Tổng quan về mạng thông tin di động GSM GPRS

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ********* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM - GPRS GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN LỚP :TS NGUYỄN HỮU THANH :NGUYỄN MINH NGỌC :06TM – 02ĐT Hà Nội, 2009 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghệ thông tin ngày nay, khái niệm GSM – GPRS khơng cịn lạ lẫm người sử dụng điện thoại di động GSM (Global System For Mobile Communication) hay gọi hệ thống truyền thơng di động tồn cầu sử dụng hồn toàn kỹ thuật số khác với hệ thống mạng điện thoại analog cổ điển AMPS (Advanced Mobile Phone Service: Dịch vụ điện thoại di động cao cấp) GSM hệ thống Châu Âu thiết kế theo kỹ thuật tín hiệu số Nó khơng tương thích với các hệ thống trước đó và vậy nó không bị ràng buộc bởi nhu cầu phải tương thích Sau hệ thống mạng GPRS (General Packet Radio Service – mạng thông tin di động hệ 2,5G) phát triển dựa tảng mạng GSM Đó dịch vụ vơ tuyến gói chung Viện Tiêu chuẩn Viễn thơng Châu Âu tiêu chuẩn hóa vào năm 1993 sử dụng phương thức đa truy nhập theo thời gian TDMA Công nghệ mà trước không khả thi mạng GSM triển khai cung cấp ứng dụng Internet vô tuyến hấp dẫn cho số lượng lớn người sử dụng Vì GPRS thiết kế phép người sử dụng kết nối mà không cần sử dụng thêm nguồn lực phụ trợ nên GPRS mang lại hội kinh doanh cho nhà khai thác dịch vụ di động nhằm tăng doanh thu việc đưa dịch vụ IP thu hút thêm khách hàng với chi phí hợp lý cho người sử dụng đầu cuối Về mặt đầu tư nhà khai thác việc nhanh chóng đẩy mạnh mức độ bao phủ dịch vụ GPRS tận dụng cách hiệu mạng vô tuyến GSM Các mạng thông tin di động Việt Nam Viettel, Vina phone, Mobi fone… cung cấp dịch vụ GPRS cho người sử dụng với giá thành hợp lý Trong Viettel sử dụng giải pháp GPRS Ericsson thiết kế để đẩy nhanh việc triển khai GPRS mà giữ cho chi phí đầu vào thấp Các khối quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT chức mạng GSM cần nâng cấp phần mềm, ngoại trừ BSC cần nâng cấp phần cứng Trong mạng GPRS có hai nút mạng mới, nút mạng hỗ trợ phục vụ GPRS (Serving GPRS Support Node – SGSN) nút mạng hỗ trợ cổng GPRS (Gateway GPRS Support Node – GGSN) giới thiệu Trong giải pháp Ericsson, hai nút mạng kết hợp thành nút vật lý Một triển khai linh hoạt GPRS có thể, ví dụ: bắt đầu với nút mạng GPRS tập trung hợp SGSN GGSN Ở bước tiếp theo, node tập trung tách thành SGSN GGSN chuyên dụng Trên sở kiến thức tích luỹ năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông lớp 06TM02ĐT trường cán công thương TW liên kết trường đại học Bách Khoa Hà Nội sau thời gian thực tập Đội kỹ thuật 11 chi nhánh kỹ thuật Hà Nội thuộc Tổng công ty viễn thông quân đội-Viettel telecom với hướng dẫn thầy Nguyễn Hữu Thanh, em tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tổng quan mạng thông tin di động GSM - GPRS” Em xin chân thành cảm ơn đội trưởng đội kỹ thuật 11 Bùi Bá Quân, tổ trưởng tổ kỹ thuật Nguyễn Đức Tài người trực tiếp hướng dẫn thực tế Lê Xuân Cảnh, Vũ Văn Chinh tạo điều kiện giúp đỡ em đợt thực tập tốt nghiệp Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Hữu Thanh với tổ trưởng tổ kỹ thuật anh Nguyễn Đức Tài anh thuộc tổ kỹ thuật thuộc Đội kỹ thuật 11 chi nhánh kỹ thuật Hà Nội thuộc Tổng công ty viễn thông quân đội-Viettel telecom trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, Ngày 25 Tháng Năm 2009 Sinh viên thực Nguyễn Minh Ngọc quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Hình 1.1 Thị phần thơng tin di động giới năm 2006 13 Hình 1.2 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM 14 Hình 1.3 Base Station Controller – Bộ điều khiển trạm gốc 21 Hình 2.1 Cấu trúc mạng GPRS 23 Hình 2.2: Tốc độ kênh truyền GPRS .26 Hình 2.3: Tốc độ cho dịch vụ ứng dụng GPRS 26 Hình 3.1: Các khối mạng GPRS 29 Hình 4.1 Lưu đồ trạng thái nhập/tách khỏi GPRS 38 Hình 4.2 Rời khỏi GPRS MS khởi xướng 41 Hình 4.3 Rút tách kết hợp GPRS/VLR MS khởi xướng 42 Hình 5.1: Q trình mã hóa 44 Hình 5.2 Cập nhật vùng định tuyến SGSN 49 Hình 5.3 Cập nhật vùng định tuyến SGSN 52 Hình 5.4 Cập nhật kết hợp vùng định tuyến SGSN vùng định vị MSC 55 Hình 5.5: Cập nhật kết hợp vùng định vị MSC vùng định tuyến SGSN 58 Hình 5.6: Kết hợp cập nhật định vị ngồi MSC định tuyến ngồi SGSN 60 Hình 5.7: Kích hoạt giao thức PDP MS khởi tạo 65 Hình 5.8: Ngừng hoạt động khung giao thức PDP MS khởi tạo 68 Hình 5.9: Nhắn tin GPRS 71 quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT A AGCH Access Grant Channel Kênh truy cập khung ANSI American National Standards Tiêu chuẩn GSM 1900 Mỹ Institude B BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá C CDMA Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã Access Cell Cellular Ô (tế bào) CGI Cell Global Identity Số định danh Cell CEPT Conférence Européennedes Hiệp hội bưu viễn thơng Châu Postes et Télécommunications Âu CPU Cyclic Redundancy Check Đơn vị điều khiển trung tâm D FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần số Access DL Down Link Dữ liệu xuống quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp DNS Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT Domain Name Server Server tên miền E EIR Equipment Identity Register Bộ ghi danh tính thiết bị ETSI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Standards Institude G GGSN Gateway GPRS Support Node Nút định tuyến GPRS GSM Global System for Mobile Thơng tin di động tồn cầu Communication GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung H HLR Home Location Register Bộ đăng ký định vị thường trú I IMSI International Mobile Station Số hiệu nhận dạng thuê bao di động Indentity L LA Location Area Vùng định vị LAI Location Area Identity Số định danh cho LA LLC Logic Link Control Điều khiển liên kết logic N NSAPI Network Service Access Điểm truy cập dịch vụ mạng Point Identifier quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT M MS Mobile station Trạm di động MSC Mobile Service Switching Tổng đài di động Center MoU Memorandum of Bản ghi nhớ 12 nước Châu Âu Understanding MT Mobile terminal Đầu cuối di động P PAGCH Packet Access Grant Channel Kênh cho phép truy cập gói PCS Personal communications Dịch vụ liên lạc cá nhân Service PCU Packet Control Unit Khối điều khiển PDM Packet Data Network Mạng liệu gói PDP Packet Data Protocol Giao thức liệu gói PDTCH Packet Data Traffic Channel Kênh lưu lượng liệu gói P-GSM Primary GSM Chuẩn GSM ban đầu sử dụng băng tần 900 MHz PPCH Packet Paging Channel Kênh nhắn tin gói PRACH Packet Random Access Kênh truy cập gói ngẫu nhiên Channel PTP-CLNS Point To Point - Dịch vụ mạng không hướng kết nối Connectionless Network Service quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT PTP-CONS Point To Point - Dịch vụ mạng hướng kết nối Connection Otiented Network Service P-TMSI Packet Temporary Mobile Số nhận dạng thuê bao di động tam Subscriber Identity thời R RAI Routing Area Identity Số nhận dạng vùng định tuyến RAC Routing Area Code Mã vùng định tuyến RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên S SGSN Serving GPRS Support Node Nút phục vụ thuê bao GPRS SF Stealing Flag Cờ chiếm khung SS Switching System Hệ thống chuyển mạch SMS-C Short Message Service Center Trung tâm dịch vụ tin nhắn SDP Standard Data Protocols Những ứng dụng theo liệu chuẩn T TDMA Time DivisionMutiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian TE Terminal equipment Thiết bị đầu cuối TFI Temporary Flow Identifier Luồng tức thời TLLI Temporary Logical Link Tuyến logic tạm thời Identifier U USF Uplink State Flag Cờ trạng thái tuyến lên quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp UMTS Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT Universal Mobile Thế hệ thứ ba thông tin di động Telecommunications System (3G) V VLR Visitor Location Register Bộ ghi vị trí tạm trú quan mạng GSM GPRS LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT PHẦN MỞ ĐẦU Đề tài chia làm ba phần: • Phần I: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VIỄN THÔNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG • Phần II: LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG GSM • Phần III: lỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG GPRS Phần I: đề tài đề cập tới vấn đề mạng thơng tin di động Phần II: Trình bày vấn đề mạng thông tin di động GSM (2G) Phần III: Trình bày vấn đề mạng thông tin di động GPRS (2,5G) quan mạng GSM GPRS 10 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT Ngồi gói SNDCP thu SGSN cũ trước lúc định thời (mô tả bước 2) mãn hạn chép lại chuyển tới SGSN Ngồi gói liệu chuyển tới MS theo phương thức có xác nhận tới chưa có xác nhận MS chuyển tới SGSN Sẽ khơng cịn gói SNDCP chuyển tới SGSN sau hết hạn định thời mô tả bước SGSN phát tin yêu cầu cập nhật phạm vi giao thức PDP tới SGSN liên quan Bản tin bao gồm địa IP riêng SGSN mới, phận dạng kênh Tunnle TID, chất lượng dịch vụ thương lượng Các GGSN cập nhật trường liệu giao thức PDP lần cập nhật có tin đáp lại kèm theo nhận dạng kênh TID Thông tin chi tiết phạm vi giao thức PDP xem mục 5.5 sau SGSN thông báo cho HLR thay đổi SGSN nhờ phát tin cập nhật định vị Bản tin có nhận dạng SGSN SS7, địa IP SGSN số nhận dạng IMSI MS HLR phát tin xố định vị có chứa IMSI tới SGSN cũ SGSN cũ thực xoá khung quản lý di động MM khung giao thức PDP MS định thời mô tả bước hết hạn Điều cho phép SGSN cũ hồn thành cơng việc chuyển gói SNDCP SGSN cũ phát tin xác nhận xố định vị có chứa IMSI tới HLR HLR phát tin nhập liệu thuê bao có chứa IMSI liệu mô tả GPRS tới SGSN SGSN thiết lập khung quản lý MM cho MS phát quay cho HLR tin xác nhận nhập liệu thuê bao với IMSI 10 HLR xác nhận cập nhật định vị nhờ phát tin xác nhận cập nhật định vị với IMSI cho SGSN 11 SGSN phát tin yêu cầu cập nhật định vị bao gồm LAI mới, IMSI nhận dạng SGSN SS7 cho VLR Bộ nhận dạng VLR SS7 quan mạng GSM GPRS 62 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT chuyển đổi từ số nhận dạng RAI thành bảng SGSN VLR lưu lại nhận dạng SGSN SS7 12 Cập nhật định vị GSM thực sau: a VLR phát yêu cầu cập nhật định vị với nhận dạng VLR SS7 riêng IMSI MS cho HLR b HLR xoá liệu VLR cũ việc phát tin xoá định vị có chứa IMSI c HLR phát tới VLR tin nhập liệu thuê bao Bản tin chứa IMSI liệu thuê bao GSM MS d VLR xác nhận việc nhập liệu nhờ tin xác nhận nhập liệu thuê bao chứa cước IMSI e HLR trả lời VLR tin xác nhận cập nhật định vị có chứa IMSI 13 VLR phân bổ cước VLR TMSI trả lời SGSN tin tiếp nhận cập nhật định vị 14 SGSN hợp thức hố việc có mặt MS vùng định tuyến RA phân bổ cho MS cước P-TMSI Một tin tiếp nhận cập nhật vùng định tuyến phát quay cho MS Bản tin bao gồm cước PTMSI VLR TMSI 15 MS xác nhận P-TMSI VLR TMSI việc phát tới SGSN tin hoàn thành cập nhật vùng định tuyến 16 SGSN phát cho VLR tin hoàn thành phân bổ lại TMSI cho MS 5.5 Quản lý phiên Khung giao thức liệu gói PDP (Packet Data Protocol) MS diễn tả tuyến liệu MS mạng liệu Khung giao thức diễn quan mạng GSM GPRS 63 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT tả MS, SGSN GGSN Khung trạng thái hoạt động khơng hoạt động Một MS có một vài khung PDP Một khung liệu PDP kích hoạt cho ngừng hoạt động vào lúc MS trạng thái dự phịng STANDBY sẵn sàng READY Các q trình có ý nghĩa lớp mạng lõi MS mà không trực tiếp bao gồm GSS, tức lớp quản lý phiên xuyên suốt từ MS tới SGSN Nếu MS trạng thái rỗi IDLE tồn khung giao thức PDP ngừng hoạt động kích hoạt trước MS chuyển đổi trạng thái quản lý di động MM nó, tức cơng việc đăng nhập GPRS cần thực để MS chuyển đổi từ rỗi IDLE sang sẵn sàng READY 5.5.1 Kích hoạt khung giao thức PDP Để kích hoạt khung giao thức PDP cần phải có địa IP cho MS Có hai kiểu phân bổ địa thực - Phân bổ tĩnh: MS có địa IP cố định, cách thực tế Ipv6 với Ipv4 khơng có khả đủ địa IP để phân bổ - Phân bổ động: GGSN tương ứng phân bổ địa IP tạm thời cho MS, phân bổ kiểu thường dung cho GPRS theo hệ thống IPv4 Khung giao thức PDP kích hoạt MS Để chuyển giao gói tin kết cuối di động, GGSN cần phải khởi sướng đánh số cho MS có nhu cầu kích hoạt khung giao thức PDP để thu gói tin này; GGSN yêu cầu kích hoạt khung giao thức PDP mà khơng thể khởi tạo cơng việc kích hoạt Cần lưu ý yêu cầu kích hoạt khung giao thức từ GGSN GGSN có thơng tin tĩnh MS tương ứng, tức MS có địa IP tĩnh lưu trữ HLR Sở dĩ nhằm để gói IP truyền tới MS xác định người phát cần có địa IP cho MS Cho tới IPv6 triển khai MS có địa IPv4 tạm thời kích hoạt khung giao quan mạng GSM GPRS 64 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT thức PDP Điều có nghĩa việc chuyển giao gói kế cuối di động gặp khó khăn sử dụng IPv4 nhà cung cấp dịch vụ khơng đủ địa IP để đánh giá địa cho MS người sử dụng Hình 5.7 mơ tả q trình kích hoạt khung giao thức PDP MS khởi tạo với diễn giải chi tiết sau MS SGSN GGSN Yêu cầu kích hoạt khung PDP Các chức bảo an Yêu cầu tạo lập khung giao thức PDP Đáp ứng tạo lập khung giao thức PDP Tiếp nhận kích hoạt khung giao thức PDP Hình 5.7: Kích hoạt giao thức PDP MS khởi tạo MS phát tin yêu cầu kích hoạt khung giao thức PDP chứa đựng thông tin sau: - Cụm nhận dạng điểm truy cập dịch vụ NSAPI (Network Service Access Point Identifier): Cụm nhận dạng xác định ứng dụng riêng lớp xử lý gói liệu SNDCP, tức ứng dụng có NSAPI - Cụm nhận dạng giao dịch TI (Transaction Identifier): Cụm xác định phiên riêng biệt lớp SM - Kiểu giao thức PDP: Nó xác định giao thức sử dụng xuyên suốt từ MS tới GGSN, thường sử dụng giao thức IP (IPv4 IPv6) sử dụng giao thức X.25 - Địa giao thức PDP: Trường địa chứa địa tĩnh IP MS để trống để báo hiệu MS cần nhận địa IP động (tạm thời) quan mạng GSM GPRS 65 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT - Tên điểm truy nhập APN (Access Point Name): Đây tên logic nhận dạng mạng liệu APN cần cho giao diện Gi đấu nối tới mạng xác định - Chất lượng dịch vụ QoS đòi hỏi từ SGSN ứng dụng Các chức bảo an xúc tiến nhận thực, khởi động mã hoá kiểm tra cước thiết bị SGSN yêu cầu địa IP GGSN từ Server tên miền với tên điểm truy nhập APN Sau SGSN tạo lập cụm nhận dạng kênh Tunnel TID cho khung giao thức PDP yêu cầu nhờ kết hợp số nhận dạng IMSI với cụm nhận dạng điểm truy cập dịch vụ mạng NSAPI Nếu MS yêu cầu địa động SGSN phát yêu cầu phân bổ địa IP động (tạm thời) tới GGSN SGSN khơng đảm bảo đáp ứng chất lượng QoS theo yêu cầu hạn chế bớt chất lượng sở khả lượng tải SGSN phát tin yêu cầu tạo lập khung giao thức PDP tới GGSN có chứa thơng tin sau: - Kiểu PDP - Địa PDP (trường địa để trống cần thiết địa động) - Tên điểm truy nhập APN (GGSN sử dụng APN để tìm mạng ngồi theo yêu cầu) - QoS thoả thuận - Trường nhận dạng kênh Tunnel TID GGSN tạo lập đường dẫn vào bảng khung giao thức PDP lập khối lưu giữ số liệu cước CID (Charging ID) Đường dẫn vào cho phép GGSN định tuyến gói liệu giữ SGSN mạng PDP ngồi để bắt đầu tạo khối nhớ lưu liệu cước CDR (Charging Data Records) GGSN tiếp tục hạn chế QoS thoả thuận tuỳ theo lực tải tin Sau quan mạng GSM GPRS 66 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT GGSN phát quay cho SGSN tin trả lời tạo lập khung PDP có chứa trường tin sau: - Trường nhận dạng kênh Tunnel TID - Địa giao thức PDP (địa đưa kèm GGSN phân bổ địa IP động) - QoS thoả thuận - Căn cước số liêu tính cước CID (Charging ID) SGSN nạp vào khung PDP khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ mạng NSAPI với địa IP GGSN Nếu MS yêu cầu địa động địa PDP thu từ GGSN nạp vào khung giao thức PDP SGSN phát cho MS tin tiếp nhận kích hoạt khung giao thức PDP có chứa thơng tin sau: - Kiểu PDP - Địa PDP (Nếu yêu cầu địa động) - Cụm nhận dạng giao dịch TI - QoS thoả thuận Như vậy, SGSN định tuyến gói liệu GGSN MS, bắt đầu tạo khối nhớ liệu tính cước CDR có cước liệu tính cước CID CDR lưu giữ GGSN cho thuê bao 5.5.2 Ngừng hoạt động khung giao thức PDP Công việc làm ngừng hoạt động khung giao thức PDP MS, SGSN GGSN khởi tạo Tất trình thực giống Các bước thực hình 5.8 mô tả cho trường hợp làm hoạt động khung giao thức PDP MS khởi tạo sau: quan mạng GSM GPRS 67 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT MS SGSN Yêu cầu làm ngừng hoạt động khung giao thức PDP GGSN Các chức bảo an Yêu cầu xoá khung giao thức PDP Đáp ứng xoá khung giao thức PDP Xác nhận ngừng hoạt động khung giao thức PDP Hình 5.8: Ngừng hoạt động khung giao thức PDP MS khởi tạo MS phát tin yêu cầu ngừng hoạt động khung giao thức PDP với cụm nhận dạng giao dịch TI cho SGSN Các chức bảo an xúc tiến bao gồm nhận thức, khởi động mã hoá kiểm tra số nhận dạng thiết bị SGSN phát tin yêu cầu xố khung giao thức PDP có chứa trường nhận dạng kênh Tunnel TID tới GGSN GGSN xoá khung giao thức PDP phát quay SGSN tin trả lời xoá khung giao thức PDP với trường nhận dạng kênh Tunnel TID Nếu MS sử dụng địa PDP động SGSN giải phóng địa PDP tạo khả khả dụng để MS khác kích hoạt SGSN phát quay cho MS tin tiếp nhận ngừng kích hoạt giao thức PDP với cụm nhận dạng giao dịch TI (transaction Identifier) 5.6 Thể thức chuyển giao gói tin Để bắt đầu ứng dụng GPRS, MS cần đăng nhập GPRS trạng thái chờ (STANDBY) hay sẵn sàng (READY) kích hoạt khung giao thức PDP phù hợp Căn tuyến logic tạm thời TLLI (Temporary Logical Link Identifier) lớp điều khiển tuyến logic LLC (Logical Link Control) cụm nhận dạng điểm truy quan mạng GSM GPRS 68 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT nhập dịch vụ mạng NSAPI (Network Service Access Point Identifỉer) lớp xử lý liệu gói SNDCP nhận biết khung giao thức PDP MS SGSN Trường nhận dạng kênh Tunnel TID nhận biết khung giao thức PDP SGSN GGSN 5.6.1 Chuyển giao gói khởi nguồn di động Khi MS muốn chuyển liệu qua mạng GPRS, phải phát yêu cầu kênh gói kênh truy nhập gói ngẫu nhiên PRACH (Packet Random Access Channel) kênh GPRS logic cấu trúc Cell theo kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel) kênh PRACH không thiết lập Khối PCU phát quay tin phân bổ gói trực tiếp có chứa một vài cờ trạng thái tuyến lên USF (Nếu vài khe thời gian ghép lại cho MS MS có cờ khác cho khe thời gian – USF: Uplink State Flag) trường tin nhận dạng luồng tức thời TFI (Temporeary Flow Identifier) (Trường tin TFI giống cho tất khe thời gian) Bản tin quay phát qua giao diện vô tuyến kênh cho phép truy cập gói PAGCH (Packet Access Grant Channel) kênh logic cho GPRS thiết lập cell kênh truy nhập AGCH (Access Grant Channel) kênh truy nhập gói không triển khai Lúc một vài khe thời gian tuyến lên phân bổ cho MS Ngay sau MS thu cờ USF khe thời gian tuyến xuống DL tương ứng MS phát liệu với trường tin nhận dạng luồng tức thời TFI khối vô tuyến tuyến lên sau khe thời gian 5.6.2 Chuyển giao gói kết cuối di động Nếu MS trạng thái chờ (STANDBY) vùng định tuyến SGSN biết tới Như MS cần SGSN nhắn tin trước chuyển liệu tuyến xuống DL (Down Link) Các bước nhắn tin GPRS mơ tả hình 5.9 diễn giải chi tiết sau: quan mạng GSM GPRS 69 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT SGSN thu vài gói liệu MS mà trạng thái chờ STANDBY SGSN phát tin yêu cầu nhắn tin giao thức GPRS BSS gọi giao thức BSSGP (BSS GPRS Protocol: lớp ngăn giao thức thuộc giao diện Gb khối PCU SGSN) Bản tin có chứa số nhận dạng P-TMSI, số nhận dạng vùng định tuyến RAI QoS thoả thuận khung giao thức PDP) khởi xướng trình nhắn tin cho BSS chứa MS Một hay vài khối PCU (tuỳ theo cell vùng định tuyến hay vài PCU điều khiển) đánh địa cho MS nhờ tin yêu cầu nhắn tin (chứa số nhận dạng P-TMSI) trường cell thuộc vùng định tuyến liên quan Mỗi tin phát qua giao diện vơ tuyến theo kênh nhắn tin gói PPCH (Packet Paging Channel) kênh logic cho GPRS tạo lập cell phát kênh nhắn tin PCH (Paging Channel) kênh logic PPCH không tạo lập Vào lúc thu tin yêu cầu nhắn tin GPRS, MS phát tin yêu cầu kênh gói theo kênh truy cập gói ngẫu nhiên PRACH (Packet Random Access Channel) kênh logic cho GPRS tạo lập cell, khơng tin u cầu kênh gói phát theo kênh truy cập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel) Khối PCU phát cho MS tin phân bổ trực tiếp cho gói (một hay vài khe thời gian tuyến xuống DL phân bổ cho MS) Bản tin chứa trường tin nhận dạng luồng tức thời TFI (Temporary Flow Identifier) phát qua giao diện vô tuyến theo kênh chuyên truy cập gói PAGCH (Packet Access Grant Channel) kênh logic cho GPRS tạo lập cell, khơng có kênh logic GPRS tin phát theo kênh truy cập khung AGCH (Access Grant Channel) quan mạng GSM GPRS 70 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT MS trả lời cách phát khung điều khiển tuyến logic hợp lệ LLC GGSN coi tin trả lời nhắn tin Trong trả lời MS chuyển trạng thái quản lý di động MM sang trạng thái sẵn sàng (READY) Vào lúc thu khung LLC, PCU bổ sung số nhận dạng toàn cầu cho cell CGI (Cell Global Identity) có chứa mã vùng định tuyến RAC (Routing Area Code) mã vùng định vị LAC (Location Area Code) cell phát khung LLC tới SGSN Lúc SGSN coi khung LLC tin trả lời nhắn tin MS GSS SGSN Dữ liệu xuống DL Yêu cầu nhắn tin Yêu cầu nhắn tin GPRS Yêu cầu kênh gói Phân bổ tuyến lên UL cho chuyển gói Khung liệu tuyến logic LLC Khung liệu tuyến logic LLC Hình 5.9: Nhắn tin GPRS Sau MS trạng thái thường trực cơng nhận nhận dạng luồng tạm thời riêng theo khe thời gian DL phân bổ cho nó, MS biết đích hợp pháp khối vô tuyến DL (DownLink) này, tức cơng việc chuyển giao gói bắt đầu quan mạng GSM GPRS 71 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT KẾT LUẬN Việc nâng cấp mạng lưới cần thiết cho hình thành phát triển dịch vụ di động cao cấp dịch vụ thoại truyền thống, giúp nâng cao khả dung lượng hệ thống Thêm vào đó, tính liền mạch kế thừa nâng cấp quan trọng tận dụng hệ thống có sẵn, khơng lãng phí đầu tư, bảo đảm hoạt động nhiều loại công nghệ hệ thống Sự nâng cấp liền mạch lên 3G giúp nhà khai thác trì trung thành thỏa mãn nhu cầu ngày cao khách hàng, đồng thời gia tăng hội doanh thu cho ngành viễn thông Đồ án tốt nghiệp trình bày nét mạng thông tin di động GSM GPRS Do thời gian thực tập có hạn hạn chế không tránh khỏi việc hiểu biết vấn đề dựa lý thuyết nên đồ án tốt nghiệp em chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong có ý kiến đánh giá, góp ý thầy bạn để đồ án thêm hoàn thiện Qua thời gian thực tập em thấy GSM GPRS mảng đề tài rộng cần thiết cho mạng viễn thông nói chung mạng thơng tin di động nói riêng Về phần mình, em tin tưởng tương lai làm việc lĩnh vực này, em tiếp tục có nghiên cứu cách sâu sắc đề tài Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Đội trưởng đội kỹ thuật 11 – Viettel telecom Bùi Bá Quân, tổ trưởng tổ kỹ thuật Nguyễn Đức Tài tạo điều kiện giúp đỡ em đợt thực tập tốt nghiệp Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Hữu Thanh với tổ trưởng tổ kỹ thuật anh Nguyễn Đức Tài anh thuộc tổ kỹ thuật-đội kỹ thuật 11-chi nhánh kỹ thuật Hà Nội I-tổng công ty viễn thông quân đội Viettel telecom trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, Ngày 01 tháng 06 năm 2009 Sinh viên thực Nguyễn Minh Ngọc quan mạng GSM GPRS 72 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Đức Thọ, Tính tốn mạng thơng tin di động số CELLULAR, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 1999 [2] http://www.comsoc.org/pubs/surveys.Truy cập cuối ngày 23/05/2009 [3] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động GSM, Nhà xuất bưu điện, Hà Nội 1999 [4] www.gprsbook.tfk.de, Geoff Sanders, Lionel Thorens, Manfred Reisky, Oliver Rulik, Stefan Deylitz GPRS networks Truy cập cuối ngày 24/05/2009 [5] ©Alcatel University GPRS Introduction ed06 quan mạng GSM GPRS 73 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT PHỤ LỤC BẢNG ERLANG B (Sử dụng hệ thống GSM) TCH 1% 2% GoS (Grade of Service) 3% 5% 10 % 20 % 40 % TCH 01010 15259 45549 86942 1.3608 02041 22347 60221 1.0923 1.6571 03093 28155 71513 1.2589 1.8752 05263 38132 89940 1.5246 2.2185 11111 59543 1.2708 2.0454 2.8811 25000 1.0000 1.9299 2.9452 4.0104 66667 2.0000 3.4798 5.0210 6.5955 10 1.9090 2.5009 3.1276 3.7825 4.4612 2.2759 2.9354 3.6271 4.3447 5.0840 2.5431 3.2497 3.9865 4.7479 5.5294 2.9603 3.7378 4.5430 5.3702 6.2157 3.7548 4.6662 5.5971 6.5464 7.5106 5.1086 6.2302 7.3692 8.5217 9.6850 8.1907 9.7998 11.419 13.045 14.677 10 11 12 13 14 15 5.1599 5.8760 6.6072 7.3517 8.1080 5.8415 6.6147 7.4015 8.2003 9.0096 6.3280 7.1410 7.9967 8.8035 9.6500 7.0764 7.9501 8.8349 9.7295 10.633 8.4871 9.4740 10.470 11.473 12.484 10.857 12.036 13.222 14.413 15.608 16.314 17.954 19.589 21.243 22.891 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 8.8750 9.6516 10.437 11.230 12.031 9.8284 10.656 11.491 12.333 13.182 10.505 11.368 12.238 13.115 13.997 11.544 12.461 13.385 14.315 15.249 13.500 14.522 15.548 16.579 17.613 16.807 18.010 19.216 20.424 21.635 24.541 26.192 27.844 29.498 31.152 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 12.838 13.651 14.470 15.295 16.125 14.036 14.896 15.761 16.631 17.505 14.885 15.778 16.675 17.577 18.483 16.189 17.132 18.080 19.031 19.985 18.651 19.692 20.737 21.784 22.833 22.848 24.046 25.281 26.499 27.720 32.808 34.464 36.121 37.779 39.437 21 22 23 24 25 quan mạng GSM GPRS 74 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT 26 27 28 29 30 16.959 17.797 18.640 19.487 20.337 18.383 19.265 20.150 21.039 21.932 19.392 20.305 21.221 22.140 23.062 20.943 21.904 22.867 23.833 24.802 23.885 24.939 25.995 27.053 28.113 28.941 30.164 31.388 32.614 33.840 41.096 42.755 44.414 46.074 47.735 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 21.191 22.048 22.909 23.772 24.638 22.827 23.725 24.626 25.529 26.455 23.987 24.914 25.844 26.776 27.711 25.773 26.746 27.721 28.698 29.677 29.174 30.237 31.301 32.367 33.434 35.067 36.295 37.524 38.754 39.985 49.395 51.056 52.718 54.379 56.041 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 25.507 26.378 27.252 28.129 29.007 27.343 28.254 29.166 30.081 30.997 28.647 29.585 30.526 31.468 32.412 30.657 31.640 32.624 33.609 34.596 34.503 35.572 36.643 37.715 38.787 41.216 42.448 43.680 44.913 46.147 57.703 59.365 61.028 62.690 64.353 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 29.888 30.771 31.656 32.543 33.432 31.916 32.836 33.758 34.682 35.607 33.357 34.305 35.253 36.203 37.155 35.584 36.574 37.565 38.557 39.550 39.864 40.936 42.011 43.088 44.165 47.381 48.616 49.851 51.086 52.322 66.016 67.679 69.342 71.066 72.669 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 34.322 36.534 38.108 40.545 45.243 53.559 74.333 35.215 36.109 37.004 37.901 37.462 38.392 39.323 40.255 39.062 40.018 40.975 41.933 41.540 42.537 43.534 44.533 46.322 47.404 48.481 49.562 54.796 56.033 57.270 58.508 75.997 77.660 79.324 80.988 46 47 48 49 50 51 38.800 52 39 TCH % 41.189 42.892 45.533 50.644 59.746 82.652 2% 3% 5% 10 % 20 % 40 % 51 52 TCH MỤC LỤC quan mạng GSM GPRS 75 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Minh Ngọc – 06TM-02ĐT LỜI NÓI ĐẦU DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA .4 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT .5 PHẦN MỞ ĐẦU 10 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống viễn thông: 11 1.2 Xu hướng phát triển mạng thông tin di động: 13 Chương Lịch sử hình thành mạng GSM: 15 1.1 Lịch sử hình thành mạng GSM: 15 1.2 Đặc tả GSM: 16 1.3 Kiến trúc mạng GSM: 17 1.4 Các thủ tục GSM 19 1.5.Gửi nhận tin nhắn mạng GSM: 22 Chương Lịch sử hình thành khái quát chung GPRS: 23 Chương Kiến trúc GPRS 28 3.1 MS (Mobile Station) - Trạm di động: .29 3.2 BSS (Base Station System) - Trạm gốc: 31 3.3 SGSN (Serving GPRS Support Node) - Nút phục vụ thuê bao GPRS: 32 3.4 GGSN (Gateway GPRS Support Node) - Nút định tuyến GPRS: 33 3.5 MSC (Mobile Switching Center): 33 Chương 4: Giao diện hình thức quản lý mạng GPRS 34 4.1 Các giao diện mạng: 34 4.2 Các kết nối mạng GPRS: .34 4.3 Nguyên tắc hoạt động GPRS: 35 4.4 Các thành phần khác mạng GPRS: 36 4.5 Quản lý di động GPRS: .37 4.5.1 Lưu đồ trạng thái quản lý di động 37 4.5.2 Đăng nhập rời khỏi GPRS: .40 Chương Quản trị thuê bao di động GPRS 43 5.1 Mã hóa thông tin .43 5.2 Tái phân bổ số nhận dạng thuê bao di động tạm thời P-TMSI 45 quan mạng GSM GPRS 76 LUAN VANTổng CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... tới vấn đề mạng thơng tin di động Phần II: Trình bày vấn đề mạng thông tin di động GSM (2G) Phần III: Trình bày vấn đề mạng thông tin di động GPRS (2,5G) quan mạng GSM GPRS 10 LUAN VANTổng CHAT... giao di? ??n mạng: - Giao di? ??n Gb giao di? ??n BSS (PCU SGSN) - Giao di? ??n Gi giao di? ??n GGSN mạng liệu công cộng - Giao di? ??n Gn giao di? ??n SGSN GGSN (hoặc SGSN) mạng di động) - Giao di? ??n Gp giao di? ??n... khỏi GPRS cho phép MS thông tin cho mạng MS muốn rút khỏi GPRS kết hợp rút khỏi GPRS/ IMSI Chức rút khỏi GPRS ngầm định sau định thời phạm vi di động mãn hạn sau quan mạng GSM GPRS 40 LUAN VANTổng