Chuyển giao trong mạng thông tin di động gsm

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ****************** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 80 tờ bìa số 11 Giáo viên hướng dẫn : Th.S ĐỖ QUỖC ĐÁNG Sinh viên thực hiện: ĐỖ TRUNG THAO Ngành: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Lớp: Đ2 - ĐTVT2 Khoá: 2007 - 2012 Hà Nội, tháng năm 2012 Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM CHƯƠNG I TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian giới đời Châu Âu có tên GSM Ban đầu hệ thống gọi “nhúm đặc trách di động” (Group Special Mobile) theo tên gọi nhóm CEPT cử nghiên cứu tiêu chuẩn Sau để tiện cho việc thương mại hóa, GSM gọi hệ thống thơng tin di động tồn cầu “Global System for Mobile Communication” 1.1 MƠ HÌNH KIẾN TRÚC CỦA GSM Hệ thống GSM bao gồm hệ thống bản: hệ thống chuyển mạch SS, hệ thống trạm gốc BSS trạm di động MS Mỗi hệ thống chứa số chức khác như: chuyển mạch, quản lý nhận dạng thiết bị, tính cước… vv, tạo nên hệ thống mạng di động liên kết Ngoài cũn cú tổng đài GMSC GMSC làm việc tổng đài trung kế để giao diện GSM mạng khỏc Hỡnh 1.1 thể kiến trúc logic mạng GSM BSS Um MS DMC BTS A-bis NMC ADC Um MS BTS VLR A-bis BSC Um TE MT BTS MSC A-bis MS GMSC HLR MS BSS A AUC MS BSS Các mạng khác EIR A MSC & SUPPORT Hình 1.1: Sơ đồ kiến trúc logic mạng GSM GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM 1.1.1 Trạm di động MS (Mobile Station) MS thiết bị cầm tay điện thoại di động, máy tính cá nhân, máy Fax… MS cung cấp giao diện với người dùng giúp cho việc khai thác dịch vụ mạng Ba chức MS:  Thiết bị vật lý để giao tiếp thuê bao di động với mạng qua đường vô tuyến  Kết nối trạm di động thực chức liên quan đến truyền dẫn giao diện vơ tuyến  Bộ thích ứng đầu cuối làm việc cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động 1.1.2 Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) Trạm thu phát gốc bao gồm thu phát xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến BTS kết nối với trạm di động qua giao diện Um Có thể coi BTS Modem vô tuyến phức tạp mà nú cú phận quan trọng chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit) TRAU thực việc mã hóa giải mã tiếng đặc thù cho hệ thống di động, việc thích ứng tốc độ cho việc truyền liệu TRAU phận BTS, đặt cách xa BTS đặt BSC MSC 1.1.3 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller) BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều khiển từ xa BTS MS Các lệnh chủ yếu lệnh ấn định, giải phóng kênh vơ tuyến quản lý chuyển giao (Handover) BSC nối với BTS qua giao diện vơ tuyến cịn nối với MSC thơng qua giao diện A Vai trị chủ yếu quản lý cỏc kờnh giao diện vô tuyến chuyển giao Một MSC trung bình quản lý vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng BTS BSC BTS kết hợp trạm gốc Hình 1.2 thể kiến trúc logic hệ thống trạm gốc BSS (Base Station System) Hình 1.2: Kiến trúc logic BSS GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM 1.1.4 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Services Switching Center) MSC trung tâm chuyển mạch mạng GSM Nú cú nhiệm vụ điều phối việc thiết lập gọi đến người sử dụng mạng thông tin di động, mặt giao diện với MSC, mặt khác giao diện với mạng ngồi thơng qua GMSC Để thực việc kết nối với mạng cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn IWF (Inter Working Function) thiết bị thích ứng giao thức truyền dẫn thực chức 1.1.5 Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register) HLR thiết bị lưu sở liệu mạng, thông tin liên quan đến việc cung cấp dịch vụ viễn thông HLR chứa thơng tin liên quan đến vị trí thời th bao, khơng phụ thuộc vào vị trí thời thuê bao HLR thường máy tính khơng có khả chuyển mạch mà có khả quản lý thuê bao Một chức HLR nhận dạng trung tâm nhận thực 1.1.6 Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register) VLR sở liệu thứ hai mạng Nó nối với hay nhiều MSC có nhiệm vụ lưu tạm thời số liệu cua thuê bao nằm vùng phục vụ MSC tương ứng đồng thời lưu giữ số liệu vị trí th bao nói mức độ xác HLR Nó giống chức nhớ cache 1.1.7 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) EIR có chức quản lý thiết bị di dộng, nơi lưu giữ tất liệu liên quan đến trạm di động MS EIR nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra phép thiết bị, thiết bị không phép bị cấm 1.1.8 Quản lý thuê bao trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center) AUC quản lý việc hoạt động đăng ký thuê bao nhập hay xóa thuê bao khỏi mạng Nú cũn cú nhiệm vụ quan trọng khác tính cước gọi Cước phí phải tính gửi tới thuê bao AUC quản lý thuê bao thông qua khóa GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM nhận dạng bí mật lưu HLR, AUC giữ vĩnh cửu nhớ SIM_CARD 1.1.9 Modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module) Hệ thống GSM sử dụng khóa nhận dạng thuê bao cất nhớ nhỏ gọn gọi SIM_CARD Thiết bị cắm máy di động để thông tin trực tiếp với VLR gián tiếp với HLR 1.1.10 Điều khiển quản lý bảo dưỡng OMC (Operation and Maintenance Center) OMC cho phép nhà khai thác mạng theo dõi kiểm tra hành vi mạng như: tải hệ thống, số lượng chuyển giao cell…v.v Nhờ mà họ giám sát toàn chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng kịp thời xử lý cố Khai thác bảo dưỡng bao gồm việc thay đổi lại cấu hình để giảm cố xuất hiện, nâng cấp dung lượng, tăng vùng phủ sóng, định vị, sửa chữa cố hỏng húc…v.v Việc kiểm tra nhờ thiết bị có khả phát cố hay dự báo cố thông qua tự kiểm tra nhờ tính tốn 1.1.11 Các giao diện mạng GSM Giới thiệu giao diện mạng GSM (hình 1.3) Hình 1.3: Các giao diện mạng GSM  BS đến MSC: Là giao diện A để đảm bảo báo hiệu lưu lượng số liệu lẫn tiếng Chi tiết giao diện thể chương chương  BTS đến BSC: Là giao diện A-bis Là kết nối cố định cáp thông thường, băng thông khoảng Mbps Chi tiết giao diện trình bày chương chương GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM  MSC với PSTN: Là giao diện Ai Giao diện định nghĩa giao diện tương tự sử dụng báo hiệu đa tần (MF)  MSC với VLR: Là giao diện B  MSC với HLR: Là giao diện C  HLR với VLR: Là giao diện D Đây giao diện báo hiệu HLR VLR xây dựng sở báo hiệu số  MSC với ISDN: Là giao diện Di  MSC vói MSC: Là giao diện E Đây giao diện lưu lượng báo hiệu tổng đài mạng di động  MSC với EIR: Là giao diện F  VLR với VLR: Là giao diện G Nó sử dụng cần thơng tin trao đổi VLR  HLR với AUC: Là giao diện H  DMH với MSC: Là giao diện I Đây giao diện xử lý tin liệu với MSC  MSC với IWF: Là giao diện F  MSC với PLMN: Là giao diện Mi Là giao diện với mạng thông tin di động khác  MSC với OS: Là giao diện O Đây giao diện với hệ thống khác  MSC với PSDPN: Là giao diện P i Đây giao diện MSC mạng chuyển mạch gói  Bộ thích ứng đầu cuối TA với thiết bị đầu cuối TE: Là giao diện R, giao diện đặc thù cho loại đầu cuối kết nối với MS  ISDN với TE: Là giao diện S  BS với MS: Là giao diện Um Đây giao diện môi trường vô tuyến  MSC với AUX: Là giao diện X 1.2 PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY CẬP TRONG MẠNG GSM Mạng GSM sử dụng đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) kết hợp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) cho phép tận dụng tối đa băng tần cấp tăng dung lượng hệ thống Xu hướng tiết kiệm băng thông, thời gian truy cập ngắn độ trễ nhỏ GSM 900MHz sử dụng phương pháp truy cập TDMA kênh với độ rộng băng tần sóng mang 200 kHz, sử dụng truyền dẫn có liên kết để MS truy cập vào mạng GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM 1.2.1 Đa truy cập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) Đa truy cập phân chia theo tần số FDMA phương thức đa truy nhập mà kênh cấp phát tần số cố định Nguyờn lý phương thức truy cập thể bời hình FDMA f Trạm gốc N f B f 1 f t t N MS1 MS2 t MSn t Hình 1.4: Đa truy cập phân chia theo tần số FDMA Trong phương pháp đa truy cập này, độ rộng băng tần cấp phát cho hệ thống B MHz chia thành n băng tần con, băng tần ấn định cho kênh riờng cú độ rộng băng tần B/n (MHz) Với phương pháp này, MS liên tục phát sóng mang đồng thời trờn cỏc tần số khác Máy thu đường lên chọn sóng mang cần thiết theo tần số phù hợp 1.2.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA phương thức đa truy cập mà MS ấn định khe thời gian phát tín hiệu khe thời gian gọi “cụm” Tập hợp tất cụm cho số MS tạo thành khoảng thời gian gọi khung TDMA Trong phương thức truy cập này, sóng mang thể cụm chiếm tồn độ rộng kênh vơ tuyến mang tần số sóng mang fi GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM TDMA f Trạm gốc B f f f N t f t N MS1 t MS2 t MSn Hình 1.5: Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA 1.2.3 Cỏc kênh vật lý Kênh vật lý tổ chức theo quan điểm truyền dẫn Đối với TDMA GSM, kênh vật lý khe thời gian tần số sóng mang vơ tuyến định - Phân chia theo tần số: Phân bổ tần số GSM quy định nằm khoảng 890 ữ 960 MHz với bố trí cỏc kờnh tần số sau:  Dải tần tuyến lên (từ MS đến BTS) 25 MHz: 890 ữ 915 MHz fL= 890 + (0.2 MHz) * n (trong n = 0, 1, 2, …, 124)  Dải tần tuyến xuống (từ BTS đến MS) 25 MHz: 935 ữ 960 MHz fU= fL +45 MHz Như có 125 kênh đánh số từ đến 124, riờng kờnh dành cho khoảng bảo vệ Hệ thống GSM mở rộng (E_GSM) có băng tần rộng thêm 10 MHz hai phía Nhờ số kênh tăng thêm 50 kênh phân bổ tần số dải sau:  fL = 890 MHz + (0.2 MHz) * n ; n = 0, 1, 2, , 124 Và fL = 890 MHz + (0.2 MHz) * (n - 1024) ; (n = 974, , 1023);  fU = fL + 45 MHz Như vậy, cỏc kờnh bổ sung đánh số từ 974 đến 1023 kênh thấp 974 sử dụng làm khoảng bảo vệ GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM  Một phương pháp sử dụng để tăng dung lượng hệ thống kết hợp đa truy cập phân chia theo thời gian đa truy cập phân chia theo tần số Truyền dẫn GSM chia thành cụm (burst) chứa cỏc bớt điều chế Một cụm phát khe thời gian 15/26 ≈ 577 μs kênh tần số có độ rộng 200 kHz Tần số (FDMA) 200 kHz Thời gian (TDMA) Cụm khe thời gian 15/26 (ms) Hình 1.6: Đa truy nhập kết hợp TDMA FDMA Mỗi kênh tần số cho phép tổ chức khung truy cập theo thời gian có độ dài 4,62 ms, khung gồm khe thời gian đánh số từ đến 7, khe gọi timeslot (TS0 TS7) Tất khung đường lên lẫn đường xuống đồng Tuy nhiên để MS sử dụng khe thời gian cho đường lên lẫn đường xuống mà khơng phải thu phát đồng thời khởi đầu khung TDMA đường lên trễ timeslots TDMA Frame 4.615 ms BTS Transmit 7 1 BTS Receive TDMA Timeslot 577 μs GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 64 Chuyển giao mạng GSM Hình 3.13: Giai đoạn thực chuyển giao MSC * Lấy lại tài nguyên Khi gọi chuyển tới BSS mới, thực tế chuyển giao hoàn thành, tài nguyên vô tuyến bị chiếm BSS cũ,vỡ cần phải giải phóng để giành cho gọi khác Nhận tin thông báo chuyển giao hoàn thành từ BSC MSC gửi tin CLR_CMD tới cho BSC cũ để lệnh cho lệnh cho BTS cũ giải phóng tài ngun vơ tuyến cấp trước cho gọi với tin RF_CHAN_REL (Radio Frequency Chanel Release) BSC cũ chấp nhận MSC với tin CLR_CMD BTS đáp ứng tới BSC kênh cũ giải phóng tin RF_CH_REL_ACK Đến BSC hoàn thành việc điều khiển BTS biết tài nguyên giải phóng có gọi khác yêu cầu tới nú thỡ nú sử dụng kênh để cấp cho gọi Nếu thất bại xảy BSS, tức việc giải phóng kênh khơng hồn thành tài ngun khơng dùng cho gọi khác Quá trình lấy lại tài nguyên mơ tả hình 3.14 : GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 65 Chuyển giao mạng GSM Hỡnh 3.14: Thủ tục giải phóng kênh chuyển giao intra-MSC * Hồn thành chuyển giao MSC Tồn q trình chuyển giao intra-MSC thành công mô tả hình 3.15 tổng hợp tồn trình trình bầy Hình 3.15: Thủ tục chuyển giao thành công MSC GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 66 Chuyển giao mạng GSM 3.3.2 Trường hợp thất bại Mạng GSM hệ thống phân phối phân cấp theo tính logic nhiệm vụ thiết bị mạng Vì mà lỗi xảy giao diện khác hay nói cách khác trường hợp lỗi phân bố khác mạng Ví dụ thiết bị thâm nhập liên kết giao tiếp bị thất bại Trong phần ta xét số thất bại có chuyển giao MSC * Mất gọi Trong hay trước lần chuyển giao, gọi bị chất lượng liên kết vơ tuyến giảm đến mức đó, mà khơng thể trì liên kết Trong trường hợp đó, mạng hoạt động không hiệu quả, quan trọng toàn tài nguyên cấp BSS trước gọi chuyển mạch Trong trường hợp tài nguyên bị lấy lại BSS cũ * MS thất bại để truy nhập vào BSS Khi tin HND_CMD gửi tới MS, cố gắng truy nhập vào BSS MS không đồng đồng thời với BSS khơng có BSS nhận biết MS lắng nghe tin HND_ACC MS Giai đoạn đồng thất bại, trường hợp MS quay trở lại kênh cũ thông báo cho biết việc chuyển giao thất bại * Cỏc thiết bị khơng tương thích Một chuyển giao thành công BSS cung cấp BSS cũ khởi tạo cho gọi Nhưng BSS không cung cấp đủ điều kiện thực gọi khơng thể tiếp tục gọi Trong trường hợp này, BSS thông báo thất bại tới cho MSC 3.3.3 Quay trở lại BSS cũ Khi MS truy cập vào kênh mới, cố gắng để trở lại kênh cũ, điều hồn tồn xảy nhiều lý khác nhau, ví dụ MS quay trở lại BTS cũ BTS thiếu đường dẫn vơ tuyến Q trình MS quay trở lại BSS cũ chia thành giai đoạn sau : giai đoạn khởi tạo, giai đoạn cấp kênh, giai đoạn bắt đầu thực chuyển giao, giai đoạn rút lui giai đoạn lấy lại tài ngun Hình 3.16 mơ tả trình lý MS quay trở lại BSS cũ  Khởi tạo: Quá trình khởi tạo chuyển giao việc BSC cũ gửi tin HND_RQD tới cho MSC để yêu cầu chuyển giao  Cấp kênh: Cấp kênh bao gồm tin: HND_REQ, CHAN_ACT, CHAN_ACT_ACK HND_REQ_ACK Giai đoạn MSC yêu cầu BSS cấp tài nguyên cho gọi, BSS trả lời MSC tin GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 67 Chuyển giao mạng GSM HND_REQ_ACK, bao gồm tin HND_CMD cho MS lệnh chuyển giao Hình 3.16: Quá trình MS quay trở lại BSS cũ chuyển giao intra-MSC  Bắt đầu thực chuyển giao: Chuyển giao dừng lại mà MS nhận thấy truy cập vào kênh biểu việc thời gian định thời định thời T3124 hết Trường hợp bao gồm tin: HND_CMD, DETA_REL, HND_CMD2 HND_ACC  Rút lui: Khi MS thất bại truy cập vào kênh gửi tin HND_FAI trờn kờnh cũ thông báo cho tổng đài biết nú chuyển giao thất bại u cầu trở lại kênh cũ Nếu khơng có vấn đề xảy gọi lại tiếp tục kênh cũ  Giải phóng tài nguyên: Khi nhận tin HND_FALL từ BSS cũ, MSC yêu cầu BSS giải phóng tài nguyên cấp Và gọi lại tiếp tục trờn kờnh cũ Nhận thấy tin không nhắc tới tin HND_DET giao diện A Abis Nhưng tin gửi BSS không nắm thông GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 68 Chuyển giao mạng GSM tin chuyển giao thất bại Vì mà MSC thông báo cho BSS biết mà nhận tin HND_FAI từ BSS cũ 3.3.4 Giải phóng gọi Trong q trình chuyển giao đường vơ tuyến bị súng quỏ yếu dẫn đến gọi tiếp tục lúc tài nguyên cấp BSS cũ BSS cần giải phóng Q trình bao gồm bược mơ tả hình 3.17: Hình 3.17: Giải phóng gọi  Khởi tạo: Quá trình khởi tạo chuyển giao tương tự phần nờu, BSC cũ gửi tin HND_RQD  Bắt đầu trình chuyển giao: Quá trình bao gồm tin: HND_REQ, CHAN_ACT CHAN_ACT_ACK Tài nguyên cấp BSS cho MS tiến hành chuyển giao  Mất đường liên kết vô tuyến: Việc đường vô tuyến thể việc BSS cũ kết nối với MS điều khởi tạo yêu cầu giải phóng tài nguyên thực việc gửi tin CLR_REQ GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 69 Chuyển giao mạng GSM  Giải phóng tài nguyên BSS cũ: Giai đoạn thực để đáp ứng tin CLR_REQ, bao gồm bước sau: CLR_CMD, CLR_CMP, RF_CHAN_REL RF_CH_REL_ACK Chú ý BSC cũ xác nhận tin CLR_CMD bước việc gửi tin RF_CHAN_REL  Giải phóng tài nguyên BSS mới: Khi mà tài nguyên BSS cũ giải phóng, lúc bắt đầu giải phóng tài nguyên BSS mới, bao gồm bước sau: CLR_CMD, CLR_CMP, RF_CHAN_REL RF_CH_REL_ACK Như gọi hồn tồn giải phóng Giải phóng gọi hồn tồn thích đáng với việc đường liên kết vơ tuyến lúc khơng thể thơng tin cho MS để chuyển giao đến đường vơ tuyến Khơng có BTS kết nối với MS việc giải phóng gọi cần thiết GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 70 Chuyển giao mạng GSM TỔNG KẾT CHƯƠNG III Qua chương : ‘‘Chuyển giao mạng GSM ’’ em tìm hiểu kiểu chuyển giao xảy mạng cựng cỏc tin trao đổi trình chuyển giao Trong chuyển giao MSC chuyển giao MSC với phức tạp Qua em nắm tầm quan trọng thủ tục chuyển giao mạng thông tin di động tế bào nói chung với mạng thơng tin di động GSM nói riêng GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 71 Chuyển giao mạng GSM GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 72 Chuyển giao mạng GSM TỔNG KẾT Chuyển giao thủ tục vô quan trọng hệ thống thơng tin di động tế bào nói chung hệ thống GSM nói riêng Sự di chuyển gây biến đổi chất lượng liên kết mức nhiễu hệ thống tế bào, yêu cầu người sử dụng cụ thể thay đổi trạm gốc phục vụ Sự thay đổi gọi chuyển giao Quá trình chuyển giao xảy hệ thống thông tin di động tự động chuyển gọi từ kênh vô tuyến sang kênh vô tuyến khác thuê bao di động di chuyển từ cell sang cell khác liền kề với Trong trình đàm thoại, hai thuê bao chiếm kênh thoại Khi thuê bao di động chuyển động khỏi vùng phủ sóng cell trước đó, tín hiệu đầu thu cell giảm Khi cell sử dụng yêu cầu chuyển giao đến hệ thống Hệ thống chuyển mạch gọi đến cell có tần số với cường độ tín hiệu thu mạnh mà không làm gián đoạn gọi hay gửi cảnh báo đến người sử dụng Cuộc gọi tiếp tục mà người sử dụng không nhận thấy trình chuyển giao diễn Chuyển giao GSM gọi chuyển giao cứng hay gọi ‘‘break before make’’ Điều có nghĩa MS kết thúc nối với BS phục vụ trước kết nối tiến hành với BS Kết nối kết nối vô tuyến MS BS, không mang nghĩa kết nối đầu cuối MS đối tượng, dịch vụ sử dụng Quá trình chuyển giao gọi phân thành loại sau : ▪ Chuyển giao BTS (intra-BTS) : Thủ tục chuyển giao thực hai kênh vật lý cell phục vụ Chuyển giao BTS không sử dụng thuê bao di chuyển sang cell khác, ngoại trừ trường hợp mức nhiễun trờn kờnh riờng cao chuyển giao sang kênh vật lý khác phải thực ▪ Chuyển giao BSC (intra-BSC) : MS chuyển mạch sang kênh vô tuyến cell khác điều khiển điều khiển trạm gốc BSC ▪ Chuyển giao MSC (intra-MSC) : MS chuyển mạch sang kênh vô tuyến hai BSC tổng đài di động MSC ▪ Chuyển giao MSC (inter-MSC) : Chuyển mạch kênh vô tuyến hai tổng đài di động MSC Trường hợp này, MSC ban đầu giữ toàn quyền điều khiển gọi đặt truy cập mạng kết thúc gọi Cuộc gọi GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 73 Chuyển giao mạng GSM định tuyến vật lý lại từ MSC ban đầu trực tiếp đến MSC đích MSC đích u cầu VLR tạm thời tạo số chuyển giao để gửi cho MSC ban đầu MSC ban đầu sử dụng số chuyển giao để chuyển nối sang cho MSC đích Sau kết nối thoại hay thuê bao rời khỏi vùng phủ sóng MSC ban đầu số chuyển giao bị xóa Trong đồ án, em tìm hiểu chủ yếu thủ tục chuyển giao trường hợp chuyển giao mạng GSM Thủ tục chuyển giao khởi tạo vào lúc xuất nhu cầu chuyển đổi đường vô tuyến BSS MS sang lênh mới, BSS hay BSS khác BSS nhận thấy yêu cầu cần thiết lập thủ tục chuyển giao để trì liên tục gọi MS di chuyển Nếu MS khơng hồn thành việc đạt kênh từ cell đớch thỡ nú gửi ‘‘một tin thông báo chuyển giao thất bại ’’ thông qua cell trước tới mạng MSC phục hồi lại kết nối cũ MS MSC nhận thấy MS kết nối gọi giải phóng Về bản, thủ tục chuyển giao gồm giai đoạn : ▪ Giai đoạn : BSC định thực thủ tục chuyển giao để đảm bảo kết nối gọi ▪ Giai đoạn : Một kết nối thiết lập, song song với kết nối gốc ▪ Giai đoạn : MSC chuyển gọi sang kết nối ▪ Giai đoạn : Kết nối gốc giải phóng Chuyển giao tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng hệ thống Hai tiêu chuyển giao cân nhắc hệ thống GSM tỷ lệ chuyển giao đến (Incoming Handover Successful Rate – IHOSR) tỷ lệ thành công chuyển giao (Outgoing Handover Successful Rate - OHOSR) ▪ IHOSR : Được định nghĩa tỷ lệ số lần nhận chuyển giao thành công tổng số lần yêu cầu chấp nhận chuyển giao IHOSR = Tổng handover vào thành công / Tổng handover vào IHOSR cell quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khu vực có chứa cell Nếu IHOSR mà thấp, làm tăng tỷ lệ rớt mạch cell xung quanh chí làm ảnh hưởng đến chất lượng thoại gọi lần chuyển giao khơng thành cơng gọi bị rớt hệ thống phải thực lần chuyển giao khác lần luồng tín hiệu thoại bị cắt làm cho người nghe có cảm giác bị đứt đoạn đàm thoại GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 74 Chuyển giao mạng GSM ▪ OHOSR : Được định nghĩa tỷ lệ số lần chuyển giao thành công tổng số lần yêu cầu chuyển giao OHOSR = Tổng handover thành công / Tổng số lần định chuyển giao Dựa OHOSR, ta đánh giá việc định nghĩa cell lân cận đủ hay chưa hay cịn đánh giá chất lượng cell lân cận Một tỷ lệ OHOSR tốt dẫn đến tỷ lệ rớt mạch TCDR tốt chất lượng thoại tốt Hơn nữa, dựa OHOSR ta đánh giá vùng phủ sóng cell mà đưa điều chỉnh thích hợp * Kết luận : Chuyển giao trình quan trọng, chìa khóa cho giới giới di động Nếu khơng giải vấn đề handover khơng có mobility Vì việc tìm hiểu phân tích q trình chuyển giao mục đích đồ án Trong phần em cố gắng tìm hiểu trình bày tất hiểu biết mình, trình thực khơng thể tránh khỏi sai sót mà em mong nhận lời góp ý thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Đỗ Quốc Đáng tận tình giúp đỡ để em hoàn thành đồ án GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 75 Chuyển giao mạng GSM DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động GSM, nhà xuất bưu điện Hà Nội, 1999 Vũ Đức Thọ, Thông tin di động số, nhà xuất giáo dục, 1997 Tiếng Anh: Gunnar Heine, GSMNetword: Protocols, Terminology and Implementation Handover – Huawei, Handover / Huawei BSC600 Base Station Subsystem, BSS Feature Description Libraries ALEX – Ericsson, Locating / BSS R10, User description Sigmund M.redl - Matthias K.Weber - Malcolm W.Oliphant, GSM And Personal Communications, Handbook of GSM and UMTS The Creation of Global Mobile Communication GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 76 Chuyển giao mạng GSM Sigmund M.redl, Matthias K.Weber, Malcolm W.Oliphant, “GSM And Personal Communications” Handbook of GSM and UMTS The Creation of Global Mobile Communication GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp Chuyển giao mạng GSM 77 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 MƠ HÌNH KIẾN TRÚC CỦA GSM 1.1.1 Trạm di động MS (Mobile Station) 1.1.2 Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) 1.1.3 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller) 1.1.4 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Services Switching Center) 1.1.5 Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register) 1.1.6 Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register) 1.1.7 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) 1.1.8 Quản lý thuê bao trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center) 1.1.9 Modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module) 1.1.10 Điều khiển quản lý bảo dưỡng OMC (Operation and Maintenance Center) 1.1.11 Các giao diện mạng GSM 1.2 PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY CẬP TRONG MẠNG GSM 1.2.1 Đa truy cập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) 1.2.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access)6 1.2.3 Các kênh vật lý 1.2.4 Các kênh logic12 1.3 XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ TRONG GSM 14 1.3.1 Mã hóa tiếng nói 14 1.3.2 Mã hóa kênh 15 1.3 Điều chế 15 TỔNG KẾT CHƯƠNG I 16 CHƯƠNG 2: GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM 17 2.1 GIAO DIỆN A 17 2.2 GIAO DIỆN ABIS 19 2.3 GIAO DIỆN AIR/UM 20 2.4 THỦ TỤC BÊN TRONG MẠNG GSM 23 2.4.1 Bật tắt máy trạm di động 23 2.4.2 Gán tách IMSI 24 2.4.3 Cập nhật vị trí 24 2.4.3.1 Cập nhật vị trí BSS 24 2.4.4 Thủ tục bắt đầu gọi 28 2.4.5 Cuộc gọi từ đầu cuối di động 36 CHƯƠNG III : CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG GSM 3.1 CÁC LOẠI CHUYỂN GIAO 47 3.1.1 Chuyển giao BTS (Intra-BTS) 3.1.2 Chuyển giao BSC (Intra-BSC) 3.1.3 Chuyển giao MSC (intra-MSC) 47 47 49 51 GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao Đồ án tốt nghiệp 78 Chuyển giao mạng GSM 3.1.4 Chuyển giao MSC (inter-MSC) chuyển giao theo sau (Subsequent Handover) 54 3.2 CHI TIẾT CHUYỂN GIAO 60 3.2.1 Trường hợp thành công 60 3.3 Trường hợp thất bại 65 3.3 Quay trở lại BSS cũ 65 3.3.4 Giải phóng gọi 67 TỔNG KẾT CHƯƠNG III 69 TỔNG KẾT 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 GVHD: Th.S Đỗ Quốc Đáng SVTH: Đỗ Trung Thao ... Là giao di? ??n F  MSC với PLMN: Là giao di? ??n Mi Là giao di? ??n với mạng thông tin di động khác  MSC với OS: Là giao di? ??n O Đây giao di? ??n với hệ thống khác  MSC với PSDPN: Là giao di? ??n P i Đây giao. .. khiển mạng Giao di? ??n với lớp 3, giao di? ??n trực tiếp RR thông qua tin giao thức nguyên thủy (là tin giao thức điểm báo hiệu thông qua yếu tố giao di? ??n chuẩn hóa tin Request, Response thông qua thông. .. cố hay dự báo cố thông qua tự kiểm tra nhờ tính tốn 1.1.11 Các giao di? ??n mạng GSM Giới thiệu giao di? ??n mạng GSM (hình 1.3) Hình 1.3: Các giao di? ??n mạng GSM  BS đến MSC: Là giao di? ??n A để đảm bảo