Giao diện và các kênh trong hệ thống thông tin di đông gsm và wcdm

GIAO DIỆN VÀ CÁC KÊNH TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐÔNG GSM VÀ WCDM MỤC LỤC A CÁC GIAO DIỆN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ WCDMA I Các giao diện hệ thống thông tin di động GSM: 1 Các giao diện nội (Internal Interface) 1.1 Giao diện vô tuyến Um (MS-BTS) 1.2 Giao diện A (BSC-MSC): 1.3 Giao diện A-bis (BTS-BSC): 1.4 Giao diện B (MSC-VLR) 1.5 Giao diện C (MSC – HLR) 1.6 Giao diện D (VLR – HLR) 1.7 Giao diện E (MSC-MSC): 1.8 Giao diện F (EIR – MSC): Giao diện G (VLRVLR): 1.10 Giao diện H (HLR-AuC) 1.11 Giao diện I: Các giao diện ngoại vi (External Interface) Giao diện với OMC 2.1 2.2 Giao diện với mạng thoại công công PSTN (Ai: MSC-PSTN) 2.3 Giao diện với mạng số đa dịch vụ ISDN (Di: MSC-ISDN) 2.4 Giao diện mạng chuyển mạch gói PSDN (Pi: MSC-PSDN) 2.5 Giao diện với PLMN qua PSTN/ISDN (Di: MSC-PLMN) II Các giao diện hệ thống thông tin di động WCDMA: Các giao diện UTRAN 1.1 Giao diện Cu (USIM –UE) Giao diện vô tuyến Uu (UE – NodeB) 1.2 1.3 Giao diện Iu (UTRAN –CN) 11 1.4 Giao diện Iur (RNC – RNC) 11 Giao diện Iub (RNC – Node B) 11 Các giao diện mạng lõi CN 11 Giao diện Gs (MSC-SGSN) 11 2.2 Giao diện Gr (SGSN – HLR) 12 2.3 Giao diện Gf (SGSN –EIR) 12 2.4 Giao diện Gd (SGSN - SMS-GMSC, SGSN - SMS-IWMSC) 12 2.5 Giao diện Gn (SGSN-GGSN): 12 1.9 1.5 2.1 2.6 Giao diện Gc (GGSN HLR) 13 2.7 Giao diện Gp: 14 2.8 Giao diện Gi: 14 B CÁC KÊNH TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ WCDMA 15 I Các kênh hệ thống thông tin di động GSM 15 Kênh vật lý 15 Các kênh logic 19 2.1 Các kênh lưu lượng, TCH 20 2.2 Các kênh điều khiển 20 Sắp đặt kênh logic lên kênh vật lý 21 3.1 Tổ hợp kênh 21 3.2 FCCH+SCH+BCCH+CCCH 22 3.3 Các nhóm tìm gọi 22 3.4 SDCCH+SACCH 23 3.5 Các kênh lưu lượng 24 3.6 Các kênh lưu lượng bán tốc 25 3.7 Một cách tổ chức cho dung lượng nhỏ 25 3.8 Mở rộng lưu lượng tìm gọi 25 I Các kênh hệ thống thông tin di động WCMA 27 Các kênh logic 27 1.1 Các kênh lưu lượng 27 1.2 Các kênh điều khiển 27 1.3 Sắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải 28 Các kênh truyền tải 28 2.1 Kênh quảng bá (BCH) 29 2.2 Kênh tìm gọi PCH 29 2.3 Kênh truy nhập đường xuống (FACH) 29 2.4 Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH) 29 2.5 Kênh gói chung đương lên (CPCH) 29 2.6 Kênh đường xuống dùng chung (DSCH) 30 Kênh vật lý xếp kênh truyền tải kênh vật lý 30 3.1 Kênh riêng đường lên (Downlink DPCH): 31 3.2 Kênh vật lý RACH (PRACH): 33 3.3 Kênh vật lý gói chung đường lên (PCPCH) 34 3.4 Cấu trúc kênh riêng đường xuống 35 3.5 Kênh hoa tiêu chung (CPICH) 35 3.6 Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH): 36 3.7 Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH): 36 3.8 Kênh đồng SCH 36 3.9 Kênh thị truy nhập AICH 37 3.10 Kênh thị tìm gọi PICH 37 Các giao diện hệ thống thông tin di động GSM A CÁC GIAO DIỆN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ WCDMA I Các giao diện hệ thống thơng tin di động GSM: Hình: Các giao diện hệ thống thông tin di động GSM Giao diện hệ thống GSM chia làm nhóm giao diện: giao diện nội giao diện ngoại vi Các giao diện nội (Internal Interface) I.1 Giao diện vô tuyến Um (MS-BTS) Đây giao diện BTS MS Giao thức lớp giao diện Um gọi LAPDm (m ký hiệu cho mobile) Đây dạng cải tiến LAPD Sự khác LAPD LAPDm chỗ phát sửa lỗi Um thực chức lớp Một điểm khác khung LAPD dài nhiều so với tin cảu LAPDm khung LAPDm phải đặt vừa vào cụm Trang Các giao diện hệ thống thơng tin di động GSM Hình 1: Cấu trúc giao thức giao diện vô tuyến Lớp báo hiệu 1: Lớp báo hiệu gọi lớp vật lý trình bày chức để truyền luồng bit kênh vật lý môi trường vô tuyến Lớp giao diện với quản lý tài nguyên vô tuyến Ở giao diện tin gửi liên quan đến ấn định kênh vật lý (truy nhập ngẫu nhiên) thông tin hệ thống lớp vật lý bao gồm kết đo Lớp vật lý giao diện với khối chức khác mã hóa tiếng, thích ứng đầu cuối để đảm bảo kênh lưu lượng Lớp bao gồm chức sau:  Sắp xếp kênh logic lên kênh vật lý  Mã hóa kênh để sửa lỗi FEC (Forward Error Connection)  Mã hóa kênh để phát lỗi (CRC: Cyclic Redundance Check)  Mật mã hóa  Chọn ô chế độ rỗi  Thiết lập kênh vật lý riêng  Đo cường độ trường kênh riêng cường độ trường trạm gốc xung quanh  Thiết lập định trước thời gian công suất thheo điều khiển mạng Trang Các giao diện hệ thống thông tin di động GSM Các cổng mà qua lớp cung cấp dịch vụ cho lớp gọi điểm truy nhập dịch vụ SAP (Service Access Point) Tồn cổng khác cho tin ngắn cho tin lớp đường truyền Lớp báo hiệu 2: Mục đích lớp báo hiệu cung cấp đường truyền tin cậy trạm di động mạng Mỗi kênh điều khiển logic giành riêng phần tử giao thức riêng GIao thức lớp gọi LAPDm xây dựng sở biên LAPD ISDN Tuy nhiên có vài thay đổi để phù hợp với môi trường truyền dẫn vô tuyến để đạt hiệu suất lớn việc tiết kiệm phổ tần Chẳng hạn khơng sử dụng kiểm tra tổng mã hóa kênh lớp thực chức Một thay đổi khác mọt số khung điều khiển SABM UA mang thơng tin lớp nhờ tiết kiệm thời gian phổ Thủ tục gọi PIGGY- BACKING Các tin LAPD dài tới 249 byte chúng phân đoạn Các số liệu trao đổi lớp vật lý lớp đường truyền 32 byte BCCH, CCCH, SDCCH FACCH, SACCH 21 byte Lớp báo hiệu Lớp báo hiệu đảm bảo thủ tục báo hiệu trạm di động mạng Nó chưa thành lớp con: RR, MM, CM - Quản lý tài nguyên vô tuyến (RR) Lớp quản lý tài nguyên vô tuyến bao gồm nhiều chức cần thiết để thiết lập tri giải phóng đấu nối tài nguyên kênh điều khiển riêng Các chức thực bao gồm:   lượng   Thiết lập chế độ mật mã Thay đổi kênh dành riêng ô cũ như: từ SDCCH đến kênh lưu Chuyển giao từ ô đến ô khác Định nghĩa lại tần số (sử dụng cho nhảy tần) Ở phía mạng tin lớp đặt bên BSC Các tin truyền suốt qua BTS - Quản lý di động (MM) Lớp chứa chức liên quan đến di động thuê bao như:    Nhận thực Ấn định lại TMSI Nhận dạng trạm di động cách yêu cầu IMSI hay IMEI Trang Các giao diện hệ thống thông tin di động GSM Trạm di động thực dời mạng IMSI để thông báo đạt tới trạm gọi vào chuyển hượng chắn khơng tìm gọi rạm di động nói Các tin tới/từ lớp CM truyền suốt bới MM CM phía phát yêu cầu thiết lập MM MM lại yêu cầu đấu nối RR - Quản lý nối thông Lớp CM bao gồm phần tử:  Điều khiển gọi (CC) 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 đỏi trình gọi dịch vụ mang chẳng hạng thay đổi từ tiếng sang số liệu hai thủ tục đặc biết CC CC chứa chức cho dịch vụ bỏ sung đặc biệt như: bái hiệu người sử dụng  Phần tử đảm bảo dịch vụ bổ sung (SS) xử lý dịch vị bổ sung không liên quan đến gọi như: chuyển hướng gọi không trả lời, đợi gọi,…  Phần tử đảm bảo dịch vụ tin ngắn (SMS) cung cấp các giao thức để truyền tin ngắn mạng trạm di động I.2 Giao diện A (BSC-MSC): Đây giao diện MSC BSC hệ thống trạm gốc BSS Giao diện sử dụng cho tin MSC, BSC tin MSC MS Các tin MSC MS sử dụng giao thức sau:  CM: (Connection Management- Quản lý kết nối) sử dụng để điều khiển quản lý gọi (thiết lập, giải phóng giám sát gọi), để quản lý dịch vụ bổ sung để quản lý cá dịch vụ tin ngắn  MM (Mobility Management –Quản lý di động) sử dụng để quản lý vị trí tính bảo mật trạm di động Giao thức CM MM thuộc lớp Các lớp CM MM đặt bên MSC Thay cho việc sử dụng tin ISDN-UP tới MS, tin biến đổi vào tin CM Việc biến đổi thực MSC biến đổi tin MAP MM Các tin điều khiển gọi đăng ký dịch vụ bổ sung (trong CM) xếp tin MAP MSC BSSAP (BSS Application Part) giao thức sử dụng để truyền tin CM MM Giao thức sử dụng để điều khiển trực tiếp BSS, chẳng hạn Trang Các giao diện hệ thống thông tin di động GSM MSC yêu cầu BSC ấn định kênh BSSAP sử dụng giao thức MTP SCCP Giao thức bao gồm ba phần sau: BSSMAP (BSS Management Application Part – Phần ứng dụng quản lý hệ thống trạm gốc) sử dụng để gửi tin liên quan MS giưa BSC MSC DTAP (Direct Transfer Application Part- Phần ứng dụng truyền trực tiếp) sử dụng cho tin tới/từ MS (CM, MM) chế độ định hướng theo nối thông (các tin truyền suốt) Chức phân phối dùng để phân loại tin BSSMAP DTAP BSSAP sử dụng MTP giao thức SCCP I.3 Giao diện A-bis (BTS-BSC): Đây giao diện BSC BTS Các tin trao đổi giao diện có nhiều nguồn gốc nơi nhận khác nhau: tin BSC BTS (để điều khiển BTS), MS với phần tử khác mạng tin xuất xứ từ MS khác (trên kênh vô tuyến khác nhau) Các tin lớp từ MS truyền suốt (không bị xử lý) qua BTS giao diện Ngoài hai tin lớp nói đến giao diện cịn có tin quản lý tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource Management) Ở phía mạng, lớp tin nằm BSC Chức chủ yêu RR thiết lập, trì giải phóng nối thơng tài nguyên vô tuyến kênh điều khiển riêng Hầu hết tin RR truyền suốt qua BTS, nhiên có số tin lại có quan hệ mật thiết đến thiết bị vơ tuyến BTS xử lý BTS giao thức quản lý BTS (BTSM BTS Management), giao thức biến đổi RR RR’ Một thí dụ tin tin mật mã, đay khóa mật mã sử dụng lớp giao tiếp vô tuyến goi thử tục truy nhập đoạn nối kênh D LAP D (Link Access Procedures on D Channel) Kênh D kênh bào hiệu để phân biệt với kênh B kênh lưi lượng Đây la giao thức ISDN LAP D có chức phát sửa lỗi định hạn khung cách đưa cờ đầu khung cuối khung I.4 Giao diện B (MSC-VLR) Giao diện B tồn MSC VLR Nó sử dụng giao thức gọi giao thức MAP/B Hầu hết VLR đặt chung với MSC, điều làm cho giao diện hoàn toàn giao diện nội Giao diện sử dụng bấ MSC cần truy cập vào kiệu liên quan đến MSC khu vực VLR I.5 Giao diện C (MSC – HLR) Trang Các giao diện hệ thống thông tin di động GSM Giao diện C nằm MSC HLR Giao diện sử dụng báo hiệu số CSS7 với giao thức MAP/C, MSC sử dụng giao diện để truy nhập vào HLR để lấy thông tin trường hợp như: Số thuê bao di động vãng lai MSRN có gọi từ mạng cố định vào mạng di động qua GMSC (Gate MSC) Thông tin định tuyến HLR tới GMSC có gọi từ mạng di động vào mạng cố định I.6 Giao diện D (VLR – HLR) Giao diện D sử dụng báo hiệu số 7, CCS7 để trao đổi số liệu thuê bao di động cở sở liệu VLR HLR, Các tham số tài nguyên truy cập mạng thuê bao Tái thiết lập lại số liệu thuê bao VLR cần thiết Thiết lập số liệu thuê bao cho VLR thuê bao di chuyển sang vùng phục vụ tổng đài khác Khi có gọi từ mạng cố định vào mạng GSM HLR chuyển yêu cầu GSMC MSRN cho VLR Thiết lập số liệu thuê bao cho VLR thuê bao chuyển từ vùng phục vụ tổng đài khác tới Xử lý lưu trữ thông tin dịch vụ bổ sung (Supplementary Service) có thuê bao yêu cầu I.7 Giao diện E (MSC-MSC): Là giao diện tổng đài mạng GSM Giao diện E dùng để thiết lập nối thuê bao thuộc vùng kiểm soát tổng đài khác Giao diện sử dụng luồng PCM32 (2Mb/s) kênh CCS7 để thực chức năng: Duy chuyển nối từ MSC sang MSC khác mạch nối cho thuê bao thực gọi di chuyển, gọi “Handover” “Roaming” Trao đổi thông tin điều khiển gọi MSC thuê bao xảy Handover Thiết lập hay hủy nối từ MSC sang MSC khác I.8 Giao diện F (EIR – MSC): Giao diện sử dụng CCS7 để trao đổi số liệu nhận dạng thiết bị thuê bao vãng lai IMEI (International Mobile Equipment Identity) với sở liệu ghi sẵn ghi nhận dạng thiết bị mạng EIR (Equipment Identification Register) cần kiểm tra để xác nhận trạng thái IMEI ME quyền truy cập mạng Trang