ĐỒ Án Đtvt -...

Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰCTRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN ĐTVT

Hệ thông thông tin di động GSM

Giáo viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện : Vũ Ngọc Oánh Vũ Văn Tiến

Lớp : Đ4LT – ĐTVT3

Nam Định, 10 - 2010

Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến

1


Lới Nói Đầu

Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời gian khoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại di động. Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người, trong mọi lĩnh vực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau không phân biệt khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về địa lý mọi người đều có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp phần to lớn trong việc trao đổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia một cách tích cực vào cuộc sống của con người .kể từ khi điện thoai di động ra đời nó đã trở thành thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành vật dụng thiết yếu đối với mỗi con người trong cuộc sống và sinh hoạt. Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã có những bước tiến đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà con người cần thiết

Chính sự quan trọng của công nghệ di động đối với cuộc sống và sự đam mê đối với nghành công nghệ còn khá mới mẻ này. Là một sinh viên khoa điện tử viễn thông em đã quyết định chọn đề tài “hệ thống thông tin di động mang GSM” để nghiên cứu.


2


Chương I: Cấu trúc mạng GSM 1. Tổng quan mạng mạng GSM11. Cấu trúc mạng GSM

Hình 1.1. CẤU TRÚC MẠNG GSMTrong đó:SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạchAUC: Trung tâm nhận thựcVLR: Bộ ghi định vị tạm trúHLR: Bộ ghi định vị thường trúEIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bịMSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di độngBTS: Base station system –hệ thống trạm gốcBSC: Base station Control – Đài điều khiển trạm gốcMS: Máy di độngOSS: Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác và giám sát.OMC: Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác và bảo dưỡng


3


ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụPSTN: Mạng điện thoại mặt đất công cộngCSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạchPLMN: Mạng di động mặt đất công cộngMS: Máy di động.

Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) và hệ thống trạm gốc (BSS). Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận để tránh giao thoa nhiễu. Một bộ điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhóm BTS. BSC điều khiển các chức năng như một trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC điều khiển một số trạm BTS. MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PDN, và có thể là các mạng riêng. Ở mạng cũng có một số các cơ sở dữ liệu để theo dõi như:- Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chứa thông tin về thuê bao như các dịch vụ bổ xung các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS.- Trung tâm nhận thực AUC được nối đến HLR. Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng cho các khóa bảo mật.- Bộ ghi định vị tạm trú VLR : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang phục vụ của vùng MSC, Mỗi MSC có một VLR.- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR được nối với MSC qua một đường báo hiệu nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị,chuyển giao, điều khiển công suất.1.2. Cấu trúc địa lý của mạng

Mọi mạng điện thoại đều có một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng.

Về mặt địa lý một mạng di động bao gồm :- Vùng mạng.- Vùng phục vụ.- Vùng định vị.- Ô (Cell).


4


Hình 1.2. Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý củamạng di động cellular (GSM)

a. Vùng mạng Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Trong một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các kết cuối di động

Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN

b. Vùng phục vụ: MSC/VLR Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được MSC quản lý. Để định tuyến cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.


5


Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ở một bộ ghi tạm trú, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/LVR.c. Vùng định vị (LA: Location Area )

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị. Vùng định vi là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí tổng đài MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng đinh vị LAI. Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao Đang ở trạng thái hoạt động.d. Ô (Cell)

Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell Global Identity). Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BISC Base station Identity Code ).

Các vùng ở GSM có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Mối quan hệ giữa các vùng của GSM (được thể hiện ở hình 1.3).1.3. Hệ thống chuyển mạch (ss- swictching subsytem) Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng của mạng GSM với nhau và với mạng khác.a. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC –Mobile service switching centre) Ở SS chức năng chính chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM. Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng. SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tai số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS7), mạng này bảo đảm hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM. MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình). Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác. IWF bao gồm một số thiết bị để thích ứng giao tiếp truyền dẫn.


6


Nó cho phép kết kết nối với các mạng: PSTPDN (Packet swictched public dât network: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (Circuit siched public daat network: Mạng số liệu chuyển mạch công cộng chuyển mạch theo mạch), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.b. Bộ ghi định vị thường trú ( HLR –Home Location Register)

Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứ các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiêm vụ của trung tâm này là quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép.c. Bộ ghi định vị tạm trú (VRL-Lisitor –location register)

VRL là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiện vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính sác hơn HLR. Mỗi MSC có một HLR. Ngay khi MS lưu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầ số liệu về MS này từ HLR. Đồng thời HLR sẽ thông báo là MS đang ở vùng phục vụ nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VRL sẽ có tất cả thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR. Có thể coi VLR như một HLR phân bố. - Dữ liệu bổ xung được lưu giữ ở HLR gồm:+ Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời…)+ Nhận dạng vùng định vị (LAI). + Nhận dạng của thuê bao di động tam thời (TMSI).+ Số lưu động của trạm di động (MSRN).Các chứ năng VLR thường được liên kết với chức năng MSC.d. Tổng đài di động cổng (GMSC – Gate MSC)

SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến tổng đài cổng được gọi là GSMC mà không cần biết hiện thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú). Để vậy, trước hết các tổng đài cổng phải dựa trên số danh bạ của thêu bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này. Tổng đài cổng có một giao diện với một mạng bên ngoài thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các các mạng bên ngoài với mạng GSM. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu đường


7


dây số 7 (CCS7) để có thể tương tác với các phần tử khác của SS. Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cũng đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC.e. Trung tâm nhận thực (AUC-Authentication Center)

Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã. Trung tâm nhận thực liên tục cung cấp các bộ ba cho từng thuê bao. Các bộ ba này được coi như là số liệu liên quan đến thuê bao. Một bộ ba (RAND, SRES, khóa mật mã (Ks) được sử dụng để nhận thực một cuộc gọi để tránh trường hợp Card thuê bao (card thông minh) bị mất. Ít nhất phải luôn có bộ ba mới (cho một thuê bao) ở HLR để luôn có thể cung cấp bộ ba này theo yêu cầ của MSC/VLR. AUC chủ yếu chứa một số các máy tính cá nhân gọi là PC- AUC để tạo ra các bộ ba và cung cấp chúng đến HLR. PC- AUC được coi như thiết bị vào/ra (I/O). Trong AUC các bước sau đây để tạo ra bộ ba:- Một số ngẫu nhiên không thể đoán trước được (RAND) được tạo ra.- RAND và Ki được sử dụng để tính toán trả lời được mật hiệu (SRES) và khóa mật mã (Kc) bằng hai thuật toán: SRES = A3(RAND, Ki) Kc = A8 (RAND, Ki)- RAND, SRES và Kc cũng được đưa đến HLR như một bộ ba.- Qúa trình nhận thực sẽ luôn diễn ra mỗi lần thuê bao truy cập vào mạng của hệ thống. Qúa trình nhận thực diễn ra như sau:

VLR có tất cả thông tin yêu cầu để thực hiện quá trình nhận thực (Kc, SRES, RAND). Nếu các thông tin này không sẵn có ở VLR thì VLR sẽ yêu cầu chúng từ HLR/AUC.

1. Bộ ba (Kc, SRES, RAND) được lưu giữ nó trong VLR.2. VLR gửi RAND qua MSC và BSS tới MS ( không được mã hóa).3 . MS sử dụng các thuật toán A3 và A8 và tham số Ki được lưu giữ trong SIM card của MS, cùng với RAND nhận được từ VLR, sẽ tính toán các giá trị của SRES và Kc.

4. MS gửi SRES không mã hóa tới VLR. 5. Trong VLR giá trị của SERS được so sánh với SRES mà nhận được từ máy di động. Nếu hai giá trị này là phù hợp thì nhận thực là thành công. 6. Máy di động tính toán Kc từ RAND và Ki (Ki ở trong SIM) bằng thuật toán A8. 7. Dùng Kc, thuật toán A5 và số siêu siêu khung sự mã hóa giữa MS và BSS bây giờ có thể xảy ra qua giao diện vô tuyến.f. Chức năng tương tác (IWF –Interworking function) IWM cung cấp chức năng để đảm bảo hệ thống GSM có thể giao tiếp với nhiều dạng khác nhau của mạng số liệu tư nhân và công cộng đang được sử dụng.


8


Các đặc điển cơ bản của IEM gồm:- Sự thích hợp tốc độ dữ liệu.- Sự chuyển đổi giao thức.

Một số hệ thống yêu cầu nhiều khả năng của IWM hơn các hệ thống khác, điều này phụ thuộc vào mạng mà IWM được nối tới.

CCS7 phụ thuộc quy định của từng nước, một hãng khai thác GSM có thể có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung. Nếu hãng khai thác có mạng báo hiệu này thì riêng các điểm chuyển giao báo hiệu (STP) có thể là một bộ phận của SS và có thể được thực hiện ở các điểm nút riêng hay trong cùng một MSC tùy thuộc vào hoàn cảnh kinh tế. Tương tự, một nhà khai thác GSM cũng có thể có quyền thực hiện một mạng riêng để định tuyến các cuộc gọi giữa GMSC và MSC hay thậm chí định tuyến cuộc gọi ra đến điểm gần nhất trước khi sử dụng mạng cố định. Lúc này các tổng đài quá giang có thể sẽ là một bộ phận của mạng GSM và có thể được thực hiện như một nút đứng riêng hay kết hợp với MSC.1.4. Hệ thống trạm gốc BSS. Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động (MS) thông qua giao diện vô tuyến. Vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đường truyền vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS. Tóm lại BSS thực hiện đấu các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác. BSS cũng phải được điều khiển và ít vậy nó được đấu nối với OSS. BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC.

a. Trạm thu phát gốc (BTS –Base transceiver station)Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho

giao diên vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ truyền, trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa BSC và MSC.

Các chức năng chính của BTS là :- Biến đổi truyền dẫn (dây dẫn –vô tuyến).- Các phép đo vô tuyến. - Phân tập anten.- Mật mã.- Nhảy tần. - Truyền dẫn không liên tục.


9


- Đồng bộ thời gian.- Giám sát và kiểm tra.

Mỗi BTS có thể có tối đa 4 bộ thu phát (TRX –Transceiver). Bộ thu phát cho phép đấu nối 16 TRX trên cùng một anten. Có thể đấu nối 32 TRX đến cùng một trạm anten thu.

b. BSC BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia được nối với MSC của SS. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này. Giao diện giữa BSC với MSC được gọi là giao diện A, còn giao diện giữa nó với BTS được gọi là giao diện Abis. BSC có các chức năng chính sau:- Giám sát các trạm vô tuyến gốc.- Quản lý mạng vô tuyến.- Điều khiển nối thông đến các máy di động.- Định vị và chuyển giao.- Quản lý tìm gọi.- Khai thác bảo dưỡng của BSS.- Quản lý mạng truyền dẫn.- Chức năng chuyển đổi máy (gồm cả ghép 4 kênh lưu thông GSM toàn bộ tốc độ vào một kênh 64kbit/s).- Mã hóa tiếng (giảm tốc độ bít xuống 13kbit/s) sẽ được thực hiện ở BSC. Vì vậy một đường PCM có thể truyền được 4 cuộc nối tiếng.


10


1.5. Trạm di động MSTrạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên

nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô hay thiết bị xách tay hay cầm tay. Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và sử lý giao diện vô tuyến, MS còn phải cung cấp giao diện với người sử dụng (như mic, loa, màn hình, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị khác như giao diện với máy tính cá nhân, fax… Hiện nay người ta đang cố gắng sản suất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động. Việc lựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để mở cho các nhà sản suất. Ta có thể liệt kê ba chức năng chính:

- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên kết qua mạng GSM. - Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở

giao diện vô tuyến.- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối

với kết cuối di động. Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối – modem.

Cấu trúc của một máy di động:Máy di động gồm thiết bị di động ME (Mobile equipment) và modun nhận

dạng thuê bao SIM. Modun nhận dạng thuê bao:

SIM là một modun tháo rút được để cắm vào mỗi khi thuê bao muốn sử dụng MS và rút ra khi MS không có người hoặc lắp đặt ở MS khi ban đầu đăng ký thuê bao. Có hai phương án được đưa ra:- SIM dạng card IC. - SIM dạng cắm.

a) SIM dạng card IC: Là một modun để có một giao tiếp với bên ngoài theo các tiêu chuẩn ISO về các card IC. SIM có thể là một bộ phận của card đa dịch vụ trong đó viễn thông di động GSM là một trong số các ứng dụng.

b) SIM dạng cắm: Là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hóa trong hệ thống GSM. Nó được dự định lắp đặt bán cố định ở ME . Các khai thác mạng GSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xóa một cuộc gọi. Khi sử dụng ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác của mạng GSM: - Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (như IMSI) và thực hiện các cơ chế nhận thực và tạo khóa mật mã. - Khai thác PIN người sử dụng (nếu cần mã PIN) và quản lý. - Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ được thực hiện khai thác mạng GSM khi SIM có một IMSI đúng.


11


- SIM phải có khả năng sử lý một số nhận dạng cá nhân (PIN), kể cả khi không bao giời sử dụng nó. PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban đầu được nạp bởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng ký. Sau đó người sử dụng có thể thay đổi PIN cũng như độ dài PIN tùy ý. Người sử dụng cũng có thể sử dụng chức năng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME được gọi là chức năng cấm PIN. Việc cấm này giữ nguyên cho đến khi người sử dụng cho phép lại kiểm tra PIN. Nhân viên được phép của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PIN khi đăng ký thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN không còn lựa chọn nào khác là sử dụng PIN. Chặn SIM nghĩa là đặt nó vào trạng thái cấm khai thác mạng GSM, có thể dùng khóa giải tỏa chặn cá nhân để giải tỏa chặn. Ngoài ra SIM phải có bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối thông tin như:- Số seri: Là số đơn vị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản suất, thế hệ điều hành, số SIM,…- Trạng thái SIM (chặn hay không).- Khóa nhận thực.- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI).- Khóa mật mã.- Số trình tự khóa mật mã.- Nhận dạng số thuê bao di động tạm thời (TMSI).- Loại điều khiển thâm nhập thuê bao.- Số nhận dạng cá nhân (PIN).

1.6. Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSSOSS thực hiện ba chức năng chính sau:

- Khai thác và bảo dưỡng mạng.- Quản lý thuê bao và tính cước.- Quản lý thiết bị di động.

Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:

a. Khai thác và bảo dưỡng mạng Khai thác là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của

mạng như: tải của hệ thống, mức độ chậm, số lượng chuyển giao (handover) giữa hai ô…, nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ vật chất của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời sử lý sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề suất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, để tăng vùng phủ. Việc thay đổi mạng có thể được thực hiện “mềm” qua báo hiệu, hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can


12


thiệp tại hiện trường. Ở hệ thống viễn thông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy vi tính và được tập trung ở một trạm. Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị, sữa chữa các sự cố và hỏng hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị hiện đại của mạng viễn thông có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra. Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bi để khi có sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng. Sự thay thế này có thể được thực hiện bằng điều khiển từ xa. Bảo dưỡng cũng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay đổi thiết bị có sự cố. Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được thực hiện trên nguyên lý TMN (Telecommunication Management Network: mạng quản lý viễn thông). Lúc này một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến phần tử của mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống được gọi là OMC.

b. Quản lý thuê bao Bao gồm các hoạt động đăng ký quản lý thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là

nhập và xóa thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ sung. Nhà khai thác phải có thể thâm nhập vào tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của nhà khai thác là tính cước các cuộc gọi. Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao. SIM card cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.

c. Quản lý thiết bị di động Quản lý thiết bị di động được đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equiment Identity Register) thực hiện. EIR lưu giữa tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR Chứa số liệu phần cứng của của thiết bị đó là nhận dạng thiết bị di động quốc tế ( IMEI). IMEI là duy nhất đối với một thiết bị di động (ME) nhưng nó không phải là duy nhất đối với thuê bao mà đang sử dụng nó thiết lập hay nhận một cuộc gọi. EIR được nối với MSC qua một đường báo hiện. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị, bằng cách này có thể cấm một MS có dạng không được chấp thuận. Cơ sở dữ liệu của EIR chứa danh sách của các IMEI được tổ chức như sau:- Danh sách trắng: Chứa các IMEI mà được dùng để ấn định trước sự hợp lệ của thiếp bị di động.


13


- Danh sách đen: Chứa các IMEI của MS mà được thông báo là bị mất cắp hay bị từ chối phục vụ vì một số lý do khác.

- Danh sách sám: Chứa các IMEI của MS mà có vấn đề (ví dụ: lỗi phần mềm). Tuy nhiên chúng chưa đủ lý do xác đáng để đưa vào danh sách đen.

d. Trung tâm quản lý mạng OMC cung cấp khả năng phân phối việc quản lý mạng được phân vùng hóa theo phân cấp của một hệ thống GSM hoàn chỉnh. NMC chịu trách nhiệm cho khai thác và bảo dưỡng ở mức mạng. NMC nằm ở đỉnh của cấu trúc mạng và vùng cấp mạng quản lý toàn cầu.

e. Trung tâm khai thác và bảo dưỡngOMC cung cấp một điển trung tâm mà từ đó điều khiển và giám sát các

thực thể khác của mạng (như: các trạm cơ sở, các chuyển mạch, cơ sở dữ liệu …) cũng như giám sát chất lượng dịch vụ mà được cung cấp.

Có hai loại OMC là:

- OMC (R): điều khiển BSS.- OMC (S): điều khiển NSS. OMC cung cấp các chức năng sau: - Quản lý, cảnh báo sự kiện. - Quản lý việc thực hiện. - Quản lý cấu hình. - Quản lý an toàn


14


Chương II : Các giao diện và thông tin trong hệ thống GSM

2.1. Các giao diện nội bộ mạng.

Hình 2.1. hệ thống các giao diện của mạng GSM

2.2. Giao diện vô tuyến Um (MS – BTS).

Giao diện vô tuyến là giao diện giữ BTS và thiết bị thuê bao di động MS. Đây là giao diện quan trọng nhất của GSM, đồng thời nó quyết định lớn nhất đến chất lượng dịch vụ.

Trong GSM, giao thức vô tuyến sử dụng phương thức phân kênh theo thời gian

và phân kênh theo tần số: TDMA, FDMA, GSM sử dụng băng tần 900MHz và

1800MHz. Ở đây ta xét GSM900.


15

SSVLR AUC

HLR

BSS

ISDN SSSDN

ISDN SSSDN

ISDN SSSDN

ISDN SSSDN

ISDN SSSDN

VLR

MSC

EIR

BTS

BSC

MS

OMCC

Ngoại vi

Ngoại vi

DDDD

U

FB

C

E

Abits


Mỗi kênh được đặc trưng bở một tần số sóng mang gọi là kênh tần số

RFCH

(Radio Frequency Channel) cho mỗi hứng thu phát, các tần số này cách nhau

200KHz.Tại mỗi tần số, TDMA lại chia thành 8 khe thời gian hay 8 khe thời

gian được truyền bởi một sóng mạng. Trong tương lai khi ứng dụng GSM pha

2 hay tốc độ “Half-rate” (bán tốc) thì số khe sẽ là 16. Trong GSM900, mỗi kênh

vật lý là một khe thời gian ở một sóng mạng vô tuyến được chỉ định

Dải thông tần một kênh vật lý là 200KHz, dải tần ở biên cũng rộng 200KHz. Với GSM900 có 124 kênh tần số RFCH (890 ÷ 915)Mhz cho đường lên và RFCH (935 ÷ 960)Mhz cho đường xuống.

Ta có thể tính được tần số trung tâm cho đường lên và dường xuống ở mỗi dải

theo công thức sau:

Đường lên: FL(n) =890 + 0,2.n ( MHz)

Đường xuống: FU(n) = FL(n) + 45MHz ( MHz)

Trong đó n là số lượng dải thông tần 1 ≤ n ≤ 124.

Mỗi kênh vật lý chứa một cặp kênh tần số RFCH cho mỗi hướng thu, phát. Một kênh được dùng để truyền một nhóm kênh nhất định thông tin được gọi là kênh logic. Mỗi kênh vật lý có thể gán cho một hoặc một số kênh logic.

Kênh logic được phân thành 2 loại: kênh lưu lượng TCH (Trafic Channel) và

kênh điều khiển CCH (Control Channel).

Kênh lưu lượng TCH mang thông tin thoai hoặc số liệu. Có 2 loại kênh lưu

lượng:

• Kênh toàn tốc TCH/F: 22,8Kb/s


16

Đường xuống

960MHz935MHz915MHz890MHz

45MHz

Đường lên


• Kênh bán tốc TCH/H:11,4Kb/s

Kênh điều khiển CCH được dùng để truyền các thông tin quản lý giao diện Um

(truyền kết quả đo cường độ trường từ MS đến BTS) hoặc các gói số liệu (như

dịch vụ bản tin ngắn SMS: (Short Message Service). kênh điều khiển có 3 loại:

• Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel).

• Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).

• Kênh điều khiển chuyên dụng DCCH (Dedicate Control Channel).

Kênh điều khiển quảng bá BCCH: Phát thông tin quảng bá liên quan đến vùng

định vị và các thông tin về hệ thống. BCCH chỉ dùng cho tuyến xuống

(BTS→ MS):

- Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): Hiệu chỉnh tần

số trong MS với tần số hệ thống (BTS→ MS)

- Kênh đồng bộ SCH (Synchronous Channel): SCH mang thông tin đồng bộ

khung TDMA giữa MS vớ tần số hệ thống. MS luôn luôn đo đạc cường độ

trường ở 6 cell lân cận để thông báo về hệ thống thông qua kênh FACCH.

Các thông tin đồng bộ được lưu trữ để khi MS chuyển giao xang cell khác thì

nó được tái đồng bộ.

Kênh điều khiển chung CCCH: Bao gồm các kênh phục vụ cho quá trình thiết

lập cuộc gọi hoặc tìm gọi cũng như quảng bá các bản tin trong tế bào. CCCH làm

việc cho cả hướng lên và hướng xuống:

- Kênh điều khiển truy cập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel) MS

dùng để truy cập và hệ thống để yêu cầu một kênh dành riêng SDCCH

- Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel): Mang thông tin để xác định một MS

trong vùng định vị thông qua số nhận dạng IMSI để tìm trạm di động

- Kênh cho phép truy nhập AGCH (Access Grant Channel): chỉ được dùng ở

đườnng xuống. AGCH được dùng để gán tài nguyên để chỉ định một kênh

dành riêng SDCCH cho MS.

- Kênh quảng bá cell CBCH (Cell Broadcast Channel): CBCH được dùng để

truyền bản tin quảng bá tới tất cả MS trong ô (cell) như thông tin về lưu lượng,

sử dụng kênh vật lý như kênh SDCCH.


17


Kênh điều khiển chuyên dụng DCCH: DCCH được gán cho MS để thiết lập

cuộc gọi và hợp thức hoá thuê bao. DCCH bao gồm :

- Kênh điều khiển chuyên dụng đơn lẻ SDCCH: (Stand alone Dedicate

Channel):dùng cho cả hướng lên và hướng xuống, phục vụ cập nhật và quá

trình thiết lập cuộc gọi trước khi một kênh lưu lượng TCH được chỉ định.

- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Assocated Control Channel):

Mỗi kênh SACCH liên kết với một kênh SDCCH hoặc một kênh TCH để mang

thông tin về điều khiển công suất hoặc chỉ thị cường độ trường thu được.

- kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH (Fast ACCH): FACCH mang thông tin

về cập nhật hoặc chuyển giao, FACCH liên kết nhanh với TCH ở chế độ lấy

cắp “Stealing mode”. Bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng báo

hiệu.

- Phương thức báo hiệu trên giao diện vô tuyến sử dụng giao thức lớp 2 trong

mô hình OSI là LAPDm không có chức năng báo hiệu, sửa sai, bản tin LAPDm

phải đặt vừa vào các cụm. Còn lớp 3 (Lớp ứng dụng), giao thức được phân

thành nhiều loại tuỳ thuộc vào chức năng mạng:

2.3.Giao diện AbitS để điều khiển BTS (BSC----BTS) .

AbitS là giao diện giữa BTS và BSC, đặt cách xa trên 10m (cấu hình đặt xa) được sử dụng để trao đổi thông tin tức thuê bao (thoại, số liệu,) và thông tin điều khiển (đồng bộ). AbitS sử dụng đường truyền chuẩn PCM32 (2Mb/s) với mã sửa sai CRC4 của CCITT, G732. Giao thức báo hiệu theo chuẩn CCITT là LAPD.

2.4. Giao diện A (BSC----MSC) .

Giao diện A là giao diện giữa BSC và MSC qua bộ chuyển đổi mã TRAU có thể

được gắn liền hay tách rời với BSC. Cũng giống như diao diện AbitS, giao diện A

sử dụng các luồng chuẩn PCM32 (2Mb/s) với mã sửa sai CRC4 của CCITT,

G703, báo hiệu trên giao diện là CCS7.

Các hệ thống có TRAU đặt tại BSC thì kênh lưu lượng tới MSC là 64kb/s.

- Quản lý tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource Menagement): Xử lý việc

thiết lập, duy trì, kết thúc cuộc nối của dịch vụ di động.

- Quản lý di động MM ( Mobile Menagement): Nhiệm vụ chính của quản

lý di động MM là thực hiện nhận thực và cập nhật vị trí, cấp phát lai TMSI và

bảo mật của trạm di động


18


- Quản lý nối thông CM (Interconnection Menagement): quản lý nối thông là lớp

con cao nhất trong các lớp con ở lớp 3. Việc này trao đổi các mẩu tin giữa

mạng với thuê bao chủ gọi cũng như thuê bao bị goi được sử lý ở lớp con

này. Quản lý nối thông được chia thành 3 phần:

+ Điều khiển cuộc gọi (Call Control).

+ Hỗ trợ các dịch vụ dặc thù SSS (Subplementery Service Support).

+ Dịch vụ bản tin ngắn SMS (Short Messsage Service).

2.5. TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM.

Trong thông tin di động, để truyền thông tin và mạng PLMN GSM người ta sử

dụng thiết bị vô tuyến . Bất cứ ai đi lại bằng xe và đồng thời nghe đài truyền thanh,

nghe điện thoại, chắc chắn nhận thấy rằng chất lượng của tín hiệu thu được thay

đổi theo thời gian và vận tốc di chuyển của xe. Đây là sự việc gây khó chiu mà ta

cần xét đến trong lĩnh vực thông tin vô tuyến.

Trong chương này ta sẽ xét đến một số vấn đề chính xẩy ra ở lĩnh vực thông

tin vô tuyến tổ ong cùng với các biện pháp giải quyết vấn đề này.

2.5.1. suy hao đường truyền và pha đinh.

Suy hao đường truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng

cách giữ máy di động và trạm gốc ngày càng tăng. Đối với không gian tự do: Là

không gian giữ anten phát T(x) và anten thu R(x) không có vật cản, với một anten

cho trước thì mật độ công suất thu tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (d)

giữa T(x) và R(x).

Suy hao không gian tự do:

Ls ≈ d2 . f2 .

Hay: Ls = 32,4 + 20logf + 20logd (dB)

Trong đó: Ls: Suy hao trong không gian tự do.

f: Tần số làm việc (MHz).

d: Khoảng cách giữa anten thu và anten phát (km).

Do mặt đất không lý tưởng, cường độ tín hiệu trung bình giảm tỷ lệ với đại

lượng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thừa bậc 4 (d4). Tuy nhiên vấn đề này

không gây trở ngại đối với hệ thống vô tuyến tổ ong, vì khi mất liên lạc ta phải thiết

lập một đường truyền mới qua một trạm gốc khác.


19


Trong thực tế, giữa trạm di động và trạm gốc thường có chứa trướng ngại vật

như: đồi núi, toà nhà….Điều nay dẫn đến hiệu ứng che khuất làm giảm cường độ

tín hiệu thu. Khi di động cùng với máy di động cường độ tín hiệu giảm và tăng cho

dù giữa anten T(x) và R(x) có hay không có trướng ngại vật. Đây là một loại pha

đinh. Các chỗ “giảm” được gọi là chỗ trũng pha đinh. Loại pha đinh do hiệu ứng

che tối gây ra được gọi là pha đinh chuẩn loga.

Do vậy độ thuê bao ở các thành phố lớn, đòi hỏi phải có nhiều trạm thu phát

gốc. Việc sử dụng trạm di động ở thành phố gây ra hiệu ứng nhiều tia và được gọi

là pha đinh nhiều tia hay pha đinh Raileght. Hiệu ứng này sẩy ra khi tín hiệu

truyền nhiều đường từ anten phát đến anten thu do tín hiệu bị phản xạ nhiều

đường. Điều này nghĩa là tín hiệu thu có thể là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau

nhưng khác pha. Khi ta cộng các tín hiệu này như là cộng các vectơ, có thể có

vectơ gần bằng không, nghĩa là cường độ tín hiệu gần bằng không, đây là chỗ

trũng pha đinh nghêm trọng.

Khoảng thời gian giữa hai chỗ trống pha đinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyển

động cũng như tần số phát.

Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu thấp nhất mà máy thu có thể thu được. Do

pha đinh sẩy ra trên đường truyền nên để đường truyền dẫn không bị gián đoạn

thì giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ nhạy máy thu một lượng (dB) bằng

chỗ trũng pha đinh mạnh nhất, chẳng hạn Y(dB). Khi đó ta cần dự trữ pha đinh Y

(dB).

2.5.2. Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh.

2.5.2.1.Phân tập anten.

Phân tập tập sử dung đồng thời hai anten thu (hoặc nhiều hơn) chịu ảnh

hưởng pha đinh độc lập, ý niệm này dẫn đến hai anten R(x) độc lập thu cùng

một tín hiệu. Vì thế chúng chịu tác động của các đường bao pha đinh khác


20


nhau. Tuy nhiên khoảng cách giữa các anten phải đủ lớn để tương tác giữa

các tin hiệu ở hai anten là nhỏ.

2.5.2.2. Nhảy tần.

Như đẵ nói ở trên mẫu pha đinh phụ thuộc vào tần số. điều này nghĩa là chỗ

trũng pha đinh sẽ xẩy ra các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau.

Vì vậy ta có thể lợi dụng hiện tượng này bằng cách thay đổi tần số sóng mang trong một số các tần sô. SFH dùng một bộ tổng hợp tần số có khả năng thay đổi tần số một lần trong một khung. Nhảy tần là một mode tuỳ lựa chon về phía BSC mà MS phải tuân theo. MS được báo về danh sách các tần sô sẽ được dùng để nhải tần. Các kênh logic căn bản không có nhảy tần: FCCH, SCH, BCCH. Có 217 lần nhảy tần trong 1 giây tức là 1200bit/1bước nhảy.

2.5.2.3.Mã hoá kênh.

Ở truyền dẫn, người ta thường đo chất lượng của tín hiệu đường truyền bằng

số lượng các bit thu được chính xác. Nó được biểu diễn bằng tỷ số lỗi bit BER

(Bit Error Rate) BER càng nhỏ thì càng tốt.

Tuy nhiên do đường truyền dẫn luôn thay đổi nên ta không thể giảm hoàn

toàn xuống không nghĩa là phải cho phép một lượng lõi nhất định và có khả

năng khôi phục lài thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để không

thể sử dụng thông ti này vì nhầm nó là đúng. Điều này đặc biệt quan trọngkhi

phát đi số liệu.

Bằng mã hoá kênh ta có thể phát hiện và sửa lỗi ở luồng bit thu. Nghĩa là có

một loại dư thừa giữa các bit, ta mở rộng thông tin từ một số bit thành một số

lượng bit lớn hợn, tuy nhiên ta phải gửi đi nhiều bit hơn. Ta đã biết đầu ra CODEC

là dòng số 260bit/20ms, 260bit này được phân cấp theo tầm quạn trọng. Các cấp

khác nhau được bảo vệ khác nhau để cho việc bảo vệ hiệu quả nhất.


21

Lớp Ia Lớp Ib Lớp II 50bit 132bit 78bit

Lớp Ia Lớp Ib50bit 132bit

3 4

Mã hoá khối của các bit lớlow Ia+3bit CRC

Mã hoá vòng xoắnR=1/2, k=5

Các bit cấp II không cần bảo vệ


CRC (Cyclic Redundancy Check): Mã kiểm tra theo chu kỳ.

3bit CRC để mã hoá khối cho các bit cấp Ia.

4bit “o” để khởi tạo lại bộ mã hoá

- Cấp Ia: 50bit hệ số bộ lọc, biên độ nhóm, thông số LTP.

- Cấp Ib: 132bit con trỏ RPE, xung RPE, thông số LTP.

- Cấp II: 78bit xung RPE, thông số bộ lọc.

Mã hoá kênh được thực hiện qua hai bước mã hoá khối (block Code) và mã

hoá vòng xoắn (Convolutional Code). Mã khối là một mã chu kỳ để phát hiện lỗi

cho 50bit cấp Ia. Nếu thêm vào 3bit CRC thì có thể huỷ bỏ toàn bộ cửa sổ sét và

bộ ngoại suy sẽ lấp lỗ trống này.

Mã hoá vòng xoắn cho phép sửa sai lỗi và được phép áp dụng cho các bit cấp

Ia, Ib. ở mã hoá xoắn bộ mã hoá tạo ra khối các bit mã hoá không chỉ phụ thuộc

vào các bit của khối bản tin hiện thời được dịch vào bộ mã hoá mà còn phụ thuộc

vào các khối bản tin trước.

Cả hai phương pháp trên đều được sử dụng ở GSM. Trược hết một số bit

thông tin được mã hoá khối để tạo nên một khối thông tin các bit chẵn lẻ (kiểm

tra). Sau đó các bit này được mã xoắn để tạo nên các bit được mã hoá. Cả hai

bước trên đều áp dụng cho cả thoại và số liệu, mặc dù sơ đồ mã hoá cho chúng

khác nhau. Lý do sử dụng mã hoá kép là vì ta muốn sửa lỗi nếu có thể (mã hoá

xoắn) và sau đó có thể nhận biết (mã hoá khối) xem liệu thông tin bị lỗi có dùng

được hay không.

2.5.5.4. Quá trình chuyển giao:

Khi một trạm di động đang ở trạng thái bận và đang chuyển động ra xa dần

BTS mà nó đang được nối ở đường vô tuyến bằng các kênh TCH và SACCH thì

tín hiệu thu giảm dần. Lúc này MS quét và đo đạc tín hiệu mà MS nhận từ BTS và

các BTS lân cận. Các BTS lân cận cũng đo đạc cường độ tín hiệu mà MS xét phát

đến. Khi đó MSC có quyết định chuyển giao hay không khi sử lý các tin tức báo


22

Các bit mã hoá(378bit) 78bit

Hình 2.2. Mã hoá khối và mã hoá vòng xoắn đối với kênh thoại


cáo nói trên.Để chất lượng cuộc gọi được đảm bảo thì mạng phải chuyển giao

sang cell lân cận có tín hiệu mạnh hơn. Có hai trường hợp chuyển giao sau:

- Chuyển giao bên trong ô (Intracell Handover).

- Chuyển giao giữa các ô (Intercell Handover).

Handover trong cùng một BSC:

1. Trong quá trình gọi MS luôn luôn đo cường độ trường và chất lượng ở kênh

TCH của mình và cường độ trường của các ô lân cận. MS lấy giá trị trung

bình kết quả đo. Hai lần trong một giây nó gửi kết quả đo đến BTS cùng với

kết quả đo của các ô lân cận tốt nhất.

2. BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH và gửi báo cáo về

BSC. ở BSC chức năng định vị được tích cực để quết định có cần chuyển

giao cuộc gọi đến ô khác do nhiễu, chất lượng sấu hay không.

Hình 2.3. Chuyển giao cuộc gọi trong BSC.

3. Trường hợp chuyển giao BSC sẽ lệnh cho BTS ở ô mới được chọn tích cực

một kênh TCH

4. Lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số và khe thời gian

cần chuyển đến.

5. MS điều chỉnh tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao (HO). MS

không sử dụng sự định thời trức nào cả, Vậy HO ngắn chỉ có 8bit.

6. MS nhận công suất sử dụng ở kênh FACCH lấy cắp từ kênh tiếng.


23

BSCMS

BTS

2

41

7

3

845

6

7


7. BSC nhận thông tin từ BTS là chuyển giao thành công khi MS gửi bản tin hoàn

thành chuyển giao.

8. Đường tiếng trong chuyển mạch nhóm thay đổi vầ BTS cũ ra lệnh tháo gỡ

TCH cũ cùng với kênh liên kết SACCH.


24


2.5.5.5. Quá trình cuộc gọi.

Cuộc gọi đến MS sẽ được định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký. Khi

đó MSC/VLR sẽ gửi một thông báo tìm gọi đến MS. Thông báo này được phát

quảng bá trên toàn vùng định vị LA, nghĩa là tất cả các trạm thu phát gốc BTS

trong LA sẽ gửi thông báo tìm gọi đến MS. Khi chuyển động ở LA và “Nghe”

thông tin CCCH, MS sẽ nghe thấy thông báo tìm gọi và trả lời ngay lập tức.


25


Chương III : Tổng quan về báo hiệu số 7

3.1.Giới thiệu về mạng báo hiệu số. (CCS7)

Trong mạng viễn thông thì báo hiệu được coi là phương tiện để truyền thông

tin và chỉ thị từ một điểm này tới một điểm khác hay từ một thiết bị đầu cuối này

đến thiết bị đầu cuối khác. Trong đó các thông tin và chỉ thị đều có thể liên quan

đến thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi.

Tập đường truyền

Báo hiệu

:Kết nối tiếng

:Đường truyền báo hiệu

Các ký hiệu:

SP: Signalling Point = Điểm báo hiệu

STP: Signalling Transfer Point = Điểm truyền báo hiệu

Hình 3.1. Mạng báo hiệu.

Hệ thống báo hiệu nói chung được chia làm hai loại sau:

- Báo hiệu đường dây thuê bao (Subcriber Signalling).

- Báo hiệu liên tổng đài (Interswitching).


26

STP

SP

SP

Tổng đài B

Tổng đài CTổng đài A


3.1.1.Báo hiệu đường dây thuê bao (Subcriber Loop Signalling).

Là báo hiệu thực hiện giữa thuê bao và tổng đài nội hạt mà thuê bao được nối

tới. Ví dụ như trong mạng PLMN thì đó là loại báo hiệu giám sát trạng thái bật, tắt,

âm mời quay số….

3.1.2.Báo hiệu tổng đài (Inter Exchange Signalling).

Báo hiệu tổng đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau. Ví dụ báo hiệu thông

báo trạng thái bận, rỗi của các đường trung kế, báo hiệu tắc nghẽn của tổng đài,

báo hiệu giữa các mã số thuê bao bị gọi….

Báo hiệu giữa các tổng đài có thể chia làm hai loại tuỳ thuộc chức năng của

báo hiệu đó:

- Báo hiệu đường dây (Line Signalling): được sử dụng trong toàn bộ cuộc gọi,

có trức năng giám sát trạng thái đường dây. Ví dụ báo hiệu này cho biết trạng

cuae đường trung kế như bận hay rỗi…

- Báo hiệu thanh ghi (Register Signalling): báo hiệu này được sử dụng trong

pha thiết lập gọi để chuển các thông tin địa chỉ và thuộc tính thuê bao.

3.1.3.Các chức năng của báo hiệu.

Các chức năng báo hiệu không kể là báo hiệu đường dây hay là báo hiệu liên

tổng đài mà nó được chia ra các chức năng như sau:

- Chức năng giám sát.

- Chức năng tìm gọi.

- Chức năng vận hành.

♦ Chức năng giám sát.

Được sử dụng để nhận biết sự thay đổi về trạng thái hoặc điều kiện của một

số phần tử, phản ánh tình trạng bật, tắt máy của thuê bao.

- Bật máy chiếm.

- Bật máy trả lời.

- Tín hiệu giải phóng hướng đi.

- Tín hiệu giải phóng hướng về.

- Báo hiệu giám sát đường dây trung kế.

- Báo hiệu thông báo đường dây trung kế rỗi.


27


- Báo hiệu thông báo chiếm đường dây trung kế.

Các tín hiệu với các chức năng giám sát nhận biết mọi sự thay đổi từ trạng thái

rỗi xang trạng thái bận và ngược lại.

♦ Các chức năng tìm gọi.

Các chức năng này có liên quan đến thủ tục thiết lập cuộc gọi và khởi đầu

bằng việc thuê bao chủ gọi bật máy, quay số gửi các thông tin địa chỉ của thê bao

bị gọi. Các thông tin này được truyền tới tổng đài cùng với các thông tin khác như

thông tin điều khiển…

Các chức năng tìm gọi liên quan đến việc thiết lập và đấu nối cho một cuộc gọi

mà trực tiếp là thời gian trễ quay số đó là khoảng thời gian kể từ khi thuê bao chủ

gọi hoàn thành việc quay số đến khi thuê bao đó nhận được tín hiệu hồi âm

chuông. Trong khi đó thời gian trễ là một tiêu chuẩn cần thiết mà các thiết bị tổng

đài hướng tới để thâm nhập trực tiếp vào mạng có hiệu quả. Yêu cầu đặt ra trong

tổng đài là chức năng này phải có hiệu quả, độ tin cậy cao để đảm bảo chính xác

chức năng chuyển mạch thiết lập cuộc gọi.

♦ Chức năng vận hành mạng.

Chức năng này có liên quan trực tiếp tới quá trình sử lý cuộc gọi do đó giúp

cho việc sử dụng mạng có hiệu quả bao gồm:

- Báo hiệu nhận biết tắc nghẽn xảy ra trong mạng sau đó truyền thông tin trong

mạng. Thông thường ở đây là thông tin về trạng thái đường truyền từ tổng đài

bị tắc nghẽn cho tổng đài chủ gọi.

- Thông báo về trạng thái lỗi của các thiết bị, các đường trung kế đang làm việc

hay đang bảo dưỡng…

- Cung cấp thông tin về tính cước.

- Cung cấp các phương tiện để đánh giá, đồng chỉnh cảnh báo từ các tổnh đài

khác…

3.2. Hệ thống báo hiệu.

3.2.1. Hệ thống báo hiệu R - 2.

Hệ thống báo hiệu R-2 là hệ thống báo hiệu đa tần được CCITT thiết kế cho

chức năng trao đổi thông tin giữa các tổng đài trong mạng số hay mạng hỗn hợp


28


số - tương tự. Trong đó mỗi tín hiệu trao đổi là tổ hợp của một cặp tần số. R-2

gồm hai loại tín hiệu:

- Tín hiệu báo hiệu đường: gồm tín hiệu chiếm dụng, giám sát giải phóng…

- Tín hiệu báo hiệu thanh ghi (Register): gồm các tín hiệu liên quan đến chức

năng tìm chọn, khai thác.

3.2.2. Báo hiệu đường.

Các tín hiệu báo hiệu đường hướng đi bao gồm:

- Tín hiệu chiếm đường.

- Tín hiệu giải phóng hướng đi.

Các tín hiệu báo hiệu đường hướng về bao gồm:

- Tín hiệu xác nhận chiếm.

- Tín hiệu trả lời.

- Tín hiệu giải phóng hướng về.

- Tín hiệu khoá hệ thống báo hiệu R2 được thiết kế sao cho có thể thích ứng

dùng cho cả hệ thống tương tự (Analog) và hệ thống số (Digital).

3.2.3. Báo hiệu thanh ghi:

Các tín hiệu báo hiệu hướng đi bao gồm:

- Thông tin con số địa chỉ gọi.

- Thuộc tính thuê bao chủ gọi.

- Thông báo kết thúc gửi địa chỉ bị gọi.

- Thông tin về số thuê bao chủ gọi cho tính cước chi tiết.

Các tín hiệu báo hiệu hướng về bao gồm:

- Tín hiệu thông báo tổng đài bị gọi sẵn sàng nhận các số địa chỉ của thuê bao bị

gọi.

- Các tín hiệu điều khiển: xác nhận kiểu của thông tin.

- Thông tin kết thúc quá trình tìm gọi.

- Thông tin về tính cước.

3.2.4. Nguyên lý truyền báo hiệu.


29


Trong quá trình kết nối cuộc gọi từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi thì có

thể có một vài tổng đài khác nhau cùng tham gia vào việc nối thông. Do đó việc

truyền thông tin báo hiệu giữa tổng đài chủ gọi và tổng đài bị gọi được chia làm 3

loại:

• Truyền báo hiệu từng chặng (Link By Link).

Đó là kiểu báo hiệu mà trong đó các thông tin báo hiệu thanh ghi được truyền

lần lượt qua tổng đài trung gian trong quá trình định tuyến cuộc gọi. Khi một tổng

đài nào đó đẵ nhận đầy đủ các báo hiệu thanh ghi thì các thông tin báo hiệu thanh

ghi ở tổng đài trước nó sẽ được giải phóng. Các thao tác này thường được thực

hiện ở tổng đài trung chuyển kết nối cuộc gọi.

• Truyền báo hiệu kiểu xuyên suốt.

Là kiểu báo hiệu mà các tổng đài trung gian chỉ nhận các thông tin cần thiết do

tổng đài chủ gọi gửi đến để thực hiện định tuyến cuộc gọi. Như vậy số địa chỉ thuê

bao sẽ được truyền xuyên suốt từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi. Với kiểu

truyền báo hiệu kiểu này cho phép truyền báo cuộc gọi cho phép nhanh hơn so

với kiểu báo hiệu từng chặng, làm giamr thời gian trễ quay số.

• Kiểu báo hiệu hỗn hợp (Mixed).

Là kiểu truyền báo hiệu địa chỉ từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi dùng kết

hợp gữa hai kiểu báo hiệu trên.

3.3. Hệ thống báo hiệu số 7 .

3.3.1.Sơ lược về báo hiệu số 7.

Những năm 1960, khi các tổng đài được điều chỉnh bằng trương trình lưu trữ

được đưa vào sử dụng trong mạng thoại đã nảy sinh yêu cầu cần phải có một

phương thức báo hiệu mới với nhiều đặc tính ưu việt hơn so với các phương thức

cổ điển. Trong phương thức này, các đường số liệu tốc độ cao được nối giữa các

bộ sử lý của tổng đài SPC để mang mọi thông tin báo hiệu.

Các đường trung kế

Đầu cuối Đầu cuối


30

Mạng chuyển mạch

Mạng chuyển mạch

MP MP


Đường báo hiệu

Hình 3.2. Báo hiệu CCS7.

Các tổng đài SPC cùng với các đường báo hiệu tạo thành một mạng báo hiệu

chuyển mạch gói riêng biệt.

Năm 1968 CCITT đưa ra khuyến nghị về hệ thống báo hiệu kênh chung, và

đầu tiên là báo hiệu CCS6.

Năm 1979/80, CCITT giới thiệu hệ thống báo hiệu kênh chung mới CCS7,

CCS7 mới được thiết kế cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số,

tốc độ 64kbps.

3.3.2. Vai trò của hệ thống báo hiệu số 7 (CCS7).

Hệ thống báo hiệu kênh liền kề CSA (Channel Associated Signalling) sử dụng

chung một đường truyền cho cả tín hiệu báo hiệu và dữ liệu nên hạn chế về tốc

độ truyền dữ liệu cũng như tốc độ truyền thoại vì thế mà tốc độ truyền báo hiệu

cũng không thể nâng cao được.

Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 với những ưu điểm khắc phục được

những nhược điểm của báo hiệu liền kênh. Nó thích hợp cho cả thông tin dùng kỹ

thuật tương tự và thông tin dùng kỹ thuật số. Trong hệ thống báo hiệu kênh chung

CCS này các đường báo hiệu được tách rời riêng biệt với các đường trung kế của

mạng dữ liệu thông tin nên có những ưu điểm sau:

- Được chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc tế nên rất dễ dàng áp dụng vào mạng

báo hiệu của từng quốc gia.

- Tốc độ truyền dữ liệu cao, có thể đạt tới tốc độ 64kb/s bằng tốc độ truyền tin

hay cũng có thể truyền với tốc độ thấp hơn để thực hiện báo hiệu cho các

đường trung kế tương tự. Do vậy đã rút ngắn thời gian thiết lập cuộc gọi.

- Dung lượng truyền báo hiệu lớn do một đường báo hiệu có thể cho phép

mạng báo hiệu vài nghìn cuộc gọi cùng một lúc.

- Tính kinh tế: Do mạng báo hiệu kênh chung CCS7 so với các mạng báo hiệu

khác cần ít thiết bị hơn nên chi phí ít hơn.


31

CCS CCS


- Hệ thống báo hiệu kênh chung CCS7 sử dụng đường dây báo hiệu riêng biệt

với đường truyền tin nên nó có thể thích hợp cho các dịch vụ viễn thông phi

thoại khác như truyền số liệu, Fax, máy tính…

- Độ tin cậy cao do CCS7 sử dụng đường truyền báo hiệu dự phòng.

- Tính mềm dẻo: Do hệ thống báo hiệu này gồm rất nhiều loại tín hiệu vì vậy có

thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đáp ứng cho nhiều loại mạng

khác nhau như:

• Mạng thông tin di động mặt đất PLMN (Public Land Mobile Network).

• Mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN (Public Switching Telephone

Network).

• Mạng số liệu đa dịch vụ ISDN (Intergreted Service Digital Network).

• Mạng trí tuệ IN (Intelligent Network).

3.3.3. Cấu trúc mạng báo hiệu số 7.

Hệ thống báo hiệu số 7 được thiết kế tách rời khỏi mạng điện thoại. Mạng này

dùng để chuyển mạch và truyền đi các bản tin báo hiệu dạng gói phục vụ cho thiết

lập, giải phóng các cuộc gọi. Phương thức truyền báo hiệu trong mạng cũng như

truyền từ mạng này sang mạng khác đều được thực hiện trên đường truyền X.25.

Các thành phần báo hiệu trong mạng CCS7 bao gồm các điểm báo hiệu SP và

các đường báo hiệu kết nối các điểm báo hiệu với nhau


32

STP

STP STP

STP

SSP

SSP

SSP

SSP

SSP

SSP

SSP

SSP

SPCSSP: Điểm chuyển mạch dịch vụSPC: Mã điểm báo hiệuSTP: Điểm chuyển tiếp báo hiệu


Hình 3.3. Cấu trúc chung mạng báo hiệu số 7.

Điểm báo hiệu SP (Signalling Point). Là nơi thực hiện chức năng kết nối mạch

thoại trong một tổng đài hay thực hiện chuyển mạch để kết nối mạch thoại từ tổng

đài này đến tổng đài khác bằng việc:

• Phát đi các bản tin báo hiệu, sử lý các bản tin báo hiệu do các điểm báo hiệu

khác gửi tới.

• Khả năng truy cập dữ liệu vào một hệ thống trong mạng. Hệ thống đầu cuối

này phải có khả năng nhận các bản tin, định hướng tới cơ sở dữ liệu tương

ứng đồng thời phải có khả năng duy trì việc truyền bản tin từ mạng báo hiệu

CCS7 vào môi trường cơ sở dữ liệu một cách tin cậy.

Các điểm báo hiệu SP thường được phân chia làm 3 loại:

.

3.3.4. Các kiểu báo hiệu trong CCS7.

Để trao đổi thông tin với nhau giữa hai điểm báo hiệu. Mạng sử dụng 3 kiểu

báo hiệu khác nhau tuỳ theo tuyến nối báo hiệu và kênh thoại mà nó phục vụ.

• Mode báo hiệu kênh kết hợp (Associated Signalling).

Trong phương thức này thì tín hiệu báo hiệu và tín hiệu thoại được truyền

trên các kênh khác nhau nhưng cùng truyền đi từ điểm báo hiệu này đến điểm

báo hiệu khác. Phương thức báo hiệu này không tối ưu, không lý tưởng vì nó

đòi hỏi phải có đường báo hiệu từ tổng đài này tới tổng đài khác trong mạng.

: Kết nối tiếng.

: Đường truyền báo hiệu.

Hinh 3.4. Kiểu báo hiệu kết hợp.


33

SP

SP

SPC


• Kiểu bái hiệu không kết hợp (Non Associated Signalling).

Trong trường hợp này, các bản tin báo hiệu giữa hai đểm báo hiệu được

truyền trên một hoặc nhiều tập hợp quá giang STP khác nhau đối với tuyến

thoại. Trong khi kênh thoại được kết nối trực tiếp từ tổng đài này đến tổng đài

kia.

Hình 3.5. Kiểu báo hiệu không kết hợp.

• Báo hiệu tựa kết hợp (Quasi Associated Signalling).

Trong trường hợp báo hiệu này thì đường báo hiệu được chọn truyền tới

đích là ngắn nhất. Do đó có thể coi là trường hợp riêng của báo hiệu không

kết hợp. Do Vậy thời gian trễ là nhỏ nhất.

Hình 3.6. Kiểu báo hiệu tựa kết hợp.

3.3.5. Các đường báo hiệu.

Các đường dữ liệu được gọi tên theo chức năng, vị trí kết nối các điểm báo

hiệu trên mạng. Không có sự khác nhau thực chất trong mạng mà chỉ khác nhau

về loại bản tin mà nó truyền đi với cách thức quản lý mạng tác động đến nó. Tất

cả các đường báo hiệu CCS7 được nối với nhau bằng các đường dữ liệu báo


34

STP

STPSTP

SSP

SSP

STP

SSP

STP

SSP


hiệu với tốc độ 56kbps (theo tiêu chuẩn bắc Mỹ) hoặc 64kbps (theo tiêu chuẩn

Châu Âu), với tốc độ 4,8kb/s (là của Nhật Bản). Các đường báo hiệu là hai chiều,

sử dụng cả phát và thu kép để thực hiện truyền dẫn đồng thời. Trong đó tập hợp

các đường báo hiệu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu liền kề với nhau được gọi là

cụm (Link set). Khi một đường báo hiệu trong một cụm bị lỗi thì thiết bị chuyển

mạch sẽ chuyển lưu lượng trên đường báo hiệu bị lỗi sang đường báo hiệu khác

trong cùng một cụm. Trong đó tối đa một cụm là 16 đường báo hiệu. Ngoài các

đương báo hiệu, cụm báo hiệu thì trong mạng báo hiệu số 7 còn phân biệt tuyến

báo hiệu (Signalling-Route) bao gồm việc định tuyến báo hiệu từ một điểm báo

hiệu này đến một điểm báo hiệu bất kỳ trong mạng. Trong quá trình hoạt động nếu

một tuyến báo hiệu nào đó bị lỗi thì sẽ được thay thế bằng một tuyến khác ngay

lập tức để đảm bảo các bản tin báo hiệu luôn đến đích an toàn. Mỗi một đích là

một địa chỉ có trong bảng tạo tuyến của một nút mạng.

Tập hợp các tuyến báo hiệu cho phép kết nối hai điểm bất kỳ trong mạng gọi là

cụm tuyến (Route Set).

Hình 3.7. Sáu loại hình báo hiệu dùng trong CCS7.


35

STP

STP

STP STP

STP STP

SCPSCP

A AC

DDE

A

B

BC C

A

A

F

E


• Đường truyền báo hiệu kiểu A (Asccess Link).

Đường kết nối giữa SSP với STP hay kết nối giữa SCP với STP đường này

dùng để truy cập vào đường truyền dữ liệu trong mạng thông qua STP. Do

trong mạng báo hiệu CCS7 các điểm báo hiệu thường được thiết kế theo kiểu

dự phòng nên tại một điểm báo hiệu thường có ít nhất hai đường báo hiệu kiểu

A được kết nối với một cặp STP là 32 đường.

• Đường truyền báo hiệu kiểu B (Bridge Link).

Đường B dùng để nối một cặp STP dự phòng này tới một cặp STP dự phòng

khác. Mỗi cặp STP này có thể có tối đa là 8 đường báo hiệu kiểu B.

• Đường truyền báo hiệu kiểu C (Cross link).

Đường C dùng để nối các cặp STP trong một cặp STP dự phòng. Khi mạng

làm việc bình thường thì các đường truyền kiểu C chỉ làm nhiệm vụ truyền đi các

bản tin quản lý mạng giữa STP. Khi có hiện tượng tắc nghẽn trong mạng mà chỉ

còn mỗi đường truyền báo hiệu kiểu C thì lúc này các bản tin trong mạng mới có

thể được phép truyền trên đường báo hiệu này.Tối đa kiểu C gồm 8 đường để nối

giữa STP trong một cặp.

• Đường truyền báo hiệu kiểu D (Diagonal link).

Đường truyền báo hiệu kiểu D dùng để kết nối cặp STP ở mức cơ bản với một

cặp STP ở mức thứ cấp. Chỉ khi có sự phân cấp về mạng thì mới có đường này.

Nhiệm vụ của nó giống như kiểu đường B, số lượng lớn nhất là cho phép kết nối

cặp STP với một cặp STP ở mức cao hơn 8 đường.

• Đường truyền báo hiệu kiểu E (Extended Link).

Đường truyền báo hiệu kiểu E dùng để kết nối một cặp STP ở xa (Remote

STP) với một cặp SSP. Khi một cawp STP bị tắc nghẽn thì đường này làm nhiệm

vụ truyền bản tin báo hiệu thay cho đương kiểu A để đảm bảo việc thông suốt tín

hiệu báo hiệu. Số đường truyền báo hiệu kiểu E có thể đấu tới đích STP ở xa là

16 đường.

• Đường truyền báo hiệu kiểu F (Fully Associated Link).

Việc truyền bản tin giữa hai tổng đài với lưu lượng lớn khi đó lưu lượng truyền

bản tin giữa hai SSP là lớn thì lúc đó giữ hai SSP sẽ được nối bằng đường báo

hiệu kiểu F cho phép truyền bảm tin trực tiếp với nhau, hoặc khi SSP không thể


36


kết nối được với STP thì cũng thiết lập đương kiểu F. Đường này cho phép thâm

nhập vào cơ sở dữ liệu trong mạng CCS7.

Khi thiết lập đường tới STP hơi khó khăn thì chỉ có các thủ tục thiết lập, giải

phóng cuộc gọi giữa hai tổng đài mới truyền trên đường báo hiệu kiểu này.

3.4. Sự tương ứng giữa CCS7 và mô hình OSI.

CCS7 được CCITT công bố vào đầu năm 1980. Cùng măm này tổ chức

tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã giới thiệu mô hình OSI. CCS7 là kiểu thông tin

chuyển mạch gói, có cấu trúc gần giống với mô hình OSI.

Báo hiệu số 7 có 4 mức, 3 mức thấp hợp thành phần chuyển bản tin MTP,

Mức thứ tư gồm các phần ứng dụng hay có thể phân ra 2 phần chính:

- Phần cung cấp dịch vụ cho người sử dụng.

- Phần truyền bản tin MTP (Message Transfer Part).

Trong đó MTP được phân ra làm 3 mức tương ứng với 3 phân lớp trong mô

hình OSI.

MTP-1: Tương ứng với lớp vật lý.

MTP-2: Tương ứng với lớp liên kết dữ liệu.

MTP-3: Tương ứng với lớp mạng.

OSI

4

3

2

1


37

Ứng dụng

Trình bày

Lớp phiên

Truyền tải

Lớp mạng

Liên kết dữ liệuLớp vật lý

Lớp mạng

Lớp liên kết dữ liệu

TUPISUPTCAP

TCAP

OMAP

MTP


Hình 3.8. Mối quan hệ giữa CCS7 và OSI.

3.5. Cấu trúc phần truyền tải bản tin MTP.

MTP là phần chung cho tất cả người sử dụng, nó bao gồm các lớp liên kết số

liệu báo hiệu (lớp 1) và hệ thống điều khiển chuyển bản tin.

Hệ thống điều khiển chuyển bản tin lại được chi làm 2 phần: Chức năng liên kết

báo hiệu (Lớp 2) và chức năng mạng báo hiệu (Lớp 3).

Lớp 4 Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1

Phần truyền bản tin-MTP

: Bản tin báo hiệu.

: Điều khiển báo hiệu.

Hình 3.9. Cấu trúc chung các chức năng hệ thống báo hiệu.

MTP đảm bảo truyền tải và phân phối thông tin của phần người sử dụng qua

mạng báo hiệu CCS7. Nó cũng có khả năng phản ứng các sự cố của mạng và hệ

thống khi các sự cố này ảnh hưởng đến thông tin của các UP và khả năng đưa ra

các biện pháp cần thiết để đảm bảo truyền các thông tin một cách tin cậy. Phần

người sử dụng MTP là: ISDN-UP, TUP, SCCP, và DUP.


38

Liên kết báo hiệu

Chứcnăng liên kết báo hiệu

Liên kết dữ liệu báo hiệu

Chức năng mạng báo hiệu

Chuyển tiếp bản tin báo hiệu

Điều khiển mạng báo hiệu

UPs



39


Hình 3.10. MTP là môi trường truyền dẫn chung giữa các người sử dụng.

Các ký hiệu:

TUP: Phần người sử dụng điện thoại (Telephone Use Part).

DUP: Phần người sử dụng số liệu (Data Uer Part).

ISUP-UP: Phần người sử dụng ISDN (ISDN Use Part).

SCCP: Phần điều khiển nối thông báo hiệu (Signalling Connec Control Part).

TCAP: Phần ứng dụng các khả năng trao đổi (Trânsction Capabilities

Application Part).

MAP: Phần ứng dụng di động (Mobile Application Part).

BSSAP: Phần ứng dụng trạm gốc (Base Station System Application Part).

Các chức năng của MTP được chia thành các mức chức năng sau:

- MTP lớp 1: các chức năng đường truyền số liệu báo hiệu.

- MTP lớp 2: các chức năng đường truyền.

- MTP lớp 3: các chức năng mạng báo hiệu.

3.6. Các chức năng đường truyền số liệu báo hiệu MTP – 1

3.6.1.Liên kết báo hiệu MTP-1.

Lớp này xác định các đặc tính chức năng điện và vật lý của một đường truyền

số liệu báo hiệu và phương tiện để thâm nhập đến đường truyền báo hiệu này.

Đây là một đường truyền dẫn song phương các bản tin báo hiệu giữa hai điểm


40

MTP MTPTUP

DUP

ISSD-UP

SCCTCAPMAP

BSSA

TUP

DUP

ISSD-UP

SCC TCAP MAP

BSSA

Tổng đài A Tổng đài B


báo hiệu. Nó được tạo ra từ một kênh truyền dẫn số 64kb/s và các tổng đài số hay

các thiết bị đầu cuối đảm bảo giao tiếp với các đầu cuối báo hiệu.

Hình 3.11. Liên kết báo hiệu MTP-1.

Các ký hiệu:

ETC: Mạch đầu cuối tổng đài.

PCD-D: Mạch ghép kênh số (luồng 64kb/s).

GSD: Thiết bị chuyển mạch nhóm.

ST-7: Đầu cuối báo hiệu số 7.

Đường truyền báo hiệu được truyền qua thiết bị truyển mạch nhóm GSD theo

lệnh của tổng đài sau đó được nối thông bán vĩnh cửu. Thiết bị mã hoá số (PCD-

D) phân chia/ ghép luồng 2Mb/s thành các luồng 64kb/s nối với các đầu báo hiệu

ST-&.

3.6.2. Các chức năng đường truyền báo hiệu MTP - 2:

Số liệu nhận được từ đường truyền số liệu được biến đổi vào các tín hiệu

tương ứng, sau đó được sử lý ở lớp 2 của MTP, lớp này kiểm tra số liệu để sửa

và phát hiện các lỗi xảy ra trên đường truyền. Các chức năng đường truyền sử lý

báo hiệu lưu lượng trên đường truyền báo hiệu và được thực hiện ở đầu cuối báo

hiệu số 7. Các chức năng lớp 2 cũng giống như đường truyền số liệu lớp 1 tạo

nên vật mang để cung cấp đường tuyền báo hiệu tin cậy cho các bản tin giữa hai

điểm báo hiệu. Khi bản tin ở lớp cao hơn được truyền trên đường báo hiệu bằng

các khối bản tin có độ dài thay đổi. Để đảm bảo truyền tin cậy, khối chức năng


41

GSD GSDETC ETC

PCD-DST-7

PCD-D

ST-7

Đường truyền số liệu báo hiệu

64kb/s0 1 31 0 1 31

GSD

Kênh báo hiệu

Kênh báo hiệu2Mb/s

Mức1 Mức2Mức2


C7ST chứa các chức năng để giới hạn các khối tín hiệu, để tránh việc lặp lại cờ,

để phát hiện lỗi, để sửa lỗi và để giám sát đường truyền số liệu báo hiệu.

Khuôn mẫu bản tin báo hiệu.

Với các loại thông tin báo hiệu của phần người sử dụng (User Part) được truyền trên đường báo hiệu bằng các đơn vị báo hiệu (SU) với 3 loại bản tin cơ bản:• Đơn vị tín hiệu bản tin MSU (Message Signalling Unit).

8 16 8n,n>=2 8 2 6 1 7 1 7 8

• Đơn vị tín hiệu trạng thái đường truyền LSSU (Link Status Signal Unit).

8 16 8hay16 2 6 1 7 1 7 8

• Đơn vị tín hiệu đệm FISU (Fill In Signal Unit).

8 16 2 6 1 7 1 7 8

Hình 3.12. Các đơn vị tín hiệu trong CCS7.

Các ký hiệu:

BIB: Bít chỉ thị ngược (Back Indicator Bit).

LI: Chỉ thị độ dài (Length Indicator).

BSN: Số trình tự ngược (Backward Sequence Number).

n: Số Byte ở SIF (Number).

CK: Các bit kiểm tra (Check Bit).

SF: Trường trạng thái (Status Field).

F: Cờ (Flag).

FIB: Bit chỉ thị thuận (Forward Indicator Bit).


42

F BF CK SIF SIO LI I FSN I BSN F

B B

F BF CK SF LI I FSN I BSN F

B B

F B F CK LI I FSN I BSN F

B B

Truyền bít thứ nhất




SIF: Trường thông tin báo hiệu (Signalling Information Field).

SIO: Bit thông tin dịch vụ (Service Information Octet).

FSN: Số trình tự thuận (Forward Sequence Number).

FIB và FSN: phục vụ chiều phát bản tin tín hiệu đến phần tử nhận.

LI: chỉ thị độ dài, số byte (Length Indicator) của khối giữa CK và LI

BIB và BSN: phục vụ việc xác nhận (phúc đáp) là đã nhận được bản tin cho

phần tử phát biết.

• F (Flag) cờ: Là một mẩu tin gồm 8 bit để chỉ thị mở đầu và kết thúc một khối tín

hiệu, ở phía phát tạo ra cờ có mẫu 01111110 (7E).

• CK (Check Bit) Bít kiểm tra: Lớp 2 của MTP chỉ chuyển lên lớp 3 các bản tin

đúng. Các bít kiểm tra này được tạo ra ở phía phát bằng cách thực hiện một

thuật toán đặc biệt, và phía thu cũng sử dụng thuật toán này để kiểm tra. Vì

thế khối này có 16 bit kiểm tra phát hiện lỗi.

• SIF (Signalling Information Field): Trường thông tin báo hiệu ở bản tin MSU.

Báo hiệu truyền tải thông tin từ phần người sử dụng. Nó gồm có nhãn định

tuyến cung cấp thông tin cho lớp 3 định tuyến ở phần người sử dụng phía thu

đến từng mạch riêng. Độ dài của SIF yêu cầu lớn hơn 2 Octet và giới hạn có

thể 62 Octet 272 Octet (1 Octet = 8bit).

• SIO Byte thông tin dịch vụ: Được chia thành chỉ thị dịch vụ và trường dịch vụ

con.

Chỉ thị dịch vụ để chỉ định bản tin báo hiệu ứng với mỗi người sử dụng riêng

biệt của một MTP.

Trường phân dịch vụ chỉ thị về mạng.

• BSN: Số tuần tự ngược (Backward Sequence Number): Khi nhận được bản tin

báo hiệu nó xem bản tin có lỗi thì phúc đáp (để công nhận bản tin đã nhận

được).

• BIB: Bít chỉ thị ngược (Back Indicator Bit): Dùng để khôi phục bản tin bị lỗi

trong quá trình truyền bản tin báo hiệu. Khi phía thu nhận được bản tin nó sẽ

kiểm tra và phúc đáp. Lúc đó phía phát sẽ thực hiện phát lại thì giá trị bit BIB

sẽ được lấy giá trị đảo kể từ bản tin đó trở đi.


43


• FSN: Số trình tự hướng đi (Forward Sequence Number): Để khôi phục lại bản

tin bị lỗi. Nó chỉ ra bản tin này là được phát lần đầu tiên hay là bản tin được

phát lại.

Cả 4 trường FIB, FSN, BIB, BSN tạo thành trường sửa lỗi 16 bit dùng để

sửa các bản tin báo hiệu.

• LI: Chỉ thị độ dài (Length Indicator): Có giá trị trong khoảng 0 đến 63 được

dùng để chỉ thị các byte đứng sau trường chỉ thị độ dài, trước các bit kiểm tra

và cũng để chỉ thị dạng khối tín hiệu:

Nếu: LI = 0 Là tín hiệu thay thế (FISU).

LI = 1 hoặc 2 Đơn vị trạng thái đường dây LSSU.

LI>2 Là đơ vị tín hiệu bản tin (MSU).

• SF: Trường trạng thái (Status Field): Nó có thể là 8 hoặc 16 bit

Hình 3.13. Trường trạng thái FS.

• Đơn vị tín hiệu bản tin MSU:

Mang thông tin điều khiển cuộc gọi, quản lý mạng viễn thông và bảo

dưỡng.

• Đơn vị tín hiệu trạng thái đường truyền LSSU.

Cung cấp các chỉ thị về trạng thái đường truyền số liệu cùng một số chỉ thị

các đường truyền trung kế. Khi khởi tạo lần đầu và khôi phục lại các đường

báo hiệu. Còn khi bị sự cố thì hệ thống đồng chỉnh bắt đầu gửi đi.

• Đơn vị tín hiệu thay thế FISU.


44

Trường trạng thái FS(8hoặc 16 bit)

Dự phòng CBA Chỉ thị trạng tháichưa 000 Mất đồng chỉnhsử dụng 001 Bình thường

010 Trạng thái khẩn011 Không hoạt động100 Sự cố bộ sử lý101 Bận


Bản tịn này thường được truyền đi khi các đơn vị tín hiệu MSU, LSSU

không truyền trên mạng. Với nhiêm vụ nhận các thông báo tức thời về sự cố

trên mạng.

3.6.3. Các chức năng đường truyền mạng báo hiệu lớp 3 MTP - 3.

Các chức năng liên kết mạng báo hiệu của MTP – 3 được mô tả như hình sau:

: Chuyển tiếp báo hiệu.

: Điều khiển báo hiệu.

Hình 3.14. Các chức năng báo hiệu MTP-3.

MTP-3 sử lý các chức năng báo hiệu. Có thể chia các chức năng thành 2 loại:

Chức năng sử lý bản tin báo hiệu và chức năng quản lý mạng báo hiệu.

• Chức năng sử lý bản tin báo hiệu:

Có thể phân phối các bản tin từ người sử dụng đến người sử dụng bằng một

đường truyền báo hiệu nối trực tiếp từ điểm phát tới điểm thu hay có thể gửi

bản tin này qua các điểm truyền báo hiệu trung gian. Các chức năng báo hiệu

này dựa trên nhãn định tuyến. Xử lý bản tin gồm 3 loại :

- Chức năng định tuyến bản tin: Nhằm xác định đường truyền để gửi đi trực

tiếp.


45

Phần truyền bản tin MTP

Liên kết báo hiệu

Chứcnăng liên kết báo hiệu

Liên kết dữ liệu báo hiệu

Chức năng mạng báo hiệu

Chuyển tiếp bản tin báo hiệu

Điều khiển mạng báo hiệu


- Chức năng phân loại bản tin: Để xác định bản tin thu được là bản tin cần

nhận hay không phải nhận.

- Chức năng phân phối bản tin : Được sử dụng để phân phối bản tin thu được

đến phần người sử dụng.

Chức năng quản lý mạng báo hiệu: (gồm 3 chức năng ).

Cần phải có quản lý mạng báo hiệu khi có sự cố thì chức năng này làm

những công việc:

- Điều khiển lưu lương trong trường hợp ứ nghẽn nó được thực hiện ở khối

quản lý điểm thu C7DP (C7 Destination Management), quản lý tập đường

truyền C7SL (C7 Link Set Management) và quản lý đường truyền báo hiệu

C7SL (C7 Signalling Management).

- Quản lý đường truyền báo hiệu: Để thông báo rằng đã sảy ra sự thay đổi

việc định tuyến bản tin do đường truyền báo hiệu bị sự cố. Lúc đó mạng phải

gán thông tin về đường truyền cần sử dụng.

- Quản lý định tuyến báo hiệu: Là để định tuyến bản tin để xác định bản tin ra

rồi gởi đi tiếp.


46


Phần truyền bản tin lớp 3

Hình 3.15. Các chức năng mạng báo hiệu MTP-3

: Luồng bản tin báo hiệu.

: Các chỉ thị và điều khiển.


47

Xử lý bản tin báo hiệu

Quản lý mạng báo hiệu

Phân loại bản tin

Phân phát bản tin

Định tuyến bản tin

Quản lý lưu lượng báo hiệu

Quản lý định tuyến báo hiệu

Quản lý đường truyền báo hiệu

Các chức năng mạng báo hiệuPhần

truyền bản tin lớp 2

Phần người sử dụng MTP

Kiển tra và bảo dưỡng MTP


3.6.3.1. Chức năng phân loại bản tin (Discrimination).

Chức năng này là để xác định xem bản tin có được gửi tới điểm báo hiệu này

hay không. Nếu không đúng bản tin báo hiệu của điểm này thì nó chuyển đến

chức năng định tuyến để đến đích mà nó cần đến. Còn bản tin báo hiệu là đúng

thì bản tin nhận được sẽ chuyển xang chức năng phân phối.

Để phát hiện các bản tin báo hiệu này dựa vào mã báo hiệu DPC của bản tin

đó cùng với dịch vụ địa chỉ mạng NI của bản tin nhận được.

3.6.3.2. Cức năng phân phối bản tin (Message Distribution).

Khi bản tin báo hiệu được truyền tới có địa chỉ của người sử dụng thì chức

năng phân phối sẽ xem xét các thông tin cần thiết trong bản tin và gửi đến phần

người sử dụng thích hợp. Việc phân phối các bản tin chính xác dựa vào phần chỉ

thị dịch vụ SI (Service Indicator) trong trường SIO của đơn vị bản tin báo hiệu.

3.6.3.3. Chứ năng định tuyến bản tin (Message Routing).

Chức năng này được sử dụng để xác định các tham số trong bản tin báo hiệu

và định tuyến bản tin này tới đích mà nó cần đến.

Việc định tuyến một bản tin báo hiệu dựa vào phần chỉ thị mạng NI (Network

Indication) chỉ thị mạng nằm trong trường chỉ thị SIO. Nếu một đường báo hiệu có

sự cố thì việc định tuyến sẽ được thay đổi theo một nguyên tắc đã định trước. Lưu

lượng các báo hiệu trên đường truyền báo hiệu đã bị sự cố sẽ được chuyển sang

một đường báo hiệu thay thế khác trong cụm đường báo hiệu đó.

Nếu như tất cả các đường báo hiệu trong cụm đó bị sự cố thì thông tin báo

hiệu trên tuyến đó sẽ được chuyển sang cum đường báo hiệu khác. Mà cụm

đường báo hiệu này cũng được đấu nối tới điểm thu báo hiệu đó.

3.6.3.4. Chức năng quản trị lưu lượng báo hiệu (Signalling Traffic

Managmant).

Chức năng này dùng để thay đổi hướng đi từ một đường hoặc một tuyến báo

hiệu tới một hoặc nhiều đương báo hiệu khác. Ngoài ra nó còn được sử dụng để

giảm tạm thời lưu lượng báo hiệu khi có tắc nghẽn tại thời điểm nào đó, các chức

năng quản lý lưu lượng báo hiệu bao gồm:

- Chức năng khởi tạo lại điểm báo hiệu.

- Chức năng định tuyến cưỡng bức: Để dảm bảo chắc chắn khả năng khôi phục

báo hiệu giữa 2 điểm báo hiệu.


48


- Chức năng định tuyến bị điều khiển: Đảm bảo việc khôi phục các thủ tục báo

hiệu tối ưu và giảm tối đa sai số trịnh tự các bản tin.

- Cức năng thủ tục thay thế: Khi một chức năng báo hiệu bị trục trặc thì thủ tục

này sẽ được thực hiện nhằm đưa toàn bộ đường báo hiệu của đường báo hiệu

đó sang đường báo hiệu mới, để tránh mất mát bản tin.

- Chức năng điều khiển luồng lưu lượng báo hiệu: Thực hiện phân chia lưu

lượng báo hiệu trên các đường báo hiệu trong mạng dảm bảo khả năng tắc

nghẽn là tối thiểu nhất.

- Chức năng hạn chế quản trị: Do nhân viên vận hành mạng yêu cầu.

3.7. Phần điều khiển và nối thông báo hiệu - SCCP.

SCCP cung cấp các chức năng bổ sung cho MTP để báo hiệu định hướng

theo nối thông thể truyền thông tin liên quan đến mạch và báo hiệu không định

hướng nối thông có thể tuyền thông tin không liên quan đến mạch thông qua báo

hiệu số 7. SCCP cùng với MTP tạo nên phần dịch vụ mạng để đảm bảo báo hiệu

số 7 phù hợp với mô hình OSI.

- Điều khiển định hướng theo nối thông CO: (Connection Oriented): Chức năng

này sử lý thiết lập, truyền số liệu và giám sát các nối thông logic báo hiệu.

- Điều khiển không theo nối thông CL: (Connectionless): Chức năng này sử lý

truyền số liệu không theo nối thông.

- Quản lý SCCP để sử lý các thông tin trạng thái của mạng SCCP. Nó được sử

dụng để cập nhật bảng định tuyến bản tin.

- Định tuyến SCCP để xử lý định tuyến các bản tin SCCP trong mạng báo hiệu

số 7. Bao gồm việc định tuyến toàn cầu để nhận địa chỉ mạng cụ thể đảm bảo

việc phân phối các bản tin. Bản tin phần địa chỉ bị gọi của nó là người sử dụng

nội hạt sẽ được chuyển đến phần điều khiển SCCP Còn các bản tin người sử

dụng ở xa sẽ được chuyển tới MTP để truyền tới người sử dụng SCCP ở xa.


49


-

Hình 3.16. Điều khiển và nối thông báo hiệu SCCP.

SCCP cung cấp 4 loại dịch vụ:

2 dịch vụ CL:

- Loại CL cơ sở.

- Loại CL theo trình tự (MTP).

2 dịch vụ CO:

- Loại CO cơ sở.

- Loại CO điều khiển luồng.

3.7.1. Báo hiệu định hướng theo nối thông.

SCCP cho phép người sử dụng SCCP này thiết lập nối thông báo hiệu đến

người sử dụng SCCP kia. Người sử dụng SCCP phía gọi sẽ gửi đi bản tin yêu

cầu nối thông (CR: Connection Request). CR chứa tham chiếu đến tổng đài gọi

gồm: Loại giao thức và địa chỉ đến tổng đài bị gọi. CR cũng chứa địa chỉ SCCP

cho phía gọi và số liệu của người sử dụng. Khi phía bị gọi nhận được CR nó trả


50

Các người SCCP MTPSử dụngSCCP

Điều khiển định hướng

theo nối thông SCCP

Điều khiển định hướng không theo nối thông

SCCP

Quản lý SCCP

Điều khiển định tuyến

SCCP

Bản tin CO

Bản tin CO

Sự cốĐịnh tuyến

Bản tin CLBản tin CL

Sự cốĐịnh tuyến


lời bằng cách gửi đi bản tin khẳng định nối thông CC. Nối thông được thiết lập khi

phía gọi nhận được CC lúc này số liệu của người sử dụng được gửi đi. Khi xoá

nối thông thì dùng các bản tin xoá và bản tin công nhận.

3.7.2. Báo hiệu không theo nối thông.

SCCP cho phép người sử dụng SCCP gửi các bản tin báo hiệu mà không cần

thiết lập nối thông logic. Nghĩa là các bản tin có thể đến điểm nhận theo các

đường truyền báo hiệu khác nhau. Còn khi một bản tin bị huỷ bỏ thì một thông số

tuỳ chọn khứ hồi phải được gửi ở bản tin khứ hồi khi mắc lỗi.

3.7.3. Định tuyến và đánh địa chỉ SCCP.

Địa chỉ của phía chủ gọi và phía bị gọi chứa thông tin cần thiết cho SCCP để

xá định nút nhận và nút phát. Đối với các thủ tục CO các địa chỉ này là các điểm

phát và thu báo hiệu của nối thông báo hiệu, còn đối với các thủ tục CL là các

điểm phát và thu các bản tin.

Khi truyền các bản tin CO và CL định tuyến SCCP phân biệt 2 địa chỉ cơ sở

sau:

• Tên toàn cầu GT: (Global Title) là một địa chỉ giống như các chữ số được quay,

nó không rõ ràng để định tuyến ngay được. Do đó SCCP cung cấp các chức năng

phiên dịch GT thành mã báo hiệu thu DPC (Destination Poit Code) và số hệ thống

con SSN (Subsystem Number).

SSN để xác định phần người sử dụng của điểm báo hiệu thu


51


Chương IV : Báo hiệu số 7 trong mang GSM

4.1. Ứng dụng báo hiệu số 7 trong GSM.

Mạng thông tin di động GSM sử dụng mạng báo hiệu số 7 và cải tiến của nó.

Nên các giao thức trong mạng báo hiệu GSM được dựa trên mô hình 7 lớp của

OSI. Sự tương ứng này được thể hiện trong hình sau:

Hình 4.1. Mô hình báo hiệu GSM sắp xép theo OSI 7 lớp.

Các ký hiệu:

CM: Quản lý nối thông (Connection Management).

MM: Quản lý di động (Mobility Management).

RR: Quản lý tiềm năng vô tuyến (Radio Resource Management).

LAPDm: Các thủ tục thâm nhập đường truyền ở kênh Dm (Link Access

Procedures on D - Channel).

LAPD: Các thủ tục thâm nhập đường truyền ở kênh D.

BSTM: Quản lý trạm gốc (BTS Management).

BSSAP: Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc (Base Station System Application

Part).


52

LAPDm

Báo hiệuLớp 1

RR

MM

CM

LAPDm

Báo hiệuLớp 1

LAPD

Báo hiệuLớp 1

LAPD

Báo hiệuLớp 1 MTP

lớp1

MTP lớp1

MTP lớp1

RR BTSM BTSM SCCP

RR BTSM

MTP lớp1

MTP lớp1

MTP lớp1

MTP lớp1

SCCSCCP

BSSAP

MM

CM

TCAP

MAP

ISUPTUP

MTP lớp1

MTP lớp1

OSI

Lớp7

Lớp4-6

Lớp3

Lớp1

Lớp2

MSC/VLRHLR,GMSCPSTN

Radio A-bit A

OSI

Lớp1

Lớp2

Lớp3

MSCBSCBTS MS


SCCP: Phần điều khiển nối thông báo hiệu (Signalling Connec Control Part).

MTP: Phần truyền bản tin (Message Transfer Part).

MAP: Phần ứng dụng di động (Mobile Application Part).

TCAP: Phần ứng dụng các khả năng trao đổi (Trânsction Capabilities

Application Part).

ISUP: Phần người sử dụng ISDN (ISDN Use Part).

TUP: Phần người sử dụng điện thoại (Telephone Use Part).

Các lớp chức năng GSM:

- MTP: Thiết lập nối thông giữa MS và BTS. Đó là báo hiệu lớp 1, thủ tục thâm

nhập đường truyền trên kênh D, trên kênh Dm. Truyền dẫn, định tuyến, đánh

địa chỉ.

- SCCP: Trợ giúp đấu nối logic, hỗ trợ định tuyến và đánh địa chỉ.

MTP và SCCP tạo nên phần phục vụ mạng tương ứng các lớp 1, 2, 3 của

OSI.

- TCAP: Có chức năng thông tin báo hiệu xa.

- MAP: Là phần ứng dụng riêng cho di động GSM trong phân hệ SS.

TCAP và MAP là thủ tục tương ứng lớp 7 của OSI.

- CM: Thủ tục quản lý kết nối; Phục vụ điều khiển, quản lý cuộc gọi và

các dịch vụ bổ xung.

- MM: Thủ tục quản lý di động; Quản lý vị trí và tính bảo mật của MS.

Trong MSC sẩy ra việc biến đổi bản tin ISUP vào CM, MAP, MM.

- BSSAP: Thủ tục về phần ứng dụng trạm gốc; Phục vụ gửi bản tin liên

quan đến MS.

- Các bản tin CM, MM và một phần RR được truyền trong suốt qua BTS.

4.2. Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Application Part).

MAP cung cấp các thủ tục báo hiệu cần thiết cho việc trao đổi thông tin giữa

các thực thể trong mạng GSM. MAP chủ yếu sử dụng báo hiệu không nối thông.

Các thông tin dưới MAP là: TCAP, SCCP, và MTP.


53


MAP được chia ra làm 5 thực thể ứng dụng AE (Application Entities) là: MAP-

MSC, MAP-VLR, MAP-HLR, MAP-EIR, MAP-AUC. Mỗi thực thể ứng dụng bao

gồm các phần tử dịch vụ ứng dụng ASE (Application Service Element) các phần

tử này hỗ trợ việc hoà mạng của các thành phần ứng dụng để thông tin với nhau

giữa các nút như:

- Đăng ký vị trí.

- Xoá vị trí

- Huỷ bỏ đăng ký.

- Điều khiển, quản lý, thu nhận các dịch vụ thuê bao.

- Quản lý các thông tin của thuê bao, nghĩa là cập nhật vào HLR,VLR.

- Chuyển giao.

- Chuyển các số liệu bảo mật, nhận thực và cùng các chức năng khác.

- Cung cấp số lưu động.

- Phát thông tin định tuyến.

Trong GSM khi một ASE chỉ có thể liên lạc được với một ASE đồng cấp tương

đương.

4.3. Phần ứng dụng hệ thống trạm di động BSSAP.

BSSAP là giao thức phát triển cho giao diện A. BSSAP sử dụng báo hiệu số

7, được hỗ trợ các bản tin được truyền giữa MSC và BSC/BTS và các bản tin

phát trong suốt MSC đến MS. BSSAP gồm 3 phần:

- Phần ứng dụng quản lý hệ thống trạm gốc được sử dụng để phát đi các bản

tin liên quan đến MS giữa MSC và BSC.

- Phần ứng dụng truyền trực tiếp DTAP để phát đi các bản tin MM và CM liên

quan đến MS, cụ thể ở chế độ định hướng nối thông. Các bản tin này phát

trong suốt qua BSS.

- Chức năng phân phối để phân loại các bản tin BSSAP và TCAP.

BSSAP cho phép truyền cả báo hiệu nối thông lẫn báo hiệu không nối thông.

Các bản tin hỗ trợ các thủ tục dành riêng được phát đi bằng các dịch vụ nối

thông của SCCP.

4.3.1. Các bản tin BSSAP.


54


• Các bản tin BSSAP loại không đấu nối:

- Chặn (Block).

- Thừa nhận chặn (Blocking Acknowlege).

- Tìm gọi (Paging).

- Thiết lập lại (Reset).

- Thừa nhận thiết lập lại (Reset Acknowlege).

- Mạch thiết lập lại (Reset Circuit).

- Thừa nhận mạch thiết lập lại (Reset Curcirt Acknowlege).

- Giải toả (Unblock Acknowlege).

• Các bản tin BSSAP loại đấu nối có định hướng.

- Yêu cầu thiết lập (Assignment Request).

- Hoàn thành thiết lập (Assignment Complet).

- Sự cố thiết lập (Assignment Failure).

- Ra lênh phương thức mật mã (Cipher Mode Command).

- Hoàn thành phương thức mật mã (Cipher Mode Complet).

- Cập nhật loại (Classmark Update).

- Lệnh xoá (Clear Command).

- Xoá xong (Clear Complet).

- Yêu cầu xoá (Clear Request).

- Lệnh chuyển giao (Handover Command).

- Sự cố chuyển giao (Handover Failure).

- Thực hiên chuyển giao (Handover Performed).

- Yêu cầu chuyển giao (Handover Request).

- Chấp nhận yêu cầu chuyển giao (Handover Request Acknowlege).

- Đòi hỏi chuyển giao (Handover Requied).

- Bãi bỏ đòi hỏi chuyển giao(Handover Requied Reject).

4.3.2. Các bản tin quản lý di động (Message For Mobily Management).

• Bản tin đăng ký (Registration Message).

- Chấp nhận cập nhật vị trí (Location Update Accept).

- Bãi bỏ cập nhật vị trí (Location Update Reject).


55


• Bản tin bảo mật (Security Message).

- Bãi bỏ nhận thực (Authentication Reject).

- Yêu cầu nhận thực (Authentication Request).

- Đáp lại nhận thực (Authentication Respone).

- Yêu cầu nhận dạng (Identity Request).

- Trả lời nhận dạng (Identity Respone).

• Các bản tin quản lý đấu nối (Connection Manaagement Message).

- Chấp nhận dịch vụ nối thông (CM Service Accept).

- Bãi bỏ dịch vụ nối thông (CM Service Reject).

4.3.3. Các bản tin điều khiển đấu nối chế độ mạch điện (Message For Circuit-

Mode Connection Call Control).

• Bản tin thiết lập cuộc gọi (Call Establishment Message).

- Báo hiệu chuông (Alerting).

- Khẳng định cuộc gọi (Call Confirmed).

- Quá trình cuộc gọi (Call Proceding).

- Đấu nối (Connect).

- Chấp nhận đấu nối (Connect Acknowlege).

- Thiết lập khẩn cấp (Emergency Setup).

- Tiến hành (Progress).

- Thiết lập (Setup).

• Bản tin báo các giai đoạn thông tin cuộc gọi (Call Information Phase Message).

- Sửa đổi (Modify).

- Bãi bỏ sửa đổi (Modify Reject).

- Bản tin xoá cuộc gọi (Call Clearing Message).

- Cắt đấu nối (Disconnect).

- Giải phóng (Release).

- Hoàn thành giải phóng (Release Complate).

• Các bản tin khác (Miscellaneous Message).

- Khởi động DTMF (Start DTMF).

- Bãi bỏ khởi động DTMF (Start DTMF Reject).


56


- Trạng thái (Status).

- Điều tra trạng thái (Status Enquiry).


57


3.4. Báo hiệu giữa MS và BTS.

Hình 4.2. Báo hiệu giữa MS và BTS.

♦ Lớp báo hiệu 1:

Còn gọi là lớp vật lý trình bày các chức năng cần thiết để truyền các luồng bít

trên các kênh vật lý ở môi trường vô tuyến. Lớp này giao diện với quản lý tiềm

năng vô tuyến. Giao diện này gửi đi liên quan đến ấn định kênh vật lý (thâm nhập

ngẫu nhiên) cũng như các thông tin hệ thống gồm các kết quả đo, lớp này cũng

giao diện với: bộ mã hoá tiếng, bộ tích ứng đầu cuối để đảm bảo các kênh lưu

lượng. Lớp 1 bao gồm các chức năng sau:

- Sắp xếp các kênh logic lên các kênh vật lý.

- Mã hoá kênh và sửa lỗi FEC (Forrward Error Correction: sửa lỗi trước)

- Mã hoá kênh để phát hiện lỗi CRC (Cyclic Redundance Check: Kiểm tra phần

dư mã vòng)

- Mật mã hoá.

- Chọn ô ở chế độ rỗi.

- Thiết lập các kênh vật lý dành riêng.

- Đo cường độ trường của các kênh dành riêng và cường độ trường của các

trạm gốc xung quanh.

- Thiết lập định trước thời gian và công suất theo điều khiển của mạng. Các cổng

mà lớp này cung cấp dịch vụ cho lớp 2 được gọi là các điểm thâm nhập dịch


58

LAPDm

Báo hiệuLớp 1

RR

MM

CM

LAPDm

Báo hiệuLớp 1

Radio

OSI

Lớp1

Lớp2

Lớp3

BTS MS


vụ. Tuỳ theo các bản tin ngắn, bản tin của lớp đường truyền mà các cổng khác

nhau.

Lớp báo hiệu 2:

Mục đích của lớp báo hiệu 2 là cung cấp đường truyền tin cậy giữa trạm di

động và mạng. Mỗi kênh điều khiển logic được dành riêng một phần tử giao

thức. Giao thức của lớp này là LAPDm không chứa các chức năng kiểm tra

không cần thiết (như kiểm tra tổng thì lớp 1 đă làm rồi) để phù hợp với truyền

dẫn vô tuyến để đạt được hiệu suất lớn hơn trong việc tiết kiệm phổ tần. Các

bản tin LAPD có độ dài 249 byte do đó được phân đoạn: lớp vật lý và lớp

đường truyền là 23 byte đối với BCCH, CCCH, SDCH, FACH. Còn đối với

SACH là 21 byte.

♦ Lớp báo hiệu 3:

• Quản lý tiềm năng vô tuyến:

Ở giao diện này chỉ quản lý một phần tiềm năng vô tuyến RR gồm các chức

năng thiết lập duy trì và giải phóng đấu nối các tiềm năng trên các kênh điều

khiển dành riêng. Các chức năng lớp này bao gồm:

- Thiết lập chế độ mật mã.

- Thay đổi kênh dành riêng khi vẫn ở ô cũ.

- Chuyển giao từ ô này đến ô khác.

- Định nghĩa lại tần số (sử dụng cho nhảy tần).

Các bản tin này gần như truyền trong suốt qua BTS đến BSC.

• Quản lý di động MM:

Lớp này liên quan đến di động và thuê bao như:

- Nhận thực.

- Ấn định lại TMSI (nhận dạng trạm di động tạm thời).

- Nhận dạng trạm di động bằng các yêu cầu IMSI hay IMEI.

Trạm di động có thể thực hiện dời mạng IMSI để thông báo không với tới trạm

này vì thế các cuộc gọi vào sẽ được mạng chuyển hướng hoặc chặn, chứ

không tìm gọi di động. Các bản tin tới MM được truyền trong suốt đến MSC.

• Quản lý nối thông CM: Bao gồm 3 phần tử:


59


- Điều khiển cuộc gọi (CC) cung cấp các chức năng điều khiển cuộc gọi ISDN,

các thủ tục, chức năng được cải tiến để phù hợp với môi trường truyền dẫn.

- Bảo đảm các dịch vụ bổ xung không liên quan đến cuộc gọi như: chuyển

hướng cuộc gọi khi không có trả lời, đợi gọi.

- Bảo đảm dịch vụ bản tin ngắn cung cấp các giao thức giữa mạng và trạm di

động.

4.5. Báo hiệu giữa BTS và BSC.

Hình: 4.3. Báo hiệu giữa BTS và BSC.

Có 2 loại kênh thông tin giữa BTS và BSC :

- Kênh lưu lượng: Mang tiếng và dữ liệu cho các kênh vô tuyến.

- Kênh báo hiệu: Mang thông tin báo hiệu hoặc cho bản thân BTS hoặc cho MS.

Lớp này sử dụng thư tục truy cập đường truyền báo hiệu LAPD (Link

Access Procedure on D Channel). LAPD có chức năng phát hiện lỗi, sửa lỗi,

đánh cỡ khung (bằng các cỡ đầu khung, cuối khung).

LAPD cung cấp 2 loại tín hiệu:

- Chuyển giao thông tin không được thừa nhận, không đảm bảo phân phát

khung thông tin đến địa chỉ thành công.

- Chuyển giao thông tin được thừa nhận, (thường gặp) tín hiệu được công nhận

và hệ thống khẳng định khung tới thành công.


60

LAPD

Báo hiệuLớp 1

LAPD

Báo hiệuLớp 1

BTSM

A-bit

BSCBTS

BTSM

RR


Bản tin quản lý tiềm năng vô tuyến RR chủ yếu là thiết lập, duy trì và giải

phóng đấu nối các tiềm năng vô tuyến ở các kênh điều khiển dành riêng, một số

bản tin được sử lý bởi giao thức BTSM. Còn lại được truyền trong suốt qua BTS.

4.6. Báo hiệu giữa BSC và MSC (Giao diện A).

Hình: 4.4. Báo hiệu giữa BSC và MSC (Giao diện A).

Giao thức này sử dụng cho các bản tin giữa MSC, BSC sử dụng các giao

Thức sau:

• CM (Connection Management): Được sử dụng để điều khiển quản lý các cuộc

gọi (thiết lập, giải phóng và giám sát cuộc gọi) để cách ly các dịch vụ bổ xung

và quản lý các bản tin ngắn.

• MM (Mobility Management): Để quản lý vị trí cũng như tính bảo mật của di

động. Các bản tin CM và MM được đặt bên trong MSC. Thay cho việc sử dụng

các bản tin ISDN-UP tới MS, thì MSC biến đổi các bản tin MAP và MM sắp xếp

trong MSC.

• BSSAP: Là giao thức được sử dụng để truyền các bản tin CM và MM. Giao

thức này cũng dùng để điều khiển trực tiếp BSS. Thí dụ khi MSC yêu cầu BSC

ấn định kênh. Thì BSSAP sử dụng các giao thức MTP, SCCP bao gồm các

phần như sau:


61

MTP lớp1

MTP lớp1

MTP lớp1

SCCP

MTP lớp1

MTP lớp1

MTP lớp1

SCCPBSSAP

MM

CM

A

MSCBSC

BSSAP


- BSSMAP (BSS Management Application Part): Phần ứng dụng hệ thống con

trạm gốc, dùng để gửi các bản tin liên quan đến MS giữa BSC và MSC.

- DTAP (Direc Transfer Application Part): Phần ứng dụng truyền trực tiếp,

được dùng cho các bản tin tới MS ở chế độ định hướng theo nối thông (các

bản tin này được truyền trong suốt).

CÁC TỪ VIẾT TẮT

SS : Swithching system – hệ thống chuyển mạchAUC : Authemtication centrer - Trung tâm nhận thựcBTS :Base station system –hệ thống trạm gốc BSC : Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc.BSS : Base Station Sytem – hệ thống trạm gốc.CSPDN :Circuit swithched public data network - Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch.VLR :Visitor - Bộ ghi định vị tạm chúHLR : Home Location register - Bộ ghi định vị thượng trúEIR : Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bịMSC : Mobile Services Switching Center – Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động.MSC : Mobile Switching Central – trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động.ME : Mobile Equipment – thiết bị di động.MS : Mobole Station - Máy di động.OSS : Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác và giám sát.OMC :Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác và bảo dưỡng.ISDN : Integrated Service Digital network - Mạng số liên kết đa dịch vụ.PSTN :Public Switched telephone Network - Mạng điện thoại chuyển mạch kênh.PLMN : Pblic land Mobile Network - Mạng di động mặt đất công cộng.


62


MỤC LỤC

trang Lời nói đầu ............................................................................................... 1Chương I ..................................................................................................... 2 1. Tổng quan mạng mạng GSM ..................................................................211. Cấu trúc mạng GSM ............................................................................. 21.2. Cấu trúc địa lý của mạng .....................................................................31.3. Hệ thống chuyển mạch.........................................................................51.4. Hệ thống trạm gốc BSS.........................................................................81.5. Trạm di động MS..................................................................................101.6. Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSS.............................11Chương II : Các giao diện và thông tin trong hệ thống GSM..................142.1.Các giao diện nội bộ mang...................................................................142.2. Giao diện vô tuyến Um (MS – BTS).....................................................142.3.Giao diện AbitS để điều khiển BTS (BSC----BTS) ..............................172.4. Giao diện A (BSC----MSC)....................................................................172.5. TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM.........................18Chương III : Tổng quan về báo hiệu số 7..................................................243.1.Giới thiệu về mạng báo hiệu số. (CCS7)............................................243.2. Hệ thống báo hiệu................................................................................263.3. Hệ thống báo hiệu số 7 .......................................................................283.4. Sự tương ứng giữa CCS7 và mô hình OSI........................................353.6. Các chức năng đường truyền số liệu báo hiệu MTP – 1..................373.7. Phần điều khiển và nối thông báo hiệu - SCCP................................46Chương IV : Báo hiệu số 7 trong mang GSM...........................................494.1. Ứng dụng báo hiệu số 7 trong GSM..................................................494.2. Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Application Part)...................504.3. Phần ứng dụng hệ thống trạm di động BSSAP.................................513.4. Báo hiệu giữa MS và BTS....................................................................544.5. Báo hiệu giữa BTS và BSC..................................................................564.6. Báo hiệu giữa BSC và MSC (Giao diện A)..........................................57CÁC TỪ VIẾT TẮT........................................................................................59


63

ĐỒ Án Đtvt -...

Documents