãi chung líp MAC ®îc thiÕt kÕ ®Ó hç trî kiÕn tróc ®iÓm - ®a ®iÓm víi

mét BS trung t©m cã thÓ xö lý nhiÒu sector ®éc lËp cïng mét lóc. Trªn çc tuyÕn

híng xuèng d÷ liÖu tíi SS ®îc ghÐp kªnh ph©n chia theo thêi gian. Çc tuyÕnhíng lªn sö dông ®a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA).

Líp MAC 802.16 lµ líp ®Þnh híng kÕt nèi. TÊt c¶ çc dÞch vô kh«ng kÕt

nèi sÏ ®îc ¸nh x¹ tíi mét kÕt nèi. Kh¶ n¨ng nµy cung cÊp mét c¬ chÕ ®¸p øng

b¨ng th«ng theo yªu cÇu g¸n QoS vµ çc th«ng sè lu lîng, qu¸ tr×nh truyÒn t¶i

vµ ®Þnh tuyÕn d÷ liÖu tíi çc líp con héi tô t¬ng øng.

Çc kÕt nèi sÏ ®îc chØ ra bëi CID 16 bit vµ cã thÓ yªu cÇu b¨ng th«ng liªn

tôc hay b¨ng th«ng theo yªu cÇu. Mçi SS cã 48 bÝt ®Þa chØ MAC dïng ®Ó nhËn

d¹ng thiÕt bÞ. Trªn lèi vµo m¹ng SS ®îc g¸n 3 kÕt nèi qu¶n lý theo mçi híng. 3

kÕt nèi nµy ph¶n ¸nh çc yªu cÇu QoS kh¸c nhau bëi çc møc qu¶n lý kh¸c nhau.

KÕt nèi ®Çu tiªn lµ kÕt nèi c¬ b¶n ®îc dïng ®Ó chuyÓn çc th«ng ®iÖp líp

MAC víi thêi gian ng¾n, hay çc th«ng ®iÖp ®iÒu khiÓn liªn kÕt v« tuyÕn (RLC),

qu¶ng b¸ d÷ liÖu ban ®Çu, yªu cÇu b¨ng th«ng, ranging khëi ®Çu.

KÕt nèi thø hai lµ kÕt nèi chÝnh (primary) ®îc sö dông ®Ó chuyÓn çc

th«ng ®iÖp víi thêi gian dµi h¬n vµ cã thÓ cã ®é trÔ, thêng lµ çc th«ng ®iÖp x¸c

thùc hay thiÕt lËp kÕt nèiCuèi cïng lµ th«ng ®iÖp qu¶n lý thø cÊp ®îc dïng ®Ó chuyÓn çc th«ng

®iÖp qu¶n lý theo chuÈn nh Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP),

Trival File Transfer Protocol (TFTP) vµ Simple Network Management Protocol

(SNMP). Ngoµi nh÷ng kÕt nèi qu¶n lý nµy cßn cã kÕt nèi truyÒn t¶i ®Ó mang lu

lîng ngêi dïng

Ngoµi ra MAC cßn dù tr÷ çc kÕt nèi bæ sung cho nh÷ng môc ®Ých kh¸c

nh sù truy nhËp lóc khëi ®Çu trªn c¬ së c¹nh tranh, sù truyÒn qu¶ng b¸

(broadcast) cho ®êng xuèng còng nh cho b¸o hiÖu kiÓm tra tuÇn tù (polling).

2.2.3.1 MAC PDU

M« t¶ MAC PDU



42

MAC PDU lµ mét ®¬n vÞ d÷ liÖu trao ®æi gi÷a líp MAC cña BS vµ SS.

MAC PDU gåm cã mét mµo ®Çu MAC cã chiÒu dµi cè ®Þnh, vµ phÇn t¶i tin cã

chiÒu dµi biÕn ®æi, phÇn CRC tïy chän.

H×nh 2.12: MAC PDU

Cã hai d¹ng phÇn mµo ®Çu, ®îc ph©n biÖt bëi trêng HT. Mét lµ phÇn

mµo ®Çu chung (generic header) vµ phÇn mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng

(bandwidth request header). PhÇn mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng nµy kh«ng cã

phÇn t¶i tin ®i kÌm. MAC PDU chøa th«ng ®iÖp qu¶n lý líp MAC hoÆc d÷ liÖulíp con héi tô.

Cã 3 lo¹i mµo ®Çu con líp MAC (subheader):

· PhÇn mµo ®Çu con qu¶n lý cÊp phÐp ®îc SS dïng ®Ó chuyÓn ®æi çc

nhu cÇu qu¶n lý b¨ng th«ng tíi BS.

· PhÇn mµo ®Çu con ph©n ®o¹n chøa çc th«ng tin ®Ó chØ ra sù hiÖn diÖn

vµ ®Þnh híng trong phÇn t¶i tin cña bÊt kú ®o¹n SDU nµo.

·

PhÇn mµo ®Çu con ®ãng gãi dïng ®Ó chØ ra sù ®ãng gãi cña çc SDUtrong mét PDU.



43

H

T = 0

E

C ( 1 )

R

s v ( 1 )

C I ( 1 )

R

s v ( 1 )

m s b

H×nh 2.13: CÊu tróc khung phÇn mµo ®Çu chung cña MAC PDU

PhÇn mµo ®Çu con ph©n ®o¹n vµ cÊp phÐp b¨ng th«ng ®îc chÌn ë trong

PDU ngay sau phÇn mµo ®Çu chung vµ ®îc chØ ra bëi trêng Type. PhÇn mµo®Çu con ®ãng gãi ®îc chÌn tríc mçi SDU còng ®îc chØ ra bëi trêng Type.

Tªn ChiÒu dµi

( bit)

M« t¶

CI 1 CRC Indicator

1: trong PDU cã CRC

0: Kh«ng cã CRC

CID 16 Connection Identifier: NhËn d¹ng kÕt nèiEC 1 Encryption Control

1: t¶i tin ®îc b¶o mËt

0: t¶i tin kh«ng ®îc b¶o mËt

EKS 2 Encryption Key Sequence: dïng ®Ó chØ ra sè cña khãa

b¶o mËt lu lîng vµ vector khëi ®Çu ®îc dïng ®Ó b¶o

mËt t¶i tin. Trêng nµy chØ cã nghÜa khi trêng ®iÒu

khiÓn m· hãa b¶o mËt cã gi¸ trÞ b»ng 1

HCS 8 Header Check SequenceDïng ®Ó ph¸t hiÖn lçi trong header, ®îc t¹o ra bëi ®a

thøc sinh: g(D)= D8- D2- D-1

HT 1 Header Type ( sÏ ®îc thiÕt lËp = 0)



44

LEN 11 Length

ChiÒu dµi ®îc tÝnh theo bytes MAC PDU gåm c¶ MAC

header

Type 6 Trêng nµy chØ ra lo¹i t¶i tin xuÊt hiÖn trong phÇn mµo®Çu con

B¶ng 2.4: C¸c trêng trong phÇn mµo ®Çu chung GH

H T = 1 ( 1 )

E C = 0 ( 1 )

m s b

H×nh 2.14: CÊu tróc khung phÇn mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng

Tªn ChiÒu dµi( bÝt)

M« t¶

BR 16 Yªu cÇu b¨ng th«ng.

Sè lîng byte SS yªu cÇu cho híng lªn. Yªu

cÇu b¨ng th«ng cho mét CID. Yªu cÇu nµy

kh«ng bao gåm phÇn mµo ®Çu líp vËt lý

CID 16 NhËn d¹ng kÕt nèi

EC 1 Lu«n ®îc thiÕt lËp b»ng 0

HCS 8 Chuçi kiÓm tra mµo ®Çu

HT 1 Lo¹i header = 1

Type 6 chØ ra lo¹i mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng

B¶ng 2.5: C¸c trêng trong phÇn mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng



45

X©y dùng MAC PDU:

ChuÈn IEEE 802.16 ®· lîi dông viÖc kÕt hîp qu¸ tr×nh ph©n ®o¹n vµ ®ãng

gãi víi qu¸ tr×nh cÊp ph¸t b¨ng th«ng ®Ó t¹o ra sù mÒm dÎo vµ hiÖu qu¶ cao nhÊt.

ChuÈn IEEE 802.16 cho phÐp sù ph©n ®o¹n vµ ®ãng gãi x¶y ra cïng lóc ®Ó n©ngcao hiÖu suÊt sö dông b¨ng th«ng:

· GhÐp nèi: lµ qu¸ tr×nh ghÐp nèi nhiÒu MAC PDU trong mét lÇn truyÒn

dÉn. Qu¸ tr×nh nµy ®îc thùc hiÖn c¶ ë híng lªn vµ híng

xuèng.

· Ph©n ®o¹n: lµ qu¸ tr×nh ph©n chia mét MAC SDU vµo nhiÒu MAC

PDU. Kh¶ n¨ng nµy hç trî c¸c dÞch vô mµ MAC SDU cã kÝch

thíc rÊt lín nh c¸c øng dông truyÒn h×nh. Sù ph©n ®o¹n cãthÓ ®îc thùc hiÖn ë c¶ hai híng lªn vµ híng xuèng.

· §ãng gãi: lµ qu¸ tr×nh ®ãng gãi nhiÒu MAC SDU vµo mét MAC PDU.

Qu¸ tr×nh nµy còng ®îc thùc hiÖn ë c¶ híng lªn vµ híng

xuèng.



46

H×nh 2.15: X©y dùng MAC PDU



47

TruyÒn dÉn MAC PDU:

Líp MAC cña chuÈn IEEE 802.16 hç trî çc giao thøc líp cao h¬n nh

ATM IP. Trªn lèi vµo çc MAC SDU tõ çc líp con héi tô t¬ng øng sÏ ®îc t¹o

d¹ng theo d¹ng cña MAC PDU tøc lµ cã thÓ ®îc ph©n ®o¹n hay ®ãng gãi tríckhi ®îc chuyÓn lªn çc çc kÕt nèi t¬ng øng phï hîp víi giao thøc líp MAC.

Sau khi ®îc chuyÓn lªn çc tuyÕn truyÒn dÉn MAC PDU sÏ ®îc kh«i phôc l¹i

thµnh çc SDU gèc, do vËy viÖc ®iÒu chØnh d¹ng khung ®îc thùc hiÖn bëi líp

MAC lµ trong suèt ®èi víi bªn nhËn d÷ liÖu.

H×nh 2.16: M« t¶ PDU vµ SDU trong ng¨n giao thøc

2.2.3.2 Hç trî líp vËt lý vµ cÊu tróc khung

MAC IEEE 802.16 hç trî c¶ TDD lÉn FDD. Trong FDD, çc ®êng xuèng

"continuous" (liªn tôc) vµ "burst" (kh«ng liªn tôc) ®Òu ®îc hç trî. Çc ®êng

xuèng “continuous” cã tÝnh ®Õn çc kü thuËt n©ng cao hiÖu suÊt nh “interleaving” (chÌn). Çc ®êng xuèng “burst” (hoÆc FDD hoÆc TDD) cho phÐp

sö dông nhiÒu kü thuËt n©ng cao kh¶ n¨ng vµ dung lîng h¬n nh burst-profiling

thÝch øng møc thuª bao vµ çc hÖ thèng ¨ngten c¶i tiÕn.



48

D¹ng liªn tôc: çc kªnh híng lªn vµ híng xuèng sö dông tÇn sè kh¸c

nhau do vËy chóng cã thÓ truyÒn tin vµ nhËn tin cïng lóc. Ngoµi ra viÖc truyÒn

ph¸t ë c¶ hai híng kh«ng cè ®Þnh ®é dµi cña mét khung. Trong lo¹i hÖ thèng

nµy çc kªnh híng xuèng sÏ truyÒn tin liªn tôc vµ çc thuª bao còng ph¶i lu«nlu«n l¾ng nghe nã. Do ®ã l lîng ®îc göi theo çch qu¶ng b¸ sö dông TDM

trong çc kªnh híng xuèng. Çc kªnh híng lªn sö dông TDMA.

D¹ng burst: çc kªnh híng lªn vµ híng xuèng cã thÓ sö dông tÇn sè

riªng vµ d÷ liÖu híng xuèng truyÒn ph¸t trong çc burst. §é dµi khung lµ cè

®Þnh cho c¶ híng lªn vµ híng xuèng. Tuy nhiªn chóng cã thÓ sö dông çc lo¹i

®iÒu chÕ kh¸c nhau vµ còng cho phÐp sö dông m« h×nh song c«ng lÉn b¸n song

c«ng.

MAC x©y dùng khung con (subframe) cña híng xuèng b¾t ®Çu víi mét

®o¹n ®iÒu khiÓn khung cã chøa çc th«ng ®iÖp DL-MAP vµ UL-MAP. Chóng chØ

ra nh÷ng chuyÓn tiÕp PHY trªn híng xuèng còng nh sù cÊp ph¸t b¨ng th«ng vµ

çc burst-profile ë híng lªn.

DL-MAP lu«n cã thÓ øng dông cho khung hiÖn thêi vµ lu«n cã ®é dµi tèi

thiÓu lµ hai block FEC. Sù chuyÓn tiÕp PHY ®Çu tiªn ®îc biÓu thÞ trong block

FEC ®Çu tiªn, cho phÐp thêi gian xö lý thÝch øng. Trong c¶ hai hÖ thèng TDD vµ

FDD, UL-MAP cung cÊp çc ®Þnh vÞ b¾t ®Çu kh«ng muén h¬n khung híngxuèng tiÕp theo. Tuy vËy, UL-MAP cã thÓ ®Þnh vÞ sù khëi ®Çu khung hiÖn thêi,

miÔn lµ nh÷ng thêi gian xö lý vµ nh÷ng ®é trÔ toµn phÇn (round-trip delay) ph¶i

®îc gi¸m s¸t.

2.2.3.3 §iÒu khiÓn tuyÕn v« tuyÕn (Radio link Control)

C«ng nghÖ n©ng cÊp líp vËt lý yªu cÇu sù ®iÒu khiÓn tuyÕn v« tuyÕn cao

cÊp t¬ng øng ®Æc biÖt lµ kh¶ n¨ng chuyÓn ®æi tõ d¹ng burst profile nµy sang

d¹ng burst profile kh¸c. RLC ph¶i kiÓm so¸t nh÷ng kh¶ n¨ng nµy nh chøc n¨ng

truyÒn thèng cña RLC trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vµ ranging.

RLC b¾t ®Çu víi viÖc qu¶ng b¸ BS ë burst profile theo chu kú ®Ó lùa chän

tuyÕn lªn vµ tuyÕn xuèng. §Æc biÖt d¹ng burst profile sö dông trªn mçi kªnh



49

®îc lùa chän dùa trªn mét sè nh©n tè nh ma hay kh¶ n¨ng cña thiÕt bÞ. D¹ng

burst profile ë híng xuèng cã DIUC Downlink Interval Usage Code cßn ë

híng lªn cã UIUC (Uplink Interval Usage Code). Trong qu¸ tr×nh khëi t¹o SS

thùc hiÖn khëi t¹o møc c«ng suÊt vµ ranging b»ng mét yªu cÇu RNG- REQ(ranging request message). Sù ®iÒu chØnh thêi ®iÓm ph¸t cña SS còng nh c«ng

suÊt sÏ ®îc ®¸p l¹i trong th«ng ®iÖp RNG-RSP. Trong qu¸ tr×nh ranging vµ

chØnh c«ng suÊt BS cã thÓ ph¸t th«ng ®iÖp RNG-RSP tù nguyÖn ®Ó ra lÖnh cho SS

®iÒu chØnh c«ng suÊt vµ ®Þnh thêi cña nã

Trong qu¸ tr×nh ranging khëi ®Çu SS sÏ yªu cÇu ®îc phôc vô trong tuyÕn

xuèng th«ng qua burst profile ®Æc biÖt víi viÖc ph¸t ®i sù lùa chän DIUC cña nã

tíi BS. Sù lùa chän nµy dùa trªn chÊt lîng tÝn hiÖu híng xuèng nã nhËn ®îc,

vµ ®îc thùc hiÖn tríc hay trong qu¸ tr×nh ranging khëi ®Çu.

BS cã thÓ cho phÐp hoÆc lo¹i bá sù lùa chän nµy trong th«ng ®iÖp tr¶ lêi

qu¸ tr×nh ranging. T¬ng tù nh vËy BS sÏ gi¸m s¸t qu¸ tr×nh chÊt lîng tÝn hiÖu

híng lªn nã nhËn ®îc tõ SS. BS ra lÖnh cho SS sö dông c¸c d¹ng burst profile

híng lªn cô thÓ b»ng c¸ch gép burst profile UIUC trong th«ng ®iÖp UL- MAP.

Sau qu¸ tr×nh quyÕt ®Þnh burst profile híng lªn vµ híng xuèng gi÷a BS

vµ SS cô thÓ, RLC sÏ tiÕp tôc gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn burst profile. Trong ®iÒu kiÖn

kh¾c nghiÖt nh ma lµm mê tÝn hiÖu nã cã thÓ b¾t SS ®a ra yªu cÇu burstprofile m¹nh h¬n, trong ®iÒu kiÖn m«i trêng tèt nã cã thÓ cho phÐp SS ho¹t

®éng víi nhiÒu d¹ng burst profile m¹nh h¬n.

RLC tiÕp tôc t¹o sù thÝch nghi gi÷a burst profile tuyÕn lªn vµ tuyÕn xuèng

cña SS ®Ó ®¹t ®îc sù c©n b»ng gi÷a hiÖu suÊt vµ ®é m¹nh cña burst profile. V×

BS liªn tôc gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu híng lªn nªn viÖc thay ®æi burst profile

cho SS rÊt ®¬n gi¶n, BS chØ cÇn chØ ra d¹ng burst profile trong UIUC khi nµo cÊp

phÐp b¨ng th«ng cho SS.

ViÖc nµy lo¹i bá nhu cÇu b¸o x¸c nhËn ACK v× SS lu«n lu«n nhËn ®îc c¶UIUC vµ cÊp phÐp do vËy kh«ng cã sù kh«ng phï hîp gi÷a BS vµ SS. Trong

tuyÕn híng xuèng, SS sÏ lµ bªn gi¸m s¸t chÊt lîng tÝn hiÖu nhËn ®îc vµ còng

nh vËy d¹ng burst profile cã thÓ thay ®æi, tuy nhiªn BS sÏ ®iÒu khiÓn sù thay ®æi

nµy. Cã hai ph¬ng ph¸p cho SS ®Ó yªu cÇu sù thay ®æi burst profile tuyÕn xuèng



50

tïy thuéc vµo viÖc SS ho¹t ®éng ë m« h×nh cÊp phÐp trªn mçi kÕt nèi hay cÊp

phÐp cho mçi SS. ë ph¬ng ph¸p thø nhÊt BS sÏ ®Þnh ra kho¶ng çch duy tr× gi÷a

tr¹m vµ SS, SS cã thÓ sö dông th«ng ®iÖp RNG - REQ ®Ó yªu cÇu thay ®æi d¹ng

burst profile híng xuèng. Ph¬ng ph¸p ®îc u tiªn h¬n lµ SS ph¸t ®i yªu cÇuthay ®æi burst profile híng xuèng DBPC-REQ (downlink burst profile request).

BS cã thÓ tõ chèi hoÆc ®ång ý thay ®æi. Nhîc ®iÓm lµ giao thøc nµy cã thÓ bÞ lçi

bÝt (kh«ng thÓ kh«i phôc ®îc nªn ph¶i rÊt cÈn thËn trong qu¸ tr×nh x©y dùng

khung)

2.2.3.4 Polling

Polling lµ mét qu¸ tr×nh ®îc BS sö dông ®Ó ®Þnh ra c¬ héi yªu cÇu b¨ngth«ng cho SS. Khi BS muèn th«ng b¸o cho SS vÒ mét kh¶ n¨ng yªu cÇu b¨ng

th«ng, nã sÏ sö dông thµnh phÇn th«ng tin cña th«ng ®iÖp UL-MAP (UL-MAP

IE). UL-MAP IE sÏ cÊp ®Çy ®ñ b¨ng th«ng cho SS hoÆc SS ®îc phÐp yªu cÇu

b¨ng th«ng trong mét kho¶ng thêi gian ®· chØ ra. C¬ héi yªu cÇu b¨ng th«ng cã

thÓ ®îc thùc hiÖn theo d¹ng unicast, multicast hay broadcast. Polling ®îc thùc

hiÖn trªn kÕt nèi c¬ b¶n.

Unicast

Khi mét SS ®îc kiÓm so¸t riªng, sÏ kh«ng cã mét th«ng ®iÖp riªng nµo®îc göi tíi nã ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh polling. ViÖc chØ ra b¨ng th«ng cho SS sÏ

®îc thùc hiÖn trong UL-MAP. NÕu SS kh«ng cÇn b¨ng th«ng nã sÏ nhåi ®Çy çc

bÝt 1 trong phÇn th«ng tin cña UL-MAP (0xFF). Çc SS ho¹t ®éng trong m« h×nh

cÊp ph¸t b¨ng th«ng cho tõng SS (GPSS) sÏ cã mét kÕt nèi cÊp ph¸t b¨ng th«ng tù

nguyÖn sÏ kh«ng cÇn thùc hiÖn qu¸ tr×nh polling trõ khi chóng thiÕt lËp bÝt Poll-

Me trong phÇn mµo ®Çu cña gãi tin thuéc kÕt nèi UGS.

Multicast vµ broadcast

NÕu cã nhiÒu SS cïng thiÕu b¨ng th«ng, çc SS nµy sÏ ®îc kiÓm so¸t

trong çc th«ng ®iÖp Polling multicast hay broadcast. ViÖc cÊp phÐp b¨ng th«ng

sÏ ®îc chØ ra trong çc kÕt nèi broadcast hay multicast.



51

Khi qu¸ tr×nh polling ®îc chØ ra t¹i çc th«ng ®iÖp qu¶ng b¸ hay

multicast, mét SS thuéc nhãm nhËn ®îc th«ng ®iÖp nµy cã thÓ yªu cÇu b¨ng

th«ng trong kho¶ng thêi gian ®· ®îc chØ ra trong kÕt nèi ®ã, yªu cÇu nµy sÏ

®îc göi ®i trong UL-MAP bëi phÇn th«ng tin yªu cÇu (request IE).§Ó gi¶m kh¶ n¨ng xung ®ét víi çc th«ng ®iÖp polling multicast vµ

broadcast çc yªu cÇu cña SS sÏ sö dông c¬ chÕ c¹nh tranh lùa chän mét khe ®Ó

truyÒn ph¸t ®i yªu cÇu b¨ng th«ng khëi ®Çu. Nhng th«ng ®iÖp yªu cÇu kh«ng

yªu cÇu b¨ng th«ng sÏ kh«ng ®îc ph¸t ®i trong kho¶ng thêi gian yªu cÇu b¨ng

th«ng multicast vµ broadcast nµy.

SS cã thÓ cho r»ng viÖc ph¸t ®i th«ng ®iÖp cña nã cã thÓ kh«ng thµnh c«ng

nÕu kh«ng cã sù cÊp phÐp nµo mµ nã nhËn ®îc sau kho¶ng thêi gian timeout, nã

sÏ liªn tôc ph¸t ®i yªu cÇu nÕu kho¶ng thêi gian mµ BS ®Þnh ra cha kÕt thóc.

Bit Poll-Me

SS sö dông kÕt nèi cÊp ph¸t b¨ng th«ng tù nguyÖn sÏ thiÕt lËp bÝt Poll-Me

(trong phÇn mµo ®Çu qu¶n lý cÊp phÐp) cña gãi tin MAC thuéc kÕt nèi cÊp phÐp

tù nguyÖn (UGS).

Th«ng thêng çc SS sÏ kh«ng yªu cÇu b¨ng th«ng nhng khi muèn ®îc

t¹o c¬ héi yªu cÇu b¨ng th«ng SS sÏ ph¶i thiÕt lËp bÝt Poll-Me. Tuy nhiªn viÖcyªu cÇu b¨ng th«ng còng cã thÓ x¶y ra trong trêng hîp mµ çc kÕt nèi UGS

kh«ng ®¸p øng çc th«ng sè QoS nhÊt ®Þnh. Mét BS ph¸t hiÖn ra yªu cÇu nµy sÏ

®¸p øng ngay. §Ó gi¶m kh¶ n¨ng bá lì bÝt poll- Me SS sÏ thiÕt lËp tÊt c¶ çc bÝt

trong phÇn mµo ®Çu qu¶n lý cÊp phÐp thuéc MAC UGS.



52

H×nh 2.17: Sö dông bit poll- me

2.2.3.5 DÞch vô lËp lÞch tr×nh híng lªn

Mçi kÕt nèi ë híng lªn ®Òu ®îc ¸nh x¹ tíi dÞch vô lËp lÞch tr×nh. Mçi

dÞch vô lËp lÞch tr×nh nµy ®Òu ®îc liªn kÕt víi mét lo¹t çc quy t¾c nh sù chÞu

tr¸ch nhiÖm cña BS ®Ó ®Þnh ra dung lîng tuyÕn lªn, çc giao thøc yªu cÇu cÊpphÐp gi÷a SS vµ BS. Çc chi tiÕt cô thÓ vµ çc dÞch vô lËp lÞch tr×nh ®îc sö dông

cho kÕt nèi híng lªn sÏ ®îc ®µm ph¸n trong thêi ®iÓm thiÕt lËp kÕt nèi.

DÞch vô cÊp phÐp tù nguyÖn ®îc sö dông chÝnh cho çc dÞch vô thêi

gian thùc, ®ång bé víi çc dßng d÷ liÖu cã ®é dµi cè ®Þnh trong kho¶ng thêi gian

®Þnh kú, nh ATM tèc ®é bÝt cè ®Þnh, T1/E1 trªn ATM hay VoIP. Trong çc

dÞch vô nµy BS ®a ra çc nh÷ng cÊp phÐp cho nh÷ng d÷ liÖu cã chiÒu dµi cè ®Þnh

®îc t¹o ra theo chu kú. Kh¶ n¨ng nµy ®îc ®µm ph¸n trong qu¸ tr×nh thiÕt lËp

kÕt nèi, kh«ng cho phÐp SS göi çc yªu cÇu xin b¨ng th«ng.

DÞch vô kiÓm so¸t vßng thêi gian thùc (real-time polling service) ®îc

®a ra hç trî çc dßng dÞch vô thêi gian thùc víi kÝch thíc gãi kh¸c nhau theo

chu kú vÝ dô nh h×nh ¶nh MPEG. DÞch vô nµy t¹o ra nh÷ng c¬ héi yªu cÇu çc

øng dông thêi gian thùc, chu kú hay ®¬n híng, nã cßn cho phÐp SS chØ ra kÝch



53

thíc cÊp phÐp nã cÇn. DÞch vô nµy yªu cÇu nhiÒu phÇn mµo ®Çu h¬n dÞch vô cÊp

phÐp b¨ng th«ng tù nguyÖn nhng cho phÐp nhiÒu kÝch thíc b¨ng th«ng kh¸c

nhau, tèi u hãa hiÖu suÊt sö dông b¨ng th«ng.

Çc dÞch vô kiÓm so¸t kh«ng yªu cÇu thêi gian thùc (The Non-Real-Time Polling Service (nrtPS) hç trî çc dßng dÞch vô kh«ng cÇn thêi gian thùc

yªu cÇu kÝch thíc lo¹i burst cÊp phÐp d÷ liÖu kh¸c nhau, vÝ dô nh yªu cÇu b¨ng

th«ng cao h¬n cho FTP. DÞch vô nµy ®a ra sù kiÓm so¸t vßng t¹i thêi ®iÓm yªu

cÇu, nã ®¶m b¶o r»ng çc dßng lu lîng nhËn ®îc c¬ héi yªu cÇu thËm chÝ

trong thêi gian m¹ng bÞ t¾c nghÏn. BS sÏ kiÓm so¸t CID nrtPS ë tõng gi©y mét

hoÆc Ýt h¬n. DÞch vô nµy thùc hiÖn trªn nh÷ng kÕt nèi cã ®é trÔ lín vµ Ýt nhËy

c¶m víi trÔ jiter, phï hîp víi çc øng dông nh truy nhËp internet víi tèc ®é ®¶m

b¶o tèi thiÓu vµ dïng cho nh÷ng kÕt nèi ATM GFR.

DÞch vô nç lùc tèt nhÊt (Best Effort Service) lµ nh÷ng dÞch vô kh«ng

liªn quan ®Õn th«ng lîng, sù ®¶m b¶o ®é trÔ nhÊt ®Þnh. Çc kÕt sö dông c¬ héi

yªu cÇu b¨ng th«ng dùa trªn sù c¹nh tranh. DÞchvô nç lùc tèt nhÊt lµ dÞch vô sö

dông b¨ng th«ng hiÖu qu¶ nhÊt v× nã kh«ng dµnh riªng b¨ng th«ng cho çc thuª

bao hiÖn kh«ng cÇn ®Õn.

2.2.3.6 CÊp ph¸t vµ yªu cÇu b¨ng th«ng Yªu cÇu ®a ra mét c¬ chÕ cho phÐp SS chØ ra cho çc BS r»ng chóng cÇn

thªm b¨ng th«ng ë híng lªn. Yªu cÇu nµy cã thÓ ®îc t¹o ra ®éc lËp hay l;µ

th«ng ®iÖp Piggybacked Request Bëi v× çc burst profile cã thÓ thay ®æi ®éng, tÊt

c¶ çc yªu cÇu xin b¨ng th«ng sÏ ®îc t¹o nªn bëi sè lîng byte cÇn thiÕt ®îc

mang trong phÇn header hay trong phÇn t¶i tin nhngkh«ng cã trong phÇn mµo

®Çu líp vËt lý. Yªu cÇu b¨ng th«ng chØ ®îc truyÒn ®i trong kho¶ng thêi gian

sau:

+ Request IE

+ BÊt kú Data Grant Burst Type IE

Yªu cÇu b¨ng th«ng cã thÓ lµ xin thªm b¨ng th«ng hay gi¶m bít b¨ng

th«ng. Khi BS nhËn ®îc yªu cÇu xin thªm b¨ng th«ng. Nã sÏ thªm mét lîng



54

b¨ng th«ng nhÊt ®Þnh cho kÕt nèi ®ang cÇn. Khi BS nhËn ®îc yªu cÇu c¾t bít

b¨ng th«ng nã sÏ thay thÕ lîng b¨ng th«ng hiÖn t¹i b»ng lîng b¨ng th«ng cÇn

thiÕt.

Trong phÇn mµo ®Çu yªu cÇu b¨ng th«ng sÏ cã mét trêng type chØ ra lo¹iyªu cÇu b¨ng th«ng. Tuy nhiªn yªu cÇu b¨ng th«ng Piggybacked kh«ng cã

trêng nµy nªn yªu cÇu b¨ng th«ng Pggybacked lu«n dïng ®Ó xin thªm b¨ng

th«ng. B¶n chÊt tù söa lçi cña giao thøc yªu cÇu /cÊp phÐp yªu cÇu çc SS ph¶i sö

dông yªu cÇu gi¶m bít b¨ng th«ng theo chu kú. Kho¶ng chu kú nµy lµ mét chøc

n¨ng cña dÞch vô QoS cña çc dÞch vô vµ chÊt lîng tuyÕn truyÒn dÉn. Yªu cÇu

b¨ng th«ng sÏ ®îc truyÒn trong çc Request IE qu¶ng b¸ hay multicast.

Líp MAC chuÈn 802.16 cung cÊp hai ph©n líp SS, ph©n biÖt víi nhau bëi

kh¶ n¨ng cÊp phÐp b¨ng th«ng cho tõng kÕt nèi (grant per connection GPC)

hay cho toµn bé SS (grant per SS GPSS). C¶ hai yªu cÇu b¨ng th«ng ph©n líp

SS trªn tõng kÕt nèi cho phÐp thuËt to¸n lËp lÞch tr×nh híng lªn quan t©m tháa

®¸ng ®Õn QoS khi ®Þnh ra b¨ng th«ng.

Víi sù cÊp phÐp trªn tõng kÕt nèi cña líp SS, b¨ng th«ng ®îc cÊp cho

tõng kÕt nèi riªng cña SS vµ SS chØ ®îc sö dông cho kÕt nèi ®ã. RLC vµ çc giao

thøc qu¶n lý kh¸c sÏ sö dông b¨ng th«ng dµnh riªng cho kÕt nèi qu¶n lý.

Víi viÖc cÊp phÐp cho tõng SS, çc SS kh¸c nhau cã thÓ sö dông b¨ngth«ng thèng nhÊt chung trong mçi sù cÊp phÐp. Çc GPSS SS cÇn ph¶i th«ng

minh h¬n trong viÖc xö lý QoS, nã ph¶i biÕt sö lý b¨ng th«ng trªn tõng kÕt nèi.

VÝ dô nÕu tr¹ng th¸I QoS cña nét kÕt nèi nµo ®ã thay ®æi tÝnh tõ lÇn xin cÊp phÐp

cuèi cïng nã sÏ sö dông nhiÒu b¨ng th«ng cho nh÷ng d÷ liÖu yªu cÇu QoS cao

h¬n b»ng çch lÊy thªm b¨ng th«ng cña nh÷ng kÕt nèi cã QoS thÊp h¬n. CÊp

phÐp b¨ng th«ng cho tõng SS (GPSS) chØ sö dông cho líp vËt lý 10- 66 GHz.

Víi c¶ hai ph¬ng ph¸p cÊp b¨ng th«ng nµy líp MAC ®Òu sö dông giao

thøc self-correcting chø kh«ng dïng giao thøc b¸o nhËn ACK, nªn chØ cÇn sö

dông b¨ng th«ng Ýt h¬n. H¬n n÷a giao thøc b¸o nhËn ACK cÇn quan t©m ®Õn thêi

gian, ®é trÔ. Tuy nhiªn ph¬ng ph¸p self- correcting cã nhîc ®iÓm lµ cã thÓ x¶y

ra trêng hîp b¨ng th«ng sÏ kh«ng ®îc cÊp theo yªu cÇu khi cã mét sè lçi sau:



55

+ BS kh«ng nhËn ®îc yªu cÇu do lçi líp vËt lý kh«ng thÓ söa ®îc hoÆc

do xung ®ét trong qu¸ tr×nh c¹nh tranh.

+ SS kh«ng thÊy ®îc cÊp phÐp do lçi vËt lý kh«ng ph¸t hiÖn ra.

+ BS kh«ng cã ®ñ b¨ng th«ng s½n sµng.§Ó ®¹t ®îc hiÖu suÊt b¨ng th«ng cao nhÊt, BS kh«ng chØ cã thÓ cÊp b¨ng

th«ng cho SS mµ còng cã thÓ thu håi b¨ng th«ng mµ SS kh«ng sö dông. SS sÏ

lu«n th«ng tin cho BS tæng sè b¨ng th«ng hiÖn ®ang sö dông cho mçi kÕt nèi, nhê

®ã BS sÏ cã thÓ cÊp phÐp l¹i b¨ng th«ng cho SS nÕu SS kh«ng tËn dông hÕt b¨ng

th«ng hiÖn cã.

§èi víi çc tuyÕn E1/T1 SS kh«ng cÇn yªu cÇu b¨ng th«ng, b¨ng th«ng sÏ

®îc cÊp cho SS mét çch tù nguyÖn.

2.2.3.7 Thu nhËn kªnh

Giao thøc MAC bao gåm mét thñ tôc khëi t¹o ®îc thiÕt kÕ ®Ó lo¹i trõ nhu

cÇu cÊu h×nh thñ c«ng. Vµo lóc cµi ®Æt, mét SS b¾t ®Çu quÐt danh s¸ch tÇn sè cña

nã ®Ó t×m ra mét kªnh ho¹t ®éng. Nã cã thÓ ®îc ch¬ng tr×nh ho¸ ®Ó ®¨ng ký

víi mét BS x¸c ®Þnh, tham chiÕu ®Õn mét broadcast ID BS (cã kh¶ n¨ng ch¬ng

tr×nh ho¸). §Æc tÝnh nµy gióp Ých cho viÖc triÓn khai n¬i mµ SS cã thÓ "nghe"

(nhËn biÕt) mét BS thø cÊp do sù gi¶m ©m cã chän läc hoÆc khi SS b¾t ®îc mét“sidelobe“ cña mét ¨ngten BS gÇn ngay c¹nh.

Sau khi quyÕt ®Þnh trªn kªnh nµo, SS cè g¾ng thö ®ång bé ho¸ sù truyÒn

®êng xuèng do ph¸t hiÖn ra çc ®o¹n ®Çu khung theo chu kú (periodic frame

preambles). Mét khi líp vËt lý ®îc ®ång bé ho¸, SS sÏ t×m kiÕm nh÷ng th«ng

b¸o UDC vµ DCD qu¶ng b¸ ®Þnh kú cho phÐp SS nhËn biÕt sù ®iÒu chÕ vµ çc kÕ

ho¹ch FEC sö dông trªn sãng mang.

Sau khi ®¨ng ký SS sÏ cã mét ®Þa chØ IP th«ng qua DHCP vµ thiÕt lËp thêi

gian trong ngµy th«ng qua Internet Time Protocol. DHCP server còng sÏ cungcÊp ®Þa chØ cña TFTP server nhê ®ã SS cã thÓ yªu cÇu cÊu h×nh file. Çc file nµy

cung cÊp giao diÖn chuÈn ®a ra th«ng tin cÊu h×nh ®Æc trng cña nhµ s¶n xuÊt.



56

2.2.3.8 ThiÕt lËp kÕt nèi

ChuÈn 802.16 sö dông çc dßng dÞch vô ®Ó x¸c ®Þnh sù truyÒn t¶i theo mét

híng duy nhÊt cña çc gãi tin trªn tuyÕn lªn hoÆc tuyÕn xuèng. Çc dßng dÞch

vô nµy ®îc m« t¶ bëi mét tËp çc th«ng sè QoS nh trÔ, ®é jiter. Mçi dßng dÞchvô ®îc kÝch ho¹t sÏ ®îc ¸nh x¹ tíi mét kÕt nèi líp MAC víi mét CID duy nhÊt

Nh×n tæng thÓ, viÖc cµi ®Æt çc luång dÞch vô trong IEEE 802.16 ®îc khëi

t¹o bëi BS trong thêi gian khëi t¹o CPE. Tuy vËy çc luång dÞch vô cã thÓ còng

®îc thiÕt lËp ®éng bëi BS hoÆc CPE. §iÓn h×nh CPE chØ khëi t¹o çc luång dÞch

vô nÕu cã mét kÕt nèi ®îc b¸o hiÖu ®éng nh mét SVC (switched virtual

connection) tõ mét m¹ng ATM. Sù thiÕt lËp çc luång dÞch vô ®îc thùc hiÖn

th«ng qua mét giao thøc “three-way handshaking" (b¾t tay ba bíc) mµ t¹i ®ã

yªu cÇu thiÕt lËp luång dÞch vô ®îc ®¸p øng vµ sù ®¸p l¹i ®ã ®îc x¸c nhËn.

Nãi chung çc dßng dÞch vô nµy lu tr÷ tríc vµ viÖc thiÕt lËp dÞch vô nµy

®îc khëi ®Çu bëi sù khëi ®Çu cña BS hoÆc SS. Tuy nhiªn çc dßng dÞch vô cã

thÓ ®îc thiÕt lËp ®éng bëi BS hoÆc SS. SS sÏ chØ khëi ®Çu çc dßng dÞch vô nµy

khi cã nh÷ng kÕt nèi ®éng nh kÕt nèi ¶o chuyÓn m¹ch SVC ( swichted virtual

connection) tõ m¹ng ATM. ViÖc thiÕt lËp çc dßng dÞch vô ®îc thiÕt lËp th«ng

qua qu¸ tr×nh b¾t tay 3 bíc gåm cã yªu cÇu thiÕt lËp dßng dÞch vô, th«ng ®iÖp

®¸p l¹i vµ th«ng ®iÖp x¸c nhËn sù ®¸p l¹i.

2.2.3.9 QuyÕt ®Þnh c¹nh tranh

BS ®iÒu khiÓn viÖc c¨n chØnh ë çc kªnh híng lªn th«ng qua UL-MAP vµ

quÕt ®Þnh viÖc canh tranh dùa trªn minislot (1 minislot = 2PS). Xung ®ét x¶y ra

trong qu¸ tr×nh duy tr× khëi ®Çu vµ kho¶ng yªu cÇu ®îc x¸c ®Þnh bëi çc IE

t¬ng øng.

Sù xuÊt hiÖn xung ®ét trong kho¶ng yªu cÇu phô thuéc vµo CID trong IE

t¬ng øng. PhÇn nµy sÏ m« t¶ sù truyÒn dÉn ë híng lªn vµ nh÷ng quyÕt ®Þnhc¹nh tranh.

Mçi SS cã nhiÒu dßng dÞch vô mçi dßng dÞch vô cã mét CID riªng. ViÖc

c¹nh tranh sÏ quyÕt ®Þnh trªn CID hay trªn çc th«ng sè vÒ QoS.



57

QuyÕt ®Þnh c¹nh tranh dùa trªn mét cña sæ lïi (backoff window) khëi ®Çu

vµ mét cöa sæ lïi víi kÝch thíc lín nhÊt ®îc kiÓm so¸t bëi BS. Gi¸ trÞ cô thÓ

®îc chØ ra trong trong th«ng ®iÖp UCD vµ cã hai gi¸ trÞ møc c«ng suÊt. VÝ dô

nÕu trong cöa sæ cã gi¸ trÞ lµ 4 th× SS sÏ ®îc truyÒn tin trong mét cöa sæ thuéckho¶ng 0 – 15, gi¸ trÞ b»ng 10 SS truyÒn tin trong ph¹m vi cöa sæ lµ tõ 0- 1023.

Khi SS cã tin muèn göi ®i vµ muèn tham gia vµo qu¸ tr×nh c¹nh tranh nã sÏ

thiÕt lËp mét cöa sæ lïi trong yªu cÇu khëi ®Çu hay trong kho¶ng thêi gian

ranging ban ®Çu.

SS lùa chän mét sè ngÉu nhiªn trong cöa sæ lïi cña nã. Gi¸ trÞ ngÉu nhiªn

nµy chØ ra sè lîng c¬ héi truyÒn dÉn c¹nh tranh mµ SS sÏ ph¶i nhîng bé tríc

khi ®îc phÐp truyÒn tin. ViÖc truyÒn tin cña SS ®îc quyÕt ®Þnh bëi Request IE,

trong mçi IE cã nhiÒu c¬ héi truyÒn dÉn ®îc chØ ra.

VÝ dô trong yªu cÇu b¨ng th«ng gi¸ trÞ cöa sæ cña SS lµ 11 n»m trong ph¹m

vi 0- 15 SS sÏ ph¶i nhêng 10 c¬ héi truyÒn tin cho c¸c thuª bao kh¸c.

NÕu trong Request IE ®Çu tiªn chØ ra 6 c¬ héi, SS kh«ng ®îc phÐp sö

dông vµ nã ph¶i ®îi thªm 5 c¬ héi kh¸c n÷a kh«ng ®îc sö dông. NÕu trong

Request IE thø hai chØ ra 2 c¬ héi SS vÉn kh«ng ®îc sö dông. Trong Request IE

thø 3 chØ ra 8 c¬ héi SS sÏ chê 3 c¬ héi ®i qua vµ b¾t ®Çu truyÒn tin trong c¬ héi

thø 4.SS sÏ coi c¬ héi c¹nh tranh bÞ mÊt nÕu nã kh«ng nhËn ®îc sù cÊp phÐp d÷

liÖu trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Lóc nµy SS sÏ t¨ng gi¸ trÞ cöa sæ lïi lªn

nhng gi¸ trÞ cña sæ míi ph¶i lu«n nhá h¬n cöa sæ lín nhÊt vµ l¹i t¹o ra mét gi¸

trÞ ngÉu nhiªn råi thùc hiÖn l¹i qu¸ tr×nh c¹nh tranh tõ ®Çu.

Trong khi yªu cÇu b¨ng th«ng nÕu SS nhËn ®îc Request IE ®¬n híng ë

bÊt kú thêi ®iÓm nµo trong khi ®ang nhîng bé c¸c c¬ héi c¹nh tranh, nã sÏ dõng

viÖc c¹nh tranh vµ sö dông ngay c¬ héi nµy.

2.2.3.9.1 C¬ héi truyÒn dÉn.

C¬ héi truyÒn dÉn ®îc x¸c ®Þnh bëi bÊt kú mét minislot nµo trong ®ã SS

®îc b¾t ®Çu truyÒn tin. Sè lîng c¬ héi truyÒn tin liªn quan ®Õn Request IE vµ



58

phô thuéc vµo kho¶ng thêi gian ®Þnh ra cho yªu cÇu hay cho qu¸ tr×nh ranging

ban ®Çu.

VÝ dô trong yªu cÇu b¨ng th«ng dùa trªn c¹nh tranh khung vËt lý cã ®é dµi

lµ 1ms, 4 ký hiÖu cho mét PS vµ 2 PS t¹o thµnh mét minislot. PhÇn mµo ®Çuhíng lªn lµ 16 ký hiÖu (2 minislot), kho¶ng chuyÓn tiÕp lµ 24 ký hiÖu (3

minislot) khi ®ã c¬ héi truyÒn dÉn lµ 8 minislot. NÕu Request IE cña BS cã 24

minislot sÏ cã 3 c¬ héi truyÒn dÉn rong mét IE nh h×nh 2.17

H×nh 2.18: VÝ dô c¬ héi truyÒn dÉn trong th«ng ®iÖp yªu cÇu b¨ng th«ng

2.2.3.10 Gia nhËp m¹ng vµ khëi t¹o

Tríc khi t×m hiÓu vÒ çc vÊn ®Ò an ninh trong m¹ng chóng ta cÇn biÕt vÒ

qu¸ tr×nh gia nhËp m¹ng hay sù khëi t¹o ban ®Çu ®Ó biÕt vÒ çc bíc xin gia nhËpm¹ng cña çc thuª bao mµ ë ®ã çc giao thøc an ninh chÝnh sÏ ®îc sö dông.

§Ó cã thÓ truy nhËp m¹ng çc thuª bao SS ph¶i thùc hiÖn lÇn lît çc bíc sau:

2.2.3.10.1 QuÐt tÇn sè vµ ®ång bé

SS ph¶i t×m nh÷ng tÝn hiÖu ®îc göi xuèng tõ BS vµ cè g¾ng ®ång bé víi

nã. NÕu nh÷ng kªnh híng xuèng tríc ®ã vÉn tån t¹i SS cã thÓ sö dông l¹i

nh÷ng th«ng sè ho¹t ®éng cña kªnh ®ã. Tr¸i l¹i SS ph¶i t×m nh÷ng kªnh híng

xuèng kh¸c vµ ph¶i ®ång bé ®îc víi kªnh ®ã ®Ó t¸ch ra ®îc phÇn mµo ®Çu cñakhung theo chu kú.



59

2.2.3.10.2 T¸ch çc th«ng sè cña kªnh uplink/downlink

Sau khi ®ång bé ®îc thiÕt lËp ë líp vËt lý, SS tiÕp tôc t×m nh÷ng th«ng

®iÖp mang nh÷ng ký hiÖu kªnh downlink (DCD) vµ uplink (UCD) ®îc BS qu¶ng

b¸ theo chu kú. Th«ng ®iÖp DCD, UCD mang nh÷ng th«ng tin liªn quan ®Õn ®ÆctÝnh líp vËt lý cña c¶ hai kªnh downlink vµ uplink. Ngoµi ra nh÷ng th«ng ®iÖp

nµy cßn cho phÐp SS biÕt ®îc vÒ çc s¬ ®å ®iÒu chÕ sãng mang, söa lçi tríc

(FEC) mµ BS sö dông. Tuú thuéc vµo líp vËt lý sö dông BS sÏ ph¸t theo ®Þnh kú

çc th«ng ®iÖp UL-MAP vµ DL-MAP ®Ó x¸c ®Þnh thêi ®iÓm b¾t ®Çu cña xung tÝn

hiÖu. Th«ng qua nh÷ng th«ng ®iÖp nµy BS cã thÓ chØ ra sù truy nhËp tíi nh÷ng

kªnh t¬ng øng.

2.2.3.10.3 Ranging vµ ®µm ph¸n vÒ kh¶ n¨ng

Trong giai ®o¹n nµy, BS thùc hiÖn ranging lµ mét qu¸ tr×nh chØnh thêi

®iÓm truyÒn dÉn cña SS ®Ó b¾t ®Çu khe thêi gian c¹nh tranh truy nhËp. Qu¸ tr×nh

nµy lµ mét phÇn cña lËp khung (framing) vµ truy nhËp m«i trêng.( Ranging ®îc

thùc hiÖn ë mét kªnh riªng gäi lµ ranging interval, ®îc xem lµ truy nhËp dùa

trªn c¹nh tranh).

ë ®©y SS sÏ göi mét gãi tin ranging reques (RNG-REQ) trong khe thêi

gian c¹nh tranh ranging ban ®Çu. NÕu th«ng ®iÖp nµy ®îc göi tíi BS mét çchchÝnh x¸c, BS sÏ ®¸p l¹i b»ng mét gãi tin ranging response (RNG-RSP) chøa çc

th«ng tin vÒ ®Þnh thêi vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cho SS. Nã cho phÐp SS ®iÒu chØnh

®Þnh thêi vµ ®iÒu chØnh c«ng suÊt cña tÝn hiÖu nhËn ®îc tõ BS. Bªn c¹nh ®ã

th«ng ®iÖp nµy còng cho SS biÕt vÒ ID kÕt nèi (CID) do BS lùa chän. Ngoµi

ranging khëi ®Çu cßn cã ranging theo chu kú, qu¸ tr×nh nµy cho phÐp SS göi

th«ng ®iÖp ranging tíi BS ®Ó yªu cÇu chØnh l¹i vÒ møc c«ng suÊt, ®Þnh thêi vµ

chØnh lÖch tÇn sè.Sau khi qu¸ tr×nh ranging hoµn thµnh, SS sÏ th«ng b¸o cho BS vÒ kh¶ n¨ng

líp vËt lý cña nã, gåm cã s¬ ®å ®iÒu chÕ vµ m· ho¸ mµ SS sö dông vµ nÕu SS

dïng FDD th× nã hç trî b¸n song c«ng hay song c«ng. BS cã thÓ chÊp nhËn çc

th«ng sè nµy hoÆc lo¹i bá nh÷ng kh¶ n¨ng nµy cña SS.



60

2.2.3.10.4 SS x¸c thùc, trao quyÒn vµ ®¨ng ký

Trong giai ®o¹n nµy SS ph¶i x¸c thùc víi BS vµ cè ®¹t ®îc sù trao quyÒn

tõ BS. Mçi SS ®îc g¸n mét chøng nhËn sè X.509, ®îc g¸n vµo thiÕt bÞ phÇn

cøng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Sau khi x¸c thùc vµ trao quyÒn hoµn thµnh, SS tiÕptôc giai ®o¹n ®¨ng ký. SS göi th«ng ®iÖp ®¨ng ký tíi BS, BS ®¸p l¹i cïng víi ID

kÕt nèi qu¶n lý thø cÊp vµ phiªn b¶n IP ®ang dïng cho kÕt nèi qu¶n lý thø cÊp

(secondary management connection).

2.2.3.10.5 KÕt nèi IP

ë giai ®o¹n cuèi cña qu¸ tr×nh ®¨ng ký, SS sÏ cã mét ®Þa chØ IP th«ng qua

giao thøc DHCP, nhê ®ã nã cã thÓ cã ®îc nh÷ng th«ng tin ë thêi ®iÓm hiÖn t¹ivµ cã ®îc çc th«ng sè kh¸c tõ BS.

2.2.4 Líp con b¶o mËt

Privacy Sublayer gåm hai giao thøc chÝnh:

+ Encapsulation protocol: Giao thøc nµy x¸c ®Þnh mét tËp çc s¬ ®å b¶o

mËt ®Ó hç trî viÖc mËt m· çc gãi d÷ liÖu gi÷a BS vµ SS. TËp nµy gåm çc th«ng

tin liªn quan ®Õn çc thuËt to¸n m· ho¸ d÷ liÖu vµ x¸c thùc, vµ çc quy t¾c cho

phÐp ¸p dông çc thuËt to¸n kh¸c trªn phÇn t¶i tin MAC PDU.+ Key management protocol: Giao thøc nµy cho phÐp qu¶n lý vµ ph©n phèi

d÷ liÖu t¹o kho¸ tõ BS tíi SS. ChuÈn 802.16 dïng giao thøc privacy key

management (PKM).

2.2.4.1 Security Association (SA)

SA thÓ hiÖn mèi quan hÖ gi÷a bªn göi vµ bªn nhËn ®Ó trao ®æi th«ng sè an

ninh cho çc dßng lu lîng. D÷ liÖu SA gåm:

· ID ®Ó nhËn d¹ng SA (SAID) dµi 16 bit

· Mét mËt m· ®Ó b¶o vÖ d÷ liÖu ®îc trao ®æi trªn çc kÕt nèi. ChuÈn

®îc dïng lµ DES- CBC.

· Hai kho¸ TEK ®Ó m· ho¸ d÷ liÖu.



61

· Hai bÝt nhËn d¹ng kho¸, mçi bÝt cho mét kho¸ TEK

· Thêi gian sèng cña TEK. Gi¸ trÞ mÆc ®Þnh lµ nöa ngµy, gi¸ trÞ nhá

nhÊt lµ 30 phót, gi¸ trÞ lín nhÊt lµ 7 ngµy.

· Vector khëi ®Çu 64 bit cho mçi TEK.

· Trêng chØ thÞ lo¹i SA ®ang sö dông.

Líp MAC 802.16 privacy sublayer sö dông 3 lo¹i SA:

Primary SA: Mçi SS sÏ thiÕt lËp duy nhÊt mét primary SA víi BS. Primary

SA ®îc thiÕt lËp trong qu¸ tr×nh khëi ®Çu cña SS trong kÕt nèi qu¶n lý thø cÊp.

Static SA: Static SA ®îc t¹o ra bëi BS. Nã ®îc dïng cho nh÷ng môc

®Ých trong BS, th«ng thêng nã ®îc dïng cho nh÷ng øng dông unicast.

Dynamic SA: Dynamic SA ®îc t¹o ra vµ ®îc huû bá t¬ng øng víi métdßng tin míi ®îc t¹o ra hay kÕt thóc .

C¶ static SA vµ dynamic SA ®Òu cã thÓ ®îc sö dông chung gi÷a çc SS

trong çc øng dông multicast. Çc dßng tin híng lªn lu«n sö dông primary SA

®Ó m· ho¸ v× mçi SS sÏ cã mét primary SA duy nhÊt. Tuy nhiªn çc dßng tin

híng xuèng tõ BS dïng primary SA khi ®ã lµ øng dông unicast, cßn trong øng

dông multicast BS sÏ dïng static SA hay dynamic SA. Trong nhiÒu s¬ ®å BS còng

cã thÓ sö dông static SA hay dynamic SA cho øng dông unicast.

2.2.4.2 Giao thøc PKM

802.16 MAC security sublayer dïng PKM ®Ó thùc hiÖn kho¸ vµ qu¶n lý

SA gi÷a BS vµ SS. Giao thøc PKM mîn mét phÇn lín çc chøng chØ cña

DOCSIS ®îc ph¸t triÓn bëi cable Laboratories (Cable Lab).

SS dïng giao thøc PKM ®Ó ®¹t ®îc ®îc viÖc trao quyÒn vµ t¹o kho¸ lu

lîng (TEK) tõ BS. Ngoµi ra SS còng dïng PKM ®Ó thùc hiÖn viÖc trao quyÒn l¹i

theo ®Þnh kú vµ lµm míi kho¸.PKM dïng chøng nhËn sè X.509 vµ hai kho¸ 3-DES ®Ó ®¶m b¶o viÖc trao

®æi kho¸ gi÷a BS vµ SS theo m« h×nh client/server. ë ®©y SS lµ client yªu cÇu vËt

chÊt kho¸ trong khi BS lµ server ®¸p l¹i yªu cÇu nµy vµ ®¶m b¶o r»ng mçi SS chØ

nhËn ®îc mét vËt chÊt t¹o kho¸ mµ chóng ®îc trao quyÒn. Giao thøc PKM ban



62

®Çu sÏ thiÕt lËp mét authorization key (AK) lµ mét kho¸ ®èi xøng bÝ mËt gi÷a BS

vµ SS. AK sÏ ®îc sö dông trong nh÷ng qu¸ tr×nh trao ®æi traffic encryption keys

(TEK). ViÖc sö dông AK vµ s¬ ®å mËt m· ®èi xøng lµm gi¶m phÇn mµo ®Çu.

BS x¸c thùc SS trong qu¸ tr×nh khëi ®Çu trao quyÒn. Mçi chøng nhËn SSchøa kho¸ chung RSA (trong ®ã mét nöa riªng ®îc g¾n trong thiÕt bÞ phÇn cøng,

®Þa chØ MAC, sè serial, ID cña nhµ s¶n xuÊt. Trong qu¸ tr×nh trao quyÒn SS sÏ göi

mét b¶n sao chøng nhËn thiÕt bÞ nµy tíi BS. BS sÏ ph¶i x¸c nhËn c¸c th«ng tin

cña SS. NÕu tho¶ m·n BS sÏ ®¸p l¹i SS víi mét kho¸ AK ®îc m· ho¸ b»ng

public key cña SS. V× chØ cã SS míi cã kho¸ riªng t¬ng øng nªn chØ cã SS míi

cã thÓ gi¶i m· ®îc th«ng ®iÖp nµy.

H×nh 2.19: Giao thøc PKM



63

2.2.4.2.1. ThiÕt lËp kho¸ trao quyÒn AK

§©y lµ qu¸ tr×nh ®Ó SS ®¹t ®îc sù trao quyÒn vµ kho¸ AK tõ BS. Qu¸ tr×nh

nµy b¾t dÇu b»ng viÖc SS cung cÊp nh÷ng th«ng tin nhËn d¹ng cña nã cho BStrong suèt qu¸ tr×nh x¸c thùc. Çc th«ng ®iÖp göi ®i gåm cã:

Th«ng ®iÖp 1:

SSàBS: Cert (manufacturer (SS))

Th«ng ®iÖp 2:

SSàBS: Cert (SS) | capabilities | SAID

Th«ng ®iÖp 3:

BS àSS: RSA-Encrypt (pubkey(SS),AK) | AK lifetime | Seq No(4 bit) |

SAID

Th«ng ®iÖp 1: (th«ng ®iÖp vÒ çc th«ng tin x¸c thùc).

ë ®©y SS lµ client sÏ khëi ®éng qu¸ tr×nh yªu cÇu trao quyÒn b ằng çch

göi mét th«ng ®iÖp chøa th«ng tin x¸c thùc tíi BS. Th«ng ®iÖp nµy lµ tuú chän vµ

cã thÓ bÞ BS tõ chèi (bëi v× trong th«ng ®iÖp tiÕp theo ®îc xem lµ th«ng ®iÖp

trao quyÒn còng chøa çc th«ng tin gièng nh vËy). Tuy nhiªn th«ng ®iÖp ban

®Çu nµy cho phÐp BS biÕt tríc vÒ SS vµ çc kh¶ n¨ng cña SS. Cô thÓ b¶n tin thø

nhÊt nµy chøa çc th«ng tin sau:

· ®Þa chØ MAC cña SS

· RSA public key cña SS

· chøng nhËn X.509 cña SS ( do nhµ s¶n xuÊt ®a ra)

· danh s¸ch nh÷ng thuËt to¸n b¶o mËt mµ SS cã thÓ sö dông

· nhËn d¹ng primary SA cña SS (SAID)

· chøng nhËn X509 CA dµnh cho nhµ s¶n xuÊt çc thiÕt bÞ SS

Th«ng ®iÖp 2: (th«ng ®iÖp yªu cÇu trao quyÒn ) Ngay sau çc th«ng tin x¸c thùc ®îc göi ®i, SS sÏ göi mét th«ng ®iÖp yªu

cÇu trao quyÒn, thùc chÊt th«ng ®iÖp nµy yªu cÇu kho¸ AK , SAID cña static SA

mµ SS ®îc sö dông. Th«ng ®iÖp nµy gåm çc th«ng tin sau:

· sè serial cña thiÕt bÞ SS vµ ID cña nhµ s¶n xuÊt



64

· ®Þa chØ MAC cña nhµ s¶n xuÊt


· chøng nhËn X.509 cña SS

· danh s¸ch çc thuËt to¸n b¶o mËt mµ SS cã thÓ sö dông

· SAID cña primary SA cña SS

ë ®©y SAID lµ b»ng víi CID (connetion ID) mµ SS lÊy ®îc tõ BS trong

qu¸ tr×nh gia nhËp m¹ng vµ khëi t¹o.

Th«ng ®iÖp 3: (th«ng ®iÖp tr¶ lêi cña BS)

Sau khi nhËn ®îc çc th«ng ®iÖp trao quyÒn tõ SS, BS sÏ kiÓm tra l¹i

nh÷ng chøng nhËn cña SS vµ kiÓm tra çc thuËt to¸n b¶o mËt mµ SS sö dông. NÕu

tÊt c¶ ®Òu tèt vµ BS cã thÓ cung cÊp mét trong nh÷ng kh¶ n¨ng b¶o mËt cña SS,BS sÏ göi th«ng ®iÖp cho phÐp trao quyÒn, chøa çc th«ng tin sau:

· mét kho¸ AK duy nhÊt, ®îc m· ho¸ b»ng RSA public key cña SS.

Khãa nµy dµi 160 bÝt

· mét chuçi 4 bit lµ kho¸ ®îc dïng ®Ó ph©n biÖt gi÷a çc AK kÕ tiÕp

nhau

· thêi gian sèng cña AK. Thêi gian sèng cña AK lµ tõ 1 ®Õn 70 ngµy

mÆc ®Þnh lµ 7 ngµy.

· SAID vµ çc ®Æc ®iÓm cña primary SA

Mét SS ®îc trao quyÒn sÏ lu«n lµm míi kho¸ AK v× môc ®Ých an ninh. §Ó

thùc hiÖn viÖc nµy SS göi ®i mét th«ng ®iÖp xin trao quyÒn (th«ng ®iÖp thø 2), ë

®©y viÖc xin trao quyÒn l¹i kh«ng cÇn b¾t ®Çu b»ng viÖc göi ®i th«ng ®iÖp 1 v× BS

®· biÕt vÒ SS vµ biÕt r»ng SS Ýt nhÊt ®· cã mét kho¸ AK.

2.2.4.2.2. Trao ®æi kho¸ TEK

Sau khi ®îc trao quyÒn, SS sÏ tiÕp tôc qu¸ tr×nh lÊy TEK tõ BS. Ta biÕtr»ng khi trao quyÒn cho SS, BS göi ®i mét th«ng ®iÖp chøa SAID vµ çc ®Æc ®iÓm

cña kho¸ chÝnh cïng víi static SA ®Ó SS cã ®îc çc th«ng tin vÒ kho¸. Do ®ã SS

thùc hiÖn qu¸ tr×nh nµy b»ng viÖc b¾t ®Çu thùc hiÖn m¸y tr¹ng th¸i TEK cho mçi

SAID ®îc x¸c ®Þnh trong th«ng ®iÖp ph¶n håi cña BS.



65

Mçi m¸y tr¹ng th¸i TEK ho¹t ®éng trong SS chÞu tr¸ch nhiÖm cho viÖc

qu¶n lý vËt chÊt t¹o kho¸ víi SAID t¬ng øng, bao gåm viÖc lµm míi vËt chÊt

kho¸ cho mçi SAID. Çc th«ng ®iÖp trao ®æi trong qu¸ tr×nh nµy nh sau:

Th«ng ®iÖp 1: BSàSS: Seq No | SAID | HMAC (1)Th«ng ®iÖp 2: SSàBS: Seq No | SAID | HMAC (2)

Th«ng ®iÖp 3: BSàSS: SeqNO | SAID | old TEK | new TEK | HMAC (3)

Th«ng ®iÖp 1:

§©y lµ th«ng ®iÖp do BS göi ®i, tuy nhiªn th«ng ®iÖp nµy lµ tuú chän. Nã

®îc sö dông khi BS muèn lÊy l¹i kho¸ ë SA hoÆc muèn t¹o ra mét SA míi.

B»ng viÖc tÝnh to¸n gi¸ trÞ HMAC (1) BS cho phÐp SS ph¸t hiÖn kÎ gi¶ m¹o.

Th«ng ®iÖp 2:

SS sö dông th«ng ®iÖp nµy ®Ó yªu cÇu çc th«ng sè SA. SS ph¶i lÊy ®îc

SAID tõ giao thøc trao quyÒn hoÆc tõ HMAC(1) ë th«ng ®iÖp 1 do BS göi ®i. SS

t¹o ra çc th«ng ®iÖp nµy riªng cho tõng SA. Nã sÏ tÝnh to¸n gi¸ trÞ HMAC (2) ®Ó

cho phÐp BS ph¸t hiÖn kÎ gi¶ m¹o. Th«ng ®iÖp 2 gåm çc th«ng tin sau:

· sè serial cña thiÕt bÞ vµ ID cña nhµ s¶n xuÊt

· ®Þa chØ MAC cña SS


· SAID cña SA ®ang yªu cÇu vËt chÊt t¹o kho¸

· HMAC

Th«ng ®iÖp 3:

§Ó tr¶ lêi SS, BS sÏ ph¶i kiÓm tra HMAC ®Ó ph¸t hiÖn sù gi¶ m¹o. NÕu

kh«ng cã dÊu hiÖu gi¶ m¹o, BS sÏ göi mét th«ng ®iÖp ®¸p l¹i cã chøa vËt chÊt t¹o

kho¸ ®îc kÝch ho¹t cho SA ®ang yªu cÇu.

Mét vÊn ®Ò quan träng lµ t¹i bÊt kú thêi ®iÓm nµo BS còng lu«n cã hai vËt

chÊt t¹o kho¸ cho mçi SAID. Thêi gian sèng cña hai kho¸ nµy cã mét phÇn trïnglÆp nhau. Th«ng ®iÖp nµy chøa çc th«ng tin sau:

· kho¸ TEK ®îc m· ho¸ bëi 3-DES

· vector khëi t¹o CBC

· sè thø tù cña khãa TEK



66

· thêi gian sèng cho mçi vËt chÊt t¹o kho¸

· HMAC

ë ®©y mçi TEK ®îc b¶o mËt b»ng KEK (key encryption key) ®îc göi

tíi SS trong th«ng ®iÖp thø 3 trong qu¸ tr×nh trao quyÒn.Thêi gian sèng cña vËt liÖu t¹o khãa rÊt quan träng v× nã cho phÐp SS tÝnh

to¸n ®îc thêi ®iÓm BS sÏ chÊm døt TEK nµy gióp SS ®a ra ®îc nh÷ng yªu cÇu

vÒ vËt liÖu t¹o khãa míi tríc khi BS chÊm døt kho¸ TEK mµ nã ®ang sö dông.

2.2.4.3 VÊn ®Ò sö dông khãa

2.2.4.3.1 Kho¸ AK

§Ó cung cÊp kÕt nèi kh«ng bÞ gi¸n ®o¹n BS sÏ ph¶i cung cÊp hai kho¸ AK®ång thêi cho mçi SS, vµ hai kho¸ nµy cã mét phÇn thêi gian sèng trïng lÆp

nhau. Khi BS nhËn ®îc th«ng ®iÖp xin trao quyÒn l¹i BS sÏ ®¸p l¹i b»ng mét

th«ng ®iÖp cã chøa AK míi ®ång thêi BS còng t¹o ra mét AK thø 3 ®Ó dù phßng

cho lÇn trao quyÒn l¹i tiÕp theo.

Khi AK cò vÉn cßn hiÖu lùc nªn AK thø hai nµy sÏ cã thêi gian sèng b»ng

thêi gian sèng cña nã céng víi thêi gian sèng cßn l¹i cña AK thø nhÊt bëi v× AK

thø hai sÏ chØ ®îc dïng sau khi AK thø nhÊt hÕt hiÖu lùc.

2.2.4.3.2 Kho¸ TEK

T¬ng tù nh kho¸ AK, BS vµ SS còng dïng chung hai kho¸ TEK ®îc

kÝch ho¹t t¹i mçi mét thêi ®iÓm.

Tuy nhiªn kh«ng gièng AK ®îc dïng ®Ó b¶o vÖ çc th«ng ®iÖp mang

kho¸ TEK, TEK ®îc sö dông ®Ó b¶o vÖ çc dßng d÷ liÖu ë c¶ hai híng

downlink vµ uplink. Do ®ã viÖc chuyÓn tiÕp çc kho¸ sÏ phøc t¹p h¬n.

Xem xÐt ë khÝa c¹nh chuyÓn tiÕp kho¸ cã mét vµi quy t¾c nh sau. BS sÏchuyÓn tiÕp kho¸ TEK kh¸c nhau tuú vµo viÖc kho¸ TEK ®ã ®îc sö dông cho

híng lªn hay híng xuèng:

· §èi víi mçi SAID ®îc dïng cho viÖc m· ho¸, t¹i thêi ®iÓm chÊm døt

kho¸ TEK cò BS sÏ ngay lËp tøc chuyÓn sang dïng kho¸ TEK míi.



67

· ViÖc chuyÓn tiÕp kho¸ ®îc xem lµ hoµn thµnh khi kho¸ TEK cò hÕt hiÖu

lùc. Mét vÊn ®Ò ë ®©y lµ BS sÏ sö dông kho¸ TEK míi ngay khi kho¸ cò

chÊm døt mµ kh«ng quan t©m ®Õn liÖu SS cã nhËn ®îc kho¸ míi hay

kh«ng.

· §èi víi kªnh híng xuèng, BS sÏ m· ho¸ dßng th«ng tin b»ng kho¸ TEK

cò h¬n trong hai çi ®· ®îc kÝch ho¹t. V× BS biÕt ch¾c ch¾n r»ng kho¸ cò

vÉn cßn t¸c dông.

· §Ó gi¶i m· kªnh híng lªn BS cã thÓ sö dông mét trong hai çi ®· kÝch

ho¹t TEK cò hoÆc TEK míi v× BS kh«ng ®¶m b¶o r»ng SS sÏ sö dông çi

nµo trong hai çi mµ nã ®ang cã.

2.2.4.4 Ph¬ng ph¸p b¶o mËt

M· hãa b¶o mËt trong líp b¶o mËt con sö dông m« h×nh DES-CBC. Qu¸

tr×nh m· hãa b¶o mËt chØ thùc hiÖn ë phÇn t¶i tin cña trong MAC PDU mµ kh«ng

m· hãa b¶o mËt GMH MAC PDU hay phÇn CRC. S¬ ®å m· hãa b¶o mËt ®îc

thÓ hiÖn trong h×nh 2.22.

H×nh 2.20: Qu¸ tr×nh m∙ hãa b¶o mËt trong 802.16



68

NÕu m· nhËn d¹ng thuËt to¸n trong d÷ liÖu cña SA cã m· lµ 0x01 th× çc

d÷ liÖu trªn kÕt nèi liªn quan ®Õn SA sÏ sö dông m« h×nh CBC (cipher block

chaining) cïng víi chuÈn DES ®Ó m· hãa b¶o mËt ph©n t¶i tin MPDU.

CBC IV sÏ ®îc tÝnh to¸n nh sau: CBC sÏ b¾t ®Çu b»ng çch XOR gi¸ trÞIV trong th«ng tin t¹o khãa TEK víi néi dung cña trêng ®ång bé PHY cña DL-

MAP míi nhÊt. Trªn híng lªn CBC sÏ b¾t ®Çu b»ng çch XOR gi¸ trÞ IV trong

th«ng tin t¹o khãa TEK vµ néi dung trêng ®ång bé PHY cña DL - MAP cã ¶nh

hëng ®Õn sù truyÒn dÉn tuyÕn lªn.

Qu¸ tr×nh xö lý çc block cuèi thõa sÏ ®îc sö dông ®Ó m· hãa çc block

cuèi nÕu block nµy cã sè bÝt Ýt h¬n 64. VÝ dô nÕu block cuèi cã n bÝt trong ®ã n <

64 th× tõ b©y giê çc block cipher tríc ®ã sÏ ®îc m· hãa lÇn thø hai sö dông

m« h×nh ECB, vµ n bÝt lín nhÊt sau khi m· hãa sÏ ®îc XOR víi n bÝt cña block

cuèi vµ t¹o ra mét block cipher ng¾n h¬n (chØ cã n bit).

§Ó bªn thu cã thÓ gi¶i m· ®îc block cipher ng¾n h¬n nµy bªn thu sÏ gi¶i

m· çc block ®· ®îc m· hãa theo m« h×nh ECB sau ®ã thùc hiÖn phÐp XOR víi

n bÝt ®¸ng kÓ nhÊt víi n bit cña block cipher cuèi sÏ thu ®îc block c«ng khai

cuèi.

Trêng hîp ®Æc biÖt khi phÇn t¶i tin cña MAC PDU Ýt h¬n 64 bÝt th× IV sÏ

®îc m· hãa theo DES vµ n bÝt lín nhÊt cña b¶n tin mËt nµy sÏ ®îc XOR víi sè lîng bÝt cña phÇn t¶i tin t¹o ra mét b¶n tin mËt ng¾n h¬n.



69

Ch-¬ng 3: VÊn ®Ò an ninh m¹ng WiMAX

3.1 Kh¸i niÖm an ninh m¹ng.3 .1.1 Çc vÊn ®Ò vÒ an ninh m¹ng

· X¸c thùc (Authentication): lµ kh¶ n¨ng cña çc bªn tham gia giao tiÕp bao

gåm çc nhµ khai th¸c m¹ng vµ ngêi sö dông chøng thùc lÉn nhau.

· Trao quyÒn (Authorization): lµ kh¶ n¨ng cña mét bªn (vÝ dô nhµ cung cÊp

m¹ng) quyÕt ®Þnh xem liÖu mét ngêi sö dông nµo ®ã cã ®îc cho phÐp

truy nhËp vµo mét m¹ng cô thÓ nµo ®ã hay çc dÞch vô m¹ng hoÆc çc

th«ng tin cña m¹ng hay kh«ng. Trao quyÒn ®îc xem nh lµ ®iÒu khiÓn

truy nhËp m¹ng.

· TÝnh toµn vÑn (Integrity):liªn quan ®Õn viÖc b¶o vÖ th«ng tin khái nh÷ng

thay ®æi kh«ng ®îc phÐp.

· Sù bÝ mËt (Confidentiality hay Privacy ): Sù bÝ mËt th«ng tin lµ gi÷ cho

çc th«ng tin ç nh©n ®îc bÝ mËt ®Ó chØ cã nh÷ng ngêi dïng ®îc trao

quyÒn míi cã thÓ hiÓu ®îc. Sù bÝ mËt ®¹t ®îc b»ng ph¬ng ph¸p b¶o

mËt

· Sù s½n sµng (Availability ): Çc nhµ khai th¸c m¹ng cÇn ng¨n c¶n nh÷ngngêi dïng hiÓm ®éc khái nh÷ng cuéc truy nhËp gi¶ m¹o ®Ó m¹ng lu«n

s½n sµng phôc vô nh÷ng ngêi dïng hîp ph¸p.

· Kh«ng thÓ phô nhËn (Nonrepudiation): lµ kh¶ n¨ng cña m¹ng cung cÊp

nh÷ng chøng thùc kh«ng thÓ phñ nhËn ®Ó chøng minh viÖc truyÒn tin vµ

truy nhËp m¹ng ®îc thùc hiÖn bëi mét ngêi dïng nµo ®ã.

3.1.2 Çc cuéc tÊn c«ng an ninh

Çc cuéc tÊn c«ng an ninh cã hai lo¹i: tÊn c«ng thô ®éng (pasive attacks)

vµ tÊn c«ng chñ ®éng (active attacks).

· tÊn c«ng thô ®éng: lµ nh÷ng cuéc tÊn c«ng kh«ng cè g¾ng g©y thiÖt h¹i

cho nh÷ng hÖ thèng bÞ tÊn c«ng. Nh÷ng cuéc tÊn c«ng nµy chØ lµ viÖc nghe



70

trém (eavesdrops) hay gi¸m s¸t vµ ph©n tÝch lu lîng m¹ng. B¶n chÊt cña

nh÷ng cuéc tÊn c«ng kiÓu nµy khã ph¸t hiÖn.

H×nh 3.1: D¹ng tÊn c«ng thô ®éng

· tÊn c«ng chñ ®éng: lµ nh÷ng cuéc tÊn c«ng liªn quan ®Õn viÖc chØnh söa

th«ng tin, g©y gi¸n ®o¹n viÖc trao ®æi th«ng tin vµ t¹o dùng nh÷ng th«ng

®iÖp gi¶.

H×nh 3.2: D¹ng tÊn c«ng chñ ®éng

C¸c cuéc tÊn c«ng kiªu nµy gåm cã:



71

+Cuéc tÊn c«ng g©y tõ chèi dÞch vô (Denial of service): Mét cuéc tÊn

c«ng tõ chèi dÞch vô sÏ t×m çch ®Ó ng¨n c¶n mét dÞch vô nµo ®ã ®îc phÐp phôc

vô mét hay nhiÒu ngêi dïng vµ g©y ra viÖc gi¸n ®o¹n ®¸ng kÓ tíi çc dÞch vô.

VÝ dô mét kÎ tÊn c«ng cã thÓ khëi ®éng mét sè lîng lín çc kÕt nèi vµ g©y ra sù qu¸ t¶i lµm cho viÖc cung cÊp çc dÞch vô lµ kh«ng thÓ hoÆc khã kh¨n h¬n, vµ

nh vËy nh÷ng ngêi sö dông hîp ph¸p sÏ bÞ tõ chèi truy nhËp m¹ng.

+Sù gi¶ m¹o Masquerade: Mét kÎ tÊn c«ng tríc hÕt sÏ cè g¾ng n¾m b¾t

®îc nh÷ng th«ng tin nhËn d¹ng ngêi dïng hîp ph¸p. Sau ®ã chóng sÏ gi¶ m¹o

ngêi dïng ®· dï ®îc trao quyÒn nµy ®Ó truy nhËp vµo m¹ng n¾m b¾t th«ng tin

vµ çc tµi nguyªn kh¸c.

+Cuéc tÊn c«ng cña kÎ thø ba (Man in the middle): VÞ trÝ cña kÎ tÊn c«ng

n»m ë gi÷a nh÷ng bªn tham gia liªn l¹c, chóng sÏ n¾m b¾t th«ng tin, ®iÒu khiÓn

çc th«ng ®iÖp gi÷a çc bªn tham gia liªn l¹c. VÝ dô kÎ tÊn c«ng cã thÓ lµm trÔ,

®iÒu chØnh hoÆc gi¶ m¹o th«ng ®iÖp. KÎ tÊn c«ng còng cã thÎ ph©n ph¸t th«ng

®iÖp ®ã tíi nh÷ng vÞ trÝ kh¸c tríc khi chuyÓn chóng ®Õn çc bªn tham gia liªn

l¹c. §Æc ®iÓm cña nh÷ng cuéc tÊn c«ng kiÓu nµy lµ tríc khi cuéc tÊn c«ng bÞ

ph¸t hiÖn nh÷ng bªn tham gia liªn l¹c hîp ph¸p vÉn tin r»ng hä ®ang trao ®æi

th«ng tin trùc tiÕp víi nhau.

H×nh 3.3: D¹ng tÊn c«ng man in the middle

+ Cuéc tÊn c«ng lÆy l¹i (repaly): KÎ tÊn c«ng n¾m ®îc vµ ghi l¹i phiªn

liªn l¹c hîp ph¸p, sau ®ã kÎ tÊn c«ng sÏ t¹o ra (göi l¹i) mét cuéc trao ®æi th«ng

tin kh¸c víi nh÷ng th«ng tin lÊy ®îc lóc tríc. Sö dông nh÷ng cuéc tÊn c«ng

replay kÎ tÊn c«ng cã thÓ c¶n trë nhng ngêi dïng ®· ®îc trao quyÒn truy nhËp



72

vµo m¹ng hay trao ®æi th«ng tin thËm chÝ ngay c¶ khi nh÷ng th«ng tin liªn l¹c

nµy ®· ®îc b¶o mËt vµ c¶ khi kÎ tÊn c«ng kh«ng biÕt vÒ vÒ kho¸ an ninh cÇn

thiÕt ®Ó gi¶i m· nh÷ng th«ng tin n¾m ®îc. VÝ dô kÎ tÊn c«ng cã thÓ bËt l¹i mét

phiªn liªn l¹c tr¾ng ®Ó sao chÐp l¹i phiªn liªn l¹c tríc ®ã.

3.2 Ph©n tÝch an ninh m¹ng WiMAX

3.2.1 Nh÷ng ®iÓm yÕu vÒ mÆt giao thøc

Lç hæng an ninh x¶y ra ë c¶ líp vËt lý vµ líp MAC cña m¹ng 802.16. V×

an ninh m¹ng n»m ë líp MAC nªn m¹ng kh«ng cã sù b¶o vÖ chèng l¹i çc cuéc

tÊn c«ng ë møc vËt lý. Mét d¹ng tÊn c«ng ®iÓn h×nh lµ Water Tortune. §©y lµ

d¹ngtÊn c«ng mµ kÎ tÊn c«ng göi ®i mét chuçi çc khung lµm gi¶m n¨ng lîng

cña bªn thu. Mét d¹ng tÊn c«ng kh¸c lµ d¹ng tÊn c«ng g©y t¾c nghÏn phæ v«

tuyÕn. Sö dông cuéc tÊn c«ng nµy sÏ g©y ra sù tõ chèi dÞch vô ®èi víi çc bªn

tham gia m¹ng. Tuy nhiªn çc cuéc tÊn c«ng nµy dÔ dµng bÞ ph¸t hiÖn b»ng çc

thiÕt bÞ gi¸m s¸t phæ.

3.2.1.1 ThiÕu sù x¸c thùc hai chiÒu.

Mét ®iÓm yÕu râ rµng trong viÖc thiÕt kÕ an ninh cho m¹ng 802.16 lµ thiÕu

chøng nhËn BS. V× trong qu¸ tr×nh trao quyÒn x¸c thùc kh«ng cã sù x¸c thùc cñaBS víi SS nªn SS kh«ng thÓ biÕt ®îc nã ®ang giao tiÕp víi mét BS thËt hay mét

BS gi¶ m¹o. Do vËy çch kh¾c phôc duy nhÊt lµ ®a ra mét s¬ ®å x¸c thùc kh¸c

trong ®ã cã sù x¸c thùc hai chiÒu gi÷a BS vµ SS. Sù x¸c thùc hai chiÒu lµ mét yªu

cÇu cho bÊt kú mét m¹ng kh«ng d©y nµo.

3.2.1.2 Lçi trong qu¶n lý khãa

Ta biÕt r»ng khãa TEK cã 2 bÝt nhËn d¹ng khãa nh vËy víi 2 bÝt nµy cã

thÓ t¹o ra 4 khãa kh«ng trïng nhau. Nh vËy sè bÝt nhËn d¹ng khãa lµ qu¸ Ýt, nã

kh«ng thÓ b¶o vÖ chèng l¹i çc cuéc tÊn c«ng lÆp l¹i.



73

3.2.1.3 Lçi trong viÖc b¶o vÖ d÷ liÖu

ChuÈn 802.16 sö dông DES trong m« h×nh CBC. CBC yªu cÇu vector khëi

®Çu IV ph¶i lµ ngÉu nhiªn ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho m« h×nh. Vector khëi ®Çu

trong m¹ng 802.16 ®îc t¹o ra b»ng çch XOR vector khëi ®Çu SA víi néi dungtrêng ®ång bé líp vËt lý lÊy tõ phÇn GMH gÇn nhÊt. Trong khi ®ã vector khëi

®Çu SA lµ kh«ng ®æi vµ ®îc c«ng khai trong TEK cña nã vµ trêng ®ång bé vËt

lý còng biÕt tríc do ®ã gi¸ trÞ vector MPDU lµ biÕt tríc. VËy m¹ng 802.16

kh«ng cung cÊp sù x¸c thùc d÷ liÖu.

3.2.2 So s¸nh mét sè nhîc ®iÓm an ninh trong m¹ng WiFi vµ WiMAX

ChuÈn IEEE 802.11 lµ mét trong nh÷ng m¹ng kh«ng d©y ®ang rÊt phæ biÕn

hiÖn nay, v× vËy chuÈn nµy thu hót nhiÒu sù quan t©m ®Ó t×m ra nh÷ng ®iÓm yÕu

cña nã. Kh«ng may m¾n khi 802.11 ®· ®îc chøng minh cã mét sè ®iÓm yÕu

®¸ng kÓ. Nh÷ng lç hæng an ninh ®· ®îc ®a ra bëi çc chuyªn gia, çc hacker,

cracker, vµ thËm chÝ tõ nh÷ng ngêi sö dông. Mét sè lo¹i ®· ®îc biÕt ®Õn nh

nh÷ng ®iÓm yÕu trong triÓn khai m¹ng, b¶o mËt yÕu, hay çc cuéc tÊn c«ng g©y

tõ chèi dÞch vô.

ë ®©y chóng ta sÏ t×m hiÓu mét sè ®iÓm yÕu cña 802.11 ®· ®îc c«ng bè

vµ t×m hiÓu xem liÖu nh÷ng ®iÓm yÕu nµy cã cßn tån t¹i trong 802.16 hay kh«ng.Nh÷ng ®iÓm yÕu cña 802.11 ®îc chia thµnh hai d¹ng chÝnh: ®iÓm yÕu nhËn

d¹ng vµ ®iÓm yÕu ®iÒu khiÓn truy nhËp m«i trêng.

§iÓm yÕu nhËn d¹ng: x¶y ra trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn x¸c thùc bÞ lçi vµ

çc th«ng ®iÖp mang tin tøc. ChuÈn 802.11 kh«ng cã c¬ chÕ x¸c thùc bªn göi

m¹nh trong líp MAC, do ®ã çc tr¹m nhËn ®îc th«ng ®iÖp kh«ng thÓ x¸c ®Þnh

ai ®· göi th«ng ®iÖp nµy, vµ nÕu th«ng ®iÖp kh«ng bÞ söa ®æi vµ ®îc göi bëi mét

®Þa chØ ®îc xem lµ hîp ph¸p th× tr¹m thu sÏ nhËn nã vµ coi nh mét th«ng ®iÖp

gèc. KÕt qu¶ lµ çc th«ng ®iÖp ®iÒu khiÓn líp MAC kh¸c cã thÓ bÞ sö dông bëi

nh÷ng kÎ tÊn c«ng ®Ó khai th¸c nh÷ng ®iÓm yÕu kh¸c.

§iÓm yÕu ®iÒu khiÓn truy nhËp m«i trêng: x¶y ra ë m«i trêng truyÒn

dÉn. ë d¹ng nµy cã hai lo¹i tÊn c«ng. Trong cuéc tÊn c«ng ®Çu tiªn, c¬ chÕ l¾ng



74

nghe sãng mang líp vËt lý bÞ tÊn c«ng b»ng çch kÎ tÊn c«ng göi ®i çc gãi tin

ng¾n liªn tiÕp nhau vµ sau ®ã tÊt c¶ çc nót sÏ tin r»ng m«i trêng ®· bÞ sö dông

bëi mét nót kh¸c. TÊt c¶ çc nót kh¸c sÏ l¾ng nghe m«i trêng vµ ®îi cho ®Õn

lît m×nh, nhng sÏ kh«ng bao giê ®Õn lît nã v× kÎ tÊn c«ng liªn tôc truyÒn tin.Trong cuéc tÊn c«ng thø hai, viÖc thùc hiÖn sÏ khã h¬n rÊt nhiÒu. KÎ tÊn c«ng sÏ

göi rÊt Ýt çc gãi tin tr¸i ngîc víi cuéc tÊn c«ng tríc nhng kÎ tÊn c«ng sö

dông mét trêng chiÒu dµi gi¶ trong gãi tin, vµ b»ng çch nµy h¾n cã thÓ ®¹t

®îc kho¶ng thêi gian truyÒn tin dµi h¬n. Trong khi kÎ tÊn c«ng truyÒn tin, çc

nót bÞ tÊn c«ng thËm chÝ sÏ kh«ng sö dông c¬ chÕ l¾ng nghe m«i trêng ®Ó xem

m«i trêng cã bËn hay kh«ng. Çc nót bÞ tÊn c«ng sÏ tÝnh theo tõng mili gi©y cho

®Õn khi qu¸ tr×nh truyÒn tin cña kÎ tÊn c«ng kÕt thóc nhng ®ã sÏ lµ mét kho¶ng

thêi gian rÊt dµi.

3.2.2.1 Cuéc tÊn c«ng hñy bá x¸c thùc (Deauthentication Attack)

802.11

Çc cuéc tÊn c«ng trong qu¸ tr×nh hñy bá x¸c thùc ®îc thùc hiÖn gÇn nh

hoµn h¶o do cã thõa hëng ®iÓm yÕu nhËn d¹ng. Trong m¹ng 802.11, khi mét

nót míi muèn gia nhËp m¹ng, nã cÇn thùc hiÖn qu¸ tr×nh x¸c thùc vµ qu¸ tr×nh

liªn kÕt sau ®ã sÏ ®îc cho phÐp truy nhËp m¹ng.Cã hai lo¹i x¸c thùc trong 802.11: Open, trong c¬ chÕ nµy bÊt kú mét nót

nµo còng cã thÓ gia nhËp m¹ng vµ Shared Key, ë c¬ chÕ nµy nót nµo muèn gia

nhËp m¹ng ph¶i biÕt ®îc mËt khÈu cña m¹ng. Sau qu¸ tr×nh x¸c thùc, çc nót sÏ

chuyÓn sang qu¸ tr×nh liªn kÕt vµ sau ®ã nã cã thÓ trao ®æi d÷ liÖu vµ qu¶ng b¸

trªn toµn m¹ng. Trong qu¸ tr×nh x¸c thùc vµ liªn kÕt chØ cã rÊt Ýt çc khung d÷

liÖu, qu¶n lý vµ ®iÒu khiÓn ®îc phÐp ph¸t ®i. Mét trong nh÷ng th«ng ®iÖp ®ã lµ

th«ng ®iÖp cho phÐp çc nót cã thÓ hñy bá sù x¸c thùc tõ mét nót kh¸c. Th«ng

®iÖp nµy ®îc sö dông khi mét nót muèn chuyÓn sang mét m¹ng kh«ng d©y

kh¸c. VÝ dô nh trong cïng mét vïng tån t¹i nhiÒu m¹ng kh«ng d©y kh¸c nhau

th× th«ng ®iÖp nµy sÏ ®îc sö dông. Khi mét nót nhËn ®îc th«ng ®iÖp nµy, nã sÏ

lo¹i bá b¶n th©n nã ra khái m¹ng vµ trë vÒ tr¹ng th¸i c¬ b¶n.



75

Trong cuéc tÊn c«ng vµo qu¸ tr×nh hñy bá x¸c thùc nµy, kÎ tÊn c«ng sö

dông mét nót ®Ó t×m ra ®Þa chØ cña ®iÓm truy nhËp (AP) ®ang ®iÒu khiÓn m¹ng.

§iÒu nµy cã nghÜa r»ng AP lµ mét phÇn cña m¹ng ®Ó kÕt nèi m¹ng h÷u tuyÕn víi

m¹ng LAN v« tuyÕn. Kh«ng khã kh¨n g× trong qu¸ tr×nh t×m ra ®Þa chØ cña AP v×AP kh«ng sö dông mét ph¬ng ph¸p b¶o mËt nµo. Mét vµi AP kh«ng qu¶ng b¸

®Þa chØ cña nã trong m¹ng, nhng ®Þa chØ cña nã cã thÓ t×m thÊy nÕu l¾ng nghe tÊt

c¶ çc lu lîng gi÷a AP ®ã víi çc nót kh¸c. Th«ng thêng ®Þa chØ cña AP chØ

dïng ®Ó cho phÐp thuª bao t×m ra tõ mét m¹ng nµo ®ã mµ nã muèn hñy bá sù

x¸c thùc khái m¹ng vµ ®Þa chØ cña AP nµy kh«ng cÇn sö dông trong qu¸ tr×nh x¸c

thùc do vËy AP kh«ng ph¶i lo l¾ng vÒ sù xuÊt hiÖn Èn cña nã.

Khi kÎ tÊn c«ng nhËn ®îc ®Þa chØ cña AP, h¾n sÏ sö dông ®Þa chØ qu¶ng

b¸ mÆc ®Þnh vµ göi th«ng ®iÖp hñy bá x¸c thùc tíi tÊt c¶ çc nót nã cã thÓ.

Nh÷ng nót nµy nhËn ®îc th«ng ®iÖp ngay lËp tøc sÏ ngõng giao tiÕp víi m¹ng.

Bíc tiÕp theo lµ tÊt c¶ çc nót bÞ hñy bá x¸c thùc sÏ cè g¾ng kÕt nèi l¹i, trao

quyÒn l¹i vµ liªn kÕt l¹i víi AP. ViÖc ph¸t l¹i th«ng ®iÖp hñy bá x¸c thùc nµy sÏ

khiÕn m¹ng ngõng ho¹t ®éng hoµn toµn.

Theo çch nh vËy, çc th«ng ®iÖp kh¸c ®îc sö dông trong 802.11 cã thÓ

bÞ lîi dông g©y ra çc vÊn ®Ò t¬ng tù. VÝ dô nh th«ng ®iÖp hñy bá liªn kÕt. Tuy

nhiªn kiÓu tÊn c«ng nµy kh«ng hiÖu qu¶ ®èi víi kÎ tÊn c«ng v× h¾n ph¶i gi¶ m¹onhiÒu th«ng ®iÖp. Mét thùc tÕ lµ cã nhiÒu th«ng ®iÖp kh¸c cã thÓ sö dông ®Ó thùc

hiÖn çc cuéc tÊn c«ng kiÓu nµy vµ nh÷ng cuéc tÊn c«ng ®ã ®Òu ®îc gäi chung

lµ cuéc tÊn c«ng hñy bá x¸c thùc.

Cã 3 ®iÓm khiÕn cho çc cuéc tÊn c«ng kiÓu nµy cã thÓ thùc hiÖn ®îc lµ:

thø nhÊt çc th«ng ®iÖp hñy bá x¸c thùc kh«ng ®îc chøng thùc, ngo¹i trõ kiÓm

tra vÒ mÆt logic ®Þa chØ nguån cña th«ng ®iÖp. Thø hai lµ kh«ng cã sù b¶o mËt

nµo ®Ó b¶o vÖ çc th«ng tin ®îc dïng trong th«ng ®iÖp, v× vËy kÎ tÊn c«ng cã

thÓ dÔ dµng t×m thÊy çc th«ng tin. Thø ba çc nót nhËn ®îc çc th«ng ®iÖp gi¶nµy sÏ chÊp nhËn nã mµ kh«ng chó ý ®Õn thêi gian nã ®îc göi ®i.

802.16

Gièng nh 802.11 trong 802.16 çc th«ng ®iÖp líp MAC ®îc sö dông

theo çch t¬ng tù. Tríc tiªn mét th«ng ®iÖp Reset Command (RES-CMD) ®îc



76

tr¹m ph¸t sãng BS göi ®i tíi mét thuª bao SS cô thÓ ®Ó sau ®ã x¸c lËp l¹i b¶n th©n

nã. Khi SS nhËn ®îc th«ng ®iÖp nµy nã sÏ khëi t¹o l¹i ®Þa chØ MAC cña nã vµ cè

g¾ng lÆp l¹i qu¸ tr×nh truy nhËp hÖ thèng ban ®Çu. BS còng cã thÓ göi De/Re-

register Command (DREGCMD) tíi SS ®Ó SS thay ®æi tr¹ng th¸i truy nhËp.Th«ng ®iÖp nµy ®îc göi ®i khiÕn SS dêi bá kªnh truyÒn dÉn. Tr¸i ngîc

víi IEEE 802.11, IEEE 802.16 cã sù b¶o vÖ bªn trong chèng l¹i sù l¹m dông

nh÷ng lÖnh nµy. C¬ chÕ b¶o vÖ ®Çu tiªn ®îc sö dông lµ Hashed Message

Authentication Code (HMAC) m· x¸c thùc ®a n¨ng ®îc tÝnh to¸n sö dông th«ng

®iÖp gèc vµ khãa bÝ mËt dïng chung. Trong 802.16 gi¸ trÞ 160 bit Hash ®îc

thªm vµo th«ng ®iÖp gèc.

H×nh 3.4: TÊn c«ng b»ng th«ng ®iÖp RES-CMD

Khi bªn thu nhËn ®îc th«ng ®iÖp sÏ tÝnh to¸n l¹i Hash sö dông th«ng ®iÖp

nhËn ®îc vµ khãa b¶o mËt chóng ®· biÕt. Sau ®ã bªn thu sÏ so s¸nh Hash nhËn



77

®îc víi Hash tÝnh ®îc, nÕu chóng gièng nhau th× cã nghÜa lµ hai bªn ®Òu cã

chung mét khãa bÝ mËt.

Tõ tríc ®Õn nay 802.16 ®îc xem nh kh«ng thÓ x¶y ra çc cuéc tÊn

c«ng hñy bá x¸c thùc v× khãa dïng chung gi÷a BS vµ SS ®îc xem lµ bÝ mËt. Khichóng ta xem xÐt 802.11 th× thÊy ®iÒu nµy lµ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®îc v× nh÷ng

lç hæng an ninh trong thuËt to¸n WEP. Khi lç hæng nµy ®îc c«ng bè c¬ chÕ x¸c

thùc ®îc xem nh kh«ng cßn hiÖu qu¶. Sù kh¸c biÖt cña 802.16 lµ chuÈn mËt

m· ®îc sö dông m¹nh h¬n WEP.

802.16 cã hai sù lùa chän lµ Triple- DES víi khãa 128 bÝt hay RSA víi

khãa 1024 bÝt. VÊn ®Ò thø hai lµ thuËt to¸n Hash key lµ ph¬ng ph¸p b¶o mËt

m¹ng mÏ. §iÒu nµy cã nghÜa lµ kÎ tÊn c«ng sÏ kh«ng thÓ t¹o ra Hash ®óng.

3.2.2.2 Cuéc tÊn c«ng lÆp l¹i (Replay attack)

802.11

Khi chóng ta sö dông thuËt ng÷ tÊn c«ng lÆp l¹i, chóng ta ngô ý mét cuéc

tÊn c«ng mµ kÎ tÊn c«ng chØ cÇn n¾m b¾t ®îc mét sè th«ng tin hîp ph¸p vµ sö

dông l¹i nã, vµ th«ng tin ë ®©y ¸m chØ mét th«ng ®iÖp. KÎ tÊn c«ng kh«ng cÇn

ph¶i thay ®æi th«ng ®iÖp chØ cÇn ph¸t l¹i th«ng ®iÖp Êy vµo kho¶ng thêi gian tháa

®¸ng.Trong m¹ng 802.11 çc cuéc tÊn c«ng lÆp l¹i hÇu hÕt ®Òu t¹o ra sù tõ chèi

dÞch vô. Bëi v× çc nót nhËn ®îc th«ng ®iÖp vµ coi lµ hîp ph¸p, cho r»ng b¨ng

th«ng ®· ®îc sö dông hÕt vµ sÏ tÝnh to¸n thêi gian gi¶i m· th«ng ®iÖp ®Ó sau ®ã

nã l¹i tÝch cùc l¹i. §iÓm yÕu cña 802.11 khiÕn nã nh¹y c¶m víi çc cuéc tÊn

c«ng kiÓu nµy v× nã thiÕu sù ®¸nh dÊu thø tù th«ng ®iÖp, bªn c¹nh ®ã còng kh«ng

cã mét ph¬ng ph¸p nµo ®Ó ph¸t hiÖn vµ lo¹i bá çc cuéc tÊn c«ng kiÓu nµy.

802.16

Trong 802.16 kÎ tÊn c«ng n¾m b¾t toµn bé th«ng ®iÖp (bao gåm c¶

HMAC) vµ ph¸t l¹i th«ng ®iÖp mµ kh«ng cã mét sù söa ®æi nµo. Trong khi

HMAC chØ ®¶m b¶o r»ng kh«ng cã sù thay ®æi nµo trong th«ng ®iÖp chø kh«ng

cung cÊp cho chóng ta bÊt kú th«ng tin nµo kh¸c. ChØ cã bªn göi vµ néi dung



78

th«ng ®iÖp lµ ®îc x¸c thùc. NÕu kÎ tÊn c«ng ph¸t l¹i th«ng ®iÖp h¾n n¾m ®îc,

th«ng ®iÖp sÏ ®îc x¸c thùc ®óng çch nÕu nh khãa b¶o mËt vÉn cßn hiÖu lùc.

Trong 802.16 kÎ tÊn c«ng ph¶i cÇn c¶ tr¹m ph¸t sãng BS vµ thuª bao SS ®Ó

thùc hiÖn mét cuéc tÊn c«ng replay thµnh c«ng. NÕu m¹ng lµm viÖc trong m«h×nh FDD, BS vµ SS truyÒn tÝn hiÖu trong nh÷ng tÇn sè kh¸c nhau, do vËy muèn

t¹o ra çc cuéc tÊn c«ng trong hÖ thèng FDD kÎ tÊn c«ng ph¶i nhËn th«ng tin vµ

ph¸t l¹i th«ng tin ®ã trªn cïng tÇn sè.

HMAC ®îc ®a ra chØ ®¶m b¶o r»ng th«ng ®iÖp ®îc göi ®i kh«ng bÞ

thay ®æi, nªn kh¶ n¨ng th«ng ®iÖp bÞ sö dông l¹i lµ hoµn toµn cã thÓ, nÕu trong

th«ng ®iÖp kh«ng cã çc tin tøc nh nh·n thêi gian, sè serial.

KÎ tÊn c«ng cã thÓ sö dông Reset Command (RES-CMD) ®Ó t¹o ra çc

cuéc tÊn c«ng lÆp l¹i. Nã ®îc xem nh mét th«ng ®iÖp hoµn h¶o cho kÎ tÊn

c«ng v× kh«ng chøa nh·n thêi gian, sè serial.

Tuy nhiªn kÎ tÊn c«ng sÏ kh«ng thµnh c«ng v× 802.16 yªu cÇu HMAC ph¶i

®îc tÝnh to¸n sö dông th«ng ®iÖp vµ phÇn mµo ®Çu líp MAC. HMAC cÇn ®îc

gi÷ nguyªn trong çc cuéc tÊn c«ng replay.

Trong phÇn mµo ®Çu líp MAC chøa CID cña SS, CID nµy cã thÓ ®îc thiÕt

lËp l¹i. Sau khi thiÕt lËp l¹i SS sÏ cã mét CID míi ®îc cung cÊp bëi BS. CID míi

nµy cã 16 bÝt tøc lµ mét BS cã thÓ t¹o ra 65536 sù lùa chän CID kh¸c nhau, vµnh vËy kh¶ n¨ng sö dông l¹i CID lµ rÊt khã.

ThËm chÝ nÕu ®iÒu nµy cã thÓ x¶y ra th× SS sÏ dµn xÕp mét tËp çc khãa

míi ®Ó x¸c thùc th«ng ®iÖp, do vËy sÏ kh«ng cã kÕt qu¶ khi kÎ tÊn c«ng cè g¾ng

thùc hiÖn mét cuéc tÊn c«ng replay sö dông RES-CMD. ViÖc sö dông DREG-

CMD còng gÆp ph¶i nh÷ng lý do t¬ng tù. Trong khi kÎ tÊn c«ng kh«ng thµnh

c«ng trong cuéc tÊn c«ng replay th× hoµn toµn cã thÓ thùc hiÖn cuéc tÊn c«ng lÆp

th«ng ®iÖp (repeat message), 802.16 kh«ng cã mét c¬ chÕ nµo ®Ó b¶o vÖ m×nh

khái çc cuéc tÊn c«ng kiÓu nµy. VÊn ®Ò ®Æt ra ë ®©y lµ çc cuéc tÊn c«ng nµyg©y thiÖt h¹i g× cho m¹ng chø kh«ng ph¶i lµ liÖu nã cã thµnh c«ng hay kh«ng.

Trong trêng hîp thø nhÊt çc th«ng ®iÖp cña kÎ tÊn c«ng xuÊt hiÖn nh

mét nguån nhiÔu. Nã g©y t¸c ®éng ®Õn hiÖu suÊt cña m¹ng, tuy nhiªn víi sù thay

®æi cña ph¬ng ph¸p söa lçi tríc vµ ®iÒu chÕ gióp gi¶m thiÖt h¹i tíi m¹ng.



79

Trong trêng hîp thø hai vÊn ®Ò sÏ lín h¬n. KÎ tÊn c«ng sÏ göi nh÷ng gãi

tin tíi BS gi¶ m¹o mét SS cô thÓ nµo ®ã. ViÖc nµy khiÕn BS göi gãi tin RES-

CMD tíi SS, sau ®ã SS sÏ ngõng toµn bé qu¸ tr×nh qu¶ng b¸ cña m×nh, nã sÏ thiÕt

lËp l¹i vµ trë vÒ tr¹ng th¸i khëi ®Çu. ë tr¹ng th¸i nµy BS sÏ göi RES-CMD tíi SSnÕu SS kh«ng ®¸p l¹i BS hoÆc BS ph¸t hiÖn ra cã sù bÊt b×nh thêng vÒ truyÒn

dÉn trong tuyÕn lªn tõ SS. Tuy nhiªn chuÈn kh«ng chØ ra cô thÓ chÝnh x¸c nh÷ng

g× sÏ ®îc chØ ®Þnh tiÕp theo sù bÊt thêng nµy. Mét lo¹t çc ®iÒu kiÖn cô thÓ

trong RES-CMD sÏ ®îc quyÕt ®Þnh bëi nhµ s¶n xuÊt.

3.2.2.3 Gi¶ m¹o ®iÓm truy nhËp (Access Point Spoof)

802.11 Gi¶ m¹o ®iÓm truy nhËp chÝnh lµ mét d¹ng tÊn c«ng man- in- the- middle.

Cuéc tÊn c«ng kiÓu man- in - the - middle lµ d¹ng tÊn c«ng mµ kÎ tÊn c«ng ë

gi÷a hai nót thao tóng toµn bé çc lu lîng gi÷a hai bªn. D¹ng tÊn c«ng nµy rÊt

nguy hiÓm v× kÎ tÊn c«ng cã thÓ n¾m tÊt c¶ çc th«ng tin lu hµnh trªn m¹ng.

ViÖc thùc hiÖn kiÓu tÊn c«ng nµy rÊt khã trong m¹ng h÷u tuyÕn v× nã yªu cÇu

viÖc truy nhËp thËt sù vµo m«i trêng truyÒn dÉn. Tuy nhiªn trong m¹ng kh«ng

d©y mäi viÖc trë nªn dÔ dµng h¬n.

KÎ tÊn c«ng chØ cÇn thiÕt lËp mét AP cã kh¶ n¨ng thu hót h¬n so víi AP hîp ph¸p. AP gi¶ m¹o nµy cã thÓ ®îc t¹o ra b»ng çch sao chÐp toµn bé cÊu

h×nh cña mét AP hîp ph¸p nh SSID, ®Þa chØ MAC v.v… Bíc tiÕp theo lµ lµm

cho n¹n nh©n kÕt nèi víi AP gi¶ m¹o nµy. Çch thø nhÊt lµ ®îi cho ®Õn khi çc

nót tù kÕt nèi víi nã, çch thø hai lµ g©y ra tõ chèi dÞch vô tíi tÊt c¶ çc AP hîp

ph¸p ®Ó ngêi dïng sÏ kÕt nèi l¹i. Trong m¹ng 802.11 viÖc lùa chän çc AP dùa

vµo cêng ®é tÝn hiÖu nhËn ®îc. ChØ cã mét viÖc kÎ tÊn c«ng cã thÓ thùc hiÖn lµ

®¶m b¶o cho AP cña nã cã cêng ®é tÝn hiÖu m¹nh h¬n tíi çc n¹n nh©n.

§Ó ®¹t ®îc ®iÒu nµy cã thÓ ®Æt vÞ trÝ AP cña nã gÇn víi n¹n nh©n h¬n AP

hîp ph¸p, hoÆc sö dông mét c«ng nghÖ kh¸c nh anten ®Þnh híng hay bé

khuÕch ®¹i RF. Sau khi n¹n nh©n kÕt nèi víi AP gi¶ m¹o nµy, ngêi ®ã sÏ lµm

viÖc nh thÓ ®ang kÕt nèi víi mét AP hîp ph¸p vµ nh vËy mäi tin tøc sÏ ®îc



80

truyÒn th«ng qua AP gi¶ m¹o nµy. KÎ tÊn c«ng sau ®ã sÏ sö dông mäi tiÖn Ých t¹o

ra mét web server ®Ó n¾m b¾t mËt khÈu khi n¹n nh©n cè g¾ng ®¨ng kÝ vµo mét

trang gi¶ m¹o nµy. Sau ®ã kÎ tÊn c«ng sÏ cã tÊt c¶ nh÷ng g× cÇn thiÕt ®Ó gia nhËp

mét m¹ng hîp ph¸p. Çc cuéc tÊn c«ng nµy tån t¹i trong m¹ng 802.11 v× m¹ngkh«ng yªu cÇu sù x¸c thùc hai chiÒu gi÷a AP vµ çc nót. Chøng nhËn ñy nhiÖm

AP thêng ®îc qu¶ng b¸ trong m¹ng. §iÒu nµy khiÕn cho kÎ tÊn c«ng dÔ dµng

nghe trém m¹ng trong mét thêi ®iÓm vµ cã ®îc tÊt c¶ çc th«ng tin cÇn thiÕt.

WEP ®îc sö dông ®Ó çc nót tù x¸c thùc chóng víi AP nhng WEP cßn nhiÒu

®iÓm yÕu. KÎ tÊn c«ng nghe toµn bé lu lîng vµ tù gi¶i m· ®Ó n¾m ®îc mËt

khÈu.

802.16

Còng gièng nh m¹ng 802.11 viÖc gi¶ m¹o BS vÉn tån t¹i. IEEE sö dông

giao thøc PKM víi mét vµi th«ng ®iÖp ®îc trao ®æi gi÷a BS vµ SS ®Ó nhËn d¹ng

lÉn nhau. Qu¸ tr×nh x¸c thùc SS ®îc thùc hiÖn nh sau: SS göi th«ng ®iÖp tíi BS

chøa chøng nhËn sè X509 ®îc x¸c ®Þnh bëi nhµ s¶n xuÊt. SS göi tr«ng ®iÖp thø

hai mµ kh«ng cÇn chê ®îi sù ph¶n håi tõ BS. Th«ng ®iÖp thø hai nµy còng chøa

chøng nhËn sè X509 vµ khãa chung cña SS, kh¶ n¨ng an ninh vµ SAID cña SS.

Chøng nhËn sè ®îc sö dông ®Ó BS biÕt khãa chung cña SS ®Ó t¹o mét th«ng ®iÖp

ph¶n håi. NÕu BS cho phÐp SS ®îc trao quyÒn nã sÏ ®¸p l¹i b»ng mét th«ng ®iÖpthø ba ®Ó khëi t¹o SA gi÷a BS vµ SS. Nhng BS l¹i kh«ng thùc hiÖn x¸c thùc víi

SS, v× vËy viÖc gi¶ m¹o BS hoµn toµn cã thÓ.

3.2.2.4 Cuéc tÊn c«ng vµo c¬ chÕ sãng mang líp vËt lý

802.11

G©y nhiÔu tÇn sè lµ lç hæng an ninh tån t¹i ë bÊt cø m¹ng kh«ng d©y nµo.

Tuy nhiªn møc ®é nguy hiÓm rÊt kh¸c nhau tïy thuéc vµo giao diÖn líp vËt lý.

Mét sè th«ng sè sÏ quyÕt ®Þnh kho¶ng chÊp nhËn cña m¹ng nh c«ng suÊt ph¸t,

®é nhËy cña thiÕt bÞ thu, tÇn sè RF, b¨ng tÇn vµ ®é ®Þnh híng cña anten. M¹ng

802.11 sö dông c¬ chÕ truy nhËp m«i trêng CSMA, ®îc thùc hiÖn ë líp MAC.

C¬ chÕ nµy dïng ®Ó ®¶m b¶o kh«ng x¶y ra xung ®ét d÷ liÖu trªn ®êng truyÒn.



81

NÕu mét nót muèn truyÒn tin, tríc tiªn nã ph¶i l¾ng nghe sãng mang ®Ó biÕt

r»ng kh«ng cã mét nót nµo trªn m¹ng ®ang truyÒn tin. NÕu kh«ng thÊy tÝn hiÖu

sãng mang nã míi cã thÓ truyÒn tin.

Cã mét vµi çch ®Ó thùc hiÖn çc giao thøc sãng mang líp vËt lý. Çch ®¬ngi¶n nhÊt lµ lµm cho tÊt c¶ çc nót trong m¹ng tin r»ng cã mét nót kh¸c ®ang

truyÒn dÉn t¹i thêi ®iÓm hiÖn t¹i. §Ó ®¹t ®îc ®iÒu nµy chØ cÇn t¹o ra mét nót tr¸i

phÐp ®Ó truyÒn tin liªn tôc. Çch thø hai lµ sö dông bé ph¸t sãng RF

802.16

ChuÈn IEEE 802.16 sö dông líp MAC kh«ng c¹nh tranh, chø kh«ng sö

dông l¾ng nghe sãng mang líp vËt lý ®Ó ®iÒu khiÓn sù cho phÐp truyÒn tin. Thùc

tÕ cã mét vµi khe c¹nh tranh truyÒn dÉn tån t¹i trong mçi khung, viÖc ph¸t hiÖn

xung ®ét ®îc thùc hiÖn chø kh«ng ph¶i sù tr¸nh xung ®ét.

BÊt kú mét yªu cÇu mµ SS t¹o ra trong khe c¹nh tranh sÏ kh«ng cÇn x¸c

nhËn v× nÕu cã xung ®ét th× yªu cÇu ®ã sÏ ®îc truyÒn l¹i trong mét khe thêi gian

ngÉu nhiªn kh¸c. Tuy nhiªn tõ nh÷ng bµi häc rót ra tõ 802.11, kÎ tÊn c«ng sÏ

ph¶i thùc hiÖn mét c¬ chÕ ®Ó ®¶m b¶o sù c©n b»ng vÒ hiÖu suÊt sö dông vµ phæ

truyÒn dÉn.

TÊt c¶ çc tr¹m thuª bao SS ph¶i nhËn ®îc UL-MAP ®Ó biÕt vÒ lÞch tr×nh

thêi gian truyÒn dÉn, s¬ ®å ®iÒu chÕ. Do ®ã kÎ tÊn c«ng muèn tÊn c«ng vµo métSS cô thÓ sÏ ph¶i cã ®îc çc th«ng tin cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra mét sù truyÒn dÉn nguy

hiÓm mµ sÏ xung ®ét víi tuyÕn uplink hîp ph¸p. §Ó tÊn c«ng vµo mét SS cô thÓ,

kÎ tÊn c«ng ph¶i tÊn c«ng víi c«ng suÊt tèi thiÓu bëi v× anh ta cã thÓ rÊt gÇn víi

tÝn hiÖu RF cña SS hîp ph¸p.

Trong trêng hîp nµy kÎ tÊn c«ng sÏ ph¶i ®ång bé víi m¹ng vµ tr¶i qua

qu¸ tr×nh initial ranging ®Ó ®¹t ®îc sù tinh chØnh vÒ ®Þnh thêi vµ tÇn sè truyÒn

tin. ViÖc nµy rÊt cÇn thiÕt ®Ó kÎ tÊn c«ng cã thÓ thùc sù c¹nh tranh víi sù truyÒn

dÉn cña n¹n nh©n trong b¨ng tÇn ®Þnh tríc. NÕu kh«ng thùc hiÖn ®ång bé víi sù truyÒn dÉn hîp ph¸p, kÎ tÊn c«ng sÏ chØ c¹nh tranh víi thuª bao hîp ph¸p nh

mét nguån nhiÔu chø kh«ng ph¶i lµ mét tÝn hiÖu hîp ph¸p vµ IEEE 802.16 cã

mét vµi c¬ chÕ ®Ó xö lý víi nguån nhiÔu trªn kªnh truyÒn dÉn.



82

Mét kÎ tÊn c«ng khi ®· ®ång bé víi m¹ng vµ cã ®îc UL-MAP anh ta sÏ

ph¶i lùa chän ®Ých cña m×nh. Bëi v× nhiÒu tuyÕn truyÒn dÉn ®îc ®Þnh ra bëi 1

CID, kÎ tÊn c«ng sÏ nhËn ®îc mét tËp çc kÕt nèi chø kh«ng ph¶i mét kÕt nèi

cña mét SS cô thÓ vµ nh vËy kÎ tÊn c«ng sÏ kh«ng biÕt chÝnh x¸c SS nµo nã sÏt¸c ®éng ®Õn nªn môc ®Ých ë ®©y sÏ lµ mét tËp çc kÕt nèi. Bíc cuèi cïng rÊt

®¬n gi¶n lµ truyÒn tin ë mét thêi ®iÓm ®Þnh tríc vµ s¬ ®å ®iÒu chÕ biÕt tríc.

Th«ng ®iÖp ®îc göi ®i cã thÓ lµ th«ng ®iÖp gi¶ m¹o, replayed hay c¶ hai.

TÝn hiÖu cña kÎ tÊn c«ng sÏ xung ®ét víi sù truyÒn dÉn hîp ph¸p, vµ nã sÏ kh«ng

®îc lo¹i bá nh mét nguån nhiÔu, sù truyÒn dÉn nguy hiÓm nµy sÏ c¹nh tranh

nh mét tÝn hiÖu th«ng minh. Tïy thuéc vµo mèi quan hÖ gi÷a c«ng suÊt truyÒn

dÉn cña hai tÝn hiÖu, tÝn hiÖu ®îc BS gi¶i m· sÏ lµ tÝn hiÖu yÕu h¬n, hay tÝn hiÖu

mµ kh«ng thÓ hiÓu ®îc (unintelligible), hoÆc BS sÏ ®Ó cho SS thiÕt lËp l¹i do qu¸

tr×nh truyÒn dÉn mµ tÝn hiÖu ®· bÞ mÐo.

Cuéc tÊn c«ng kiÓu nµy rÊt cã Ých cho kÎ tÊn c«ng. Bëi v× sù tÊn c«ng ë

®©y rÊt nhanh gän vµ kh«ng thÓ nhËn ra sù kh¸c biÖt so víi çc thuª bao hîp

ph¸p, nã rÊt khã bÞ ph¸t hiÖn. Trong qu¸ tr×nh tÊn c«ng SS cã thÓ bÞ lo¹i ra khái

m¹ng, h¬n n÷a trong qu¸ tr×nh tÊn c«ng BS cã thÓ sÏ cung cÊp nh÷ng th«ng tin

ph¶n håi tíi kÎ tÊn c«ng th«ng qua UL-MAP. BS sÏ cè th«ng tin tíi SS bÞ tÊn

c«ng vÒ sù cÇn thiÕt chän s¬ ®å ®iÒu chÕ vµ söa lçi tríc m¹nh h¬n, kÎ tÊn c«ngsÏ sö dông nhng th«ng tin nµy ®Ó ®iÒu chØnh c«ng suÊt thÊp nhÊt ®Ó anh ta

kh«ng bÞ lo¹i bá.

3.2.2.5 Gi¶ m¹o ®Þa chØ MAC (MAC Address Spoofing)

802.11

Trong m¹ng 802.11 läc ®Þa chØ MAC ë AP lµ mét çch ng¨n c¶n ngêi

dïng bÊt hîp ph¸p truy nhËp m¹ng. Bëi lÏ viÖc gi¶ m¹o ®Þa chØ MAC lµ rÊt dÔ ®èi

víi kÎ tÊn c«ng. Trong khi çc gi¸ trÞ m· hãa ë phÇn cøng lµ kh«ng thay ®æi,hoÆc ®îc c«ng bè trong nh÷ng ch¬ng tr×nh c¬ së cña çc phÇn cøng cã thÓ söa

®æi.

HiÖn nay cã rÊt nhiÒu ch¬ng tr×nh cho OS kh¸c nhau cã thÓ söa ®æi ®Þa

chØ MAC ®îc thùc hiÖn ë çc bé thÝch øng m¹ng. Çc thñ tôc nµy rÊt dÔ dµng vµ



83

cã thÓ ®îc thùc hiÖn trong vµi phót. ThËm chÝ sau khi viÖc gi¶ m¹o ®Þa chØ MAC

trë nªn phæ biÕn IEEE 802.11 vÉn sö dông s¬ ®å trao quyÒn nµy v× 48 bÝt ®Þa chØ

MAC lµ ®ñ dµi cho nh÷ng cuéc tÊn c«ng brute force. Nhng çc ch¬ng tr×nh

míi cho phÐp kÎ tÊn c«ng kh¾c phôc khã kh¨n nµy. KÎ tÊn c«ng lóc nµy kh«ngcÇn t×m ra ®Þa chØ MAC bëi v× ®Þa chØ MAC sÏ ®îc qu¶ng b¸ trªn toµn m¹ng khi

®îc ®a vµo chuÈn. VËy lµ chØ cã mét vµi gãi tin cÇn thiÕt sÏ ®îc n¾m gi÷ ®Ó

cã thÓ lÊy ®îc ®Þa chØ MAC vµ sÏ ®îc nhËn d¹ng nh mét ngêi dïng hîp

ph¸p.

802.16

Trong m¹ng 802.16 chuÈn yªu cÇu tÊt c¶ çc bé thÝch øng cña m¹ng ph¶i

cã 48 bÝt ®Þa chØ MAC ®îc ch«n t¹i phÇn c¬ së. Gi¸ trÞ nµy ®îc sö dông trong

suèt qu¸ tr×nh initial ranging vµ x¸c thùc cho BS vµ SS ®Ó nhËn d¹ng lÉn nhau.

Çc nhµ chÕ t¹o cho r»ng ®Þa chØ MAC cña 802.16 lµ kh«ng thÓ gi¶ m¹o.

Nh ®· nãi ë trªn RNG-REQ mµ SS göi tíi BS sÏ cã ®Þa chØ MAC vµ trong

th«ng ®iÖp RNG-RSP (Ranging Response) cña BS còng chøa ®Þa chØ MAC. V×

vËy kÎ nghe lÐn sÏ ph¶i n¾m b¾t ®îc tuyÕn lªn hoÆc xuèng ®Ó cã ®îc ®Þa chØ

MAC cña mét SS ®· ®îc trao quyÒn.

Sù kh¸c biÖt gi÷a çc thiÕt bÞ cña 802.11 lµ kiÕn tróc kh¸c nhau vµ vÊn ®Ògi¶ m¹o ®Þa chØ MAC vÉn lµ mét c©u hái. HiÖn nay çc s¶n phÈm WiMAX vÉn

®ang ®îc phª chuÈn, vµ ®ang tån t¹i ®éc lËp nªn viÖc söa ®æi ®Þa chØ MAC sÏ

yªu cÇu thay ®æi ch¬ng tr×nh c¬ së. §©y kh«ng ph¶i lµ mét nhiÖm vô dÔ dµng,

trõ khi nhµ s¶n xuÊt cung cÊp kh¶ n¨ng tïy chän.

Trong t¬ng lai khi çc s¶n phÈm cña WiMAX kh«ng tån t¹i ®éc lËp mµ

®îc tÝch hîp víi çc c«ng nghÖ kh¸c th× viÖc gi¶ m¹o ®Þa chØ MAC sÏ cßn nhiÒu

vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu.



84

3.2.3 Nh÷ng ®iÓm yÕu míi trong m¹ng WiMAX

3.2.3.1 NÒn t¶ng c«ng nghÖ cña çc cuéc tÊn c«ng

§Ó tÊn c«ng vµo m¹ng 802.16 kÎ tÊn c«ng ph¶i truy nhËp vµo sù trao ®æi

th«ng tin gi÷a hai bªn cã nghÜa lµ sÏ ph¶i tiªm vµo vµ ph¸t th«ng ®iÖp cÇn thiÕt ®Óthùc hiÖn cuéc tÊn c«ng.

VÊn ®Ò ®Çu tiªn lµ ph¶i t¹o ra mét th«ng ®iÖp. VÊn ®Ò tiÕp theo lµ t×m ®îc

®óng thêi ®iÓm ®Ó tiªm th«ng ®iÖp vµo m¹ng. Trong ch¬ng nµy chóng ta sÏ xem

xÐt çc cuéc tÊn c«ng ®ã dÔ ®Õn møc nµo vµ liÖu nã cã ph¶i lµ vÊn ®Ò cÇn quan

t©m trong m¹ng hay kh«ng.

T¹o th«ng ®iÖp vµ tiªm vµo m¹ng:

HÇu hÕt çc cuéc tÊn c«ng diÔn ra trong m¹ng 802.11 sö dông th«ng ®iÖp

tïy chän ®Ó ®¹t ®îc môc ®Ých. TÊt nhiªn trong nh÷ng ngµy ®Çu cña m¹ng

802.11 kh«ng cã çc ch¬ng tr×nh gióp kÎ tÊn c«ng t¹o ra th«ng ®iÖp nh vËy.

ViÖc nµy mÊt nhiÒu thêi gian ®Ó thö nghiÖm.

ChuÈn 802.16 lµ mét chuÈn míi vÉn cha ®îc thùc hiÖn, nã chØ ®îc thiÕt

kÕ vµ thö nghiªm trªn giÊy. HiÖn nay vÉn kh«ng cã mét thiÕt bÞ nµo s½n cã trªn

thÞ trêng vµ ®îc sö dông v× vËy çc cracker hay çc chuyªn gia an ninh cã thÓ

tao ra th«ng ®iÖp tïy ý ®Ó tiªm vµo m¹ng. TÊt nhiªn viÖc nµy cã thÓ diÔn ra trongçc phßng thÝ nghiÖm s¶n xuÊt nhng cho ®Õn nay chóng ta kh«ng hÒ biÕt vÒ vÊn

®Ò nµy.

Trong m¹ng 802.11 ngêi ta t¹o ra çc khung qu¶n lý b»ng çc cæng gì rèi

vµ lu tr÷ trong bé ®Öm cña card m¹ng. B»ng çch nµy th«ng ®iÖp tïy chän sÏ

®îc tiªm vµo m¹ng ngay tríc thêi ®iÓm truyÒn ph¸t vµ th«ng ®iÖp sÏ ®îc göi

®i mµ kh«ng qua qu¸ tr×nh kiÓm tra lçi cña phÇn cøng.

Trong m¹ng 802.16 çc ®iÓm truy nhËp dÞch vô SAP (Service Acces Point)

®îc dïng ®Ó giao tiÕp gi÷a hai giao thøc líp vËt lý kh¸c nhau vµ nã sÏ x¸c ®Þnh

nh÷ng th«ng ®iÖp nµo ®îc phÐp truyÒn qua. Do vËy kh«ng thÓ biÕt tríc ®îc

r»ng nã cã bÞ lõa ®Ó cho th«ng ®iÖp tïy ý nµy ®i qua hay kh«ng.



85

NÕu çc nhµ s¶n xuÊt t¹o ra çc s¶n phÈm vµ cho phÐp ngêi sö dông cã kh¶

n¨ng truy nhËp kiÓu gì rèi (debug type access) tíi phÇn cøng th× kÎ tÊn c«ng sÏ

cã c¬ héi thùc hiÖn viÖc nµy.

Thêi ®iÓm tiªm th«ng ®iÖp (Timing to inject the messsage)

Gi¶ sö kÎ tÊn c«ng t¹o ®îc mét th«ng ®iÖp tïy ý, bíc tiÕp theo lµ ph¶i

tiªm ®îc vµo m¹ng. VÊn ®Ò ë ®©y kh«ng chØ lµ tiªm vµo m¹ng mµ ph¶i lµm thÕ

nµo ®Ó n¹n nh©n biÕt ®îc th«ng ®iÖp ®ã vµ xö lý nã nh mét th«ng ®iÖp thËt

(th«ng ®iÖp hîp ph¸p). VÊn ®Ò nµy dêng nh sÏ khã h¬n v× kh«ng cã nhiÒu

th«ng ®iÖp qu¶n lý ®Ó gi¶ m¹o. Thø hai lµ vÊn ®Ò thêi ®iÓm tiªm th«ng ®iÖp. KÎ

tÊn c«ng ph¶i t×m ra nh÷ng thêi ®iÓm hë trong mét lÞch tr×nh vµ tiªm th«ng ®iÖp

®óng lóc. Ngoµi vÊn ®Ò ®ã chóng ta ph¶i nghÜ vÒ sù ®ång bé vµ râ rµng lµ nÕu kÎ

tÊn c«ng muèn göi th«ng ®iÖp tõ SS tíi BS th× sù trÔ lan truyÒn cã thÓ biÕt ®îc

th«ng qua qu¸ tr×nh ranging khëi ®Çu. Nhng nÕu kÎ tÊn c«ng muèn göi th«ng

®iÖp nh mét BS anh ta sÏ ph¶i biÕt ®îc trÔ lan truyÒn lµ bao nhiªu.V× nÕu n¹n

nh©n nhËn ®îc th«ng ®iÖp nµy trong mét thêi ®iÓm sai th× sÏ kh«ng nhËn th«ng

®iÖp vµ lo¹i bá nã.

Ta biÕt r»ng 802.16 sö dông hai m« h×nh v©t lý lµ FDD vµ TDD. ë ®©y

chóng ta sÏ xem sÐt vÒ thêi ®iÓm cã thÓ tiªm th«ng ®iÖp vµo m¹ng theo hai m«h×nh nµy sÏ x¶y ra nh thÕ nµo?

FDD

Trong FDD çc kªnh híng lªn vµ kªnh híng xuèng lµm viÖc ë tÇn sè kh¸c

nhau vµ kªnh híng xuèng ®îc ph¸t ®i trong çc d¹ng burst rêi r¹c. V× tuyÕn

lªn vµ tuyÕn xuèng ®îc lËp tr×nh ®Ó hç trî b¸n song c«ng nªn cã thêi ®iÓm kªnh

híng lªn vµ kªnh híng xuèng kh«ng ®îc sö dông, vµ ®©y chÝnh lµ thêi ®iÓm

®Ó kÎ tÊn c«ng tiªm th«ng ®iÖp cña anh ta vµo m¹ng. ë híng lªn tÊt c¶ sù truyÒn

ph¸t ®Òu ®· ®îc lËp lÞch tr×nh. Tuy nhiªn ë híng xuèng BS chØ chØ ra sù chuyÓn

®æi d¹ng ®iÒu chÕ vµ söa lçi tríc cho SS mµ kh«ng chØ ra thêi ®iÓm cô thÓ mµ

mét lu lîng tõ SS sÏ ®îc göi ®i.



86

TÊt c¶ çc SS trong m¹ng lu«n ph¶i l¾ng nghe çc tuyÕn híng xuèng ®Ó t×m

kiÕm th«ng ®iÖp ®îc göi cho chóng. Do vËy kÎ tÊn c«ng cã thÓ t×m ra thêi ®iÓm

khi BS kh«ng göi bÊt kú gãi tin nµo vµ anh ta cã thÓ göi th«ng ®iÖp tïy ý cña

m×nh. Mét vÊn ®Ò n¶y sinh lµ kÎ tÊn c«ng cã thÓ göi th«ng ®iÖp cïng thêi ®iÓmvíi BS vµ do ®ã sÏ cã xung ®ét x¶y ra. NÕu lîng t¶i cña m¹ng Ýt, anh ta sÏ g©y

ra Ýt xung ®ét cho ®Õn khi thµnh c«ng. Nhng nÕu m¹ng qu¸ t¶i BS sÏ kh«ng cßn

kho¶ng trèng nµo gi÷a çc gãi tin híng xuèng th× rÊt khã ®Ó kÎ tÊn c«ng ®¹t

®îc môc ®Ých.

TDD

Trong hÖ thèng TDD cã mét chót sù kh¸c biÖt, kh«ng cã bÊt kú mét kho¶ng

trèng nµo ë híng xuèng, toµn bé çc khung con híng xuèng ®Òu ®îc ®iÒn

®Çy bëi sù truyÒn ph¸t cña BS. BÊt kú khung líp MAC nµo ng¾n h¬n sÏ ®îc

nhåi thªm çc khung trèng (null) ®Ó ®¹t chiÒu dµi cÇn thiÕt. Sau çc tuyÕn xuèng

lµ çc khung con híng lªn, gi÷a chóng chØ cã mét kho¶ng trèng lµ Tx/Rx Time

Delay. Trªn tuyÕn híng lªn cã thÓ cã çc khe trèng. Khi sù truyÒn çc khe trèng

x¶y ra BS göi th«ng ®iÖp null ë møc c«ng suÊt thÊp h¬n vµ SS kh«ng ®îc phÐp

ph¸t tin. ë cuèi khung híng lªn cã mét kho¶ng trèng kh¸c tríc khi ®Õn khung

tiÕp theo lµ Rx/Tx Time Delay.

H×nh 3.5: VÞ trÝ cã thÓ tÊn c«ng trong cÊu tróc khung TDD



87

3.2.3.2 Líp MAC

Trong phÇn tríc chóng ta chØ nãi vÒ vÊn ®Ò thêi ®iÓm nhng cßn mét vÊn

®Ò kh¸c lµ tr¹ng th¸i líp MAC cña bªn nhËn. Líp MAC cña 802.16 ®îc xem

nh mét m¸y tr¹ng th¸i ho¹t ®éng dùa trªn sù chuyÓn tõ tr¹ng th¸i nµy sang tr¹ngth¸i kh¸c. §iÒu nµy cã nghÜa r»ng mét líp MAC cã thÓ lo¹i bá mét th«ng ®iÖp ®·

x¸c ®Þnh lµ tèt (®îc gi¶ m¹o tèt) nÕu nã kh«ng ë tr¹ng th¸i ®óng ®Ó nhËn th«ng

®iÖp Êy.

VÝ dô nh trong qu¸ tr×nh khëi ®Çu SS göi ®i mét yªu cÇu trao quyÒn (Auth

Request) tíi BS. Sau khi BS kiÓm tra anh ta sÏ ®¸p l¹i. NÕu SS hîp ph¸p sÏ ®îc

tham gia m¹ng, sau ®ã BS göi l¹i mét th«ng ®iÖp ®¸p l¹i trao quyÒn

(Authorization Reply) chøa khãa trao quyÒn cïng víi çc th«ng tin kh¸c ®Ó tiÕp

tôc x¸c thùc. NÕu BS quyÕt ®Þnh lo¹i bá nã sÏ göi th«ng ®iÖp hñy bá trao quyÒn

(Auth Reject). Khi ®ã SS vÉn ë tr¹ng th¸i nµy, vµ sau mét thêi gian sÏ cè g¾ng

trao quyÒn l¹i.

Ngêi ta thêng tin r»ng viÖc lo¹i bá trao quyÒn lµ mét c«ng cô ®Ó tÊn c«ng.

Bëi v× th«ng ®iÖp lo¹i bá trao quyÒn kh«ng chøa sè thø tù hay nh·n thêi gian hay

sè HMAC ®Ó cã thÓ chøng minh lµ cña BS. KÎ tÊn c«ng cã thÓ göi rÊt nhiÒu

th«ng ®iÖp tíi çc SS trong m¹ng. Tuy nhiªn ®©y kh«ng ph¶i lµ vÊn ®Ò quan t©m

chÝnh v× líp MAC chØ ë trong tr¹ng th¸i nµy víi kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n saukhi göi th«ng ®iÖp trao quyÒn do vËy nÕu th«ng ®iÖp cña kÎ tÊn c«ng ®Õn kh«ng

®óng thêi ®iÓm nã sÏ bÞ lo¹i bá ngay.

3.2.3.3 Çc cuéc tÊn c«ng tiÒm Èn trong m¹ng 802.16

3.2.3.3.1 Cuéc tÊn c«ng sö dông th«ng ®iÖp RNG-RSP

§Çu tiªn khi SS muèn gia nhËp m¹ng nã ph¶i göi mét th«ng ®iÖp yªu cÇu

Ranging (RNG-REQ). Th«ng ®iÖp nµy th«ng b¸o cho BS vÒ sù hiÖn diÖn cña SS

vµ yªu cÇu çc th«ng sè nh thêi ®iÓm truyÒn ph¸t, c«ng suÊt, tÇn sè vµ çc

th«ng tin trong burst profile, th«ng ®iÖp nµy ®îc SS göi ®i theo chu kú. BS ®¸p

l¹i b»ng mét th«ng ®iÖp RNG-RSP. Trong çc phiªn b¶n cò cña 802.16 SS göi

th«ng ®iÖp nµy theo chu kú. NÕu SS kh«ng hoµn thµnh qu¸ tr×nh ranging theo chu



88

kú nã sÏ bÞ lo¹i khái m¹ng vµ ph¶i thùc hiÖn qu¸ tr×nh gia nhËp m¹ng ban ®Çu.

Tuy nhiªn phiªn b¶n 802.16a kh«ng yªu cÇu SS ph¶i göi th«ng ®iÖp nµy theo

®Þnh kú, thay vµo ®ã SS cã thÓ nhËn bÊt cø th«ng ®iÖp nµo tõ phÝa BS vµ sö dông

nã ®Ó ®iÒu chØnh ranging. Vµ BS göi th«ng ®iÖp RNG-RSP ®Ó th«ng b¸o cho SSvÒ sù thay ®æi çc kªnh híng lªn, híng xuèng, møc c«ng suÊt ph¸t vµ còng cã

thÓ sö dông th«ng diÖp nµy ®Ó hñy bá sù truyÒn dÉn cña SS vµ b¾t SS khëi ®Çu l¹i.

Lo¹i th«ng ®iÖp qu¶n lý M∙ nhËn d¹ng kªnh

híng lªn ( 8 bit)

Néi dung th«ng ®iÖp

5= RNG-RSP ID cña kªnh híng lªn

mµ BS nhËn ®îc RNG-

REQ

Néi dung ®îc chØ ra ë

b¶ng 3.2

B¶ng 3.1: D¹ng th«ng ®iÖp RNG-RSP

Lý do chÝnh khiÕn th«ng ®iÖp nµy trë thµnh ®iÓm yÕu lµ vÝ nã kh«ng hÒ

®îc b¶o mËt. Vµ khi SS nhËn ®îc th«ng ®iÖp nµy nã sÏ ho¹t ®éng theo sù chØ

dÉn trong th«ng ®iÖp.

Cã mét sè çch ®Ó sö dôngth«ng ®iÖp nµy trong qu¸ tr×nh tÊn c«ng nh

sau:

· Çch 1:kÎ tÊn c«ng sö dông th«ng ®iÖp nµy víi trêng tr¹ng th¸i

ranging b»ng 2 (Ranging Status) tøc lµ hñy bá sù truyÒn dÉn

hiÖn t¹i cña SS.

· Çch 2: dÞch n¹n nh©n lªn mét kªnh kh¸c. NÕu kÎ tÊn c«ng sö dông

mét BS gi¶ m¹o ë mét kªnh riªng th× SS sÏ bÞ buéc ph¶i giao

tiÕp víi BS gi¶ m¹o nµy. NÕu kh«ng cã mét BS nµo trªn kªnh

®· chØ ra SS sÏ l¹i trë l¹i kªnh ban ®Çu.



89

Sẵn sàng hoạt động

Timeout 4Timeout 3Duy trì băngthông hướng

lên

RSG-RSP

Reset T4

Mã ranging cóvượt quá phạm

vi?

Đặt mã rangingvào khe ranging

Reset T4

Xóa T3

Mã trạng tháiranging ?

Lỗi: khởi tạo lạiMAC

Điều chỉnh thôngsố trong RNG-

RSP

Điều chỉnh thànhcông?

Mã ranging ?

Gửi RNG-REQ saukhi chỉnh

sửa

GửiRNG-REQ

Reset T3 ( nếukhông hoạt

động)

Gửi dữ liệu hướnglên

Lỗi: Khởi tạo lại MAC

Sẵn sàng hoạt động

TẤN CÔNG THÀNHCÔNG

GỬI THÔNG ĐIỆP RNG-REQVỚI MÃ = 2

N

Y

Từ chối

Thànhcông

N

Y

Tiếp tục

H×nh 3.6: Qu¸ tr×nh tÊn c«ng b»ng th«ng ®iÖp RNG-RSP



90

Tªn

Lo¹i

(1 byte)

ChiÒu

dµi

(byte)

Gi¸ trÞ

§iÒu chØnh ®Þnh thêi(Timing Adjust) 1 4

§iÒu chØnh lÖch ®Þnh thêi(gåm 32 bit). ChØ ra thêi ®iÓm

®Ó SS göi tin ®Ó gãi tin ®Õn

®îc BS ®óng thêi ®iÓm

§iÒu chØnh møc c«ng

suÊt

Power Level Adjust

2 1

§iÒu chØnh lÖch c«ng suÊt

ph¸t (gåm 8 bit, ®¬n vÞ sö

dông lµ 0,25 dB ). ChØ ra sù

thay ®æi vÒ c«ng suÊt ph¸t saocho SS cã thÓ truyÒn tíi BS

víi møc c«ng suÊt phï hîp

§iÒu chØnh lªch tÇn sè

(Offset Frequency

Adjust)

3 4

§iÒu chØnh lÖch tÇn sè (gåm

32 bit, ®¬n vÞ tÝnh b»ng Hz).

ChØ ra sù thay ®æi tÇn sè ®Ó

phï hîp víi BS h¬n. Sù thay

®æi nµy chØ x¶y ra trong mét

kªnh.Tr¹ng th¸i ranging

(Ranging Status) 4 1

Dïng ®Ó chØ ra liÖu c¸c th«ng

®iÖp híng lªn cã ®îc BS

chÊp nhËn hay kh«ng.

1=tiÕp tôc, 2= hñy bá, 3=

thµnh c«ng, 4= ranging l¹i

Downlink frequency

override 5 4

TÇn sè trung t©m, cña kªnh

míi mµ SS sÏ dïng ®Ó khëi

®Çu l¹i. §¬n vÞ tÝnh b»ng kHz.

Uplink channel ID

override 6 1

M· nhËn d¹ng kªnh híng

lªn mµ SS sÏ sö dông ®Ó khëi

®Çu l¹i



91

Downlink Operational

Burst Profile 7 1

Th«ng sè nµy ®îc sö dông

®Ó ®¸p l¹i th«ng ®iÖp RNG-

REQ.

SS MAC Adress 8 6 §Þa chØ MAC cña SS gåm 48bit

Basic CID 9 2

CID c¬ b¶n ®îc g¸n bëi BS

trong qu¸ tr×nh truy nhËp ban

®Çu.

Primary Management

CID 11 2

CID qu¶n lý chÝnh ®îc g¸n

bëi BS trong qu¸ tr×nh truy

nhËp ban ®Çu

PHY Specific Values 12-16 §îc thªm vµo ®Ó cung cÊp

hç trî OFDMA vµ AAS

B¶ng 3.2: C¸c m∙ trong th«ng ®iÖp RNG-RSP

3.2.3.3.2 Cuéc tÊn c«ng vµo th«ng ®iÖp th«ng b¸o quyÒn kh«ng hîp lÖ

Ta biÕt r»ng m¸y tr¹ng th¸i trao quyÒn lµ mét phÇn cña giao thøc PKM.

Nh thêng lÖ nã sö dông hai th«ng ®iÖp qu¶n lý PKM-REQ vµ PKM- RSP. SSgöi PKM- REQ tíi BS. BS ®¸p l¹i b»ng PKM-RSP.

Lo¹i th«ng ®iÖp

qu¶n lý

M∙ th«ng ®iÖp

( 8 bit)

NhËn d¹ng PKM Thuéc tÝnh PKM

9= PKM- RSP

10= PKM- REQ

NhËn d¹ng lo¹i

th«ng ®iÖp PKM

Sè serial cña

th«ng ®iÖp

Kh¸c nhau tïy

th«ng ®iÖp

B¶ng 3.3: D¹ng th«ng ®iÖp PKM

M· th«ng ®iÖp lµ mét trêng 8 bit ®Ó chØ ra chÝnh x¸c lo¹i th«ng ®iÖp

PKM. NÕu th«ng ®iÖp cã m· kh«ng hîp lý th× sÏ bÞ lo¹i bá.



92

M∙ Lo¹i th«ng ®iÖp PKM

0-2 Cha sö dông

3 Security Association Add

4 Auth Request5 Auth Reply

6 Auth Reject

7 Key Request

8 Key Reply

9 Key Reject

10 Auth Invalid

11 TEK In valid12 Authentication Info

13 - 255 Cha sö dông

B¶ng 3.4: M∙ th«ng ®iÖp PKM

PhÇn nhËn d¹ng PKM lµ mét trêng 8 bit ®îc dïng nh sè serial. Mçi lÇn

PKM- REQ göi bëi SS phÇn nhËn d¹ng PKM-REQ sÏ t¨ng lªn mét gi¸ trÞ. Khi

BS ®¸p l¹i b»ng th«ng ®iÖp PKM -RSP sÏ gåm mét phÇn nhËn d¹ng t¬ng øngvíi th«ng ®iÖp nã nhËn ®îc. NÕu SS nhËn ®îc bÊt kú th«ng ®iÖp nµo cã phÇn

nhËn kh¸c yªu cÇu ®îc göi ®i SS sÏ tõ chèi.

Trêng thuéc tÝnh PKM rÊt kh¸c nhau tïy theo lo¹i th«ng ®iÖp PKM.

Trêng nµy thêng chøa th«ng tin vÒ m· söa lçi, thêi gian sèng cña khãa, chuçi

hiÖn thÞ.

Theo b¶ng trªn ta th¸y cã 4 th«ng ®iÖp cã thÓ ®îc sö dông ®Ó tÊn c«ng lµ:

·

Auth Reject

· Key Reject

· Auth Invalid

· TEK Invalid



93

§©y lµ nh÷ng th«ng ®iÖp cã kh¶ n¨ng phñ nhËn qu¸ tr×nh trao quyÒn cña

SS. Sö dông nh÷ng th«ng ®iÖp nµy sÏ t¹o ra nh÷ng cu«c tÊn c«ng gièng d¹ng

Deauthentication. Tuy nhiªn trong c¸c th«ng ®iÖp trªn cã 3 th«ng ®iÖp Auth

Reject, Key Reject vµ TEK Invalid kh«ng ®îc sö dông. V× nh÷ng th«ng ®iÖpnµy yªu cÇu sè HMAC ®Ó x¸c thùc th«ng ®iÖp. Nh ta ®· biÕt rÊt khã ®Ó t¹o ra

mét HMAC chÝnh x¸c. ChØ cã mét c¸ch lµ ph¸ vì s¬ ®å b¶o mËt. H¬n n÷a nh÷ng

th«ng ®iÖp nµy chØ cã thÓ nhËn ®îc trong mét kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n.

Th«ng ®iÖp cuèi cïng cßn l¹i lµ th«ng ®iÖp Auth Invalid. Th«ng ®iÖp nµy

kh«ng yªu cÇu x¸c thùc b»ng HMAC, kh«ng bao gåm nhËn d¹ng PKM. Nã còng

kh«ng cÇn mét tr¹ng th¸i nµo ®Ó ®îc xem lµ hîp ph¸p. Th«ng ®iÖp nµy lµ mét

th«ng ®iÖp kh«ng tr¹ng th¸i, SS cã thÓ nhËn nã t¹i mäi thêi ®iÓm. Nh÷ng lý do

nµy khiÕn kÎ tÊn c«ng cã thÓ sö dông nã dÔ dµng h¬n.

Thuéc tÝnh Chøc n¨ng

M· lçi (Error Code) ChØ ra lý do cho sù trao quyÒn bÊt hîp

ph¸p

Chuçi hiÖn thÞ

(Display String)

(tïy chän)

Chuçi hiÖn thÞ m« t¶ ®iÒu kiÖn lçi

B¶ng 3.5: Thuéc tÝnh th«ng ®iÖp Auth Invalid

MÆt kh¸c trong phÇn m· lçi cã gi¸ trÞ b»ng 0 kh«ng ®a ra mét lý do nµo

vÒ sù kh«ng hîp lÖ cña th«ng ®iÖp sÏ t¹o ®iÒu kiÖn tÊn c«ng.

M∙ lçi Th«ng ®iÖp M« t¶

0 Dµnh cho tÊt c¶ Kh«ng ®÷ ra th«ng tin g×

1 Auth Reject, Auth Invalid SS kh«ng ®îc trao quyÒn

2 Auth Reject, Key Reject SAID kh«ng ®îc trao quyÒn

3 Auth Invalid Kh«ng tù nguyÖn



94

4 Auth Invalid, TEK Invalid Sè thø tù cña khãa kh«ng hîp

lÖ

5 Auth Invalid Lçi trong x¸c thùc th«ng ®iÖp

6 Auth Reject Lçi trao quyÒn cè h÷u

B¶ng 3.6: Gi¸ trÞ m∙ lçi trong th«ng ®iÖp x¸c thùc

Khi SS nhËn ®îc th«ng ®iÖp Auth Invalid sÏ chuyÓn tõ tr¹ng th¸i ®îc

trao quyÒn sang tr¹ng th¸i ®îi trao quyÒn l¹i. Nh vËy SS sÏ ®îi cho ®Õn khi nã

nhËn ®îc tin ph¶n håi tõ BS. NÕu thêi gian ®îi trao quyÒn l¹i chÊm døt tríc khi

SS nhËn ®îc tin tõ BS, SS sÏ göi 1 th«ng ®iÖp xin trao quyÒn l¹i (ReauthRequest) ®Ó cè g¾ng gia nhËp m¹ng. Vµ trong khi ®ang ®îi trao quyÒn l¹i SS cã

thÓ sÏ nhËn ®îc th«ng ®iÖp lo¹i bá trao quyÒn l¹i (Reauth Reject). §©y lµ trêng

hîp “lçi trao quyÒn cè h÷u”. R¬i vµo trêng hîp nµy SS sÏ trë vÒ tr¹ng th¸i yªn

lÆng, kh«ng göi bÊt kú mét tin nµo vµ lu«n s½n sµng ®¸p l¹i bÊt kú mét th«ng ®iÖp

qu¶n lý nµo ®îc göi tõ BS. Víi c¬ chÕ nh trªn kÎ tÊn c«ng cã thÓ t¹o ra mét

m¸y tr¹ng th¸i trao quyÒn nguy hiÓm.

3.3 Nh÷ng c¶i tiÕn míi vÒ an ninh trong m¹ng WiMAX3.3.1 Giao thøc PKM v2

Phiªn b¶n PKM v1 hoµn toµn t¬ng tù nh líp con b¶o mËt tuy nhiªn nã

hç trî ph¬ng ph¸p b¶o mËt míi nh 3 DES-ECB vµ AES-ECB ®Ó b¶o vÖ bÝ mËt

vËt chÊt khãa vµ dïng AES-CCM cho MPDU. Bªn c¹nh ®ã sö dông HMAC-

SHA-1 ®Ó b¶o vÖ toµn vÑn th«ng ®iÖp. Phiªn b¶n PKM v2 cã nhiÒu thuéc tÝnh

h¬n bao gåm x¸c thùc hai chiÒu sö dông hai giao thøc x¸c thùc dùa trªn RSA vµ

dùa trªn EAP, ngoµi ra cßn cã thuËt to¸n toµn vÑn th«ng ®iÖp vµ giao thøc qu¶n

lý khãa.

PKM v2 lµ mét phÇn cña chØ tiªu kü thuËt hç trî kh¶ n¨ng di déng cho

chuÈn 802.16. Khi SS di ®éng nã sÏ cÇn ®îc x¸c thùc tríc víi BS mµ nã ®Þnh

tham gia liªn kÕt ®Ó gi¶m kh¶ n¨ng ng¾t qu·ng dÞch vô.



95

X¸c thùc vµ ®iÒu khiÓn truy nhËp trong PKM v2

PKMv2 sÏ söa ch÷a hÇu nh toµn bé çc ®iÓm yÕu cña giao thøc PKMv1.

®Æc biÖt lµ kh¶ n¨ng m· hãa b¶o mËt MPDU b»ng AES-CCM. CCM gåm counter

mode ®Ó m· hãa th«ng ®iÖp vµ dïng CBC-MAC ®Ó b¶o vÖ toµn vÑn th«ng ®iÖp.Giao thøc x¸c thùc vµ thiÕt lËp khãa cã mét vµi thay ®æi gióp b¶o vÖ chèng

l¹i çc cuéc tÊn c«ng kh¸c nhau.

Tríc tiªn ®ã lµ qu¸ tr×nh khëi ®Çu dùa trªn RSA cho phÐp x¸c thùc vµ trao

quyÒn. Bªn c¹nh ®ã cã giao thøc x¸c thùc dùa trªn EAP cho nh÷ng ngêi sö

dông c¬ së h¹ tÇng x¸c thùc phô trî (back end) nh AAA hay RADIUS. Qu¸

tr×nh trao ®æi khãa x¸c thùc còng chøa nonce ®Ó chøng minh vÒ sù tån t¹i cña

th«ng ®iÖp, gióp b¶o vÖ khái çc cu«c tÊn c«ng lÆp l¹i. Sau ®ã lµ sù ph©n cÊp

khãa gióp gi¶m chi phÝ trong qu¸ tr×nh x¸c thùc vµ trao quyÒn ban ®Çu. Cuèi

cïng lµ kh¶ n¨ng lu tr÷ dïng cho qu¸ tr×nh chuyÓn giao nhanh (fast handoff).

3.3.1.1 X¸c thùc hai chiÒu dùa trªn public- key

X¸c thùc vµ trao quyÒn dùa trªn public key gåm 3 th«ng ®iÖp trong ®ã cã

mét th«ng ®iªp tïy chän tõ SS göi ®Õn BS.

Th«ng ®iÖp 1:

SS → BS: Cert (Manufacturer(SS)) Th«ng ®iÖp 2:

SS → BS: SS-Random | Cert(SS) | Capabilities |SAID

Th«ng ®iÖp 3:

BS → SS: SS-Random | BS-Random |

RSA- Encryption (PubKey(SS), pre- AK | Lifetime | SeqNo |

SAIDList | Cert(BS) | Sig (BS)

3.3.1.1.1 Th«ng ®iÖp yªu cÇu trao quyÒn (th«ng ®iÖp 2)

SS b¾t ®Çu qu¸ tr×nh trao quyÒn lÉn nhau dùa trªn RSA b»ng çch göi ®i

th«ng ®iÖp xin trao quyÒn. Th«ng ®iÖp nµy chøa mét sè ngÉu nhiªn SS-



96

RANDOM 64 bÝt, chøng nhËn sè X509 cña SS, danh s¸ch thuËt to¸n b¶o mËt

(thuËt to¸n toµn vÑn vµ m· hãa b¶o mËt) mµ SS cã thÓ sö dông.

3.3.1.1.2 Th«ng ®iÖp ®¸p l¹i trao quyÒn (th«ng ®iÖp 3) BS göi th«ng ®iÖp ®¸p l¹i trao quyÒn tíi SS. Trong th«ng ®iÖp nµy BS chØ ra

sè ngÉu nhiªn 64 bÝt mµ nã nhËn ®îc, sè ngÉu nhiªn 64 bÝt cña nã

(BS_RANDOM), PAK 256 bÝt b¶o mËt b»ng RSA ( b¶o mËt b»ng khãa c«ng khai

cña MS), thuéc tÝnh cña PAK ( thêi gian sèng, sè thø tù, mét hoÆc nhiÒu SAID),

BS sÏ gép c¶ chøng nhËn sè cña nã vµ ký nhËn toµn bé th«ng ®iÖp.

SS cã thÓ nhanh chãng chøng nhËn r»ng BS lµ hîp ph¸p khi nã cã sù ký

nhËn th«ng ®iÖp. Tuy nhiªn gia ®o¹n nµy qu¸ tr×nh trao quyÒn kh«ng ®¶m b¶o

r»ng truy nhËp m¹ng an toµn lµ s½n cã cho SS.

Sau khi chøng minh vÒ ch÷ ký cña BS nã sÏ kiÓm tra sù sèng b»ng c¸ch

kiÓm tra SS_RANDOM mµ nã göi ®i vµ SS_RANDOM mµ nã nhËn ®îc trong

th«ng ®iÖp. Sau ®ã nã sÏ rót ra c¸c th«ng tin PAK, thuéc tÝnh PAK vµ cuèi cïng

lµ SAID. Chó ý r»ng chØ cã nh÷ng SS ®îc trao quyÒn míi cã thÓ rót ra ®îc

PAK vµ nhê ®ã SS chøng minh ®îc vÒ sù së h÷u PAK. SAID lµ tïy chän trong

th«ng ®iÖp nµy nÕu sau qu¸ tr×nh nµy x¶y ra qu¸ tr×nh x¸c thùc dùa trªn EAP.

3.3.1.1.3 Th«ng ®iÖp x¸c nhËn trao quyÒn.

BS kh«ng thÓ chøng minh sù sèng cña th«ng ®iÖp vµ còng kh«ng quyÕt

®Þnh ®îc liÖu mét SS hîp ph¸p cã thùc sù ®ang yªu cÇu truy nhËp m¹ng thay

kh«ng. Th«ng ®iÖp x¸c nhËn trao quyÒn cung cÊp sù ®¶m b¶o nµy. Trong th«ng

®iÖp nµy SS göi ®i c¶ sè nã nhËn ®îc trong th«ng ®iÖp ®¸p l¹i trao quyÒn tõ BS (

BS_RANDOM) vµ ®Þa chØ MAC vµ ph¬ng ph¸p kiÓm tra th«ng ®iÖp x¸c nhËn.

Thu©t to¸n toµn vÑn ®îc dïng lµ OMAC víi AES vµ khãa OMAC ®îc lÊy ra tõ

PAK. KÕt thóc qu¸ tr×nh trao quyÒn RSA BS sÏ ®îc x¸c thùc tíi SS vµ SS ®îcx¸c thùc víi BS.



97

3.3.1.2 Trao quyÒn lÉn nhau dùa trªn EAP trong PKM v2

Trao quyÒn lÉn nhau dùa trªn EAP trong PKM v2 tù nã cã thÓ hç trî x¸c

thùc hai chiÒu (x¸c thùc kh«ng trùc tiÕp) th«ng qua sù chøng minh vÒ sù së h÷u

khãa nÕu mét AS phô trî liªn quan. Tuy nhiªn sù kÕt hîp trao quyÒn RSA vµ sau®ã lµ x¸c thùc EAP cã thÓ ®îc sö dông cho truy nhËp m¹ng WMAN. Trong

trêng hîp nµy trao quyÒn RSA ®îc xem nh lµ cung cÊp sù x¸c thùc lÉn nhau

gi÷a çc thiÕt bÞ, tr¸i l¹i EAP ®îc dïng ®Ó x¸c thùc ngêi sö dông.

X¸c thùc dùa trªn EAP trong PKM v2 t¬ng tù nh trong chuÈn 802.11i

STA. Trong ®ã MS x¸c thùc víi AS th«ng qua mét bé x¸c thùc (authenticator).

BS trong m¹ng 802.16 cã thÓ xem nh mét authenticator mÆc dï trong mét vµi

kiÕn tróc chøc n¨ng cña BS vµ bé x¸c thùc lµ t¸ch biÖt nhau.

3.3.1.2.1 Qu¸ tr×nh x¸c thùc dùa trªn EAP

· Bé x¸c thùc BS sÏ khëi ®Çu qu¸ tr×nh x¸c thùc EAP. (Chó ý trong giao

thøc dùa trªn RSA SS lµ bªn yªu cÇu x¸c thùc. BS göi th«ng ®iÖpyªu

cÇu EAP tíi SS. ë ®©y mét yªu cÇu nhËn d¹ng EAP ®îc bäc trong

PDU qu¶n lý líp MAC ( vÝ dô nh kªnh qu¶n lý thø cÊp mang th«ng

®iÖp EAP)

· SS ®¸p l¹i yªu cÇu nµy b»ng mét th«ng ®iÖp ®¸p l¹i EAP. Bé x¸c thùcvµ MS tiÕp tôc trao ®æi çc th«ng ®iÖp cho ®Õn khi server x¸c thùc

quyÕt ®Þnh r»ng qu¸ tr×nh trao ®æi nµy bÞ hñy bá hay thµnh c«ng. Sè

lîng chÝnh x¸c çc th«ng ®iÖp tïy thuéc vµo ph¬ng ph¸p ®îc sö

dông.

· Mét th«ng b¸o EAP thµnh c«ng hay EAP bÞ lçi sÏ chÊm døt qu¸ tr×nh

x¸c thùc EAP.

NÕu EAP ®îc thùc hiÖn sau qu¸ tr×nh trao quyÒn RSA th«ng ®iÖp EAP sÏ®îc b¶o vÖ sö dông khãa toµn vÑn EAP lµ EIK (EAP integrity key) coi nh lµ

kÕt qu¶ thµnh c«ng cña qu¸ tr×nh trao quyÒn RSA. Th«ng ®iÖp EAP chøa sè thø

tù cña AK (AK vµ EIK ®îc lÊy tõ qu¸ tr×nh trao quyÒn RSA) ®Ó b¶o vÖ chèng



98

l¹i cuéc tÊn c«ng lÆp l¹i vµ OMAC ®îc tÝnh to¸n b»ng EIK dïng ®Ó b¶o vÖ toµn

vÑn th«ng ®iÖp.

3.3.1.2.2 Qu¸ tr×nh trao ®æi 3 bíc gi÷a SS vµ BS SS vµ BS lÊy ®îc PMK tõ khãa AAA (kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh EAP b»ng

çch lÊy ra 20 byte theo thø tù thÊp nhÊt cña khãa AAA. Qu¸ tr×nh trao ®æi 3

bíc ®îc dïng víi môc ®Ých lµ chøng minh sù së h÷u gi÷a SS vµ BS. Môc ®Ých

cuèi cïng cña qu¸ tr×nh trao quyÒn lµ thiÕt lËp khãa TEK vµ KEK ®Ó SS cã thÓ

truy nhËp vµo çc dÞch vô cña m¹ng. Qu¸ tr×nh trao ®æi 3 bíc nh sau:

· BS b¾t ®Çu qu¸ tr×nh b»ng çch göi ®i th«ng ®iÖp yªu cÇu khãa thiÕt lËp

EAP tíi SS. Th«ng ®iÖp nµy chøa nonce 64 bÝt, AKID cña AK vµ cuèi

cïng lµ kiÓm tra toµn vÑn th«ng ®iÖp. Sù kiÓm tra nµy ®îc tÝnh to¸n sö

dông khãa toµn vÑn lÊy tõ PKM. Nonce dïng ®Ó chøng minh sù tån t¹i

cña hai bªn ®ång thêi dïng ®Ó b¶o vÖ chèng l¹i çc cuéc tÊn c«ng lÆp

l¹i.

· SS ®¸p l¹i b»ng th«ng ®iÖp tr¶ lêi. SS t¹o ra 64 bit nonce ®îc gäi lµ

Random_SS chøa c¶ Random_BS trong th«ng ®iÖp tríc. Ngoµi ra nã

còng chØ ra AKID gièng víi th«ng ®iÖp nã nhËn ®îc vµ cuèi cïng lµ

trêng kiÓm tra (checksum) sö dông thuËt to¸n OMAC hoÆc HMAC.

· Th«ng ®iÖp cuèi cïng lµ th«ng ®iÖp lo¹i bá thiÕt lËp EAP hoÆc c«ng

nhËn khãa thiÕt lËp tïy thuéc vµo liÖu BS cã thÓ chøng minh sù tån t¹i

vµ toµn vÑn cña th«ng ®iÖp thø 2 nhËn ®îc hay kh«ng. Th«ng ®iÖp nµy

chøa Randon BS, Random SS, AKID, çc thuéc tÝnh cña SA vµ cã

trêng kiÓm tra toµn vÑn. Çc thuéc tÝnh cña SA gåm cã TEK, çc khãa

GKEK, GTEK ®îc b¶o mËt b»ng AES. Sau khi nhËn ®îc th«ng ®iÖp

thø 3 SS x¸c nhËn r»ng BS thùc tÕ ®ang tån t¹i vµ qu¸ tr×nh trao ®æi 3

bíc nµy kh«ng ph¶i lµ sù lÆp l¹i cña mét qu¸ tr×nh tríc ®ã gi÷a BS vµ

SS. SS sÏ tiÕp tôc rót ra çc khãa ®îc gép trong th«ng ®iÖp vµ sö dông

kªnh nµy ®Ó truyÒn d÷ liÖu.



99

3.3.1.3 Ph©n cÊp khãa

Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh ph©n cÊp khãa lµ lµm gi¶m chi phÝ cho qu¸ tr×nh

x¸c thùc cña çc kÕt nèi. Nãi mét çch kh¸c qu¸ tr×nh nµy cho phÐp t¹o ra nh÷ng

khãa TEK míi mµ kh«ng cÇn ph¶i thiÕt lËp l¹i qu¸ tr×nh x¸c thùc vµ trao quyÒn.ChuÈn 802.16 míi sö dông kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh x¸c thùc RSA vµ trao

quyÒn EAP ®Ó thiÕt lËp ra khãa AK. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh nµy lµ BS cung cÊp

cho SS mét hoÆc nhiÒu TEK ®Ó SS cã thÓ truy nhËp vµo çc dÞch vô m¹ng an

toµn. Ph©n cÊp khãa b¾t ®Çu tõ khãa AK vµ x©y dùng lªn çc khãa KEK vµ TEK

mµ kh«ng cÇn trao quyÒn l¹i.

ThiÕt lËp khãa AK vµ ph©n phèi trong qu¸ tr×nh RSA

Trong suèt qu¸ tr×nh trao quyÒn RSA BS ®a mét khãa pre-PAK 256 bit tíi

SS ®îc m· hãa b¶o mËt b»ng khãa c«ng khai cña SS. Khãa pre-PAK nµy cã hai

môc ®Ých chÝnh: tríc tiªn nã ph©n phèi khãa toµn vÑn th«ng ®iÖp chøng nhËn

th«ng ®iÖp x¸c nhËn trao quyÒn trong qu¸ tr×nh RSA vµ t¹o ra khãa PAK 160 bit.

Qu¸ tr×nh trao quyÒn EAP sÏ t¹o ra khãa AAA 512 bit mµ tõ khãa nµy SS

vµ BS t¹o ra khãa PMK 160 bit.

3.3.2 Sö dông m« h×nh CCM cho 802.16 MPDUS §èi víi çc ®êng truyÒn d÷ liÖu multicast hay unicast, 802.16 sö dông

AES-CCM. M« h×nh CCM cña 802.16 sö dông AES – CTR -128 cho m· hãa

th«ng ®iÖp vµ dïng sè thø tù gãi tin PN (packet number) 4 byte b¶o vÖ çc cuéc

tÊn c«ng lÆp l¹i vµ ICV 8 byte b¶o vÖ toµn vÑn th«ng ®iÖp sö dông AES- CBC-

MAC.

H×nh 3.7: PhÇn t¶i tin WMAN CCM



100

Trong CCM sö dông cïng mét khãa cho qu¸ tr×nh b¶o mËt còng nh b¶o

vÖ toµn vÑn ®ång thêi còng sö dông cïng mét khãa cho c¶ híng lªn vµ híng

xuèng. Çc th«ng sè sö dông trong 802.16 gåm:

· 802.16 sö dông 2 byte ®Ó gi÷ çc sè byte trong phÇn t¶i tin do ®ã th«ng

sè L trong NIST CCM lµ 2. TiÕp theo nonce lµ ®é dµi cña 13 byte

· WMAN MPDU ®îc b¶o vÖ sö dông ICV 8 byte do ®ã M = 8. Gi¸ trÞ

cña M quyÕt ®Þnh mét phÇn cña cê.

· 802.16 kh«ng sö dông AAD do ®ã Adata = 0

· CCM yªu cÇu çc th«ng tin cña cña block B0 ®Ó tÝnh to¸n CBC- MAC

vµ block counter Ai cho qu¸ tr×nh m· hãa CTR. Byte ®Çu tiªn trongblock nµy lµ cê. Gi¸ trÞ çc cê trong B0 ®îc sö dông ®Ó tÝnh to¸n CBC-

MAC lµ 0x19 (xem h×nh 4.5) vµ gi¸ trÞ cê t¬ng øng trong block

counter Ai lµ 0x01( xem h×nh 4.6)

M: chiÒu dµi cña MIC

l(m): chiÒu dµi cña th«ng ®iÖp; 0<= l(m) < 28L

L: sè lîng byte trong trêng chiÒu dµi; 2- 8



101

H×nh 3.8: X©y dùng block B0 trong 802.16

H×nh 3.9: X©y dùng block Ai trong 802.16

3.3.2.1 X©y dùng nonce X©y dùng CCM trong 802.16 yªu cÇu nonce 13 byte. Mét counter lín h¬n

sÏ cho phÐp qu¸ tr×nh liªn l¹c tiÕp tôc mµ kh«ng cÇn ph¶i t¹o l¹i khãa tuy nhiªn

sÏ lµm phÇn mµo ®Çu cña MPDU lín h¬n. Mét PN nhá h¬n sÏ khiÕn qu¸ tr×nh

liªn l¹c ph¶i thêng xuyªn t¹o l¹i khãa. §Ó tèi u cho mçi phÇn mµo ®Çu MPDU

802.16 sö dông 5 byte ®Çu tiªn cña GMH vµ 4 byte 0 ®Ó lÊp ®Çy 9 byte, sö dông

PN 4 byte ®Ó x©y dùng nonce.

PN 4 byte cho phÐp truyÒn 232 MPDU mµ kh«ng yªu cÇu t¹o l¹i khãa. V×

802.16 kh«ng cã AAD nªn mét khãa TEK sÏ ®îc sö dông cho c¶ híng lªn vµ

híng xuèng do vËy PN sÏ ®îc chia cho híng lªn vµ híng xuèng b»ng c¸ch

XOR Pn víi 0x80000000 ë kÕt nèi híng lªn. C¸c PN víi gi¸ trÞ bÝt MSB b»ng 1



102

®îc sö dông ®Ó b¶o vÖ MPDU göi ®i tõ SS vµ c¸c PN víi bit MSB b»ng 0 ®îc

dïng ®Ó b¶o vÖ MPDU göi ®i tõ BS.

Ch-¬ng 4 KÕt nèi WiMAX víi m¹ng di ®éng



103

4.1 Lêi giíi thiÖu

Mét trong nh÷ng ®éng c¬ thóc ®Èy m¹ng thÕ hÖ míi lµ kh¶ n¨ng truy nhËp

kh«ng d©y réng kh¾p, cung cÊp sù chuyÓn giao tù ®éng cho bÊt kú thiÕt bÞ nµo®ang di chuyÓn gi÷a çc m¹ng kh¸c nhau víi c«ng nghÖ truy cËp kh¸c nhau.

Trong ch¬ng nµy sÏ ®a ra kiÕn tróc liªn kÕt m¹ng WiMAX UMTS dùa trªn

chuÈn 3GPP vµ ®a ra s¬ ®å chuyÓn giao liªn m¹ng kh«ng h¹n chÕ sÏ cho phÐp

duy tr× çc dÞch vô víi trÔ chuyÓn giao vµ ®é mÊt gãi tin thÊp nhÊt.

Çc c«ng nghÖ hiÖn t¹i rÊt kh¸c nhau vÒ b¨ng th«ng, c«ng nghÖ truy nhËp

m«i trêng, c¬ chÕ an ninh v.v…. Mét trong nh÷ng sù ph¸t triÓn ®Çy høa hÑn lµ

kÕt hîp çc c«ng nghÖ kh«ng d©y hiÖn t¹i kh¸c nhau ®Ó cho phÐp truy nhËp tíiçc dÞch vô trong khi di chuyÓn ë bÊt kú n¬i nµo, bÊt kú lóc nµo. Mét thiÕt bÞ di

®éng víi nhiÒu giao tiÕp m¹ng kh«ng d©y cã thÓ chuyÓn kÕt nèi t¹i nh÷ng ®iÓm

truy nhËp sö dông c«ng nghÖ kh¸c nhau.

UMTS cung cÊp sù di ®éng cao víi ph¹m vi phñ sãng réng vµ cho phÐp tèc

®é d÷ liÖu tõ thÊp ®Õn trung b×nh. Tuy nhiªn tèc ®é d÷ liÖu cña UMTS kh«ng ®¸p

øng tháa m·n çc dÞch vô d÷ liÖu nh¹y c¶m vµ çc cíc phÝ dÞch vô cao. Xu

híng nghiªn cøu gÇn ®©y lµ híng tíi tÝch hîp UMTS vµ WLAN ®Ó ®¹t tËn

dông tèc ®é cao vµ chi phÝ thÊp cña WLAN. GÇn ®©y WiMAX ®îc xem nh chuÈn WMAN, cung cÊp chØ tiªu kü thuËt cho m¹ng truy nhËp kh«ng d©y tõ cè

®Þnh ®Õn di ®éng, ®ång thêi kh«ng chØ ®îc xem lµ gi¶i quyÕt çc vÊn ®Ò vÒ

nh÷ng chÆng cuèi mµ nã cßn hç trî çc kh¸ch hµng di ®éng trªn ph¹m vi phñ

sãng cña m¹ng cellular. Trong phÇn nµy tËp trung nghiªn cøu vµo m¹ng WiMAX

ho¹t ®éng trong b¨ng tÇn 2,5 GHz ®Õn 3,5 GHz . §©y lµ d¶i tÇn ®îc xem lµ hç

trî kh¶ n¨ng di ®éng lín nhÊt víi tèc ®é lªn tíi 100km/h. Cho ®Õn hiÖn nay vÉn

tèn t¹i nhiÒu tranh c·i vÒ sù c¹nh tranh gi÷a WiMAX vµ UMTS nhng chóng ta

tin r»ng hai c«ng nghÖ nµy hoµn toµn cã thÓ kÕt hîp víi nhau t¹o lªn mét m¹ng

liªn kÕt thèng nhÊt.

Mét m¹ng liªn kÕt WiMAX UMTS sÏ lµ mét m¹ng tËn dông ®îc nhiÒu

nhÊt nh÷ng u ®iÓm cña hai c«ng nghÖ nµy ®ång thêi gióp lo¹i bá nh÷ng h¹n chÕ



104

khi hai c«ng nghÖ tån t¹i ®éc lËp. C«ng nghÖ WiMAX sÏ bï cho UMTS vÒ ph¹m

vi phñ sãng vµ chÊt lîng dÞch vô. Sù liªn kÕt gi÷a hÖ thèng 3GPP vµ WiMAX

vÉn ®ang ®îc nghiªn cøu trong diÔn ®µn WiMAX vµ t¹i thêi ®iÓm nµy vÉn cha

tån t¹i mét m¹ng liªn kÕt thùc tÕ. V× vËy nghiªn cøu ë ®©y dùa trªn m« h×nh liªnkÕt WLAN ®îc ®a ra bëi 3GPP. Víi kiÕn thøc cña t«i sÏ kh«ng ®a ra mét

kiÕn tróc liªn m¹ng tham kh¶o chuÈn hay nh÷ng ®Þnh nghÜa chÝnh x¸c gi÷a

UMTS vµ WiMAX, §©y lµ ®éng c¬ thóc ®Èy trong viÖc thiÕt kÕ mét kiÕn tróc

kh¶ thi sÏ cho phÐp kh¶ n¨ng di ®éng, sù duy tr× dÞch vô trong qu¸ tr×nh chuyÓn

giao gi÷a hai c«ng nghÖ ®ang næi nµy.

Tríc tiªn chóng ta sÏ nghiªn cøu nh÷ng m« h×nh còng nh ®iÒu kiÖn ®Ó

thùc hiÖn WiMAX trong m¹ng di ®éng 3GPP. Sau ®ã ®a ra mét m« h×nh tham

kh¶o khi kÕt nèi WiMAX víi UMTS.

4.2 M¹ng liªn kÕt WiMAX 3GPP

Nhu cÇu kÕt hîp víi m¹ng hiÖn t¹i

· Gi¶m chi phÝ triÓn khai b¨ng réng.

· B¶o vÖ vèn ®Çu t cña çc nhµ khai kh¸c m¹ng.

· Cung cÊp çc dÞch vô tÝch hîp ®ång nhÊt.

· Qu¶n lý vµ duy tr× m¹ng ®¬n gi¶n.Môc ®Ých cña viÖc kÕt hîp BWA víi m¹ng hiÖn t¹i:

· NÒn t¶ng AAA hîp nhÊt

· Qu¶n lý ngêi sö dông thèng nhÊt.

· Thùc hiÖn liªn m¹ng kh«ng giíi h¹n.

· TriÓn khai çc m¹ng míi dùa trªn çc m¹ng hiÖn cã.

4.2.1 M« h×nh kÕt nèi WiMAX trong 3GPP4.2.1.1 M« h×nh tight-coupling

Tight-coupling lµ mét s¬ ®å kÕt nèi hai m¹ng m¹ng truy nhËp v« tuyÕn

(RAN) vµ m¹ng lâi. Nãi çch kh¸c m« h×nh nµy khiÕn hai c«ng nghÖ truy nhËp

kh¸c nhau cïng lµm viÖc trong mét m¹ng lâi duy nhÊt.



105

§Æc ®iÓm cña m¹ng liªn kÕt theo m« h×nh tight-coupling gi÷a 3GPP vµ

WiMAX:

· M¹ng WiMAX kÕt nèi víi m¹ng lâi 3GPP theo cïng çch cña thµnh phÇn

m¹ng truy nhËp v« tuyÕn 3GPP.

· Çc cæng WiMAX cÇn ph¶i xuÊt hiÖn trong m¹ng lâi cña 3GPP nh mét

thµnh phÇn RNC. Çc nót di ®éng ph¶i sö dông çc giao thøc cña 3G trªn

çc card hay switch theo chuÈn 802.16 tõ líp vËt lý nµy ®Õn líp vËt lý kh¸c

lµ cÇn thiÕt.

· TÊt c¶ çc lu lîng WiMAX ®îc ®a vµo m¹ng lâi sö dông giao thøc

cña 3G.

·

3G vµ WiMAX cïng chung c¬ së h¹ tÇng vÒ x¸c thùc, b¸o hiÖu, truyÒn tin,vµ tÝnh cíc.

· Thùc hiÖn giao tiÕp 3G cã thÓ ®em l¹i mét sè lç hæng vÒ mÆt an ninh.

· ViÖc ®a lu lîng WiMAX trùc tiÕp ®Õn m¹ng lâi 3G lµm ®¶o lén kiÕn

tróc çc thµnh phÇn m¹ng lâi do ®ã SGSN/GGSN ph¶i ®îc x©y dùng l¹i

®Ó cã thÓ thùc hiÖn ®îc çc ®Æc tÝnh lu lîng kh¸c vµ lîng t¶i tin t¨ng

lªn.



106

H×nh 4.1: M« h×nh kÕt nèi loose-coupling vµ tight-coupling gi÷a WiMAX vµ

3GPP

4.2.1.2 M« h×nh m¹ng loose-coupling

M« h×nh loose-coupling lµ m« h×nh ®a ra mét giao tiÕp chung cho phÐp

trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c m¹ng. Hai c«ng nghÖ truy nhËp kh«ng cã g× chung

nhng c¸c m¹ng lâi ®îc kÕt nèi víi nhau. Thµnh phÇn chÝnh cho phÐp qu¶n lý di

®éng trong kiÕn tróc nµy lµ Mobile IP.

M¹ng liªn kÕt WiMAX vµ 3GPP theo m« h×nh loose- coupling. §Æc ®iÓm:

· Truy nhËp tíi 3GPP AAA th«ng qua Internet hoÆc kÕt nèi víi PDG th«ng

qua mét router biªn. PGD ®Þnh tuyÕn trùc tiÕp lu lîng tõ WiMAX tíi



107

Internet th«ng qua giao diÖn Wi mµ kh«ng cÇn sù t¸c ®éng tõ çc thµnh

phÇn nh SGSN hay GGSN.

· Cã thÓ hç trî çc c¬ chÕ vµ giao thøc x¸c thùc tÝnh cíc hay di ®éng ®éc

lËp trong mçi m¹ng truy nhËp.

· Hç trî ®Çy ®ñ tõ mét m¹ng truy nhËp nµy tíi m¹ng kh¸c dùa trªn c¬ chÕ

chuyÓn giao ®éc lËp.

¦u ®iÓm:

· Cho phÐp kiªn tróc lu lîng vµ sù triÓn khai ®éc lËp nhau

· §em l¹i lîi Ých cho ngêi dïng chØ cÇn mét thiÕt bÞ cã thÓ truy nhËp tíi

nhiÒu m¹ng kh¸c nhau.

Nhîc ®iÓm: WiMAX kh«ng thÓ sö dông chung çc dÞch vô 3GPP PS.

4.2.1.3 M¹ng non-roaming WiMAX- 3GPP

SS

Intranet / Internet

Mạng truy nhập

WiMAX

(có hoặc không có

mạng trung gian)

3GPP AAA

WAG

OCS

HSS HLR CGw/CCF

Wa

Wn

Wi

Wo

WxWf

D’/Gr’

3GPP Home Network

PDGWp

Wg

H×nh 4.2: KiÕn tróc m¹ng non- roaming WiMAX-3GPP



109

4.2.1.5 Mét sè yªu cÇu khi kÕt nèi WiMAX- 3GPP

4.2.1.5.1 Yªu cÇu vÒ WiMAX AAA server vµ çc giao thøc AAA

· Qu¸ tr×nh truy nhËp, x¸c thùc, trao quyÒn sÏ cung cÊp sù truy nhËp vµo

m¹ng WiMAX vµ kÕt nèi víi mét m¹ng IP nh Internet sÏ ®îc trao quyÒnth«ng qua hÖ thèng 3GPP.

· Truy nhËp tíi m¹ng IP bªn ngoµi sÏ cho phÐp çc SS thiÕt lËp kÕt nèi víi

m¹ng IP bªn ngoµi nh m¹ng cña çc nhµ ®iÒu hµnh, m¹ng intranet hay

internet tõ mét m¹ng IP phï hîp.

· Trong m« h×nh loosely coupling viÖc truy nhËp vµo mét m¹ng IP bªn ngoµi

®éc lËp hoµn toµn víi m¹ng truy nhËp WiMAX AAA tuy nhiªn viÖc truy

nhËp vµo mét m¹ng IP bªn ngoµi tõ hÖ thèng liªn kÕt 3GPP WiMAX chØ®îc thùc hiÖn khi viÖc x¸c thùc vµ trao quyÒn WiMAX hoµn thµnh.

Cæng d÷ liÖu gãi hç trî truy nhËp tíi m¹ng IP bªn ngoµi, bao gåm çc dÞch

vô dùa trªn 3GPP PS. Trong m« h×nh loosely- coupling th× m¹ng truy nhËp hoµn

toµn cã thÓ kÕt nèi víi m¹ng Internet hay Intranet. Lóc nµy m¹ng truy nhËp

WiMAX sÏ gåm çc tr¹m BS çc thuª bao ®ång thêi cã c¶ AAA vµ cã thÓ thªm

çc thiÕt bÞ kh¸c nh router. Çc SS sÏ gåm tÊt c¶ çc thiÕt bÞ dµnh cho ngêi sö

dông cuèi cïng nh ®iÖn tho¹i m¸y tÝnh çc bé thÝch øng giao tiÕp v« tuyÕn v.v…

M¹ng liªn kÕt 3GPP vµ WiMAX sÏ ph¶i tËp trung vµo çc giao diÖn gi÷açc thµnh phÇn 3GPP vµ giao tiÕp gi÷a 3GPP víi m¹ng WiMAX. Mäi ho¹t ®éng

bªn ngoµi WiMAX chØ ®Ó xem xÐt quyÕt ®Þnh ¶nh hëng cña kiÕn tróc vµ nh÷ng

yªu cÇu cho WiMAX.

M¹ng liªn kÕt 3G vµ WiMAX sÏ ph¶i ®éc lËp víi c«ng nghÖ v« tuyÕn cña

WiMAX.

Yªu cÇu vÒ giao thøc AAA:

· Giao thøc AAA chung sÏ ®îc sö dông cho qu¸ tr×nh x¸c trao quyÒn vµ

qu¸ tr×nh thanh to¸n trong kiÕn tróc m¹ng liªn kÕt 3GPP vµ WiMAX.



110

· Çc giao thøc sö dông cho môc ®Ých thanh to¸n trong kiÕn tróc m¹ng liªn

kÕt WiMAX vµ 3GPP sÏ gièng nh kiÕn tróc tÝnh cíc cña 3GPP vÝ dô nh

giao thøc AAA ®îc sö dông bëi kiÕn tróc tÝnh cíc IMS.

NÕu sù liªn kÕt víi çc giao thøc AAA hîp ph¸p lµ cÇn thiÕt th× nã sÏ thùchiÖn ë ®iÓm cuèi vµ ®iÓm kÕt thóc m¹ng 3GPP. Trong trêng hîp cã chuyÓn

vïng th× sÏ thùc hiÖn th«ng qua m¹ng kh¸ch.

4.2.1.5.2 Yªu cÇu vÒ ®iÒu khiÓn truy nhËp

· ThiÕt lËp kÕt nèi WiMAX cho çc thuª bao 3GPP sÏ kh«ng ¶nh hëng ®Õn

kh¶ n¨ng t¹o ra kÕt nèi PS hay CS cho cïng mét thuª bao.

·

Ph¬ng ph¸p ph©n phèi khãa tíi m¹ng WiMAX ph¶i ®îc hç trî.

· Trao quyÒn sÏ x¶y ra sau qu¸ tr×nh x¸c thùc thµnh c«ng.

· C¬ chÕ trao quyÒn sÏ ph¶i th«ng tin cho WiMAX ngay lËp tøc nh÷ng thay

®æi trong qu¸ tr×nh cung cÊp dÞch vô.

· Cã nh÷ng chÝnh s¸ch ®iÒu khiÓn cho nh÷ng dÞch vô ®· ®îc cÊp cho ngêi

sö dông.

· M¹ng ph¶i cã kh¶ n¨ng chØ ra cho ngêi dïng çc ®iÒu kiÖn ®Ó cã thÓ sö

dông mét dÞch vô ®· ®îc trao quyÒn.

· KÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh trao quyÒn ph¶i ®îc chØ ra cho m¹ng WiMAX ®Ó

WiMAX cã thÓ ®a ra nh÷ng hµnh ®éng t¬ng øng.

Trong trêng hîp cã chuyÓn vïng gi÷a çc m¹ng th× mét sè yªu cÇu sau sÏ

cÇn thiÕt:

· Gi¶i ph¸p dïng trong trêng hîp chuyÓn vïng nµy sÏ gåm çc ph¬ng

thøc ®Ó ®¶m b¶o thùc hiÖn ph©n phèi çc th«ng tin lùa chän dÞch vô tõ thuª

bao SS tíi server 3GPP AA trong m¹ng home. Trong trêng hîp nµy ngêi

sö dông sÏ lùa chän ®Ó truy nhËp trùc tiÕp tíi Internet sö dông m¹ng IP,kh«ng cã th«ng tin lùa chän dÞch vô nµo ®îc ®a tíi m¹ng PLMN. Trong

çc trêng hîp kh¸c, çc dÞch vô sÏ ®îc lùa chän bëi ngêi sö dông, çc

th«ng tin lùa chän dÞch vô nµy sÏ chøa nh÷ng chØ dÉn cña m¹ng W-APN

®îc yªu cÇu. Server 3GPP AAA trong m¹ng home sÏ chøng nhËn vÒ



111

ngêi dïng ®Ó chØ ra çc d÷ liÖu lÊy ®îc tõ HSS. Server 3GPP AAA sÏ lùa

chän W-APN dùa trªn yªu cÇu.

· Çc dÞch vô ®îc yªu cÇu sÏ chØ ra bëi yªu cÇu thiÕt lËp ®êng hÇm tõ SS

tíi PDG. PDG sÏ t×m kiÕm sù x¸c thùc vµ trao quyÒn tõ Proxy 3GPP AAAhay Server trong cïng mét m¹ng. KÕt qu¶ cña quyÕt ®Þnh trao quyÒn nµy

sÏ ®îc ®a tíi m¹ng kh¸ch. TÊt c¶ çc quyÕt ®Þnh trao quyÒn ®îc thùc

hiÖn trong m¹ng Home.

· Trong trêng hîp yªu cÇu truy nhËp dÞch vô ®îc ®a ra trong m¹ng kh¸ch

Proxy 3GPP AAA sÏ quyÕt ®Þnh dùa trªn çc chÝnh s¸ch riªng.

4.2.1.5.3 Yªu cÇu vÒ tÝnh cíc Nh÷ng yªu cÇu vµ chøc n¨ng sau sÏ ®îc ®Ò cËp:

· M¹ng truy nhËp WiMAX vÒ viÖc sö dông m¹ng truy cËp WiMAX tíi hÖ

thèng 3GPP t¬ng øng.

· M¹ng 3GPP cã thÓ ®iÒu khiÓn phiªn truy nhËp m¹ng WiMAX cho môc

®Ých tÝnh cíc online.

· Cho phÐp nhµ khai th¸c m¹ng duy tr× tµi kho¶n tr¶ tríc cho WiMAX, PS

CS vµ IMS cña ngêi dïng.

· HÖ thèng 3GPP cã thÓ xö lý çc th«ng tin vÒ truy nhËp m¹ng WiMAX vµ

chuyÓn ®æi nã sang çc d¹ng th«ng tin ®îc sö dông trong 3GPP (CDR)

4.2.2 Çc phÇn tö cña m¹ng vµ çc ®iÓm giao tiÕp

4.2.2.1 Çc phÇn tö cña m¹ng

4.2.2.1.1 ThiÕt bÞ cña ngêi sö dông UE.

Theo kh¶ n¨ng WiMAX UE ®îc ph©n lo¹i thµnh 3 líp:

Líp A: Trong líp nµy WiMAX UE cã c¶ hai giao tiÕp v« tuyÕn 3G vµWiMAX. WiMAX UE cã thÓ g¾n víi c¶ hai m¹ng WiMAX vµ 3GPP ë cïng mét

thêi ®iÓm. §ång thêi nã còng hç trî ngay lËp tøc sù truy nhËp tíi c¶ hai WiMAX

vµ m¹ng cellular 3GPP bëi c¶ hai giao tiÕp ®ang kÝch ho¹t.



112

Líp B: Trong líp nµy WiMAX UE cã c¶ hai giao tiÕp 3GPP vµ WiMAX,

nhng nã kh«ng hç trî sù truy nhËp vµo hai m¹ng WiMAX vµ 3GPP cïng mét

lóc v× nã chØ ho¹t ®éng trªn mét giao tiÕp t¹i mét thêi ®iÓm.

Líp C: Trong líp nµy WiMAX UE chØ cã duy nhÊt mét giao tiÕp v« tuyÕnWiMAX. Nã chØ cã thÓ g¾n kÕt víi mét m¹ng WiMAX vµ truy nhËp vµo m¹ng

WiMAX.

4.2.2.1.2 3GPP AAA Proxy

3GPP AAA Proxy n»m trong m¹ng kh¸ch. Nã gåm çc chøc n¨ng sau:

• ChuyÓn çc th«ng tin gi÷a WiMAX vµ 3GPP AAA Sever

•

§a ra çc quyÕt ®Þnh lÊy tõ tháa thuËn gi÷a nhµ vËn hµnh m¹ng 3GPP vµnhµ vËn hµnh m¹ng WiMAX vµ gi÷a çc m¹ng nhµ vËn hµnh m¹ng 3GPP.

• Th«ng b¸o vÒ çc th«ng tin tÝnh cíc/ tµi kho¶n cho VPLMN CCF/CGw

cho ngêi dïng thùc hiÖn chuyÓn vïng.

• KÕt thóc çc dÞch vô. ( O&M khëi ®Çu vµ kÕt thóc tõ mét m¹ng kh¸ch)

• ChuyÓn ®æi giao thøc nÕu giao thøc nèi tõ m¹ng truy nhËp ®Õn 3GPP AAA

Proxy vµ tõ 3GPP AAA Proxy ®Õn 3GPP AAA Server kh«ng gièng nhau.

Khi sö dông m« h×nh tightly- coupling

• Çc th«ng tin trao quyÒn nhËn ®îc liªn quan tíi thuª bao yªu cÇu tªn

®iÓm truy nhËp trong m¹ng home hay m¹ng kh¸ch.

• 3GPP AAA Proxy cã thÓ n»m ë mét nót m¹ng vËt lý, nã còng cã thÓ n»m

trong 3GPP AAA Server hay bÊt kú mét nót vËt lý nµo.

Mạng truy nhậpWiMAX

(có hoặc không cómạng trung gian)

3GPP AAA

Wr/Wb3GPP

AAA Proxy

Wr/Wb

Mạng 3GPPkhách

Mạng 3GPPchủ



113

4.2.2.1.3 3GPP AAA Server

3GPP AAA Server n»m trong m¹ng 3GPP. Chøc n¨ng nh sau:

• Thu nhËn çc th«ng tin x¸c thùc vµ çc d÷ liÖu cña thuª bao (bao gåm

th«ng tin trao quyÒn cho thuª bao) tõ HLR/HSS cña m¹ng home.

• X¸c thùc çc thuª bao dùa trªn çc th«ng tin x¸c thùc lÊy ®îc tõ HLR/

HSS.

• Trao ®æi çc th«ng tin trao quyÒn tíi m¹ng truy nhËp tr«ng qua AAA

Proxy.

• §¨ng ký ®Þa chØ hay tªn cña nã víi HLR/HSS cho mçi lÇn x¸c thùc vµ trao

quyÒn tíi mét thuª bao.

•

Khëi t¹o vµ kh«i phôc çc thñ tôc khi 3GPP AAA server xãa çc th«ng tinvÒ thuª bao.

• Còng cã thÓ ho¹t ®éng nh mét AAA proxy.

• Duy tr× çc tr¹ng th¸i g¾n kÕt m¹ng truy nhËp.

4.2.2.1.4 HLR/HSS

• HLR/HSS n»m ë m¹ng home cña thuª bao vµ thùc thÓ chøa çc d÷ liÖu vÒ

hîp ®ång vµ sù x¸c thùc thuª bao.

• HSS còng cung cÊp sù truy nhËp tíi çc thuª bao mµ cã tr¹ng th¸i g¾n kÕtvíi çc m¹ng kh¸c

4.2.2.1.5 Cæng truy nhËp WAG

Cæng truy nhËp lµ cæng mµ th«ng qua nã d÷ liÖu tõ m¹ng truy nhËp hay tíi

m¹ng truy nhËp sÏ ®îc ®Þnh tuyÕn th«ng qua PLMN ®Ó cung cÊp çc dÞch vô

dùa trªn 3G PS.

Çc cæng truy nhËp nµy sÏ n»m trong VPLMN trong trêng hîp cã chuyÓnvïng vµ n»m trong HPLMN trong trêng hîp kh«ng cã chuyÓn vïng.

Chøc n¨ng nh sau:

• Cho phÐp VPLMN t¹o ra çc th«ng tin tÝnh cíc tíi ngêi dïng th«ng qua

m¹ng truy nhËp trong trêng hîp cã chuyÓn vïng.



114

• Thùc hiÖn ®Þnh tuyÕn çc gãi tin th«ng qua PDG.

• Läc çc gãi tin dùa trªn çc th«ng tin mµo ®Çu. Çc gãi tin nµy sÏ ®îc

chuyÓn ®i nÕu:

+ chóng lµ mét phÇn cña ®êng hÇm ®ang tån t¹i.+ chóng lµ çc th«ng ®iÖp tõ SS gåm: çc th«ng ®iÖp yªu cÇu dÞch vô hay

thiÕt lËp ®êng hÇm.

V× WAG kh«ng cã mèi quan hÖ ®¸ng tin cËy víi çc thiÕt bÞ ngêi dïng, nã

kh«ng thÓ dõng tÊt c¶ çc th«ng ®iÖp. Tuy nhiªn çc th«ng ®iÖp tõ nh÷ng ®Þa chØ

IP kh«ng râ rµng sÏ bÞ lo¹i bá. Çc lo¹i th«ng ®iÖp kh¸c sÏ do phÇn ®iÒu khiÓn

vËn hµnh m¹ng ®¶m nhiÖm.

NÕu dÞch vô ®îc cung cÊp qua PDG trong m¹ng HPLMN th× WAG sÏ :

• ®¶m b¶o tÊt c¶ çc gãi tin tõ SS sÏ ®îc ®a ®Õn HPLMN.

• ®¶m b¶o r»ng çc gãi tin tõ mét SS ®· ®îc trao quyÒn chØ ®îc ®a ®Õn

nh÷ng PDG t¬ng øng trong m¹ng HPLMN vµ çc gãi tin tõ nh÷ng nguån

kh¸c kh«ng ph¶i tõ PDG sÏ kh«ng ®îc ®a ®Õn SS.

NÕu dÞch vô ®îc cung cÊp th«ng qua PDG trong m¹ng VPLMN th× WAG sÏ:

• ®¶m b¶o tÊt c¶ çc gãi tin tõ SS sÏ ®îc ®a ®Õn VPLMN.

• ®¶m b¶o r»ng çc gãi tin tõ mét SS ®· ®îc trao quyÒn chØ ®îc ®a ®Õn

nh÷ng PDG t¬ng øng trong m¹ng VPLMN vµ çc gãi tin tõ nh÷ng nguånkh¸c kh«ng ph¶i tõ PDG sÏ kh«ng ®îc ®a ®Õn SS.

4.2.2.1.6 Cæng d÷ liÖu gãi PDG

Çc dÞch vô da trªn 3GPP PS sÏ ®îc truy nhËp th«ng qua cæng d÷ liÖu

gãi. Çc dÞch vô dùa trªn 3GPP PS sÏ cã thÓ ®îc truy nhËp th«ng qua PDG

thuéc m¹ng home hay thuéc m¹ng kh¸ch. Qu¸ tr×nh trao quyÒn vµ lùa chän çc

dÞch vô sÏ quyÕt ®Þnh çc dÞch vô nµy ®îc trao quyÒn bëi m¹ng home hay m¹ng

kh¸ch. ViÖc ph©n tÝch ®Þa chØ IP cña PDG sÏ cho biÕt çc th«ng tin nµy.

PDG chøa çc th«ng tin ®Þnh tuyÕn liªn m¹ng WiMAX vµ 3G:

· Thùc hiÖn chuyÓn ®æi ®Þa chØ vµ ¸nh x¹.



115

· ChÊp nhËn hoÆc lo¹i bá çc ®iÓm truy nhËp theo quyÕt ®Þnh cña 3GPP

AAA Server.

· TiÕp tôc chuyÓn nh÷ng yªu cÇu thiÕt lËp ®êng hÇm tíi PDG kh¸c nÕu

®iÒu nµy ®îc chØ ra bëi 3GPP AAA Server.

Mạng WiMAX

(có hoặc không có

mạng trung gian) Packet Data

Gateway

Wn

Border

Gateway

Mạng 3GPPkhách

Mạng 3GPPchủ

Wi

Mạng WiMAX

( có hoặc không có

mạng trung gian

Wn

BorderGateway

Mạng 3GPP chủ

Packet DataGateway

Wi

4.2.2.1.6 Cæng biªn Border Gateway

Border Gateway lµ mét cæng tïy chän, th«ng qua border gateway d÷ liÖu

gi÷a WiMAX vµ PDG cã thÓ ®îc ®Þnh tuyÕn

Mạng WiMAX (có hoặc không cómạng trung gian)

BorderGW (opt)

PacketData GWWn Wi

4.2.2.2 Çc giao diÖn m¹ng

4.2.2.2.1 Giao diÖn Wa

§iÓm giao diÖn Wa kÕt nèi m¹ng truy nhËp WiMAX, cã thÓ th«ng qua

mét m¹ng trung gian tíi m¹ng 3GPP. Môc ®Ých chÝnh cña çc giao thøc ®i qua

giao diÖn nµy lµ chuyÓn çc th«ng tin x¸c thùc trao quyÒn vµ tÝnh cíc liªn qua

®Õn çc th«ng tin bÝ mËt. Çc nót bªn ngoµi m¹ng 3GPP sÏ chÊm døt vµ ñy quyÒn

cho çc giao diÖn nµy b¸o hiÖu vµ kh«ng hç trî giao thøc 3GPP AAA sÏ yªu cÇu

sù chuyÓn ®æi b¸o hiÖu gi÷a giao thøc AAA hîp ph¸p vµ giao thøc 3GPP AAA.



116

Giao diÖn nµy sÏ hç trî giao thøc x¸c thùc EAP.

Chøc n¨ng:

Chøc n¨ng chÝnh cña giao diÖn nµy lµ chuyÓn çc khung AAA:

· Mang çc d÷ liÖu cho qu¸ tr×nh b¸o hiÖu gi÷a SS cña WiMAX vµ m¹ng 3G

· Mang çc d÷ liÖu b¸o hiÖu cho qu¸ tr×nh trao quyÒn gi÷a SS cña WiMAX

vµ 3GPP.

· Mang çc th«ng tin tÝnh cíc trªn mçi thuª bao.

· Cho phÐp nhËn d¹ng çc nhµ vËn hµnh m¹ng khi cã sù chuyÓn vïng x¶y ra.

· Mang çc th«ng tin vÒ khãa cho môc ®Ých toµn vÑn d÷ liÖu vµ m· hãa b¶o

mËt.

§Ó gi¶m tèi thiÓu nh÷ng yªu cÇu trªn m¹ng truy nhËp WiMAX vµ b¶o vÖ sù bÝ mËt tr¹ng th¸i tÝnh cíc cña thuª bao (offline hay online).

4.2.2.2.2 Giao diÖn Wx

Giao diÖn nµy n»m gi÷a 3GPP AAA Server vµ HSS. Môc ®Ých c¬ b¶n cña

nh÷ng giao thøc ®i qua giao diÖn nµy vµ liªn l¹c gi÷a phÇn c¬ së h¹ tÇng cña

WiMAX AAA vµ HSS.

Chøc n¨ng chÝnh cña giao diÖn nµy lµ cho phÐp:

· Kh«i phôc vector x¸c thùc vÝ dô x¸c thùc USIM tõ HSS.

· Kh«i phôc d÷ liÖu liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh truy nhËp WiMAX tõ HSS.

· §¨ng ký 3GPP AAA Server cña m¹ng WiMAX ®· ®îc trao quyÒn trong

HSS.

· ChØ ra sù thay ®æi cña d÷ liÖu cña çc thuª bao trong HSS.

· Lµm trong suèt çc thñ tôc gi÷a 3GPP AAA server vµ HSS.

· Kh«i phôc çc ®Þa chØ liªn qua ®Õn tÝnh cíc online vµ offline tõ HSS.

4.2.2.2.3 Giao diÖn D’/Gr’

Giao diÖn nµy n»m gi÷a 3GPP AAA Server vµ HLR

Môc ®Ých chÝnh cña çc giao thøc qua giao diÖn nµy lµ liªn l¹c gi÷a

WiMAX AAA vµ HLR dùa trªn MAP.



117

Chøc n¨ng cña ®iÓm giao tiÕp nµy lµ cho phÐp kh«i phôc vector x¸c thùc

(vÝ dô nh x¸c thùc USIM tõ HLR).

4.2.2.2.4 Giao diÖn Wo Giao diÖn Wo ®îc sö dông bëi 3GPP AAA Server ®Ó giao tiÕp víi hÖ

thèng tÝnh cíc online. Giao diÖn nµy sÏ cho çc giao thøc liªn quan ®Õn tÝnh

cíc online vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh kiÓm so¸t thÎ tÝnh cíc online cña thuª bao.

Giao diÖn nµy t¬ng tù nh giao diÖn Ro ®îc sö dông trong 3GPP OCS.

4.2.2.2.5 Giao diÖn Wf

Giao diÖn Wf n»m gi÷a 3GPP AAA Server vµ 3GPP CGF/CCF. Môc ®Ých

chÝnh cña giao diÖn nµy lµ chuyÓn çc th«ng tin liªn quan ®Õn tÝnh cíc tíi çc

cæng tÝnh cíc cña nhµ khai th¸c m¹ng 3GPP, thu thËp th«ng tin tÝnh cíc trong

m¹ng kh¸ch hay m¹ng home mµ thuª bao ®ang c tró.

Nh÷ng th«ng tin ®îc chuyÓn ®Õn cæng tÝnh cíc nµy ®îc sö dông cho:

· T¹o ra nh÷ng th«ng tin tÝnh cíc ofline cho thuª bao bëi çc nhµ khai

th¸c m¹ng home.

· TÝnh to¸n çc tµi kho¶n liªn m¹ng cho tÊt c¶ ngêi sö dông cã chuyÓn

vïng. Çc tµi kho¶n liªn m¹ng nµy ®îc sö dông ®Ó thanh to¸n gi÷anhµ vËn hµnh m¹ng kh¸ch vµ m¹ng home hay gi÷a çc m¹ng home hay

m¹ng kh¸ch víi WiMAX

Chøc n¨ng cña giao diÖn nµy lµ truyÒn çc th«ng tin liªn quan ®Õn tÝnh cíc cho

mçi ngêi dïng m¹ng WiMAX.

4.2.2.2.6 Giao diÖn Wg

Giao diÖn nµy ®îc sö dông trong trong m« h×nh cã chuyÓn vïng. §©y

chÝnh lµ giao tiÕp AAA gi÷a 3GPP AAA Server/ Proxy vµ WAG. Nã ®îc sö

dông ®Ó cung cÊp th«ng tin cÇn thiÕt cho WAG thùc hiÖn cho phÐp gia nhËp

m¹ng bëi çc ngêi dïng ®· ®îc trao quyÒn.



118

4.2.2.2.7 Giao diÖn Wn

§©y lµ giao diÖn gi÷a m¹ng truy nhËp WiMAX vµ WAG. Giao diÖn ë ®©y

sÏ b¾t çc dßng lu lîng trªn çc SS khëi ®Çu ®êng hÇm th«ng qua WAG. §iÒu

nµy cã thÓ thùc hiÖn b»ng mét sè çch kh¸c nhau. Tuy nhiªn cã mét ph¬ngph¸p riªng ®Ó thùc hiÖn giao diÖn nµy lµ tháa thuËn néi bé gi÷a WiMAX AN vµ

PLMN.

4.2.2.2.8 Giao diÖn Wm

Giao diÖn nµy nèi gi÷a 3GPP AAA Server vµ PDG. Chøc n¨ng cña giao

diÖn nµy:

· 3GPP AAA Server kh«i phôc thuéc tÝnh ®êng hÇm vµ çc th«ng sè cÊu

h×nh IP cho çc thuª bao th«ng qua PDG.

· Mang çc th«ng ®iÖp cho viÖc x¸c thùc dÞch vô gi÷a thuª bao vµ 3GPP

AAA Server.

· Mang çc th«ng ®iÖp trao quyÒn dÞch vô gi÷a PDG vµ 3GPP AAA Server.

· Mang d÷ liÖu cho môc ®Ých thiÕt lËp ®êng hÇm, x¸c thùc vµ m· hãa d÷

liÖu ngÇm.

4.2.2.2.9 Giao diÖn Wp Giao diÖn nµy ®îc sö dông gi÷a WAG vµ PDG.

4.2.2.2.10 Giao diÖn Wd

Giao diÖn nµy kÕt nèi 3GPP AAA Proxy th«ng qua mét m¹ng trung gian

tíi 3GPP AAA Server. Môc ®Ých chÝnh cña giao thøc qua giao diÖn nµy lµ truyÒn

çc th«ng tin vÒ x¸c thùc vµ trao quyÒn ®¶m b¶o an toµn.

Chøc n¨ng chÝnh lµ truyÒn çc th«ng ®iÖp AAA bao gåm:- Mang çc d÷ liÖu dïng cho b¸o hiÖu x¸c thùc gi÷a 3GPP AAA Proxy vµ 3GPP

AAA Server.

- Mang d÷ liÖu dïng cho b¸o hiÖu trao quyÒn gi÷a 3GPP AAA Proxy vµ 3GPP

AAA Server.



119

- Mang çc th«ng tin vÒ tÝnh cíc cho ngêi sö dông.

- Mang çc d÷ liÖu vÒ khãa cho môc ®Ých toµn vÑn vµ m· hãa b¶o mËt d÷ liÖu.

- Cho phÐp nhËn d¹ng çc nhµ vËn hµnh m¹ng kh¸c nhau khi sù chuyÓn vïng x¶y

ra.

4.3 Liªn kÕt m¹ng gi÷a WiMAX vµ UMTS

4.3.1 Çc m¹ng liªn quan

Môc ®Ých cña sù liªn kÕt hai c«ng nghÖ truy nhËp lµ ®a ra çc dÞch vô

réng kh¾p tíi ngêi sö dông di ®éng. §· cã rÊt nhiÒu nghiªn cøu tËp trung vµo

vÊn ®Ò liªn kÕt m¹ng gi÷a WLAN vµ m¹ng cellular. Trong çc tµi liÖu m¹ng

kh«ng ®ång nhÊt, chóng ta cã thÓ thÊy çc kiÕn nghÞ vÒ viÖc sö dông thiÕt bÞ ®Çu

cuèi víi kh¶ n¨ng giao tiÕp kÐp, sÏ cho phÐp ngêi sö dông chuyÓn kÕt nèi tõ mét

m¹ng truy nhËp v« tuyÕn nµy sang m¹ng kh¸c mµ kh«ng mÊt tin. ý tëng ®îc

®a ra lµ b¾t c¶ hai giao tiÕp v« tuyÕn kh¸c nhau cïng ho¹t ®éng trong mét thiÕt

bÞ. Tuy nhiªn thùc tÕ lµ cã nhiÒu giao tiÕp tÝch cùc sÏ lµm t¨ng sù tiªu thô nguån

n¨ng lîng cña thiÕt bÞ, do ®ã lµm gi¶m thêi gian ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ vµ g©y ra

çc vÊn ®Ò vÒ nhiÔu vµ çc hiÖu øng vËt lý kh¸c. Trong phÇn nµy chóng ta chØ

xem xÐt trêng hîp çc thiÕt bÞ chØ cã mét giao tiÕp v« tuyÕn ®îc tÝch cùc t¹i

mét thêi ®iÓm.M¹ng liªn kÕt UMTS -WLAN hiÖn t¹i ®ang ®îc nghiªn cøu trong 3GPP.

Cho ®Õn b©y giê WLAN vÉn lµ môc ®Ých chÝnh cña qu¸ tr×nh më réng m¹ng truy

nhËp 3GPP. Qu¸ tr×nh chuyÓn giao trong mét hÖ thèng kh«ng n»m trong nh÷ng

nghiªn cøu gÇn ®©y. Trong khi ®ã c«ng nghÖ Unlicensed Mobile Access (UMA)

bao gåm qu¸ tr×nh chuyÓn giao trong suèt gi÷a 2G vµ m¹ng kh«ng d©y c«ng céng

hoÆc m¹ng riªng trong b¨ng tÇn kh«ng cÇn cÊp phÐp nh WiFi, Bluetooth gÇn

®©y ®îc quan t©m nh 3GPP.

5.3.1.1 CÊu tróc m¹ng WiMAX

KiÕn tróc m¹ng Wi MAX cã thÓ ®îc m« t¶ nh h×nh 5.4 Cã 4 thµnh phÇn

chÝnh trong kiÕn tróc nµy lµ PSS, RAS ACR vµ m¹ng lâi cña WiMAX. PSS giao



120

tiÕp víi RAS sö dông c«ng nghÖ truy nhËp WiMAX. PSS còng cung cÊp chøc

n¨ng cña qu¸ tr×nh xö lý MAC, Mobile IP, x¸c thùc, t¸i truyÒn tin vµ chuyÓn

giao. RAS cung cÊp giao tiÕp v« tuyÕn cho PSS vµ quan t©m ®Õn viÖc qu¶n lý tµi

nguyªn v« tuyÕn, hç trî QoS vµ ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh chuyÓn giao. ACR ®ãng vaitrß cèt yÕu trong dÞch vô dùa trªn IP bao gåm ®Þnh tuyÕn gãi tin IP, an ninh, QoS

vµ ®iÒu khiÓn chuyÓn giao, vµ t¸c nh©n ngoµi (Forgein Agent) trong mobile IP.

ARC còng t¬ng t¸c víi AA Server cho qu¸ tr×nh x¸c thùc vµ tÝnh cíc ngêi sö

dông. §Ó cã thÓ cung cÊp sù di ®éng cho PSS, ACR sÏ cung cÊp sù chuyÓn giao

gi÷a RAS trong khi mobile IP cung cÊp chuyÓn giao gi÷a çc ACR.

H×nh 4.4: KiÕn tróc m¹ng WiMAX

5.3.1.2 CÊu tróc m¹ng UMTS

UMTS cung cÊp dÞch vô d÷ liÖu gãi cho çc øng dông d÷ liÖu vµ dÞch vôchuyÓn m¹ch kªnh cho çc øng dông tho¹i. M¹ng GPRS ban ®Çu ®îc thiÕt kÕ

cho m¹ng GSM, ®îc tÝch hîp trong UMTS ®Ó cung cÊp dÞch vô d÷ liÖu gãi.

Trong UMTS m¹ng cña çc RNC vµ çc nót Bs t¹o thµnh m¹ng truy nhËp RAN (

cßn ®îc gäi lµ UTRAN)



121

M¹ng cña mét RNC vµ çc nót B gäi lµ RNS. Mçi nót B h×nh thµnh lªn

mét nhãm çc tr¹m base station vµ mét nhãm çc nót B ®îc kÕt nèi víi mét

m¹ng ®¬n RNC. M¹ng lâi gãi (CN) gåm SGSN vµ GGSN. Trong m¹ng RAN,

RNC nhËn gãi tin híng xuèng tõ SGSN vµ chuyÓn sang çc khung radio tríckhi chuyÓn tíi nót B. ë híng lªn RNC nhËn çc khung radio tõ nót B vµ chuyÓn

thµnh gãi tin IP tríc khi chuyÓn chóng tíi SGSN. RNC qu¶n lý nguån radio cña

nót B vµ thiÕt lËp Radio Access Bearer (RABs). M¹ng lâi sÏ ®îc kÕt nèi víi

Internet th«ng qua GGSN. SGSN qu¶n lý tr¹ng th¸i di ®éng cña çc nót di ®éng,

thiÕt lËp phiªn d÷ liÖu vµ kiÓm so¸t RAB ®îc thiÕt lËp th«ng qua RNC. Gãi tin

IP ®îc truyÒn th«ng qua GTP tunnel gi÷a GGSN vµ SGSN vµ gi÷a SGSN vµ

RNC. GTP tunnel sö dông giao thøc UDP do ®ã IP ®îc sö dông cho viÖc truyÒn

gãi tin trong GPRS.

Node

B

Node

B

RNC

Node

B

Node

B

RNC

RNS

RNS

lur lub

UTRAN

USIM

ME

Cu

UE

MSC/

VLRGMSC

SGSN

GGSN

HLR

Uu lu

lu-CS

lu-PS

lu-BC

CN

CS ext

PS ext

H×nh 4.5: KiÕn tróc m¹ng UMTS



122

4.3.2 KiÕn tróc liªn m¹ng WiMAX- UMTS

4.3.2.1 M« t¶ kiÕn tróc

Tríc hÕt sÏ m« t¶ sù kh¸c biÖt gi÷ m¹ng liªn kÕt UMTS-WLAN vµ

UMTS-WiMAX. M¹ng WLAN trong çc vïng hot-spot h×nh thµnh lªn çcmicrocells trong çc UMTS macrocell. Sù di ®éng gi÷a UMTS vµ WLAN cã thÓ

dÉn tíi sù chuyÓn giao trïng lÆp hoµn toµn. Nh vËy thêi gian ®îc yªu cÇu cho

viÖc chuyÓn tõ UMTS sang WLAN cã thÓ cã trÔ lín. H¬n n÷a khi thiÕt bÞ di ®éng

®îc kÕt nèi víi WLAN nã cã thÓ duy tr× PDP context (Packet Data Protocol)

cña UMTS ngay lËp tøc nhê ®ã nã cã thÕ kÕt nèi l¹i ngay víi UMTS mµ kh«ng

cÇn kÝch ho¹t l¹i PDP context. Tr¸i ngîc l¹i sù di ®éng gi÷a UMTS vµ WiMAX

®îc xem lµ cã mét phÇn chuyÓn giao trïng lÆp v× ph¹m vi cña WiMAX lµ t¬ng

®¬ng ph¹m vi phñ sãng cña UMTS.

TiÕp theo, qu¸ tr×nh chuyÓn giao sÏ ®îc thùc hiÖn nhanh chãng ®Ó duy tr×

kÕt nèi cô thÓ khi tèc ®é di ®éng cao. §Ó cho phÐp sù di ®éng gi÷a hai m¹ng truy

nhËp UMTS vµ WiMAX, sÏ ®a ra gi¶i ph¸p víi mét sè ®iÒu kiÖn sau: nh÷ng

thay ®æi vÒ c¬ së h¹ tÇng tån t¹i trong m¹ng lµ nhá nhÊt, thêi gian thùc thi lµ

ng¾n. B»ng viÖc sö dông IP nh mét giao thøc liªn kÕt phæ biÕn, çc thiÕt bÞ di

®éng cã thÓ nèi víi nhiÒu m¹ng mµ kh«ng bÞ giíi h¹n bëi c«ng nghÖ truy nhËp

kh¸c nhau. §iÒu nµy ®¹t ®îc b»ng çch sö dông c¬ chÕ Mobile IP Èn trong çcc«ng nghÖ líp díi kh¸c nhau. KiÕn tróc liªn m¹ng gi÷a UMTS vµ WiMAX nh

h×nh 5.6 dùa trªn kiÕn tróc liªn m¹ng cña chuÈn 3GPP.



123

H×nh 4.6: KiÕn tróc liªn m¹ng WiMAX-UMTS

Çc thuª bao di ®éng lµ çc nót di ®éng cã thÓ giao tiÕp víi c¶ hai m¹ng

UMTS vµ WiMAX. Tuy nhiªn çc nót nµy chØ nèi víi mét m¹ng truy nhËp t¹i

mét thêi ®iÓm. Do ®ã qu¸ tr×nh chuyÓn giao gi÷a UMTS WiMAX sÏ lµ chuyÓn

giao cøng.

M¹ng truy nhËp WiMAX cung cÊp çc dÞch vô truy nhËp cho çc MS. Sù di ®éng bªn trong m¹ng WiMAX ®îc qu¶n lý bëi WiMAX Home Agent (HA)

®îc ®Æt gi÷a cæng ASN vµ WAG. WiMAX HA kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i ®îc gép

trong m¹ng lâi 3GPP ®Ó cho phÐp nã ®éc lËp víi hÖ thèng 3GPP. Foreign Agents

(FA) ®îc ®Æt trong cæng ASN vµ ®îc xem nh lµ local FA trong kiÕn tróc liªn

m¹ng. WiMAX AN ®îc kÕt nèi víi UMTS th«ng qua WAG tíi 3GPP AAA

server ®Ó dïng trong qu¸ tr×nh x¸c thùc WiMAX. WAG lµ cæng mµ th«ng qua nã

d÷ liÖu chuyÓn tõ/ tíi m¹ng WiMAX AN ®îc ®Þnh tuyÕn ®Ó cung cÊp çc dÞch

vô 3GPP cho MS.

Chøc n¨ng cña WAG bao gåm b¾t buéc ®Þnh tuyÕn gãi tin th«ng qua PDG,

thùc thi çc th«ng tin vÒ tµi kho¶n vµ läc gãi tin. Chøc n¨ng chÝnh cña PDG lµ



124

®Þnh tuyÕn gãi tin nhËn ®îc tõ/göi ®i tõ PDN tíi/tõ MS vµ thùc hiªn chøc n¨ng

cña FA.

Sù di ®éng trong m¹ng UMTS ®îc qu¶n lý bëi nh÷ng c¬ chÕ di ®éng cña

chÝnh nã vµ chøc n¨ng cña FA sÏ ®îc thùc hiÖn trong GGSN. §Ó cho phÐpchuyÓn giao däc gi÷a hai c«ng nghÖ HA sÏ ®îc ®Æt trong PDN vµ qu¶n lý FAs

cña c¶ hai m¹ng WiMAX vµ UMTS.

4.3.2.2 Qu¶n lý IP

Trong m¹ng WiMAX mçi lÇn thiÕt bÞ di ®éng thay ®æi cæng ASN nã sÏ ®¹t

®îc mét ®Þa chØ local IP míi th«ng qua DHCP server. ASN GW cã thÓ biÕt ®Þa

chØ IP míi nµy mµ còng cã thÓ hái DHCP server vÒ ®Þa chØ HA cña WiMAX v×

nã ®ãng vai trß nh mét DHCP chuyÓn tiÕp.

ASN GW sau ®ã sÏ th«ng tin cho BS ®ang phôc vô vÒ ®Þa chØ IP míi cña

MS vµ göi ®¨ng ký Mobile IP cho WiMAX HA. Mét ®êng hÇm IP cã thÓ ®îc

sö dông ®Ó truyÒn gãi tin IP gi÷a WiMAX HA vµ FA. Mçi lÇn thiÕt bÞ chuyÓn kÕt

nèi tíi m¹ng UMTS nã sÏ khëi ®Çu thñ tôc kÝch ho¹t PDP context. §Þa chØ tõ xa

®îc cung cÊp bëi HA hoÆc mét thùc thÓ bªn ngoµi trong PDN sÏ ®îc gi÷

nguyªn vµ sÏ ®îc th«ng b¸o cho GGSN th«ng qua PDP context kÝch ho¹t. §Þa

chØ IP tõ xa lµ mét ®Þa chØ home toµn cÇu ®îc sö dông ®Ó th«ng b¸o vÒ ®Þa chØbªn ngoµi vµ c¸c nót t¬ng øng. Nã cã thÓ lµ ®Þa chØ IP tÜnh hoÆc ®éng lÊy ®îc

tõ HA hay mét m¹ng bªn ngoµi kh¸c khi thiÕt bÞ di ®éng lÇn ®Çu tiªn kÕt nèi víi

m¹ng, ®îc kh¸m ph¸ vµ ®îc ®¨ng ký víi HA. PDG/GGSN sÏ chÞu tr¸ch nhiÖm

chuyÓn tiÕp ®Þa chØ IP tõ xa cña MS tíi MS.

4.3.4 Thñ tôc chuyÓn giao

§Ó gi¶m kho¶ng thêi gian ng¾t qu·ng khi chuyÓn giao, chóng ta sÏ chØ ra

thñ tôc chuyÓn giao. Tríc khi dêi bá m¹ng ®ang phôc vô c¸c thiÕt bÞ b¾t ®Çu

chuÈn bÞ mét ®iÓm g¾n kÕt míi trong m¹ng ®ang híng tíi. §Ó gi¶m sù mÊt m¸t

tin trong qu¸ tr×nh chuyÓn giao, FA cò sÏ th«ng b¸o cho HA vÒ sù di chuyÓn cña



125

MS ®Ó HA cã thÓ t¹o mét bé ®Öm d÷ liÖu vµ chuyÓn chóng tíi MS ngay khi HA

nhËn ®îc MIP míi tõ MS.

4.3.4.1 ChuyÓn giao tõ m¹ng truy nhËp WiMAX ®Õn UTRAN Tríc khi qu¸ tr×nh chuyÓn giao b¾t ®Çu, thiÕt bÞ di ®éng ®îc nèi víi dÞch

vô 3GPP th«ng qua m¹ng truy nhËp WiMAX. Khi MS vµo vïng chuyÓn giao, MS

sÏ ®o chÊt lîng tÝn hiÖu tõ c¸c cell UMTS kÕ cËn. NÕu ®iÒu kiÖn cho phÐp

chuyÓn giao däc, quyÕt ®inh chuyÓn giao däc sÏ ®îc ®a ra. M¹ng UTRAN

®ang híng tíi sÏ ®îc th«ng b¸o vÒ sù chuyÓn giao s¾p x¶y ra tõ m¹ng WiMAX

th«ng qua th«ng ®iÖp yªu cÇu HO ®îc chuyÓn th«ng qua m¹ng lâi. MS sÏ thùc

hiÖn thñ tôc g¾n kÕt GPRS víi UTRAN. §iÒu kiÖn qu¶n lý di ®éng sÏ ®îc thùc

hiÖn ë MS vµ SGSN. ViÖc ®¨ng ký MIP gi÷a HA vµ GGSN/FA míi sÏ ®îc cËp

nhËt sau khi PDP context ®îc kÝch ho¹t gi÷a GGSN vµ MS. Chi tiÕt cña thñ tôc

chuyÓn giao nµy ®îc m« t¶ ë h×nh 5.7

H×nh 4.7: Thñ tôc chuyÓn giao tõ WiMAX sang UMTS



126

1. Tr¹m BS göi th«ng ®iÖp qu¶ng ço vÒ topo m¹ng theo chu kú ®Ó th«ng

b¸o cho MS cña çc tr¹m BS kÕ cËn trong WiMAX vµ nót Bs. Mét ph¬ng ph¸p

kh¸c, lµ MS quÐt çc kªnh kh¸c nhau ®Ó t×m ra topo cña ngêi hµm xãm, tuynhiªn ®©y kh«ng ph¶i lµ gi¶i ph¸p tèt.

Trong phÇn nghiªn cøu nµy chóng ta coi nh ®· tån t¹i sù tháa thuËn gi÷a

çc nhµ vËn hµnh m¹ng WiMAX vµ UMTS. Do ®ã çc Nót B cña UMTS cã thÓ

chuyÓn çc th«ng tin cho MS cña cell WiMAX kÕ cËn.

2. Dùa trªn sù qu¶ng ço vÒ topo m¹ng, MS sÏ thùc hiÖn ®ång bé vµ ®o tÝn

hiÖu. BiÖn ph¸p chuyÓn tr¹ng th¸i trong mét hÖ thèng cã thÓ dùa trªn sù suy gi¶m

tÝn hiÖu ®o ®îc hoÆc dùa trªn sù cÇn thiÕt chuyÓn ®æi gi÷a hai c«ng nghÖ truy

nhËp ®Ó hç trî yªu cÇu QoS cao h¬n, vµ chi phÝ thÊp h¬n. V× WiMAX ho¹t ®éng

trong m« h×nh TDD, trong suèt kho¶ng thêi gian mét khung híng xuèng, chØ cã

mét vµi ký hiÖu OFDM ®îc th«ng b¸o tíi thiÕt bÞ di ®éng.

V× vËy thêi gian duy tr× cã thÓ ®îc sö dông ®Ó ®o tÝn hiÖu çc cell cña

hµng xãm. Chó ý r»ng ®Ó ®o ®¹c cÈn thËn trªn çc cell UMTS çc th«ng tin nh

m· scrambling, tÇn sè sãng mang sÏ ®îc gép trong th«ng ®iÖp qu¶ng ço m¹ng.

3. Sau bíc ®o ®¹c tÝn hiÖu MS sÏ göi b¸o ço vÒ çc th«ng sè nµy cho BS.

B¶n th«ng b¸o nµy sÏ chøa møc ®é chÊt lîng tÝn hiÖu cña çc cell UMTS øngcö.

4. Tr¹m BS WiMAX sÏ khëi ®Çu thñ tôc chuyÓn giao b»ng çch c«ng bè

vÒ UMTS ®Ých th«ng qua yªu cÇu chuyÓn giao (HO). PDG sÏ thùc hiÖn yªu cÇu

DNS ®Ó biÕt vÒ ®Þa chØ cña GGSN sÏ phôc vô APN cña MS hiÖn t¹i. Khi PDG lùa

chän ®îc mét GGSN trong mét lo¹t çc danh s¸ch GGSN tõ qu¸ tr×nh yªu cÇu

DNS vµ göi yªu cÇu HO tíi çi ®· ®îc chän. NÕu PDG kh«ng nhËn bÊt kú sù

®¸p l¹i nµo tõ GGSN trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, nã sÏ lùa chän mét

GGSN kh¸c trong d¸ch s¸ch t×m thÊy vµ göi l¹i th«ng ®iÖp yªu cÇu HO.5. GGSN sau ®ã sÏ göi th«ng ®iÖp yªu cÇu HO tíi SGSN sÏ phôc vô çc

nót B ®îc chØ ra. §Ó cã thÓ kh«i phôc l¹i ®Þa chØ cña SGSN ®ang phôc vô mét

nót B nµo ®ã, chóng ta cho r»ng server DNS hay Home Location Register (HLR)

lu tr÷ nh÷ng th«ng tin ®Þnh tuyÕn nµy.



127

6. M¹ng RAN ®Ých sÏ thiÕt lËp çc nguån th«ng tin bao gåm nguån radio

cho MS. Bíc nµy nh»m môc ®Ých kiÓm tra xem nót B UMTS øng cö cã thÓ chÊp

nhËn sù chuyÓn giao cña MS víi møc QoS ®a ra hay kh«ng.

7. Nót B mµ cho phÐp sù chuyÓn giao cña MS sÏ göi th«ng ®iÖp hç trî HOtíi ASN GW cã chøc n¨ng quyÕt ®Þnh chuyÓn giao.

8. Sau khi nhËn ®îc th«ng ®iÖp hç trî chuyÓn giao, ASN GW lùa chän

cell UMTS tèt nhÊt vµ göi l¹i c©u lÖnh HO cho MS. Th«ng ®iÖp nµy bao gåm sù

giíi thiÖu vÒ nót B míi vµ çc th«ng tin yªu cÇu ®Ó thiÕt lËp mét kÕt nèi míi. T¹i

qu¸ tr×nh trao ®æi nµy cã thÓ sÏ ph¶i yªu cÇu mét sè lîng lín th«ng tin vµ sÏ

thªm trÔ vµo qu¸ tr×nh chuyÓn giao, do vËy ngêi ta thêng thÝch sö dông c¬ chÕ

cÊu h×nh tríc. §iÒu nµy cã nghÜa lµ mét sè lîng tham chiÕu t¬ng øng víi mét

tËp çc th«ng sè UTRAN ®îc x¸c ®Þnh tríc sÏ ®îc thªm vµo c©u lÖnh chuyÓn

giao. MS sÏ lÊy nh÷ng th«ng tin cÊu h×nh v« tuyÕn tríc. Trong suèt kho¶ng thêi

gian kÕt nèi t¹m thêi, MS cã thÓ cÊu h×nh l¹i kÕt nèi cho phï hîp.

9. Ngay sau ®ã ASN GW göi th«ng ®iÖp kh¼ng ®Þnh sù thµnh c«ng cña qu¸

tr×nh chuyÓn giao, bao gåm nhËn d¹ng nót B míi tíi PDG/FA. Nguån v« tuyÕn

®îc cÊp ph¸t trong m¹ng WiMAX sÏ ®îc gi¶i phãng.

10. Sau khi nhËn ®îc th«ng ®iÖp x¸c nhËn sù chuyÓn giao. PDG/FA sÏ

göi th«ng ®iÖp cËp nhËt tíi HA ®Ó th«ng b¸o vÒ sù di chuyÓn cña MS. HA sÏdõng viÖc göi gãi tin cho MS th«ng qua PDG/FA nµy vµ sÏ dïng bé ®Öm ®Ó chøa

tin cho ®Õn khi nã nhËn ®îc mét MIP míi tõ m¹ng ®Ých UMTS.

11. MS thùc hiÖn thñ tôc g¾n kÕt víi m¹ng UTRAN. Thñ tôc g¾n kÕt sÏ

bao gåm viÖc truy nhËp vµo SGSN, x¸c thùc víi AAA Server vµ cËp nhËt vÒ vÞ trÝ.

12. Sau khi thùc hiÖn g¾n kÕt GPRS thµnh c«ng, MS sÏ b¾t ®Çu kÝch ho¹t

PDG context th«ng qua ®ã MS sÏ th«ng b¸o vÒ ®Þa chØ IP tõ xa (®Þa chØ home

toµn cÇu cña nã) tíi GGSN.

13. Sau khi kÕt nèi ®îc thiÕt lËp gi÷a GGSN/FA míi vµ MS, GGSN/FAmíi nµy sÏ thùc hiÖn ®¨ng ký MIP víi HA bao gåm ®Þa chØ IP tõ xa cña MS vµ

®Þa chØ cña chÝnh GGSN/FA ®ã. D÷ liÖu sÏ ®îc chuyÓn tíi MS th«ng qua mét

nót B vµ thñ tôc chuyÓn giao hoµn thµnh.



128

4.3.4.2 ChuyÓn giao tõ UTRAN tíi m¹ng truy nhËp WiMAX

Tríc khi qu¸ tr×nh chuyÓn giao b¾t ®Çu, MS n»m trong m¹ng UMTS. Khi

MS di chuyÓn sang vïng chung gi÷a hai m¹ng, nã cã thÓ ®o vÒ chÊt lîng tÝn

hiÖu tõ çc tr¹m BS xung quanh. Khi m¹ng quyÕt ®Þnh chuyÓn giao sangm¹ngWiMAX, MS sÏ thiÕt lËp kÕt nèi víi m¹ng truy nhËp WiMAX, thùc hiÖn

x¸c thùc vµ cËp nhËt viÖc ®¨ng ký MIP v.v…. S¬ ®å chuyÓn giao tõ cell UMTS

tíi cell WiMAX ®îc m« t¶ nh h×nh 5.8

H×nh 4.8: Thñ tôc chuyÓn giao tõ UMTS sang WiMAX

1.UTRAN sÏ chÞu tr¸ch nhiÖm ph¸t hiÖn nhu cÇu chuyÓn giao vµ qu¸ tr×nh

®o ®¹c çc th«ng sè trong hÖ thèng lóc ban ®Çu b»ng çch göi ®i çc th«ng ®iÖp

kiÓm so¸t sù ®o ®Æc nµy tíi MS. Th«ng ®iÖp nµy chøa çc th«ng tin vÒ ngêihµng xãm WiMAX, çc d¹ng m« h×nh ®· ®îc nÐn, v.v…

2. Trong khi MS sö dông d¹ng m« h×nh FDD, ®Ó thùc hiÖn ®îc viÖc ®o

®¹t çc th«ng sè ë çc cell WiMAX, nã ph¶i sö dông m« h×nh nÐn. Chó ý r»ng



129

viÖc ®o ®¹t t¹i cell WiMAX ®îc thùc hiÖn ë phÇn mµo ®Çu cña mçi khung

WiMAX.

3. Sau kho¶ng thêi gian ®o ®¹t, MS göi th«ng b¸o vÒ kÕt qu¶ cã ®îc tíi

m¹ng. B¸o ço nµy chøc çc th«ng sè chØ ra møc tÝn hiÖu cña çc tr¹m ph¸t sãngWiMAX kÕ cËn.

4. RNC sÏ b¾t ®Çu thñ tôc chuyÓn giao b»ng çch th«ng b¸o cho tr¹m BS

®Ých vÒ vÞ trÝ cña thiÕt bÞ sÏ thùc hiÖn chuyÓn giao. Th«ng ®iÖp yªu cÇu HO gåm

cã APN cña MS, nhËn d¹ng BS øng cö, møc ®é yªu cÇu QoS cña øng dông hiÖn

t¹i v.v… sÏ ®îc göi ®Õn GGSN. GGSN sÏ thùc hiÖn yªu cÇu DNS ®Ó biÕt vÒ ®Þa

chØ cña PDG ®ang phôc vô APN hiÖn t¹i cña MS. GGSN lùa chän mét PDG trong

danh s¸ch cã ®îc vµ göi tíi nã th«ng ®iÖp yªu cÇu HO. NÕu GGSN kh«ng nhËn

®îc bÊt kú th«ng ®iÖp nµo ®¸p l¹i tõ PDG sau mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh,

nã sÏ göi th«ng ®iÖp yªu cÇu HO tíi PDG kh¸c trong danh s¸ch. Th«ng ®iÖp yªu

cÇu HO sÏ ®îc chuyÓn tíi tr¹m BS cã kh¶ n¨ng dùa trªn çc th«ng tin ®Þnh

tuyÕn ë PDG. Môc ®Ých cña bíc nµy lµ kiÓm tra liÖu tr¹m BS ®Ých cã thÓ chÊp

nhËn sù chuyÓn giao víi møc ®é QoS nh yªu cÇu hay kh«ng.

5. Tr¹m BS cña WiMAX cung cÊp sù chuyÓn giao sÏ chuyÓn HO ®Ó hç trî

RNC.

6. RNC sÏ lùa chän tr¹m BS WiMAX ®Ých tèt nhÊt trong sè çc tr¹m BS®îc hç trî vµ göi c©u lÖnh HO tíi MS. Th«ng ®iÖp nµy bao gåm tÊt c¶ çc th«ng

tin yªu cÇu cho viÖc thiÕt lËp kÕt nèi ®Ó lùa chän mét BS WiMAX ®Ých.

7. Ngay sau ®ã RNC göi th«ng ®iÖp x¸c nhËn HO. ThiÕt bÞ di ®éng sÏ

kh«ng kÕt nèi víi UMTS mµ b¾t ®Çu kÕt nèi víi BS WiMAX.

8. Sau khi nhËn ®îc th«ng ®iÖp x¸c nhËn chuyÓn giao, GGSN/FA göi

th«ng ®iÖp cËp nhËt MIP tíi HA ®Ó th«ng b¸o vÒ sù di chuyÓn cña MS. HA sau

®ã sÏ dõng viÖc göi çc gãi tin tíi MS th«ng qua GGSN/FA vµ dïng bé ®Öm lèi

vµo ®Ó chøa çc gãi tin cho ®Õn khi nã nhËn ®îc MIP míi tõ m¹ng WiMAX.9. Dùa trªn çc th«ng tin trong th«ng ®iÖp yªu cÇu HO, tr¹m BS cña

WiMAX sÏ cung cÊp c¬ héi ranging khëi ®Çu mµ kh«ng cã c¹nh tranh tíi MS

b»ng çch thay thÕ Fast Ranging Information Element trong UL-MAP. Th«ng tin

nµy sÏ h÷u Ých cho viÖc thiÕt lËp kÕt nèi RAN cña MS. NÕu kh«ng MS sÏ ph¶i



130

thùc hiÖn thñ tôc ranging ban ®Çu theo çch th«ng thêng nh vËy sÏ mÊt nhiÒu

thêi gian.

10. MS b¾t ®Çu viÖc thiÕt lËp kÕt nèi b»ng çch trao ®æi Ranging Request

(RNGREQ)/Ranging Response (RNG-RSP) víi tr¹m BS WiMAX ®Ých.11. Trong m¹ng truy nhËp WiMAX, MS sÏ thùc hiÖn yªu cÇu DHCP ®Ó cã

®îc ®Þa chØ IP míi. Trong hoµn c¶nh nµy, chóng ta m« t¶ thñ tôc cÊp ph¸t ®Þa

chØ dùa trªn c¬ chÕ IPv4. NÕu sö dông IPv6, viÖc cÊp ®Þa chØ sÏ ®îc thùc hiÖn

bëi c¬ chÕ Stateless Address Autoconfiguration mµ kh«ng cã sù hiÖn diÖn cña

DHPC server. Th«ng qua thñ tôc nµy, ASN GW còng biÕt ®îc ®Þa chØ cña

WiMAX HA mµ ®ang phôc vô cho qu¸ tr×nh ®¨ng ký MIP trong bíc tiÕp theo.

12. MS thùc hiÖn viÖc ®¨ng ký MIP ®Ó liªn kÕt ®Þa chØ néi bé cña nã víi

phÇn qu¶n lý ®Þa chØ.

13. MS thùc hiÖn ph©n gi¶i DNS ®èi víi ®Þa chØ cña PDG. MS sö dông

APN ®Ó chØ ra dÞch vô m¹ng muèn truy nhËp. Yªu cÇu DNS sÏ ®îc chuyÓn tíi

ASN GW mµ ®ang thùc hiÖn chuyÓn yªu cÇu nµy tíi DNS Server. MS sÏ lùa chän

PDG phï hîp trong sè danh s¸ch PDG ®îc ®a ra trong th«ng ®iÖp ®¸p l¹i DNS.

Chó ý r»ng viÖc lùa chän PDG ë ®©y rÊt kh¸c so víi viÖc lùa chän PDG bëi

GGSN trong bíc yªu cÇu hay hç trî HO.

14. MS sÏ thiÕt lËp ®êng hÇm ®Çu cuèi víi PDG ®· chän sö dông giaothøc IKEv2. Th«ng qua qu¸ tr×nh nµy, MS sÏ b¸o cho PDG vÒ ®Þa chØ IP tõ xa

hay ®Þa chØ côc bé. Mçi lÇn thay ®æi m¹ng ASN, thuª bao sÏ cã mét ®Þa chØ IP

côc bé míi vµ do ®ã mét ®êng hÇm míi sÏ ®îc t¹o nªn. Liªn quan ®Õn sù di

®éng gi÷a çc m¹ng WiMAX, thêi gian yªu cÇu cho viÖc thiÕt lËp mét ®êng

hÇm IPsec míi khi thay ®æi ASN cã thÓ rÊt l©u vµ sù di chuyÓn kh«ng h¹n chÕ lµ

kh«ng ®¹t ®îc. §Ó t¨ng tèc ®é cho viÖc cÊp ®êng hÇm IPsec, cã thÓ sö dông c¬

chÕ MOBIKE.

15. PDG thùc hiÖn ®¨ng ký víi HA ngay khi nã ®îc th«ng b¸o vÒ ®Þa chØIP tõ xa cña MS. Çc gãi tin sÏ ®îc chuyÓn tíi MS th«ng qua WiMAX AN. Thñ

tôc chuyÓn giao hoµn thµnh.



131

4.4 KÕt luËn

Trong phÇn nµy võa giíi thiÖu kiÕn tróc m¹ng liªn kÕt gi÷a UMTS vµ

WiMAX dùa trªn chuÈn 3GPP vµ ®a ra c¸c thñ tôc chuyÓn giao høa hÑn nh÷ng

®Æc ®iÓm nh tû lÖ mÊt tin thÊp, thêi gian gi¸n ®o¹n ng¾n trong suèt qu¸ tr×nhchuyÓn giao. Sù di ®éng gi÷a hai m¹ng truy nhËp ®¹t ®îc b»ng c¬ chÕ Mobile IP

ë líp m¹ng. Sù mÊt gãi tin trong chuyÓn giao gi¶m v× FA cò ®· th«ng b¸o cho

HA vÒ sù di chuyÓn cña MS vµ HA sÏ lu d÷ liÖu t¹m thêi. KiÕn tróc liªn m¹ng

nµy kh«ng yªu cÇu sù thay ®æi nµo vÒ c¬ së h¹ tÇng, ®©y lµ mét u ®iÓm lín nhÊt.

S¬ ®å chuyÓn giao ®îc ®a ra cÇn trao ®æi th«ng ®iÖp gi÷a PDG vµ GGSN, ®îc

xem nh ®ang phôc vô APN víi sù gióp ®ì cña DNS server. Trong trêng hîp

MS kÕt nèi víi nhiÒu APN thñ tôc chuyÓn giao sÏ phøc t¹p h¬n vµ sÏ ®îc nghiªn

cøu sau.



132

ThuËt ng÷ viÕt t¾t

3G 3rd Genneration (of Mobile

networks)

M¹ng di ®éng thÕ hÖ thø 3

AAA Authentication Authority

and Accounting

NhËn thùc, cÊp quyÒn vµ tÝnh

cíc

ACK Acknowledgement X¸c nhËn

ACR Access Control Router Router ®iÒu khiÓn truy nhËp

ADSL Asymmetric Digital

Subcriber Line

§êng d©y thuª bao sè kh«ng

®èi xøng

AES Advanced EncryptionStandard ChuÈn m· hãa d÷ liÖu cao cÊp

AK Authorization Key Khãa trao quyÒn

AP Access Point §iÓm truy nhËp

APN Access Point Name Tªn ®iÓm truy nhËp

ARQ Automatic Repeat Request Tù ®éng lÆp l¹i yªu cÇu

ASK Amplitude Shift Keying Kho¸ dÞch chuyÓn biªn ®é

ATM Asynchronous Transfer

Mode

Ph¬ng thøc truyÔn dÉn ®ång

béBER Bit Error Rate Tû sè lçi bÝt

BPSK Binary Phase Shift Keying Kho¸ dÞch pha nhÞ ph©n

BS Base Station Tr¹m gèc

BSS Basic Service Set Bé dÞch vô c¬ së

BT Bandwidth-Time product TÝch thêi gian-®é réng b¨ng

tÇn

BTS Base Transmit Station Tr¹m ph¸t sãng gèc

BWA Broadband Wireless Access Truy nhËp b¨ng réng kh«ng

d©y

CBC Cipher block Chaining Mét ph¬ng ph¸p m· hãa b¶o

mËt



133

CCK Complementary Code

Keying

Kho¸ m· bæ xung

CCS Common Channel Signaling B¸o hiÖu kªnh chung

CDMA Code Division MultipleAccess

§a truy nhËp ph©n chia theom·

CFB Cipher Feedback Mét ph¬ng ph¸p m· hãa b¶o

mËt

CID Connection Identify NhËn d¹ng kÕt nèi

CN Core Network M¹ng lâi

CPE Customer Premise

Equipment

ThiÕt bÞ ngêi dïng

CS Channel Switched ChuyÓn m¹ch kªnh

CSMA Carrier Sense Multiple

Access

§a truy nhËp c¶m øng sãng

mang

CSMA/CA CSMA with Collision

Avoidance

CSMA tr¸nh xung ®ét

CTR Couter Mét d¹ng nh·n thêi gian

CTS Clear To Send Xo¸ ®Ó ph¸t

DFS Dynamic FrequencySelection

Lùa chän tÇn sè ®éng

DHCP Dynamic Host

Configuration Protocol

Giao thøc cÊu h×nh Host ®éng

DNS Domain Name System HÖ thèng tªn miÒn

DOCSIS Data over Cable Service

Interface Specification

DSL Digital Subcriber Line §êng d©y thuª bao sè

ECB Electronic Codebook Mét ph¬ng ph¸p m· hãa b¶omËt

EDGE Enhanced Data Rate for

GSM Evolution

Tèc ®é d÷ liÖu t¨ng cêng

cho ph¸t triÓn GSM



134

ESS Extended Service Set Bé dÞch vô më réng

ETSI European Telecom Standard

Institute

ViÖn tiªu chuÈn ViÔn th«ng

ch©u ¢u

FBWA Fixed Broadband WirelessAccess

Truy nhËp b¨ng réng kh«ngd©y cè ®Þnh

FDD Frequency Division Duplex Song c«ng ph©n chia theo tÇn

sè

FEC Forward Error Correction Söa lçi tríc

FSK Frequency Shift Keying Kho¸ dÞch chuyÓn tÇn sè

GFR Guaranteed Frame Rate Tèc ®é khung ®îc ®¶m b¶o

GGSN Gateway GPRS Support

Node

Nót hç trî cæng GPRS

GMH Generic MAC Header PhÇn mµo ®Çu chung líp

MAC

GPC Grant per Connection CÊp ph¸t cho mçi kÕt nèi

GPRS General Packet Radio

Service

DÞch vô v« tuyÕn gãi chung

GPSS Grant per Subcriber Station CÊp ph¸t cho mçi thuª bao

GSM Global System for MobileCommunications

HÖ thèng th«ng tin toµn cÇucho ®iÖn tho¹i di ®éng

HA Home Agent T¸c nh©n chñ

HEC Header Error Check KiÓm tra lçi mµo ®Çu

Hiper

LAN

High Performance LAN LAN chÊt lîng cao

HLR Home Location Register Bé ®¨ng ký vÞ trÝ thêng chó

HMAC Hashed Message

Authentication Code

M· x¸c thùc th«ng ®iÖp

HashedHO Handoff ChuyÓn giao

HPLMN Home Public Land Mobile

Network

M¹ng di ®éng mÆt ®Êt c«ng

céng chñ



135

IEEE Institute of Electrical and

Electronic Engineers

HiÖp héi çc kü s ®iÖn vµ

®iÖn tö

IFS InterFrame Space Kho¶ng çch gi÷a çc khung

IMS IP Multimedia Subsystem Ph©n hÖ ®a ph¬ng tiÖn IP IP Internet Protocol Giao thøc Internet

ISM Industry Science Medicine B¨ng tÇn c«ng nghiÖp, kü

thuËt vµ y tÕ

ISO International Organization

for Standardization

Tæ chøc quèc tÕ chuyªn vÒ

çc tiªu chuÈn

LAN Local Area Network M¹ng côc bé

LLC Logical Link Control (layer) Líp ®iÒu khiÓn kiªn kÕt vËt lý

LOS Line-Of-Sight Ph¬ng thøc truyÒn v« tuyÕn

cÇn ph¶i tho¶ m·n tÇm nh×n

th¼ng

MAC Medium Access Control §iÒu khiÓn truy nhËp m«i

trêng

MAN Metropolitan Area Network M¹ng khu vùc ®« thÞ

MIC Message Integrity Code M· toµn vÑn th«ng ®iÖp

MIMO Multiple-Input, Multiple-Output

NhiÒu ®Çu vµo, nhiÒu ®Çu ra

MPDU MAC Protocol Data Unit Khèi d÷ liÖu giao thøc MAC

MSDU MAC Service Data Unit Khèi d÷ liÖu dÞch vô MAC

NIC Network Interface Card Card giao tiÕp m¹ng

NLOS Non-Line-Of-Sight Kh«ng tÇm nh×n th¼ng

NNI Network- network Interface Giao diÖn m¹ng- m¹ng

nrtPS non-real time Polling Service DÞch vô kiÓm so¸t kh«ng cÇn

thêi gian thùcOFB Output Feedback Mét ph¬ng ph¸p m· hãa b¶o

mËt

OFDM Orthogonal Frequency GhÐp ph©n chia tÇn sè trùc



136

Division Multiplexing giao

OFDMA Orthogonal Frequency

Division Multiple Access

§a truy nhËp ph©n chia theo

tÇn sè trùc giao

OSI Open SystemsInterconnection

Quan hÖ gi÷a çc hÖ thèngmë

PAN Personal Area Network M¹ng ç nh©n

PDA Personal Digital Assistance ThiÕt bÞ hç trî ç nh©n kü

thuËt sè

PDG Packet Data Gateway Cæng d÷ liÖu gãi

PDN Packet Data Network M¹ng d÷ liÖu gãi

PDU Protocol Data Unit §¬n vÞ d÷ liÖu giao thøc

PHS Payload Header Suppression ChÆn mµo ®Çu t¶i tin

PHY Physical Líp vËt lý

PKM Privacy Key Management Qu¶n lý khãa b¶o mËt

PMP Point-to-multipoint §iÓm - §a ®iÓm

PS Packet Switched ChuyÓn m¹ch gãi

PS Physical Slot Khe vËt lý

PSK Phase Shift Keying Kho¸ dÞch chuyÓn pha

PSS Portable Subcriber Station Tr¹m thuª bao di ®éngPSTN Public Switched Telephone

Network

M¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn

m¹ch c«ng céng

PTP Point-to-point §iÓm-®iÓm

PVC Permanent Virtual Circuit Kªnh ¶o cè h÷u

QAM Quadrature Amplitude

Modulation

Ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ biªn

®é cÇu ph¬ng

QoS Quality of Service ChÊt lîng dÞch vô

QPSK Quadrature Phase ShiftKeying

Kho¸ dÞch chuyÓn pha cÇuph¬ng

RADIUS Remote Authentication Dial-

in user service

Lµ giao thøc x¸c thùc dïng

trong dÞch vô truy nhËp



137

internet b»ng ph¬ng ph¸p

quay sè

RAN Radio Access Network M¹ng truy nhËp v« tuyÕn

RAS Radio Access System HÖ thèng truy nhËp v« tuyÕnRLC Radio Link Control §iÒu khiÓn liªn kÕt v« tuyÕn

RNC Radio Network Controller Bé ®iÒu khiÓn m¹ng v« tuyÕn

RNS Radio Network Subsystem Ph©n hÖ m¹ng v« tuyÕn

rtPS real-time Polling Service DÞch vô kiÓm so¸t thêi gian

thùc

RTS Request To Send Yªu cÇu göi

SA Security Association Liªn kÕt an ninh

SAP Service Access Point §iÓm truy nhËp dÞch vô

SDU Service Data Unit §¬n vÞ d÷ liÖu dÞch vô

SGSN Serving GPRS Support Node Nót hç trî phôc vô GPRS

SNMP Simple Network

Management Protocol

Giao thøc qu¶n lý m¹ng ®¬n

gi¶n

SNR Signal to Noise Ratio Tû sè tÝn hiÖu / t¹p ©m

SOFDM Scalable Orthogonal

Frequency DivisionMultiplexing

GhÐp ph©n chia tÇn sè trùc

giao më réng

SPVC Soft Permanent Virtual

Circuit

Kªnh ¶o cè h÷u mÒm

SS Subcriber Station Tr¹m thuª bao

SVC Switched Virtual Circuit Kªnh ¶o chuyÓn m¹ch

TCP Transmission Control

Protocol

Giao thøc ®iÒu khiÓn truyÒn

dÉn

TDD Time Division Duplex Song c«ng ph©n chia theothêi gian

TDD Time Division Duplexing Song c«ng ph©n chia theo

thêi gian



138

TDES Triple Data Encryption

Standard

ChuÈn m· hãa d÷ liÖu 3 lÇn

TDM Time Division Multiplexing Sù truyÒn dån kªnh ph©n chia

theo thêi gianTDMA Time Division Multiple

Access

§a truy nhËp ph©n chia theo

thêi gian

TEK Traffic Encryption Key Khãa b¶o mËt d÷ liÖu

TFTP Trivial File Transfer

Protocol

Giao thøc chuyÓn giao file

th«ng thêng

UE User Equipment ThiÕt bÞ ngêi dïng

UMTS Universal Mobile

Telecommunication System

HÖ thèng viÕn th«ng di ®éng

toµn cÇu

UNI User-Network Interface Giao diÖn gi÷a ngêi sö dông

vµ m¹ng

UTRAN UMTS Terrestrial Radio

Access Network

M¹ng truy nhËp v« tuyÕn mÆt

®Êt UMTS

UWB Ultra Wireless Broadband Siªu b¨ng th«ng

VPLMN Visited Public Land Mobile

Network

M¹ng di ®éng mÆt ®Êt c«ng

céng kh¸chWAG WiMAX Access Gateway Cæng truy nhËp WiMAX

WEP Wire Encryption Protocol Giao thøc m· hãa b¶o mËt

h÷u tuyÕn

WiMAX Worldwide Interoperability

for Microwave Access

Truy nhËp sãng ng¾n t¬ng

t¸c toµn cÇu

WLAN Wireless Local Area

Network

M¹ng v« tuyÕn côc bé

WMAN Wireless Metropolitan AreaNetwork

M¹ng v« tuyÕn khu vùc ®« thÞ



139

Tµi liÖu tham kh¶o

[1] D. Johnston and J. Walker, “Overview of 802.16 Security,” IEEE Privacy &

Security Magazine, pp. 40–48, May 2004.

[2] E. Agis, H. Mitchel, S. Ovadia, S. Asisi, S. Bakshi, P. Iyer, M. Kibria, C.

Rogers, and J. Tsai, “Global, Interoperable BroadbandWireless

Networks: ExtendingWiMax Technology to Mobility,” Intel

Technology Journal, vol. 8, pp. 173–187, Aug. 2004.

[3] IEEE, “IEEE Standard 802.16-2000 Standard for Local and Metropolitan

Area Networks,” Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access

Systems Part 16, IEEE Press, New York, 2001[4] Intel White Paper, “ IEEE 802.16 and WiMAX”, Broadband Access For

Everyone,2003

[5] Muhammad Jaseemuddin. ”An Architecture for Integrating UMTS and

802.11 WLAN Networks”, 8th IEEE ISCC,p.716, 2003.

[6] www.developer/intel.org

[7] Thomas Hardjono and Lakshminaths R. Dondeti “security in Wireless

LANs and MANs

[8] Masters thesis: Denial of service vulnerrabilities in IEEE 802.16 wireless

network, Derrick D.Boom, 10/2004.

[9] IEEE Standard for Local and metropolitan area networks

Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,

06/2001

[10] IEEE Standards 802.16a – 2003

[11] IEEE Standards 802.16 REVd - 2004

[12] IEEE : http://www.ieee.org/16/

[13] WIMAX FORUM, 2002. An Introduction to the World Interoperability for

Microwave Access (WiMAX) Forum.

http://www.wimaxforum.org/news/downloads.asp.

http://www.wimaxforum.org/news/downloads.asp

http://www.ieee.org/16/

http://www.developer/intel.org



[14] WIMAX FORUM, 2003. WiMAX Overview.


[15] 3GPP,”3GPP system to Wireless Local Area Network (WLAN)interworking; System description”, TS 23.234 v6.4.0 March 2005.

[16] “A Tightly-coupled Integration Scheme between WiBro and cdma2000

mobile networks” _ Hongsung Chang1, Yong Chang1, and Jinsung Cho2

[17] “BWA : combined with 3G” by ZTE Corporation, PR China

[18] Understanding WiFi and WiMAX as Metro- Access Solution. White

paper of Intel.

[19] Seminar Topic: The IEEE 802.16 WiMAX Broadband Wireless Access;Physical Layer (PHY), Medium Access Control Layer (MAC), Radio

Resource Management (RRM).


bao mat va ket noi di dong cua wimax1_2

Documents