TIỂU LUẬN môn học báo hiệu và điều khiển kết nối đề tài nhóm 13 báo hiệu số 7 trong GSM

Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG I TIỂU LUẬN MÔN HỌC Báo hiệu điều khiển kết nối Đề tài nhóm 13: “ Báo hiệu số GSM” Giảng viên : Nguyễn Thanh Trà Nhóm mơn học : Nhóm 03 Sinh viên thực Nguyễn Minh Hiếu : B18DCVT154 Hà Minh Huy : B18DCVT194 Dương Thành Long : B18DCVT250 Nguyễn Đức Đại : B18DCVT076 Hà Nội,tháng 10/2021 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối Lời nói đầu Cùng với phát triển nhanh chóng Khoa học kỹ thuật, Công nghệ thông tin không ngừng lớn mạnh, mạng lưới mở rộng đại hoá Hàng loạt công nghệ tiên tiến giới tổng đài điện tử số PDH&SDH sợ quang vi ba, thông tin di động số GSM… dịch vụ gia tang đưa vào áp dụng mạng Viễn thơng Trong Báo hiệu kênh chung số triển khai áp dụng toàn mạng Hệ thống Báo hiệu số đưa năm 1980 kết tinh ưu điểm hệ thống báo hiệu trước Các ưu điểm bật SS7: tốc độ báo hiệu cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, mang tính kinh tế linh hoạt Ứng dụng SS7 đa dạng Nó sử dụng nhiều mạng viễn thông khác mạng điện thoại, mạng đa dịch vụ ISDN, mạng thông minh IN, mạng di động số GSM… Ngày GSM với ưu điểm bật như: dung lượng lớn, chất lương kết nối tốt, bảo mật cao,… có chỗ đứng vững thị trường Viễn thơng Việt Nam Mục đích tiểu luận nghiên cứu ứng dụng SS7 mạng GSM HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối Mục Lục Lời nói đầu Danh mục viết tắt Danh mục hình vẽ CHƯƠNG I.GIỚI THIỆU VỀ GSM 1.1.Định nghĩa 1.2.Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) 1.2.1.Trạm di động (MS) 1.2.2.Hệ thống trạm gốc (BSS) 1.2.3.Hệ thống mạng (NS) CHƯƠNG II BÁO HIỆU SỐ 10 2.1.Kiến trúc hệ thống 10 2.2.Thành phần 10 2.2.1.Phần chuyển giao tin (MTP) 10 2.2.1.1.Liên kết liệu báo hiệu (MTP-1) 11 2.2.1.2.Liên kết báo hiệu (MTP-2) 11 2.2.1.3.Mạng báo hiệu (MTP-3) 11 2.2.2.Phần điều khiển kết nối báo hiệu (SCCP) 11 2.2.2.1.Chức 11 2.2.2.2.Ứng dụng 12 2.2.3.Phần người dùng 12 2.2.3.1.Phần người dùng ISDN (ISUP) 12 2.2.3.2.Phần người sử dụng điện thoại (TUP) 12 2.2.4.Phần ứng dụng khả giao dịch (TCAP) 12 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM 13 3.1.Phần ứng dụng di động (MAP) 14 3.2.Phần ứng dụng hệ thống trạm di động (BSSAP) 15 3.2.1.BSSMAP BSS 16 3.2.2.DTAP BSS 17 3.3.Báo hiệu MS BTS 18 3.3.1.Lớp báo hiệu 18 3.3.2.Lớp báo hiệu 19 3.3.3.Lớp báo hiệu 19 3.4.Báo hiệu BTS BSC 20 3.5.Báo hiệu BSC MSC 21 Kết luận 23 Tài liệu tham khảo 23 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối Danh mục viết tắt Từ viết tắt AUC ASE ADC AIN BSC BCCH BSS BTS BSSAP BSSMAP CCBS CCS CC CRC CSPDN CM DTAP EIR FEC GSM HLR ISDN ISUP IMSI IMEI LNP LAPD MAP MSC HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối MSU MS MT MM MTP NCR NSP NSS OMC OMAP OSI PAGCH PSTN PLMN TCAP TUP UA RR SS SS7 SSN SAP SABM SCCP SMS VLR HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối Danh mục hình vẽ Hình 1.1 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Sơ đồ cấu trúc GSM Kiến trúc SS7 Cấu trúc báo hiệu số ứng v Mơ hình SS7 GSM Mơ hình MAP Chuyển tin RR Chuyển tin MM Báo hiệu MS BTS Báo hiệu BTS BSC Báo hiệu BSC MSC HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG I.GIỚI THIỆU VỀ GSM Chương GIỚI THIỆU VỀ GSM Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc GSM 1.1.Định nghĩa GSM: The Global System for Mobile Cpommunication ( mạng di động toàn cầu) GSM chuẩn chung cho thuê bao di động di chuyển vị trí địa lý khác giới mà liên lạc với 1.2.Hệ thống thơng tin di động tồn cầu (GSM) Cấu trúc GSM phần: - Trạm di động - Hệ thống trạm gốc - Hệ thống mạng 1.2.1.Trạm di động (MS) thuê bao mang theo gồm: HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG II.BÁO HIỆU SỐ SCCP cung cấp khả bổ sung sau MTP: - Tăng cường MTP để đáp ứng OSI Lớp - Cơ chế định tuyến mạnh mẽ linh hoạt Nâng cao khả truyền, bao gồm phân đoạn / lắp ráp lại tin nhắn lớn để vừa với Đơn vị Tín hiệu Tin nhắn (MSU) - Dịch vụ truyền liệu định hướng không kết nối Quản lý giải hệ thống (chủ yếu ứng dụng hướng sở liệu) 2.2.2.2.Ứng dụng SCCP sử dụng rộng rãi mạng di động Phần ứng dụng di động hệ thống trạm gốc (BSSMAP) phần ứng dụng truyền trực tiếp (DTAP) sử dụng để truyền thông điệp liên quan đến vô tuyến Hệ thống toàn cầu dành cho liên lạc di động (GSM) Cùng với Phần Ứng dụng Khả Truyền (TCAP), SCCP sử dụng toàn Hệ thống Con Chuyển mạch Mạng GSM (NSS) để vận chuyển tín hiệu Phần Ứng dụng Di động (MAP) thành phần GSM cốt lõi phép thuê bao di động nhắn tin văn (SMS) số mặt hàng khác 2.2.3 Phần người dùng 2.2.3.1 Phần người dùng ISDN (ISUP) Phần người dùng ISDN (ISUP) xác định giao thức thủ tục sử dụng để thiết lập, quản lý giải phóng mạch trung kế thực gọi thoại liệu qua PSTN ISUP sử dụng cho gọi ISDN ISDN Các gọi kết thúc công tắc không sử dụng báo hiệu ISUP 2.2.3.2 Phần người sử dụng điện thoại (TUP) Phần người sử dụng điện thoại (TUP) xác định chức báo hiệu điện thoại cần thiết hệ thống báo hiệu số cho lưu lượng điện thoại quốc gia quốc tế Nó cung cấp tính chất cho báo hiệu điện thoại hệ thống báo hiệu khác CCITT Trong mạng báo hiệu, tín hiệu điện thoại chuyển giao dạng đơn vị báo hiệu, với nội dung nằm trường SIF Đơn vị tin báo hiệu (MSU) 2.2.4 Phần ứng dụng khả giao dịch (TCAP) HVCNBCVT 12 download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM Phần Ứng dụng Khả Giao dịch (TCAP) cho phép triển khai dịch vụ mạng thông minh tiên tiến (AIN) cách hỗ trợ trao đổi thông tin điểm báo hiệu SCCP Bản tin TCAP chứa phần SCCP Đơn vị tín hiệu tin (MSU) Thông báo TCAP bao gồm phần giao dịch phần thành phần SSP sử dụng TCAP để truy vấn SCP nhằm tìm số định tuyến cho số 800, 888 900 Thẻ gọi điện xác thực cách sử dụng thông báo phản hồi truy vấn TCAP Các thuê bao di động chuyển vùng đến khu vực trung tâm chuyển mạch di động (MSC) khiến Đăng ký Vị trí Khách (VLR) tích hợp yêu cầu hồ sơ dịch vụ từ thuê bao Đăng ký Vị trí Nhà (HLR) cách sử dụng thông tin Phần Ứng dụng Di động (MAP) có tin nhắn TCAP Chương BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM Báo hiệu mạng di động phức tạp nhiều so với báo hiệu mạng điện thoại thơng thường MS thường xun di động nên thường xuyên phải cập nhật vị trí địa lý tương đối thêm yêu cầu phải có tín hiệu báo hiệu lúc MS di chuyển sang ô bên cạnh , từ điều yêu cầu phải có hệ thống báo hiệu nhanh xác Hình 3.1:Cấu trúc báo hiệu số ứng với mơ hình OSI Mạng thơng tin di động GSM sử dụng mạng báo hiệu số cải tiến Nên giao thức mạng báo hiệu GSM dựa mơ hình OSI lớp 13 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM Hình 3.2: Mơ hình SS7 GSM xếp theo mơ hình OSI Chức lớp MTP: thiết lập nối thơng MS BTS Đó bà báo hiệu lớp 1, thử tục thâm nhập đường truyền kênh D, kênh Dm truyền dẫn , định tuyến , đánh địa SCCP: trợ giúp đấu nối logic, hỗ trợ định tuyến đánh địa MTP SCCP tạo nên phần phục vụ mạng tương ứng lớp 1,2,3 OSI - TCAP: có chức thơng tin báo hiệu xa MAP:là phần ứng dụng riêng cho di động GSM phân hệ SS TCAP MAP thủ tục tương ứng OSI lớp CM: thủ tục quản lý kết nối , phục vụ điều khiển , quản lý gọi dịch vụ bổ sung MM: thủ tục quản lý di động , quản lý vị trí tính bảo mật MS Trong MSC có biến đổi tin ISUP vào ,MAP,MM BSSAP: thủ tục phần ứng dụng trạm gốc, phục vụ gửi tin liên quan đến MS CM,MM,RR truyền suốt qua BTS 3.1.Phần ứng dụng di động MAP( mobile application part) MAP cung cấp thủ tục báo hiệu cần thiết cho việc trao đổi thông tin thực thể mạng GSM MAP chủ yếu sử dụng báo hiệu không nối thông Trong MAP có : TCAP, SCCP MTP HVCNBCVT 14 download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM Hình 3.3: Mơ hình MAP MAP chia thành thực thể ứng dụng (AE: application entity) : MAP-MSC, MAP-HLR, MAP-VLR, MAP-EIR, MAP-AUC Tất thực thể phân định số phân hệ (SSN) Các SSN SCCP sử dụng để định địa thực thể GSM Mỗi thực thể ứng dụng bao gồm phần tử dịch vụ ứng dụng ASE ( application server element) phần tử hỗ trợ việc hòa mạng thành phần ứng dụng để thông tin với nút Mỗi AE bao gồm số phần tử ứng dụng ASE Các ASE nhóm lại ASE chung ASE đặc biệt TCAP ASE chung luôn chứa MAP – ASE Các thủ tục thực MAP : - Cập nhật vị trí - Hủy bỏ vị trí - Quản lý thông tin thuê bao - Điều khiển , quản lý, thu thập dịch vụ thuê bao 15 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM - Chuyển số liệu bảo mật - Điều khiển dịch vụ phụ - Thực chuyển Trong GSM ASE liên lạc với ASE đồng cấp tương đương 3.2.Phần ứng dụng hệ thống trạm di động BSSAP BSSAP giao thức phát triển cho giao diện A BSSAP sử dụng báo hiệu số 7, hỗ trợ tin tuyền MSC BSC/BTS tin phát suốt MSC đến MS BSSAP gồm phần: - Phần ứng dụng chuyển giao trực tiếp (DTAP) - Phần ứng dụng quản lý BSS(BSSMAP) 3.2.1.BSSMAP BSS Hình 3.4: Chuyển tin RR Với BSSMAP BSS RR BSS liên quan đến việc phân bổ,mã hóa phát hành kênh radio chuyên dụng trình truyền nhận tin RR kênh vô tuyến điều khiển chung BSSMAP BSS MSC xử lý việc chuyển tin 16 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM BSSMAP liên quan đến RR Tại BSS, RR BSSMAP giao tiếp với nh(Hình 12.7-3) minh họa tương tác RR-BSSMAP Ví dụ 1, MS gửi tin RR RACH để yêu cầu kênh radio chuyên dụng RR BSS sau phân bổ kênh trả thơng báo cho RR PAGCH bao gồm danh tính thơng báo cho BSSMAP nó, sau soạn tin nhắn thông báo MSC gửi đến BSSMAP MSC Ví dụ 2, MSC gửi Bản tin BSSMAP yêu cầu truyền tin RR kênh vô tuyến điều khiển chung Bản tin RR yêu cầu tin phân trang, sau BSS truyền PAGCH tin quảng bá, truyền BCCH 3.2.2.DTAP BSS Hình 3.5: Chuyển tin MM CM DTAP BSS minh bạch (không BSS xử lý) chuyển MM Các tin CM, nhận kênh vô tuyến chuyên dụng, tới liên kết liệu SS7, liên kết vận chuyển chúng đến MSC (xem Hình 12.7-4.) Ngồi ra, tin nhắn cho MS nhận từ DTAP MSC chuyển sang kênh vô tuyến dành riêng cho MS Việc chuyển thông điệp BSSMAP DTAP liên quan đến SCCP MTP MS BSS SCCP cuối gửi thêm tham số phân biệt cho tin nhắn, cho biết liệu tin nhắn thuộc BSSMAP hay DTAP sử dụng SCCP đầu nhận để gửi thơng điệp tới thực thể thích hợp 17 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM 3.3.Báo hiệu MS BTS Hình 3.6: MS BTS 3.3.1.Lớp báo hiệu 1: physical layer Đây lớp vật lý trình bày chức cần thiết để truyền luồng bit kênh vật lý môi trường vô tuyến Ở giao diện tin gửi liên quan đến ấn định kênh vật lý thông tin hệ thống lớp vật lý bao gồm: - Sắp xếp kênh logic kênh vật lý - Mã hóa kênh để sửa lỗi trước FEC - Mã hóa kênh để phát lỗi CRC - Mật mã hóa - Chọn ô chế độ rỗi - Thiết lập kênh vật lý dành riêng Đo cường độ trường kênh dành riêng cường độ trường trạm gốc xung quanh 18 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM Thiết lập định trước thời gian công suất theo điều khiển mạng Các cổng mà qua lớp cung cấp dịch vụ cho lớp gọi điểm thâm nhập dịch vụ SAP Các cổng tồn dạng khác cho tin ngắn cho tin lớp đường truyền 3.3.2.Lớp báo hiệu 2: data link layer Lớp ứng dụng dịch vụ lớp báo hiệu 1, với mục đích cung cấp đường truyền tin cậy thuê bao mạng Giao thức lớp LAPDm, xây dựng sở giao thức LAPD ISDN Tuy nhiên LAPDm có vài thay đổi so với giao thức LAPD để phù hợp với môi trường truyền dẫn vô tuyến đạt hiệu suất lớn việc tiết kiệm phổ tần như: Trong lớp khơng sử dụng phần kiểm tra tổng, mã hóa kênh lớp thực chức Trong lớp lại có số khung điều khiển mang thông tin lớp như: SABM UA Do tiết kiệm thời gian truyền dẫn phổ tín hiệu 3.3.3.Lớp báo hiệu 3: message layer Đây lớp cao MS đảm bảo thủ tục báo hiệu MS mạng chia thành lớp con: Quản lý tiềm vô tuyến RR, quản lý di động MM quản lý nối thông CM Quản lý tiềm vô tuyến RR: Các tin lớp đặt bên BSC truyền suốt qua BTS Bao gồm chức cần thiết để thiết lập, trì giải phóng đấu nối tiềm kênh điều khiển dành riêng: + Thiết lập chế độ mật mã + Thay đổi kênh dành riêng ô cũ + Chuyển giao từ ô đến ô khác + Định nghĩa lại tần số sử dụng cho nhảy tần - Quản lý di động MM: Lớp chứa chức liên quan đến tính di động thuê bao như: Nhận thực, ấn định lại IMSI nhận dạng trạm di động cách yêu cầu IMSI hay IMEI Quản lý nối thơng CM: Lớp gồm có phần tử sau: Điều khiển gọi CC, đảm bảo dịch vụ bổ sung SS đảm bảo dịch vụ tin ngắn + Điều khiển gọi CC (Call Control): Cung cấp chức thủ tục để điều khiển gọi ISDN, chức thủ tục cải tiến để phù hợp với môi trường truyền dẫn vô tuyến Việc thiết lập lại gọi hay thay đổi trình gọi dịch vụ mạng như: Thay đổi từ tiếng tới số liệu ngược lại hai thủ tục đặc biệt CC, hay báo hiệu thuê bao 19 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM + Phần tử đảm bảo dịch vụ bổ sung SS (Suppliment Service): Xử lý dịch vụ bổ sung không liên quan đến gọi như: Chuyển hướng gọi trả lời, đợi gọi… + Phần tử đảm bảo dịch vụ tin ngắn SMS (Short Message Service): Cung cấp giao thức lớp để truyền tải tin ngắn mạng thuê bao 3.4.Báo hiệu BTS BSC Hình 3.7: BTS BSC Giao tiếp điều khiển trạm sở trạm thu phát sở (BTS) gọi giao tiếp A-bit Có loại kênh thơng tin BSC BTS - Kênh lưu lượng: Mang tiếng liệu cho kênh vô tuyến - Kênh báo hiệu: Mang thông tin báo hiệu cho BTS cho MS Giao thức sử dụng để vận chuyển tin báo hiệu BSC BTS LAPD nằm lớp LAPD cung cấp tín hiệu : Chuyển giao thông tin không thừa nhận , không đảm bảo phân phát khung thông tin đến địa thành cơng Chuyển giao thơng tin thừa nhận, tín hiệu công nhận hệ thống khẳng định khung tới thành công HVCNBCVT 20 download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM Bản tin quản lý tiềm vơ tuyến RR chủ yếu thiết lập, trì giải phóng nối thơng tiềm vơ tuyến kênh điều khiển dành riêng Hầu hết tin giao thức RR truyền suốt, có số tin liên quan mật thiết với BTS xử lý BTS giao thức quản lý BTS (BTSM) như: Bản tin mật mã khóa mật mã gửi đến BTS mà không gửi đến MS 3.5 Báo hiệu BSC MSC Hình 3.8: BSC MSC Giao tiếp BSC MSC giao diện A Nó sử dụng để tuyền tin MSC với BSC MS Các tin MSC BSC sử dụng giao thức sau: Giao thức quản lý nối thông CM: Giao thức dử dụng để điều khiển thiết lập, giám sát giải phóng gọi quản lý dịch vụ bổ sung, tin ngắn Giao thức quản lý di động MM: Được sử dụng để quản lý vị trí tính bảo mật trạm di động Giao thức CM & MM thuộc lớp đặt bên MSC Thay cho việc sử dụng tin ISDN-UP Chúng xếp tin MAP MSC BSSAP giao thức sử dụng để truyền tin CM&MM, để điểu khiển trực tiếp BSS MSC yêu cầu BSC ấn định kênh BSSAP sử dụng giao thức MTP SCCP để tuyền tin sau: + BSSMAP : Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc, dùng để gửi tin liên quan đến MS BSC MSC 21 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM + DTAP : Phần ứng dựng truyền trực tiếp, đưuọc dùng cho tin tới MS chế độ định hướng theo nối thông + Chức phân phối dùng để phân lại tin BSSMAP DTAP 22 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối Kết luận Báo hiệu thực thể khơng thể thiếu hệ thống thơng tin nói chung mạng di động GSM nói riêng Hệ thống đại phức tạp phải có hệ thống báo hiệu mạnh xác Báo hiệu kênh chung ngày sử dụng rộng rãi thực tế cho thấy ưu điểm vượt trội so với báo hiệu kênh kết hợp Bài tiểu luận nghiên cứu nhóm “Báo hiệu số GSM” Để hoàn thành tốt đề tài tiểu luận môn học Báo hiệu điều khiển kết nối, chúng em nhận lời góp ý quý giá Do kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh số sai sót, mong xem xét, đánh giá để giúp chúng em hoàn thiện Tài liệu tham khảo : https://www.fishercom.xyz/broadband-telecommunications/gsm-networkconnection-to-ss7-networks.html 1) 2) Signaling in Telecommunication ( Chapter 12: Signaling in Cellular Mobile Telecommunications (12.7 Introduction to the GSM Cellular System)) 23 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com ... thấy ưu điểm vượt trội so với báo hiệu kênh kết hợp Bài tiểu luận nghiên cứu nhóm ? ?Báo hiệu số GSM? ?? Để hoàn thành tốt đề tài tiểu luận môn học Báo hiệu điều khiển kết nối, chúng em nhận lời góp... khiển kết nối CHƯƠNG II.BÁO HIỆU SỐ Các thành phần phân lớp MTP gồm lớp: liên kết liệu báo hiệu, liên kết báo hiệu mạng báo hiệu 2.2.1.1.Liên kết liệu báo hiệu (Kênh báo hiệu – MTP 1) Lớp liên kết. .. mạng báo hiệu số cải tiến Nên giao thức mạng báo hiệu GSM dựa mơ hình OSI lớp 13 HVCNBCVT download by : skknchat@gmail.com Bài tập Báo hiệu điều khiển kết nối CHƯƠNG III.BÁO HIỆU SỐ TRONG GSM