Đề tài báo hiệu trong mạng lõi UMTS

Đề tài: Báo hiệu mạng lõi UMTS MỤC LỤC I Tổng quan cấu trúc mạng lõi UMTS 1.1Giới thiệu chung 1.2 Các thành phần chức phần tử 1.2.1 SGSN GGSN 1.2.2 GMSC MSC 1.2.3 Các thành phần khác II Báo hiệu UMTS 2.1Báo hiệu Giao diện Gn (Gn Interface) 2.1.1 Sử dụng giao thức GTP 2.1.2 Kiến trúc giao thức GTP-C, GTP-U, GTP’ 2.2Báo hiệu xử lí chuyển vùng 2.2.1 Báo hiệu chuyển giao MSC 2.2.2 Báo hiệu chuyển giao 2G-3G 2.3 Các thủ tục thực 2.3.1 Thiết lập gọi tới MS 2.3.2 Thiết lập chuyển giao quản lí thiết bị di động III Tổng kết tài liệu tham khảo Page I Tổng quan cấu trúc mạng lỗi 3G UMTS 1.1Giới thiệu chung Sự phát triển nhanh chóng dịch vụ số liệu mà IP đặt yêu công nghệ viễn thông di động Thông tin di động hệ sử dụng công nghệ số hệ thống băng hẹp xây dựng chế chuyển mạch kênh nên đáp ứng dịch vụ 3G (third-generation) công nghệ truyền thông hệ thứ ba giai đoạn tiến hóa ngành viễn thông di động Nếu 1G (the first gerneration)của điện thoại di động thiết bị analog, có khả truyền thoại 2G (the second generation) ĐTDĐ gồm hai công truyền thoại liệu giới hạn dựa kỹ thuật số Trong bối cảnh ITU đưa đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động hệ thứ với tên gọi IMT - 2000 IMT - 2000 mở rộng đáng kể khả cung cấp dịch vụ cho phép sử dụng nhiều phương tiện thông tin Mục đích IMT - 2000 đưa nhiều khả đồng thời đảm bảo phát triển liên tục hệ thống thông tin di động hệ thứ hai (2G) vào năm 2000 3G mang lại cho người dùng dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp, giúp thực truyền thông thoại liệu (như e-mail tin nhắn dạng văn bản), download âm hình ảnh với băng tần cao Các ứng dụng 3G thông dụng gồm hội nghị video di động; chụp gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh; gửi nhận e-mail file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video MP3; thay cho modem để kết nối đến máy tính xách tay hay PDA nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao 3G gì? 3G thuật ngữ dùng để hệ thống thông tin di động hệ thứ (Third Generation).Đã có nhiều người nhầm lẫn cách vơ ý hoăc hữu ý hai khái niệm 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) Để hiểu công nghệ 3G, xét qua đôi nét lịch sử phát triển hệ thống điện thoại di động Mặc dù hệ thống thông tin di động thử nghiệm đựơc sử dụng vào năm 1930-1940 trong sở cảnh sát Hoa Kỳ hệ thống điện thoại di động thương mại thực đời vào khoảng cuối năm 1970 đầu năm 1980 Các hệ thống điện thoại hệ đầu sử dụng công nghệ tương tự người ta gọi hệ thống điện thoại kể hệ thống 1G Khi số lượng thuê bao mạng tăng lên, người ta thấy cần phải có biện pháp nâng cao dung lượng mạng, chất lượng đàm thoại cung cấp thêm số dịch vụ bổ sung cho mạng Để giải vấn đề Page người ta nghĩ đến việc số hoá hệ thống điện thoại di động, điều dẫn tới đời hệ thống điện thoại di động hệ Ở châu Âu, vào năm 1982 tổ chức nhà cung cấp dịch vụ viễn thông châu Âu (CEPT - Conférence Européene de Postes et Telécommunications) thống thành lập nhóm nghiên cứu đặc biệt gọi Groupe Spéciale Mobile (GSM) có nhiệm vụ xây dựng tiêu kỹ thuật cho mạng điện thoại di động toàn châu Âu hoạt động dải tần 900 MHz Nhóm nghiên cứu xem xét nhiều giải pháp khác cuối đến thống sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã băng hẹp (Narrow Band TDMA) Năm 1988 phiên dự thảo GSM hoàn thành hệ thống GSM triển khai vào khoảng năm 1991 Kể từ đời, hệ thống thông tin di động GSM phát triển với tốc độ nhanh chóng, có mặt 140 quốc gia có số thuê bao lên tới gần tỷ Lúc thuật ngữ GSM có ý nghĩa hệ thống thơng tin di động tồn cầu (Global System Mobile) Cũng thời gian kể trên, Mỹ hệ thống điện thoại tương tự hệ thứ AMPS phát triển thành hệ thống điện thoại di động số hệ tuân thủ tiêu chuẩn hiệp hội viễn thông Mỹ IS-136 Khi công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - IS-95) đời, nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động Mỹ cung cấp dịch vụ mode song song, cho phép thuê bao truy cập vào hai mạng IS-136 IS-95 Do nhận thức rõ tầm quan trọng hệ thống thông tin di động mà Châu Âu, trình tiêu chuẩn hoá GSM chưa kết thúc người ta tiến hành dự án nghiên cứu RACE 1043 với mục đích xác định dịch vụ cơng nghệ cho hệ thống thông tin di động hệ thứ cho năm 2000 Hệ thống 3G châu Âu gọi UMTS Những người thực dự án mong muốn hệ thống UMTS tương lai phát triển từ hệ thống GSM Ngồi người ta cịn có mong muốn lớn hệ thống UMTS có khả kết hợp nhiều mạng khác PMR, MSS, WLAN thành mạng thống có khả hỗ trợ dịch vụ số liệu tốc độ cao quan trọng mạng hướng dịch vụ Song song với châu Âu, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU - International Telecommunications Union) thành lập nhóm nghiên cứu để nghiên cứu hệ thống thơng tin di động hệ 3, nhóm nghiên cứu TG8/1 Nhóm nghiên cứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động hệ thứ Hệ thống Thơng tin Di động Mặt đất Tương lai (FPLMTS - Future Public Land Mobile Telecommunications System) Sau này, nhóm nghiên cứu đổi tên hệ thống thơng tin di động thành Hệ thống Thơng tin Di động Toàn cầu Page cho năm 2000 (IMT-2000 - International Mobile Telecommunications for the year 2000) Đương nhiên nhà phát triển UMTS (châu Âu) mong muốn ITU chấp nhận hệ thống chấp nhận toàn đề xuất sử dụng hệ thống UMTS làm sở cho hệ thống IMT-2000 Tuy nhiên vấn đề khơng phải đơn giản vậy, có tới 16 đề xuất cho hệ thống thông tin di động IMT-2000 (bao gồm 10 đề xuất cho hệ thống mặt đất đề xuất cho hệ thống vệ tinh) 1.2Các thành phần, chức phần tử 1.2.1 SGSN GGSN SGSN (Serving GPRS Support Node: nút hỗ trợ GPRS phục vụ) nút miền chuyển mạch gói Nó nối UTRAN thơng qua giao diện IuPS đến GGSN thông qua giao diện Gn SSGN chịu trách nhiệm cho tất thuê bao Nó lưu hai kiểu liệu thuê bao: thơng tin đăng kí th bao thơng tin định vị thuê bao Số liệu thuê bao lưu SGSN gồm IMSI (International Mobile Subscriber Identify: Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế) Các nhận dạng tạm thời gói (P-TMSI: Packet - Temporary Mobile Subscriber Indentify: số nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói) Các địa PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói) Số liệu lưu vị trí tróng SGSN gồm: Vùng định tuyến thuê bap (RA: Routing Area) Số VLR Các địa SGSN GGSN có kết nối tích cực GGSN (Gateway GPRS Support Node: node hỗ trợ GPRS) SGSN nối với mạng số liệu khác Tất truyền thông số liệu từ thuê bao đến mạng qua GGSN Cũng SGSN, lưu hai kiểu số liệu thơng tin th bao thơng tin vị trí Số liệu th bao lưu SGSN: IMSI Các địa PDP Số liệu vị trí lưu GGSN Page Địa SGSN thuê bao nối đến GGSN nối đến Internet thông qua giao diện Gi đến BG thông qua Gp 1.2.2 Voice: GMSC MSC MSC thực kết nối CS đầu cuối mạng Nó thực chức báo hiệu chuyển mạch cho th bao vùng quản lí Chức MSC UMTS giống chức MSC GSM, có nhiều khả Các kết nối CS thực giao diện CS UTRAN MSC Các MSC nối đến mạng qua GMSC GMSC số MSC GMSC chịu trách nhiệm thực chức định tuyến vùng có MS Khi mạng ngồi tìm cách kết nối đến PLMN nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối hỏi HLR MSC thời quản lí MS 1.2.3 Các thành phần khác BG (Border Gateway) cổng miền PS PLMN với mạng khác Chức nút giống tường lửa Internet để đảm bảo an ninh chống lại cơng bên ngồi VLR (Visitor Location Register: định vị tạm trú) HLR cho mạng phục vụ (SN: Serving Network) Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp dịch vụ thuê bao copy từ HLR lưu Cả MSC SGSN có VLR nối với chúng Số liệu sau lưu VLR: - IMSI MSISDN TMSI (nếu có) LA thời thuê bao MSC/SGSN thời mà thuê bao nối đến Ngồi VLR lưu giữ thơng tin dịch vụ mà thuê bao cung cấp - Cả SGSN MSC thực nút vật lý với VLR gọi VLR/SGSN VLR/MSC Page HE (Home Enviroment) lưu hồ sơ thuê bao hãng khai thác Nó cung cấp cho mạng phục vụ thông tin thuê bao cước để nhậnthực người sử dụng tính cước cho dịch vụ cung cấp Tất dịch vụ cung cấp dịch vụ bị cấm liệt kê Bộ định vị thường trú HLR: HLR sở liệu có nhiệm vụ quản lí th bao di động Một mạng di động chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng HLR tổ chức bên mạng CSDL IMSI, MSISDN(Mobile Station ISDN: số th bao có danh bạ đt) dịa PDP (Packet Data Protocol: giao thức số liệu gói) Cả IMSI MSISDN sử dụng làm khóa truy nhập đến thơng tin lưu khác Để định tuyến tính cước gọi, HLR cịn lưu giữ thơng tin SGSN VLR chịu trách nhiệm thuê bao Các dịch vụ khác chuyển hướng gọi tốc độ số liệu thư thoại có danh sách với hạn chế dịch vụ hạn chế chuyển mạng HLR AuC nút mạng logic, thường thực nút vật lý HLR lưu trữ thông tin người sử dụng đăng kí th bao Như thơng tin tính cước, dịch vụ cung cấp dịch vụ bị từ chối, thông tin chuyển hướng gọi Nhưng thông tin quan trọng VLR SSGN phụ trách người sử dụng Trung tâm nhận thức AuC (Authentication Center) AuC lưu giữ toàn số liệu cần thiết để nhận thức, mã hóa bảo vệ tồn vẹn thơng tin cho người dùng Nó liên kết với HLR thực HLR nút vật lý Tuy nhiên cần đảm bảo AuC cung cấp thông tin vector nhận thực cho HLR (AV: Authentication Vector) AuC lưu giữ khóa bí mật chia sẻ K cho th bao với tất hàm tạo khóa từ f0 đến f5 Nó tạo AV, thời gian thực SGSN/VLR yêu cầu hay tải xử lí thấp, lẫn AV dự trữ Bộ ghi nhận dạng thiết bị EiR EiR (Equipment Identify Register) chịu trách nhiệm lưu số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI (International Mobile Equipment Identify) Đây số nhận dạng cho thiết bị đầu cuối Cơ sở liệu chia làm ba danh mục: trắng, xám đen Danh mục trắng chứa IMEI phép truy nhập mạng, danh mục xám chứa IMEI bị theo dõi danh mục đen Page chứa IMEI bị cấm truy nhập mạng Danh mục cấm seri máy đặc biệt không truy nhập mạng chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn II Báo hiệu UMTS 2.1Thiết lập gọi với ISUP/BICC Trên giao diện MSC, ISUP sử dụng để thiết lập giải phóng gọi qua miền mạng chuyển mạch kênh Một chức tương tự giao diện Nc BICC định nghĩa 3GPP rel BICC tương thích phần với ISUP phần lớn tin báo hiệu tên hoạt động ngang hàng Phần khác biệt ISUP sử dụng khe thời gian luồng E1 T1 với tốc độ không đổi (64kbps 56 kbps) Trong BICC có khả cung cấp điều khiển mức chất lượng dịch vụ cho kết nối từ đầu cuối tới đầu cuối Các dịch vụ khả thi cung cấp cho thuê bao 3G Rel đưa từ kết nối kênh hẹp tới luồng đa phương tiện thời gian thực Có íttrên hai giao thức cung dịch vụ truyền tải cho tindụng ISUP gồm BICC tin SS7 MTP M3UA Các địa tìm thấy nhãn định tuyến SPC Mỗi mạng SS7 đổi địa nút mã điểm báo hiệu Nhãn hợp định tuyến thuộc đơn vịcấp báo hiệu tingửi MTP mức 2trong trường thống dựa E1, T1 trao nằm phần MTP3-B sử hệ truyền tảiluồng ATM Page SPC-3 MSCj IAM(OPC=