Lịch sử mạng thông tin di động 4
Để mở đầu cho việc tìm hiểu tổng quan về mạng thông tin di động, chúng ta cùng nhìn lại lịch sử phát triển của nghành thông tin liên lạc bằng vô tuyến. Năm 1873 sóng điện từ đã đợc Maxwell tìm ra nhng mãi tới năm 1888 mới đợc Hertz chứng minh bằng cơ sở thực tiễn Sau đó ít lâu Marcony chứng tỏ đ- ợc sóng vô tuyến là một hiện tợng bức xạ điện từ Từ đó ơc mơ lớn lao của con ngời về một điều kỳ diệu trong thông tin liên lạc không dây có cơ sở để trở thành hiện thực.
Trải qua thời kỳ phát triển lâu dài, tới nay viêc thông tin liên lạc giữa các đối tợng với nhau bằng sóng vô tuyến đã đợc ứng dụng rộng rãi Với kỹ thuật liên lạc này, mọi đối tợng thông tin đều có khả năng liên lạc đợc với nhau ở bất cứ điều kiện hoàn cảnh, địa hình hay bất cứ điều kiện khách quan nào. Trên cơ sở những u điểm của kỹ thuật liên lạc không dây mà kỹ thuật thông tin ra đời Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ điện tử và thông tin, mạng thông tin di động ngày càng phổ biến, giá cả phải chăng, độ tin cậy ngày càng cao.
Thế hệ thứ nhất: Xuất hiện sau năm 1946, Với kỹ thuật FM (điều chế tần số) ở băng sóng 150 MHz, AT T đợc cấp giấy phép cho điện thoại di động thực sự ở St.Louis Năm 1948 một hệ thống đện thoại hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở Richmond, Indiane Là thế hệ thông tin di động tơng tự sử dụng công nghệ truy cập phân chia theo tần số (TDMA) Tuy nhiên, hệ thống này không đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng tăng trớc hết về dung lợng Mặt khác các tiêu chuẩn hệ thống không tơng thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng nh mong muốn (ra ngoài quốc tế) Những vấn đề này đặt ra cho thế hệ thứ hai thông tin di động cellular phải giải quyết.
Thế hệ thứ hai: Cùng với sự phát triển của Microprocssor đã mở cửa cho một hệ thống phức tạp hơn Thay cho mô hình quảng bá với máy phát công suất lớn và anten cao là những cell có diện tích bé và công suất phát nhỏ hơn, đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng tăng về dung lợng Hệ thống sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA) mà đặc trng là mạng GSM, EGSM, DS -1800.
Thế hệ thứ ba: Bắt đầu những năm sau của thập kỷ 90 là kỹ thuật
CDMA&TDMA cải tiến, đáp ứng đợc việc tăng tốc tốc độ truền và các dịch vụ trong mạng.
Mạng thông tin di động GSM 5
Từ đầu những năm 1980, sau khi các hệ thống NMT đã hoạt động một cách thành công thì nó biểu hiện một số hạn chế :
- Vì dung lợng thiết kế có hạn mà số thuê bao không ngừng tăng Do đó hệ thống này không còn đáp ứng đợc nữa
- Các hệ thống khác nhau đang hoạt động không thể phục vụ cho tất cả các thuê bao ở Châu Âu, nghĩa là thiết bị mạng NMT không thể thâm nhập vào mạng TACS và ngợc lại.
- Nếu thiết kế một mạng lớn phục vụ cho toàn Châu Âu thì khó thực hiện đợc vì vốn đầu t quá lớn.
Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu phạm vi sử dụng điện thoại di động đợc rộng rãi trên nhiều nớc, cần phải có hệ thống chung Tháng 12-1982, nhóm đặc biệt cho GSM (thông tin di động toàn cầu) đợc hội bu chính và viễn thông Châu ¢u CEPT (Confrence European Postal And Telecommunication Administration) tổ chức, đồng nhất hệ thống thông tin di động cho Châu Âu lấy dải tần 900MHz Cho đến năm 1989, nhóm đặc biệt GSM này đã trở thành một uỷ ban đặc biệt của viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunication standart Instute) và các khuyến nghị GSM 900MHz ra đời.
GSM là tiêu chuẩn cho mạng thông tin di động mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobil Network), với dải tần làm việc (890-960)MHz Đây là một tiêu chuẩn chung, điều đó có nghĩa là các thuê bao di động có thể sử dụng máy điện thoại của mình trên toàn châu âu.
Giai đoạn một của tiêu chuẩn GSM đợc ETSI hoàn thành vào năm 1990 Nó liên quan tới các dịch vụ thông tin cơ bản (thoại, số liệu) và tốc độ thông tin “Toàn tốc- Full rate”, tín hiệu thoại tơng tự đã đợc mã hoá với tốc độ 13 kb/s.
Giai đoạn hai đợc hàn thành vào năm 1994 Nó liên quan dến các dịch vụ viễn thông bổ sung vào tốc độ thông tin “ bán tốc - Half rate” tín hiệu thoại t- ơng tự đợc mã hoá với tốc độ 6,5 kb/s.
Các chỉ tiêu phục vụ :
- Hệ thống đợc thiết kế sao cho thuê bao di động có thể hoạt động ở tất cả các nớc có mạng GSM.
- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng đa dịch vụ ISDN.
- Tạo một hệ thống có thể hoạt động cho các thuê bao trên tàu viễn dơng nh một mạng mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất.
- Phải có chất lợng phục vụ ít nhất là tơng đơng với các hệ thống tơng tự đang hoạt động.
- Hệ thống có khả năng mật mã thông tin ngời sử dụng để tránh sự can thiệp trái phép.
- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cớc khác nhau khi đợc dùng ở các mạng khác nhau.
- Dùng hệ thông báo hiệu đợc tiêu chuẩn hoá quốc tế Nếu MS di chuyển sang vùng định vị mới thì nó phải thông báo cho PLMN về vùng đinh vị mới mà nó đang ở đó Khi có cuộc gọi đến MS thì thông báo gọi sẽ đợc phát trong vùng định vị mà MS đang ở đó.
Hệ thống tổ ong 7
Cấu trúc mạng GSM 7
Mạng tổ ong GSM đợc cấu trúc từ những đơn vị nhỏ nhất là ô (cell) Trên sơ đồ địa lý qui hoạch mạng, cell có dạng tổ ong hình lục giác Trong mỗi cell có một đài vô tuyến gốc BTS (Base Transceiver Station) BTS liên lạc vô tuyến với tất cả các máy thuê bao di đông MS (Mobile Station) có mặt trong cell Dạng cell đợc minh họa nh sau:
Hình 1.3.1 Khái niệm về biên giới của cellular
Sáu BTS bao quanh tạo thành các đờng biên hình lục giác đều, biểu thị vùng phủ sóng của một cell Khi MS di chuyển ra khỏi vùng đó, nó phải đợc chuyển giao để làm việc với BTS của một cell khác Đặc điểm của cellular là việc sử dụng lại tần số và kích thớc của mỗi cell khá nhỏ.
Khoảng cách cell sử dụng Lại tần số
Hình 1.3.1 Khái niệm về biên giới của cellular Kích thớc của cell tuỳ thuộc vào số thuê bao trong vùng và cấu trúc địa lý của từng vùng Do sự tăng trởng lu lợng không ngừng trong một cell nào đó dẫn đến chất lợng giảm sút quá mức Để khắc phục hiện tợng này ngời ta tiến hành việc chia tách cell xét thành các cell nhỏ hơn Với chúng ngời ta dùng công suất phát nhỏ hơn và mẫu sử dụng lại tần số đợc dùng ở tỷ lệ xích nhỏ hơn.
Hình 1.3 Tăng dung lợng hệ thống bằng cách chia cell.
Thông thờng, các cuộc gọi có thể kết thúc trong một cell Với hệ thống thộng tin di động cellular phải có khả năng điều khiển và chuyển mạch để cuộc gọi từ cell này sang cell khác mà không làm ảnh hởng đến cuộc gọi. Điều này làm cho mạng di động có cấu trúc khác biệt với các mạng cố định. Mạng thông tin di động số cellular thực chất là mạng mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile Network) PLMN cung cấp cho các thuê bao khả năng truy cập vào mạng thông tin di động toàn cầu từ MS đến MS Do đặc tính di động cửa MS, mạng phải theo dõi MS liên tục để xác định MS hiện đang ở trong cell nào Điều này đợc thực hiện bởi khái niệm vùng định vị LA(Location Area) Vùng định vị là một nhóm cell liên thông nhỏ hơn toàn bộ lãnh thổ mà PLMN quản lý Khi MS di chuyển từ cell này sang cell khác trong cùng một vùng định vị thì MS không cần thông báo cho PLMN về vị trí hiện thời cửa mình.
Cấu trúc địa lý mạng 9
Mọi mạng điện thoại cần có một cấu trúc nhất định để định tuyến cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi ở một mạng di động cấu trúc rất quan trọng do tính lu thông của các thuê bao trong mạng.
1.3.2 Hệ thống các vùng phủ sóng GSM
Vùng phục vụ GSM ( Các nớc thành viên ) Vùng phục vụ PLMN (Các vùng trong nớc)
Vùng phục vụ MSCVùng định vị LACELL
tổng quan Hệ THốNG GSM 10
Cấu trúc mạng 10
OMC : Hệ thống khai thác và bảo dỡng HSS : Hệ thống chuyển mạch
AUC : Trung tâm nhận thực VLR : Bộ ghi định vị tạm trú
HLR :Bộ ghi định vị thờng trú thiết bị EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị
MSC :Tổng đài di động BTS : Đài vô tuyến gốc
BSS : Hệ thống trạm gốc MS : Máy di động
BSC :Đài điều khiển trạm gốc ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSPDN : Mạng chuyển mạch gói CSPDN : Mạng chuyển mạch Số công theo mạng cộng
Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tức
Hình 2.1- Mô hình hệ thống thông tin di động cellular
PSTN : Mạng chuyển mạch điện PLMN : Mạng di động mặt đất công thoại công cộng cộng
Các khối chức năng 11
2.2.1.1 Chức năng và các loại MS :
Trạm di động là một thiết bị đầu cuối di động, là phơng tiện giữa ngời và mạng MS có chức năng vô tuyến chung và chức năng sử lý để truy cập mạng qua giao diện vô tuyến.
Sự lựa chon thực hiện đối với các nhà sản xuất có thể khác nhau nhng đều phải tạo ra mạch tổ hợp theo một giao tiếp chuẩn để MS có thể truy cập đến tất cả các mạng MS thực hiện chức năng:
- Hiển thị số bị gọi.
- Hiển thị và xác nhận các thông tin nhắn.
Máy di động MS gồm 2 thành phần:
- Thiết bị thu, phát, báo hiệu ME (mobile Equipment).
- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register).
2.2.1.1.1 Thiết bị máy di động ME (mobile Equipment).
ME có bộ phận đầy đủ phần cứng cần thiết để phối hợp với giao diện vô tuyến chung, cho phép MS có thể truy cập đến tất cả các mạng ME có số nhận dạng là IMEI (International mobile Equipment Identity) nhờ kiểm tra IMEI này mà ME bị mất cắp sẽ không đợc phục vụ
Thuê bao thờng chỉ tiếp xúc với ME mà thôi, có 3 loại ME chính:
- Loại gắn trên xe (lắp đặt trong xe, anten ngoài xe).
- Loai xác tay (Anten không đợc gắn trực tiếp trên thiết bị)
- Loại cầm tay (Anten đợc gắn trực tiếp trên thiết bị).
Tuỳ theo công suất phát, ME có một số loại:
Loại Công suất phát Độ nhạy máy thu
Hình 2.2 Bảng phân loại các loại ME.
2.2.1.1.2 Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subcriber Identity Module)
SIM là một cái khoá cho phép MS đợc dùng Nhng đó là cái khoá vạn năng. Dùng để nhận dạng thuê bao và tin tức về dịch vụ mà thuê bao đăng ký Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI là duy nhất và trong suốt quá trình ngời dùng GSM thiết lập đờng truyền và tính cớc dựa vào IMSI.
SIM cũng có phần cứng, phần mềm cần thiết với bộ nhớ lu trữ 2 loại tin tức: Tin tức có thể đọc hoặc thay đổi bởi ngời dùng và tin tức không thể và không cần cho ngời sử dụng biết Các thông số trong SIM đợc bảo vệ, Ki không thể đọc, IMSI không thể sửa đổi Một số thông số khác trong SIM cần đợc cập nhËt : LAI.
SIM đợc thiết kế để không thể làm giả Ngời dùng có thể sử dụng mật khẩu riêng PIN (personal Identity Namber) để phòng ngời khác dùng SIM phi pháp. Ngoài ra SIM còn chứa thông tin tính cớc và thực hiện thuật toán nhận thực. SIM : Module nhận dạng thuê bao chứa một số thông tin nh :
- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI (International Mobile Subcriber Identity) Để nhận dạng thuê bao đợc truyền khi khởi tạo IMSI không thể sửa đổi
- Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời TMSI (Temporary Mobile subcriber Identity) Quản lý việc thay đổi TMSI để thuê bao không bị theo dõi ở giao diện vô tuyến.
- Số nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity).
- Khoá nhận thực thuê bao Ki Để nhận thực SIM card Ki không thể đọc đợc
- Số điện thoại của thuê bao di động MSISDN (Mobile Station ISDN)
MSISDN = Mã quốc gia + Mã vùng + Mã thuê bao.
Các thông số của SIM đợc bảo vệ
2.2.2 Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station System)
BSS thực hiện giám sát các đờng ghép nối vô tuyến, thực hiện đấu nối các
MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những ngời dùng trạm di động với ngời dùng viễn thông khác.
- điều khiển sự thay đổi tần số vô tuyến của đờng ghép nối với sự thay đổi công suất
- Mã hoá kênh và mã hoá thoại, phối hợp tốc độ truyền tin.
- Quản lý chuyển giao (Handover).
- Bảo mật kênh vô tuyến.
Hệ thống trạm gốc BSS bao gồm 3 phần chính :
- Phân hệ điều khiển trạm gốc BSC.
- Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU.
- Hệ thống chuyển mạch mạng NSS (Network Switching System)
Các phần này đợc liên kết với nhau và đợc nối với MSC qua đờng truyền
NSS §êng truyÒn 2,048Mbps theo chuÈn G703
Chuyển đổi thoại 13Kbps -64Kpbs
Thích ứng tốc độ số liệu
Sóng mang vô tuyến TX và RX
Sắp xếp kênh vật lý
Khởi đầu các liên kết kênh
§iÒu khiÓn chuyÓn giao trong và giữa các BTS
Nối với MSC,BTS và OSC
MSHình 2.3- Hệ thống trạm gốc BSS
2.2.2.1 Trạm thu phát vô tuyến BTS (Base Tranceiver Station).
Là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và máy di động MS, BTS cung cấp các chức năng thu, phát trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến Một BTS phủ sóng cho một (hay một số) khu vực nhất định gọi là ô (cell) BTS có thể chứa một hay một số máy thu phát vô tuyến TRX (Tranceiver ) BTS thực hiện các chức năng :
- Phát quảng bá thông tin hệ thống trên BCCH dới sự điều khiển của BSC.
- Phát các thông tin tìm gọi trên CCCH.
- ấn định các kênh DCCH dới sự điều khiển của BSC.
- Quản lý tín hiệu thu phát thông tin trên các kênh vật lý.
- Mã hoá ghép kênh và giải mã.
2.2.2.2.bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller).
BSC đợc dùng để điều khiển các BTS Số lợng BTS này có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất và có thể bị giới hạn bởi dung lợng, lu lợng của mỗi BTS hơn là các nhân tố khác BSC chứa các chức năng chuyển mạch động và hoạt động nh một điểm tập trung giữa mạng vô tuyến và MSC.
BSC thực hiện các chức năng :
- Quản lý vô tuyến chính là quản lý các ô và các kênh logic cửa chúng Các số liệu quản lý nh : Lu lợng thông tin ở một ô, môi trờng vô tuyến, số l- ợng cuộc gọi bị mất, số lần chuyển giao thành công hay thất bại Đáp ứng số thuê bao ngày càng tăng BSC phải đợc thiết kế sao cho dễ dàng tổ trức lại cấu hình để có thể quản lý đợc số lợng kênh vô tuyến ngày càng tăng và tăng đợc hiệu quả sử dụng của lu lợng vô tuyến cho phép.
- Quản lý trạm vô tuyến gốc: Trớc khi đa vào khai thác, BSC lập cấu hình của BTS (Số máy thu phát TRX, tần số cho mỗi trạm) Nhờ việc quản lý này mà BSC có sẵn một tập các kênh dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.
- Điều khiển nối thông cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đầu nối tới máy di động Trong quá trình gọi, sự đấu nối đợc BSC giám sát Cờng độ tín hiệu, chất lợng cuộc nối đo đợc ở máy di động và ở máy thu phát đợc đa tới BSC, dựa vào đó BSC quyết định công suất phát tốt nhất của trạm di động (MS) và trạm thu phát (TRX) để giảm nhiễu và tăng chất lợng cuộc gọi BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao dựa vào các kết quả đo đợc ở trên để chuyển giao MS sang ô khác, đạt chất lợng cuộc gọi tốt hơn Trong trờng hợp chuyển giao sang ô của một BSC khác thì nó phải nhờ sự giúp đỡ của MSC Bên cạnh đó, BSC có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một ô hoặc sang kênh ở ô khác trong trờng hợp ô này bị nghẽn nhiều.
- Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đờng truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lợng thông tin Trong trờng hợp xảy ra sự cố ở một tuyến nào đó thì BSC sẽ điều khiển chuyển mạch sang một tuyến dự phòng.
- Nhà khai thác có thể từ trung tâm bảo dững (OMC) nạp phần mềm mới và dữ liệu xuống BSC để thực hiện các trức năng khai thác và bảo dỡng hiển thị cấu hình của BSC.
2.2.2.3 Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU ( Transcode Rate
Adaption Unit) Để đảm bảo bề rộng của dải tần, tiếng qua giao diện vô tuyến của GSM đợc mã hoá với tốc đọ 13Kbps nhờ việc sử dụng bộ mã hoá dự đoán tuyến tính LPC (Linear Prediction Code)
Trong mạng GSM, MSC kết nối với tổng đài ISDN hoạt động trên các mạch tốc độ 64Kbs.
Các loại hình dịch vụ trong mạng GSM 27
- Chuyển hớng cuộc gọi về điều kiện.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi thue bao di động bị bận.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi không trả lời.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi không đến đợc MS.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi ứ nghẽn vô tuyến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các cuộc gọi đến các nớc có PLMN thêng tró.
- Cấm tất cả các cuộc gọi đến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi đến khi lu lợng ở ngoài nớc có PLMN thờng trú.
- Hoàn thành cuộc gọi đến thuê bao bận.
- Nhóm ngời sử dụng khép kín.
- Dịch vụ bản tin ngắn
Chơng iii: các số nhận dạng trong mạng GSM.
Toàn bộ mạng GSM đợc chia thành các vùng đánh số Trong mỗi vùng có thể gọi đến bất kỳ thuê bao nào bằng cách quay số thuê bao.
số nhân dạng ISDN máy máy di động MSISDN (Mobile Station ISDN Number) 28
Theo khuyến nghị của CCITT (nay là ITU-T), số điện thoại di động đợc gọi bao gồm các thành phần sau:
MSISDN = CC + NCD + SN Trong đó: CC : Mã nớc (Contry Code).
NCD : Mã nơi nhận quốc gia (National Destination Code).
SN : Số thuê bao (Subcriber Number).
Mỗi NCD đợc ấn định cho từng mạng di động GSM Trong một số quốc gia có thể có nhiều hơn một một cho mỗi mạng GSM.
Số ISDN máy di động quốc tế có chiều dài thay đổi tuỳ vào mỗi quốc gia, chiều dài cực đại là 15 số. ơ Việt Nam, số thuê bao di động của GSM đợc cấu tạo nh sau:
TPHCM MSISDN + 090x + xxxxx Đà Nẵng MSISDN + 090x + xxxxx
Trong đó: xxxxx là số nhận dạng thuê bao.
Nhận dạng thê bao di động quốc tế IMSI (International Mobile
Subcriber Identity). Để nhận dạng chính xác thuê bao trên đờng truyền vô tuyến cũng nh qua mạng GSM PLMN, một số nhận dạng cụ thể đợc ấn định cho một số thuê bao, số này đợc gọi là IMSI và đợc sử dụng cho toàn bộ báo hiệu trong mạng GSM.
Số này đợc lu giữ ở trong SIM, cả trong HLR (Home Location Register) đăng ký hệ thống và trong VLR (Visitor Location Register) mô đun nhận dạng thuê bao đăng ký tạm thời IMSI gồm 3 phần:
Số di động quốc gia
Số ISDN di động quốc tế MSISDN = CC + NCD + SN
IMSI = MCC + MNC + MSIN Trong đó: MCC: Mã nớc có mạng GSM (Mobile Contry Code), 3 số.
MNC: Mã mạng di động (Mobile network Code), 2 số.
MSIN: Số nhận dạng máy di động (Mobile Station
Identification Number) tôi đa 11 số.
IMSI: Là thông số nhận dạng duy nhất một thuê bao di động thuộc mạng GSM Theo khuyến nghị GSM, IMSI có độ dài cực đại 15 chữ số.
Số chuyển vùng của thuê bao di động MSRN (Mobile Station Roaming Number) 29
Khi chuyển vùng HLR biết thuê bao di động thuộc vùng phục vụ MSC/VLR nào rồi Để cung cấp số tạm thời cho việc định tuyến thì HLR yêu cầu MSC/VLR đang phục vụ thuê bao di động bị gọi ấn định một số lu động của trạm di động (MSRN) cho thuê bao này và gửi cho nó.
Sau khi thu đợc MSRN, HLR gửi nó đến MSC cổng để nó định tuyến cuộc gọi đến MSC/VLR đang phục vụ thuê bao bị gọi.
Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRN do MSC/VLR tạm thời tạo ra do yêu cầu của HLR truy cập khi thiết lập một cuộc gọi tới một thuê bao đang trong vùng phục vụ của nó Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRN bị xoá Cấu trúc MSRN bị xoá Cấu trúc MSRN do MSC/VLR tạm thời tạo ra do yêu cầu của HLR truy cập khi thiết lập một cuộc gọi tới một thuê bao đang trong vùng phục vụ của nó Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRN bị xoá Cáu trúc MSRN bao gồm 3 phần: (theo khuyến nghị của GSM).
MSRN = CC + NDC + SN bao gồm : Trong đó: CC: Mã quốc gia.
Trong trờng hợp này số thuê bao là địa chỉ của tổng đài MSC.
Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời TMSI (Temporary
TMSI đợc dùng cho bảo mật của thuê bao TMSI có ý nghĩa vùng (trong vùng MSC/VLR).
Cấu trúc của nó có thể chọn tuỳ theo mỗi sự quản lý TMSI không vợt quá 4 byte (1octets.)
Số nhận dạng thiết bị máy di động quốc tế IMEI (International Mobile Station Equipment Identity) 30
IMEI: Nhận dạng duy nhất trạm di động nh là một bộ phận hay tổ hợp thiết bị.Cấu trúc của IMEI:
IMEI = TAC + FAC + SNR + SP
TAC: Mã công nhận kiểu do cở quan GSM trung ơng xác định (Type Approval Code).
FAC: Mã lắp ráp cuối cùng nhận dạng nhà sản xuất (Final Assembly Code) SNR: Số nhận dạng duy nhất ở từng TAC, FAC (Serial Number)
SP: Dự phòng cho tơng lai.
Nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity) 31
LAI đợc sử dụng để cập nhật vùng định vị thuê bao di động
MCC (Mobile Coutry Code): Mã nớc di động nhận dạng nớc bằng 3 chữ số gièng nh IMSI
MNC (Mobile Network Code): Mã mạng di động phân biệt các mạng di động GSM.
LAC (Location Area Code): Mã vùng định vị nhận dạng vùng định vị bên trong mạng GSM PLMN LAC dài tối đa 16 bit cho phép xác định 65536 vùng định vị khác nhau trong một mạng di động GSM.
IMSI 15digitIMSI = TAC + FAC + SNR + SP
Hình 3.6 Nhận dạng vùng định vị LAI.
3.7 Nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity) để nhận dạng ô trong vùng định vị
CGI đợc sử dụng để các MSC và BSC truy cập các ô.
CGI = MCC + MNC + LAC + CI
Hình 3.7 Nhận dạng ô toàn cầu CGI
CI: Nhận dạng ô (cell Identity), nhận dạng ô trong một vùng định vị, tối đa
3.8 Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code).
BSIC cho phép máy di động phân biệt giữa các trạm gốc khác nhau ở cạnh nhau.
BSIC = NCC + BCC Trong đó: NCC: Mã màu mạng di động (PLMN color Code), phân biệt mạng di động GSM, có 3 bít (phân biệt nhà khai thác ở hai phía của biên giới quốc gia).
BCC: mã màu trạm gốc (Base Station color Code), nhận dạng trạm gốc, 3 bit (không sử dụng cùng một NCC ở hai mạng GSM cạnh nhau)
3 digits 2 digits MAX 16 BIT MAX 16 BIT
Nhận dạng vùng định vị
CGI =MCC+MNC+LAC+CI
Hình 3.8 Mã nhận dạng trạm gốc.
3.9 Số nhận dạng thuê bao cục bộ LMSI (Location Mobile Subcriber
LMSI gồm 4 octet, VLR lu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện đang có mặt tại vùng phủ sóng của nó và chuyển LMSI cùng với LMSI cho HLR, HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các bản tin liên quan đến thuê bao tơng ứng để cung cấp dịch vụ.
3.10 Sè chuyÓn giao HON (Hand Over Number).
HON là việc chuyển tiếp cuộc gọi mà không làm gián đoạn cuộc gọi từ cell này xang cell khác.
Chơng iv: truyền sóng trong thông tin di động Gsm.
Trong thông tin di động, để truyền thông tin và mạng PLMN GSM ngời ta sử dụng thiết bị vô tuyến Bất cứ ai đi lại bằng xe và đồng thời nghe đài truyền thanh, nghe điện thoại, chắc chắn nhận thấy rằng chất lợng của tín hiệu thu đợc thay đổi theo thời gian và vận tốc di chuyển của xe Đây là sự việc gây khó chiu mà ta cần xét đến trong lĩnh vực thông tin vô tuyến.
Trong chơng này ta sẽ xét đến một số vấn đề chính xẩy ra ở lĩnh vực thông tin vô tuyến tổ ong cùng với các biện pháp giải quyết vấn đề này.
4.1 suy hao đờng truyền và pha đinh
Suy hao đờng truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng cách giữ máy di động và trạm gốc ngày càng tăng Đối với không gian tự do:
Là không gian giữ anten phát T(x) và anten thu R(x) không có vật cản, với một anten cho trớc thì mật độ công suất thu tỷ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách (d) giữa T(x) và R(x).
Suy hao không gian tự do:
Ls d 2 f 2 Hay: Ls = 32,4 + 20logf + 20logd (dB)
Trong đó: Ls: Suy hao trong không gian tự do. f: Tần số làm việc (MHz). d: Khoảng cách giữa anten thu và anten phát (km).
Do mặt đất không lý tởng, cờng độ tín hiệu trung bình giảm tỷ lệ với đại l- ợng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thừa bậc 4 (d 4 ) Tuy nhiên vấn đề này không gây trở ngại đối với hệ thống vô tuyến tổ ong, vì khi mất liên lạc ta phải thiết lập một đờng truyền mới qua một trạm gốc khác.
Trong thực tế, giữa trạm di động và trạm gốc thờng có chứa trớng ngại vật nh: đồi núi, toà nhà…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay.Điều nay dẫn đến hiệu ứng che khuất làm giảm cờng độ tín hiệu thu Khi di động cùng với máy di động cờng độ tín hiệu giảm và tăng cho dù giữa anten T(x) và R(x) có hay không có trớng ngại vật Đây là một loại pha đinh Các chỗ “giảm” đợc gọi là chỗ trũng pha đinh Loại pha đinh do hiệu ứng che tối gây ra đợc gọi là pha đinh chuẩn loga.
Do vậy độ thuê bao ở các thành phố lớn, đòi hỏi phải có nhiều trạm thu phát gốc Việc sử dụng trạm di động ở thành phố gây ra hiệu ứng nhiều tia và đợc gọi là pha đinh nhiều tia hay pha đinh Raileght Hiệu ứng này sẩy ra khi tín hiệu truyền nhiều đờng từ anten phát đến anten thu do tín hiệu bị phản xạ nhiều đờng Điều này nghĩa là tín hiệu thu có thể là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nhng khác pha Khi ta cộng các tín hiệu này nh là cộng các vectơ, có thể có vectơ gần bằng không, nghĩa là cờng độ tín hiệu gần bằng không, đây là chỗ trũng pha đinh nghêm trọng.
Khoảng thời gian giữa hai chỗ trống pha đinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyển động cũng nh tần số phát. Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu thấp nhất mà máy thu có thể thu đợc Do pha đinh sẩy ra trên đờng truyền nên để đờng truyền dẫn không bị gián đoạn thì giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ nhạy máy thu một lợng (dB) bằng chỗ trũng pha đinh mạnh nhất, chẳng hạn Y(dB) Khi đó ta cần dự trữ pha ®inh Y (dB).
4.2 Các phơng pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh
Phân tập tập sử dung đồng thời hai anten thu (hoặc nhiều hơn) chịu ảnh h- ởng pha đinh độc lập, ý niệm này dẫn đến hai anten R(x) độc lập thu cùng một tín hiệu Vì thế chúng chịu tác động của các đờng bao pha đinh khác nhau. Tuy nhiên khoảng cách giữa các anten phải đủ lớn để tơng tác giữa các tin hiệu ở hai anten là nhỏ.
Nh đẵ nói ở trên mẫu pha đinh phụ thuộc vào tần số điều này nghĩa là chỗ trũng pha đinh sẽ xẩy ra các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau. Vì vậy ta có thể lợi dụng hiện tợng này bằng cách thay đổi tần số sóng mang trong một số các tần sô SFH dùng một bộ tổng hợp tần số có khả năng thay đổi tần số một lần trong một khung Nhảy tần là một mode tuỳ lựa chon về phía BSC mà MS phải tuân theo MS đợc báo về danh sách các tần sô sẽ đ- ợc dùng để nhải tần Các kênh logic căn bản không có nhảy tần: FCCH, SCH, BCCH Có 217 lần nhảy tần trong 1 giây tức là 1200bit/1bớc nhảy.
4.2.3.Mã hoá kênh ở truyền dẫn, ngời ta thờng đo chất lợng của tín hiệu đờng truyền bằng số l- ợng các bit thu đợc chính xác Nó đợc biểu diễn bằng tỷ số lỗi bit BER (Bit Error Rate) BER càng nhỏ thì càng tốt.
Tuy nhiên do đờng truyền dẫn luôn thay đổi nên ta không thể giảm hoàn toàn xuống không nghĩa là phải cho phép một lợng lõi nhất định và có khả năng khôi phục lài thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để không thể sử dụng thông ti này vì nhầm nó là đúng Điều này đặc biệt quan trọngkhi phát đi số liệu.
Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code) 32
BSIC cho phép máy di động phân biệt giữa các trạm gốc khác nhau ở cạnh nhau.
BSIC = NCC + BCC Trong đó: NCC: Mã màu mạng di động (PLMN color Code), phân biệt mạng di động GSM, có 3 bít (phân biệt nhà khai thác ở hai phía của biên giới quốc gia).
BCC: mã màu trạm gốc (Base Station color Code), nhận dạng trạm gốc, 3 bit (không sử dụng cùng một NCC ở hai mạng GSM cạnh nhau)
3 digits 2 digits MAX 16 BIT MAX 16 BIT
Nhận dạng vùng định vị
CGI =MCC+MNC+LAC+CI
Hình 3.8 Mã nhận dạng trạm gốc.
Số nhận dạng thuê bao cục bộ LMSI (Location Mobile Subcriber Identity) 33
LMSI gồm 4 octet, VLR lu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện đang có mặt tại vùng phủ sóng của nó và chuyển LMSI cùng với LMSI cho HLR, HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các bản tin liên quan đến thuê bao tơng ứng để cung cấp dịch vụ.
Sè chuyÓn giao HON (Hand Over Number) 33
HON là việc chuyển tiếp cuộc gọi mà không làm gián đoạn cuộc gọi từ cell này xang cell khác.
Chơng iv: truyền sóng trong thông tin di động Gsm.
Trong thông tin di động, để truyền thông tin và mạng PLMN GSM ngời ta sử dụng thiết bị vô tuyến Bất cứ ai đi lại bằng xe và đồng thời nghe đài truyền thanh, nghe điện thoại, chắc chắn nhận thấy rằng chất lợng của tín hiệu thu đợc thay đổi theo thời gian và vận tốc di chuyển của xe Đây là sự việc gây khó chiu mà ta cần xét đến trong lĩnh vực thông tin vô tuyến.
Trong chơng này ta sẽ xét đến một số vấn đề chính xẩy ra ở lĩnh vực thông tin vô tuyến tổ ong cùng với các biện pháp giải quyết vấn đề này.
suy hao đờng truyền và pha đinh 34
Suy hao đờng truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng cách giữ máy di động và trạm gốc ngày càng tăng Đối với không gian tự do:
Là không gian giữ anten phát T(x) và anten thu R(x) không có vật cản, với một anten cho trớc thì mật độ công suất thu tỷ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách (d) giữa T(x) và R(x).
Suy hao không gian tự do:
Ls d 2 f 2 Hay: Ls = 32,4 + 20logf + 20logd (dB)
Trong đó: Ls: Suy hao trong không gian tự do. f: Tần số làm việc (MHz). d: Khoảng cách giữa anten thu và anten phát (km).
Do mặt đất không lý tởng, cờng độ tín hiệu trung bình giảm tỷ lệ với đại l- ợng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thừa bậc 4 (d 4 ) Tuy nhiên vấn đề này không gây trở ngại đối với hệ thống vô tuyến tổ ong, vì khi mất liên lạc ta phải thiết lập một đờng truyền mới qua một trạm gốc khác.
Trong thực tế, giữa trạm di động và trạm gốc thờng có chứa trớng ngại vật nh: đồi núi, toà nhà…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay.Điều nay dẫn đến hiệu ứng che khuất làm giảm cờng độ tín hiệu thu Khi di động cùng với máy di động cờng độ tín hiệu giảm và tăng cho dù giữa anten T(x) và R(x) có hay không có trớng ngại vật Đây là một loại pha đinh Các chỗ “giảm” đợc gọi là chỗ trũng pha đinh Loại pha đinh do hiệu ứng che tối gây ra đợc gọi là pha đinh chuẩn loga.
Do vậy độ thuê bao ở các thành phố lớn, đòi hỏi phải có nhiều trạm thu phát gốc Việc sử dụng trạm di động ở thành phố gây ra hiệu ứng nhiều tia và đợc gọi là pha đinh nhiều tia hay pha đinh Raileght Hiệu ứng này sẩy ra khi tín hiệu truyền nhiều đờng từ anten phát đến anten thu do tín hiệu bị phản xạ nhiều đờng Điều này nghĩa là tín hiệu thu có thể là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nhng khác pha Khi ta cộng các tín hiệu này nh là cộng các vectơ, có thể có vectơ gần bằng không, nghĩa là cờng độ tín hiệu gần bằng không, đây là chỗ trũng pha đinh nghêm trọng.
Khoảng thời gian giữa hai chỗ trống pha đinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyển động cũng nh tần số phát. Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu thấp nhất mà máy thu có thể thu đợc Do pha đinh sẩy ra trên đờng truyền nên để đờng truyền dẫn không bị gián đoạn thì giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ nhạy máy thu một lợng (dB) bằng chỗ trũng pha đinh mạnh nhất, chẳng hạn Y(dB) Khi đó ta cần dự trữ pha ®inh Y (dB).
Các phơng pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh 35
Phân tập tập sử dung đồng thời hai anten thu (hoặc nhiều hơn) chịu ảnh h- ởng pha đinh độc lập, ý niệm này dẫn đến hai anten R(x) độc lập thu cùng một tín hiệu Vì thế chúng chịu tác động của các đờng bao pha đinh khác nhau. Tuy nhiên khoảng cách giữa các anten phải đủ lớn để tơng tác giữa các tin hiệu ở hai anten là nhỏ.
Nh đẵ nói ở trên mẫu pha đinh phụ thuộc vào tần số điều này nghĩa là chỗ trũng pha đinh sẽ xẩy ra các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau. Vì vậy ta có thể lợi dụng hiện tợng này bằng cách thay đổi tần số sóng mang trong một số các tần sô SFH dùng một bộ tổng hợp tần số có khả năng thay đổi tần số một lần trong một khung Nhảy tần là một mode tuỳ lựa chon về phía BSC mà MS phải tuân theo MS đợc báo về danh sách các tần sô sẽ đ- ợc dùng để nhải tần Các kênh logic căn bản không có nhảy tần: FCCH, SCH, BCCH Có 217 lần nhảy tần trong 1 giây tức là 1200bit/1bớc nhảy.
4.2.3.Mã hoá kênh ở truyền dẫn, ngời ta thờng đo chất lợng của tín hiệu đờng truyền bằng số l- ợng các bit thu đợc chính xác Nó đợc biểu diễn bằng tỷ số lỗi bit BER (Bit Error Rate) BER càng nhỏ thì càng tốt.
Tuy nhiên do đờng truyền dẫn luôn thay đổi nên ta không thể giảm hoàn toàn xuống không nghĩa là phải cho phép một lợng lõi nhất định và có khả năng khôi phục lài thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để không thể sử dụng thông ti này vì nhầm nó là đúng Điều này đặc biệt quan trọngkhi phát đi số liệu.
Bằng mã hoá kênh ta có thể phát hiện và sửa lỗi ở luồng bit thu Nghĩa là có một loại d thừa giữa các bit, ta mở rộng thông tin từ một số bit thành một số l- ợng bit lớn hợn, tuy nhiên ta phải gửi đi nhiều bit hơn Ta đã biết đầu ra CODEC là dòng số 260bit/20ms, 260bit này đợc phân cấp theo tầm quạn trọng Các cấp khác nhau đợc bảo vệ khác nhau để cho việc bảo vệ hiệu quả nhÊt.
Líp Ia Líp Ib Líp II 50bit 132bit 78bit
Các bit mã hoá(378bit) 78bit
Mã hoá khối của các bit lílow Ia+3bit CRC
II không cần bảo vệ
CRC (Cyclic Redundancy Check): Mã kiểm tra theo chu kỳ.
3bit CRC để mã hoá khối cho các bit cấp Ia.
4bit “o” để khởi tạo lại bộ mã hoá
- Cấp Ia: 50bit hệ số bộ lọc, biên độ nhóm, thông số LTP.
- Cấp Ib: 132bit con trỏ RPE, xung RPE, thông số LTP.
- Cấp II: 78bit xung RPE, thông số bộ lọc
Mã hoá kênh đợc thực hiện qua hai bớc mã hoá khối (block Code) và mã hoá vòng xoắn (Convolutional Code) Mã khối là một mã chu kỳ để phát hiện lỗi cho 50bit cấp Ia Nếu thêm vào 3bit CRC thì có thể huỷ bỏ toàn bộ cửa sổ sét và bộ ngoại suy sẽ lấp lỗ trống này.
Mã hoá vòng xoắn cho phép sửa sai lỗi và đợc phép áp dụng cho các bit cấp
Ia, Ib ở mã hoá xoắn bộ mã hoá tạo ra khối các bit mã hoá không chỉ phụ thuộc vào các bit của khối bản tin hiện thời đợc dịch vào bộ mã hoá mà còn phụ thuộc vào các khối bản tin trớc
Cả hai phơng pháp trên đều đợc sử dụng ở GSM Trợc hết một số bit thông tin đợc mã hoá khối để tạo nên một khối thông tin các bit chẵn lẻ (kiểm tra). Sau đó các bit này đợc mã xoắn để tạo nên các bit đợc mã hoá Cả hai bớc trên đều áp dụng cho cả thoại và số liệu, mặc dù sơ đồ mã hoá cho chúng khác nhau Lý do sử dụng mã hoá kép là vì ta muốn sửa lỗi nếu có thể (mã hoá xoắn) và sau đó có thể nhận biết (mã hoá khối) xem liệu thông tin bị lỗi có dùng đợc hay không.
Trong thông tin di động do các pha đinh sâu lâu các lỗi bit thờng sẩy ra các cụm dài Mã hoá kênh và đặc biệt là mã hoá xoắn chỉ hiệu quả nhất khi phát hiện và sửa lỗi ngẫu nhiên đơn lẻ và các cụm lỗi không quá dài Để đối phó với vấn đề này ta chia khối bản tin cần gửi thành các cụm ngắn rồi hoán vị các cụm này với các cụm của khối bản tin khác, nhờ Vậy khi sẩy ra cụm lỗi dài mỗi bản tin chỉ mất đi cụm nhỏ, nên phần còn lại của bản tin vẫn cho phép các cụm mã hoá kênh khôi phục đợc lại bản tin đúng sau khi đă sắp xếp laị các cụm của bản tin theo thứ tự nh ở phía phát Quá trình nói trên đợc gọi là ghép xen.
Chẳng hạn ta có 4 khối bản tin và chia mỗi khối thành 4 cụm đợc đánh số từ 1 đến 4 sau đó hoán vị các cụm với nhau bằng cách ghép chung các cụm 1 vào một khối, các cum 2 vào một khối…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay.Giả sử đầu thu cụm 2 bị mất (lỗi) sau khi đă sắp xếp lại các khối bản tin chỉ mất có cụm 2, các cụm 1,3,4 còn lại sẽ cho phép mã hoá kênh khôi phục lại khối đúng.
Hình 4.2 Mã hoá khối và mã hoá vòng xoắn đối với kênh thoại
CÊu tróc khung TDMA 38
Nh đã biết, GSM900 có 124 dải thông tần bắt đầu từ tần số 890,2MHz Mỗi dải thông tần là một khung TDMA có 8 khe thời gian Mỗi khe 15/26 577ms, một khung dài 4,26ms Khung đờng lên trễ 3 khe thời gian so với khung đờng xuống Nhờ trễ này mà MS có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đờng lên lẫn đờng xuống để truyền tin bán song công.
Về mặt thời gian các kênh vật lý ở một giải thông tần vô tuyến đợc đánh số khung FN (frame Number) từ 0 đến 2715647 trong một siêu khung (3h 28ph 53,760ms) Một siêu khung có 2048 siêu khung (6,12s) Một siêu kgung có 51 đa khung x 26 khung/1 đa khung x 51 khung/1 đa khung Ngời ta gọi khuôn mẫu tin tức ở 1 khe thời gian là một cụm Cụm là một khái niệm trung gian gian giữa kênh vật lý và kênh logic Cấu trúc cụm khác nhau là để tải các dữ liệu khác nhau, có 5 loại cụm khác nhau:
- cụm bình thờng NB (Normal Burst): NB mang kênh lu lợng và kênh điều khiÓn.
- Cụm hiệu chỉnh tần số FB (Frequency Correction Burst): Cụm này đợc sử dụng để đồng bộ tần số cho trạm di động FB mang kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH) cho hớng xuống để hiệu chỉnh tần số của MS theo chuẩn của hệ thèng.
- Cụm đồng bộ SB (Synchronous Burst): Cụm này đợc dùng để đồng bộ thời gian cho trạm di động SB mang kênh đồng bộ SCH (Synchronous Channel) cho hớng suống để đồng bộ thời của MS với BTS Mang thông tin số khung (FN) của TDMA và BSIC.
- Cụm giả DB (Dummy Burst): truyền trên BCCH khi không có thông tin, gồm các bit hỗn hợp chỉ cho hớng xuống.
Cáckhối Bản tin đ- ợc ghép xen GhÐp xen
Cụm truy cập AB (Access Burst): Cụm này đợc sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và thâm nhập chuyển giao (handover) cụm chứa bít thông tin, bit đồng bộ và bit bảo vệ dài (68,25bit) là vì khi MS truy cập hệ thống (ngẫu nhiên hoặc chuyển giao) nó không biết trớc đợc thời gian nên tăng khoảng bảo vệ là cần thiết AB sử dụng cho RACH và TCH
TB3 57bit mã hoá F1 26 chuỗi bit F1 57 bit mã hoá TB3 GP 8,25 híng dÉn
TB3 142 bit cố định TB3 GP 8,25
TB3 39bit mã hoá 64 chuỗi bit đồng bộ 39 bit mã hoá TB3 GP 8,25
Một siêu siêu khung = 2048 siêu khung (3h28ph 53,760ms)
ứng dụng báo hiệu số 7 40
Báo trong mạng di động phức tạp hơn trong mạng điện thoại thông thờng vì thuê bao di động (MS) có thể di chuyển quanh mạng, nên phải có yêu cầu cập nhật vị trí địa lý của các MS và để sử lý sự thay đổi sang kênh lu lợng mới khi
MS di chuyển từ ô này xang ô khác Điều này phải có một hệ thống báo hiệu nhanh và mạnh.
Hình 4.4 Sơ đồ báo hiệu trong mạng GSM.
Trong mạng GSM thì các MSC đóng vai trò là các điểm chuyển tiếp báo hiệu (STP), ngoài ra còn có các nút khác đó là VLR, HLR, EIR, AUC, BSC, BTS, MS
Phần ứng dụng BSS (BSS MAP) là giao thức báo hiệu giữa MSC và BSS, MSC và BSS đợc nối với nhau bởi đờng PCM Ngoài số kênh thoại hoặc kênh số liệu còn có các khe thời gian dự trữ cho báo hiệu số liệu, báo hiệu khi đấu nối thiết lập cuộc gọi, chuyển giao, giải phóng cuộc gọi.
TB3 41 chuỗi bit đồng bộ 36 bit mã hoá TB3 GP 68,25
ISUP: Là giao thức báo hiệu giữa các tổng đài trong mạng ISDN Trong mạng di động, ISUP đợc sử dụng để báo hiệu giữa các MSC và báo hiệu giữa các tổng đài di động với mạng cố định và di động khác nh PSTN, ISSDN. LAPD và LAPDm: không thuộc báo hiệu số 7.
LAPD: Thủ tục truy nhập đờng truyền kênh D Đợc sử dụng để báo hiệu giữa BSC và BTS Việc đấu nối giữa BSC và BTS là nhờ một kênh PCM, ở đó một trong các kênh đợc dành cho báo hiệu, sử dụng giao thức LAPD.
LAPDm: Thủ tục truy nhập đờng truyền kênh D có biến đổi Là giao thức sử dụng cho báo hiệu giữa bộ thu phát ở BTS và trạm di động MS Giao diện giữa MS và bộ thu phát đợc gọi là giao diện không gia Mục dích của giao thức LAPDm là để truyền dẫn báo hiệu qua kênh vô tuyến đợc an toàn.
Quá trình cuộc gọi và chuyển giao 42
4.5.1.Một số trạng thái của trạm di động MS
MS tắt máy hoặc ngoài vùng phục vụ: Mạng không thể tiếp cận đến máy di động vì nó không trả lời thông báo tìm gọi cũng nh không gửi thông báo cập nhật vị trí Khi đó mạng cho rằng MS ddaw rời mạng.
MS bật máy, trạng thái rỗi: Hệ thống có thể tìm gọi MS, nó đợc coi là đã nhập mạng Trong khi di chuyển MS luôn kiểm tra xem nó có đợc nối vói một kênh quảng bá của một cell nào đó hay không ở trạng thái này, MS cũng thông báo cho hệ thống những thông tin về cập nhật vị trí sau những khoảng thời gian nhất định.
MS bận: Mạng luôn luôn có một kênh TCH song công nối giữa MS và BTS.
Khi chuyển động, MS phải có khả năng chuyển đến một kênh thông tin mới Quá trình này đợc gọi là chuyển giao (Handover) Để quyết định chuyển giao thì hệ thống phải căn cứ vào những thông số đo đạc từ MS và BTS Quá trình này đợc gọi là định vị.
Cập nhật vị trí: Mạng có thể yêu cầu MS cập nhật vị trí khi MS bật nguồn lên yêu cầu này thể hiện ở một cờ trong BCCH Nếu tắt nguồn thì MS cũng tự động thông báo cho mạng Khi MS đợc bật nguồn lên ở một vùng định vị mới (so vơi dữ liệu đã lu trữ về nó ở lần bật trớc) hoặc khi MS chuyển động đến vùng định vị mới, thì MS khởi động thủ tục cập nhật vị trí để thông báo cho mạng về vị trí mới của MS.
Quá trình này bao gồm:
1 MS phát hiện rằng nó đẵ vào LAI mới (truyền trên BCCH) thì khởi tạo thủ tục cập nhật định vị BSS cấp cho MS một kênh SDCCH.
2 MS phát bản tin yêu cầu cập nhật định vị trên SDCCH đến MSC MSC gửi LAI mới và TMSI của ms đến VLR và đến HLR nếu cần.
3 Nhận thực và mật mã hoá.
4 VLR cấp phát TMSI mới cho MS (gửi đồng thời tới MSC).
5 MSC lu trữ các giá trị mới của TMSI và LAI và SIM MS gửi bản tin hoàn thành định vị lại TMSI cho MSC MSC gửi phúc đáp đến VLR.
Hình 4.5 quá trình cập nhật định vị MS.
4.5.2 Nhận thực và mật mã:
1 Thực hiện việc nhận thực khi thiết lập cuộc gọi, cập nhật định vị, dịch vụ phụ HLR/AUC đa ra các thông số nhận thực (bộ 3: RAND/SRES/Kc) Bộ 3 đợc gửi tới VLR phụ trách MS xét VLR lu trữ bộ 3 để thực hiện quá trình nhËn thùc tiÕp theo.
2 VLR khởi tạo việc nhận thực bằng bản tin nhận thực gửi tới MSC MSC chuyển tiếp nội dung tới MS Bản tin yêu cầu nhận thực có thông số RAND.
3 MS đáp ứng nhận thực Bản tin này có thông số SRES.
Y êu cầu cập nhật vi trí
Hoàn thành cập nhật định vị
4 Giả thiết là MS nhận thực đúng, VLR yêu cầu MSC bắt đầu thủ tục mật mã.
5 MSC bắt đầu thủ tục mode mật mã bằng bản tin gửi BSS BSS phúc đáp.
Hình 4.5 Quá trình nhận thực và mật mã.
1 MSC khởi tạo việc nhận dạng thiết bị bằng bản tin gửi tới MS Việc nhận dạng ME không thờng xuyên nh việc nhận thực, và đợc tiến hành trong quá trình cập nhật định vị hoặc trong quá trình thiết lập cuộc gọi.
2 MS đáp ứng bằng bản tin báo cáo số IMEI của thiết bị.
3 MSC phát IMEI đến EIR – BTS) EIR phúc đáp.
Việc kiểm tra IMEI tại EIR đợc thực hiện sau khi MS ddaw đợc cấp phát TCH.
Hình 4.5 Quá trình nhận dạng thiết bị.
Mật mã Đáp ứng nhận thực
Yêu cầu nhận thực NhËn thùc
Hoàn thành Mode Mật mã
Yêu cầu ID Đáp ứng ID
KiÓm tra IMEI Đáp ứng Kiểm tra
Khi một trạm di động đang ở trạng thái bận và đang chuyển động ra xa dần BTS mà nó đang đợc nối ở đờng vô tuyến bằng các kênh TCH và SACCH thì tín hiệu thu giảm dần Lúc này MS quét và đo đạc tín hiệu mà MS nhận từ BTS và các BTS lân cận Các BTS lân cận cũng đo đạc cờng độ tín hiệu mà
MS xét phát đến Khi đó MSC có quyết định chuyển giao hay không khi sử lý các tin tức báo cáo nói trên.Để chất lợng cuộc gọi đợc đảm bảo thì mạng phải chuyển giao sang cell lân cận có tín hiệu mạnh hơn Có hai trờng hợp chuyển giao sau:
- Chuyển giao bên trong ô (Intracell Handover).
- Chuyển giao giữa các ô (Intercell Handover).
Handover trong cùng một BSC:
1 Trong quá trình gọi MS luôn luôn đo cờng độ trờng và chất lợng ở kênh TCH của mình và cờng độ trờng của các ô lân cận MS lấy giá trị trung bình kết quả đo Hai lần trong một giây nó gửi kết quả đo đến BTS cùng với kết quả đo của các ô lân cận tốt nhất.
2 BTS bổ sung thêm kết quả đo đợc ở chính kênh TCH và gửi báo cáo về BSC ở BSC chức năng định vị đợc tích cực để quết định có cần chuyển giao cuộc gọi đến ô khác do nhiễu, chất lợng sấu hay không.
Hình 4.5 Chuyển giao cuộc gọi trong BSC.
3 Trờng hợp chuyển giao BSC sẽ lệnh cho BTS ở ô mới đợc chọn tích cực một kênh TCH
4 Lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số và khe thời gian cần chuyển đến.
5 MS điều chỉnh tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao (HO) MS không sử dụng sự định thời trức nào cả, Vậy HO ngắn chỉ có 8bit.
6 MS nhận công suất sử dụng ở kênh FACCH lấy cắp từ kênh tiếng.
7 BSC nhận thông tin từ BTS là chuyển giao thành công khi MS gửi bản tin hoàn thành chuyển giao.
8 Đờng tiếng trong chuyển mạch nhóm thay đổi vầ BTS cũ ra lệnh tháo gỡ TCH cũ cùng với kênh liên kết SACCH.
Cuộc gọi đến MS sẽ đợc định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký Khi đó MSC/VLR sẽ gửi một thông báo tìm gọi đến MS Thông báo này đợc phát quảng bá trên toàn vùng định vị LA, nghĩa là tất cả các trạm thu phát gốc BTS trong LA sẽ gửi thông báo tìm gọi đến MS Khi chuyển động ở LA và “Nghe” thông tin CCCH, MS sẽ nghe thấy thông báo tìm gọi và trả lời ngay lập tức.
4.5.5.1 Cuộc gọi từ MS vào PSTN.
Hình 4.5.5 Quá trình cuộc gọi từ MS đến thuê bao cố định.
4.5.5.2 Cuộc gọi từ thuê bao cố định đến MS.
BSS MSC VLR HLR PSTN EIR
CÊp DCCH Đă thiết lập đờng báo hiệu
Hoàn thành cuộc gọi Đang sử lý
Hoàn thành cấp Đánh địa chỉ đầu cuối
Tin tức về thuê bao Tin tức về thuê bao
< FACCH> Bắt đầu tính cớc
PSTN Đánh địa chỉ đầu cuối $
Gửi tin tức đờng truyền
Xác nhận đờng truyền Địa chỉ
1 Một bản tin đánh địa chỉ đầu cuối gửi tới MSC cổng (GMSC) MS đợc gọi đợc nhận dạng bằng MSISDN của nó.
2 GMSC yêu cầu HLR cung cấp tin tức thiết lập đờng truyền: IMSI và LAI của MS Dựa vào các tin tức này, GMSC xác định MSC đang phụ trách
3 VLR phúc đáp, cung cấp MSRN của MS xét GMSC chuyển bản tin đánh địa chỉ đầu cuối tới msc phuvj vụ MS xét.
4 MSC yêu cầu tin tức thiết lập cuộc gọi.
5 VLR phúc đáp MSC MSC phát yêu cầu nhắn tin tới MS.
Các chức năng của báo hiệu 53
Các chức năng báo hiệu không kể là báo hiệu đờng dây hay là báo hiệu liên tổng đài mà nó đợc chia ra các chức năng nh sau:
Chức năng giám sát Đợc sử dụng để nhận biết sự thay đổi về trạng thái hoặc điều kiện của một số phần tử, phản ánh tình trạng bật, tắt máy của thuê bao.
- Tín hiệu giải phóng hớng đi.
- Tín hiệu giải phóng hớng về.
- Báo hiệu giám sát đờng dây trung kế.
- Báo hiệu thông báo đờng dây trung kế rỗi.
- Báo hiệu thông báo chiếm đờng dây trung kế.
Các tín hiệu với các chức năng giám sát nhận biết mọi sự thay đổi từ trạng thái rỗi xang trạng thái bận và ngợc lại.
Các chức năng tìm gọi.
Các chức năng này có liên quan đến thủ tục thiết lập cuộc gọi và khởi đầu bằng việc thuê bao chủ gọi bật máy, quay số gửi các thông tin địa chỉ của thê bao bị gọi Các thông tin này đợc truyền tới tổng đài cùng với các thông tin khác nh thông tin điều khiển…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay
Các chức năng tìm gọi liên quan đến việc thiết lập và đấu nối cho một cuộc gọi mà trực tiếp là thời gian trễ quay số đó là khoảng thời gian kể từ khi thuê bao chủ gọi hoàn thành việc quay số đến khi thuê bao đó nhận đợc tín hiệu hồi âm chuông Trong khi đó thời gian trễ là một tiêu chuẩn cần thiết mà các thiết bị tổng đài hớng tới để thâm nhập trực tiếp vào mạng có hiệu quả Yêu cầu đặt ra trong tổng đài là chức năng này phải có hiệu quả, độ tin cậy cao để đảm bảo chính xác chức năng chuyển mạch thiết lập cuộc gọi.
Chức năng vận hành mạng.
Chức năng này có liên quan trực tiếp tới quá trình sử lý cuộc gọi do đó giúp cho việc sử dụng mạng có hiệu quả bao gồm:
- Báo hiệu nhận biết tắc nghẽn xảy ra trong mạng sau đó truyền thông tin trong mạng Thông thờng ở đây là thông tin về trạng thái đờng truyền từ tổng đài bị tắc nghẽn cho tổng đài chủ gọi.
- Thông báo về trạng thái lỗi của các thiết bị, các đờng trung kế đang làm việc hay đang bảo dỡng…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay
- Cung cấp thông tin về tính cớc.
- Cung cấp các phơng tiện để đánh giá, đồng chỉnh cảnh báo từ các tổnh đài khác…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay
Hệ thống báo hiệu R - 2 54
Hệ thống báo hiệu R-2 là hệ thống báo hiệu đa tần đợc CCITT thiết kế cho chức năng trao đổi thông tin giữa các tổng đài trong mạng số hay mạng hỗn hợp số - tơng tự Trong đó mỗi tín hiệu trao đổi là tổ hợp của một cặp tần số.
R-2 gồm hai loại tín hiệu:
- Tín hiệu báo hiệu đờng: gồm tín hiệu chiếm dụng, giám sát giải phóng…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay
- Tín hiệu báo hiệu thanh ghi (Register): gồm các tín hiệu liên quan đến chức năng tìm chọn, khai thác.
Báo hiệu đờng 55
Các tín hiệu báo hiệu đờng hớng đi bao gồm:
- Tín hiệu giải phóng hớng đi.
Các tín hiệu báo hiệu đờng hớng về bao gồm:
- Tín hiệu xác nhận chiếm.
- Tín hiệu giải phóng hớng về.
- Tín hiệu khoá hệ thống báo hiệu R2 đợc thiết kế sao cho có thể thích ứng dùng cho cả hệ thống tơng tự (Analog) và hệ thống số (Digital).
Báo hiệu thanh ghi: 55
Các tín hiệu báo hiệu hớng đi bao gồm:
- Thông tin con số địa chỉ gọi.
- Thuộc tính thuê bao chủ gọi.
- Thông báo kết thúc gửi địa chỉ bị gọi.
- Thông tin về số thuê bao chủ gọi cho tính cớc chi tiết.
Các tín hiệu báo hiệu hớng về bao gồm:
- Tín hiệu thông báo tổng đài bị gọi sẵn sàng nhận các số địa chỉ của thuê bao bị gọi.
- Các tín hiệu điều khiển: xác nhận kiểu của thông tin.
- Thông tin kết thúc quá trình tìm gọi.
- Thông tin về tính cớc.
Nguyên lý truyền báo hiệu 55
Trong quá trình kết nối cuộc gọi từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi thì có thể có một vài tổng đài khác nhau cùng tham gia vào việc nối thông Do đó việc truyền thông tin báo hiệu giữa tổng đài chủ gọi và tổng đài bị gọi đợc chia làm 3 loại:
Truyền báo hiệu từng chặng (Link By Link). Đó là kiểu báo hiệu mà trong đó các thông tin báo hiệu thanh ghi đợc truyền lần lợt qua tổng đài trung gian trong quá trình định tuyến cuộc gọi Khi một tổng đài nào đó đẵ nhận đầy đủ các báo hiệu thanh ghi thì các thông tin báo hiệu thanh ghi ở tổng đài trớc nó sẽ đợc giải phóng Các thao tác này th- ờng đợc thực hiện ở tổng đài trung chuyển kết nối cuộc gọi.
Truyền báo hiệu kiểu xuyên suốt.
Là kiểu báo hiệu mà các tổng đài trung gian chỉ nhận các thông tin cần thiết do tổng đài chủ gọi gửi đến để thực hiện định tuyến cuộc gọi Nh vậy số địa chỉ thuê bao sẽ đợc truyền xuyên suốt từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi Với kiểu truyền báo hiệu kiểu này cho phép truyền báo cuộc gọi cho phép nhanh hơn so với kiểu báo hiệu từng chặng, làm giamr thời gian trễ quay số.
Kiểu báo hiệu hỗn hợp (Mixed).
Là kiểu truyền báo hiệu địa chỉ từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi dùng kết hợp gữa hai kiểu báo hiệu trên.
Hệ thống báo hiệu số 7 CCS 7 :(Common Channel Signalling Number7) 57
Những năm 1960, khi các tổng đài đợc điều chỉnh bằng trơng trình lu trữ đ- ợc đa vào sử dụng trong mạng thoại đã nảy sinh yêu cầu cần phải có một ph- ơng thức báo hiệu mới với nhiều đặc tính u việt hơn so với các phơng thức cổ điển Trong phơng thức này, các đờng số liệu tốc độ cao đợc nối giữa các bộ sử lý của tổng đài SPC để mang mọi thông tin báo hiệu.
Các đờng trung kế §Çu cuèi §Çu cuèi Đờng báo hiệu
Các tổng đài SPC cùng với các đờng báo hiệu tạo thành một mạng báo hiệu chuyển mạch gói riêng biệt.
Năm 1968 CCITT đa ra khuyến nghị về hệ thống báo hiệu kênh chung, và đầu tiên là báo hiệu CCS6.
Năm 1979/80, CCITT giới thiệu hệ thống báo hiệu kênh chung mới CCS7,CCS7 mới đợc thiết kế cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số,tốc độ 64kbps.
Vai trò của hệ thống báo hiệu số 7 (CCS7) 57
Hệ thống báo hiệu kênh liền kề CSA (Channel Associated Signalling) sử dụng chung một đờng truyền cho cả tín hiệu báo hiệu và dữ liệu nên hạn chế về tốc độ truyền dữ liệu cũng nh tốc độ truyền thoại vì thế mà tốc độ truyền báo hiệu cũng không thể nâng cao đợc.
Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 với những u điểm khắc phục đợc những nhợc điểm của báo hiệu liền kênh Nó thích hợp cho cả thông tin dùng kỹ thuật tơng tự và thông tin dùng kỹ thuật số Trong hệ thống báo hiệu kênh
MP CCS CCS MP chung CCS này các đờng báo hiệu đợc tách rời riêng biệt với các đờng trung kế của mạng dữ liệu thông tin nên có những u điểm sau:
- Đợc chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc tế nên rất dễ dàng áp dụng vào mạng báo hiệu của từng quốc gia.
- Tốc độ truyền dữ liệu cao, có thể đạt tới tốc độ 64kb/s bằng tốc độ truyền tin hay cũng có thể truyền với tốc độ thấp hơn để thực hiện báo hiệu cho các đờng trung kế tơng tự Do vậy đã rút ngắn thời gian thiết lập cuộc gọi.
- Dung lợng truyền báo hiệu lớn do một đờng báo hiệu có thể cho phép mạng báo hiệu vài nghìn cuộc gọi cùng một lúc.
- Tính kinh tế: Do mạng báo hiệu kênh chung CCS7 so với các mạng báo hiệu khác cần ít thiết bị hơn nên chi phí ít hơn.
- Hệ thống báo hiệu kênh chung CCS7 sử dụng đờng dây báo hiệu riêng biệt với đờng truyền tin nên nó có thể thích hợp cho các dịch vụ viễn thông phi thoại khác nh truyền số liệu, Fax, máy tính…Do chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay
- Độ tin cậy cao do CCS7 sử dụng đờng truyền báo hiệu dự phòng.
- Tính mềm dẻo: Do hệ thống báo hiệu này gồm rất nhiều loại tín hiệu vì vậy có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đáp ứng cho nhiều loại mạng khác nhau nh:
Mạng thông tin di động mặt đất PLMN (Public Land Mobile Network).
Mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN (Public Switching Telephone Network).
Mạng số liệu đa dịch vụ ISDN (Intergreted Service Digital Network).
Mạng trí tuệ IN (Intelligent Network).
Cấu trúc mạng báo hiệu số 7 59
Hệ thống báo hiệu số 7 đợc thiết kế tách rời khỏi mạng điện thoại Mạng này dùng để chuyển mạch và truyền đi các bản tin báo hiệu dạng gói phục vụ cho thiết lập, giải phóng các cuộc gọi Phơng thức truyền báo hiệu trong mạng cũng nh truyền từ mạng này sang mạng khác đều đợc thực hiện trên đờng truyÒn X.25.
Các thành phần báo hiệu trong mạng CCS7 bao gồm các điểm báo hiệu SP và các đờng báo hiệu kết nối các điểm báo hiệu với nhau
SPC SSP: Điểm chuyển mạch dịch vụ
SPC: Mã điểm báo hiệuSTP: Điểm chuyển tiếp báo hiệu
Hình 3.3 Cấu trúc chung mạng báo hiệu số 7. Điểm báo hiệu SP (Signalling Point) Là nơi thực hiện chức năng kết nối mạch thoại trong một tổng đài hay thực hiện chuyển mạch để kết nối mạch thoại từ tổng đài này đến tổng đài khác bằng việc:
Phát đi các bản tin báo hiệu, sử lý các bản tin báo hiệu do các điểm báo hiệu khác gửi tới.
Khả năng truy cập dữ liệu vào một hệ thống trong mạng Hệ thống đầu cuối này phải có khả năng nhận các bản tin, định hớng tới cơ sở dữ liệu t- ơng ứng đồng thời phải có khả năng duy trì việc truyền bản tin từ mạng báo hiệu CCS7 vào môi trờng cơ sở dữ liệu một cách tin cậy.
Các điểm báo hiệu SP thờng đợc phân chia làm 3 loại:
3.3.1 Điểm chuyển mạch dịch vụ SSP (Service Switching Point).
Trong mạng viễn thông thì SSP chính là một tổng đài (SPC) nội hạt trong mạng, nó bao gồm chuyển mạch thoại và chuyển mạch báo hiệu CCS7 hoặc cũng có thể là một máy tính đợc nối với trờng chuyển mạch của tổng đài nội hạt trong mạng. Điểm chuyển mạch SSP đợc liên kết với hệ thống chuyển mạch trong tổng đài để tạo ra những gói giữ liệu báo hiệu và các bản tin báo hiệu để truyền trong mạng báo hiệu CCS7 Nó chuyển từ mạch thao tác thoại thành bản tin báo hiệu CCS7 truyền đi trong mạng tới tổng đài khác
3.3.2 Điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signalling Transfer Point).
Việc truyền các bản tin trong hệ thống báo hiệu CCS7 từ một SSP đến một SSP khác trong mạng đợc thực hiện qua các điểm chuyển tiếp báo hiệu STP. STP làm nhiệm vụ định tuyến các bản tin báo hiệu trong mạng, nó nhận các bản tin khác nhau trong mạng và thực hiện các bản tin đó tới đích thích hợp dựa trên nội dung nó nhận đợc Các STP là một hệ thống sử lý đợc kết nối với
SPC hệ thống chuyển mạch của tổng đài Các tổng đài này ngoài chức năng chuyển mạch thoại nó còn truyển mạch gói báo hiệu. Để nâng cao độ tin cậy của CCS7 các STP thờng phải có cấu trúc kép Có thể phân STP theo 3 mức :
Điểm truyền báo hiệu cấp quốc gia:
Nó nằm trong chính mạng quốc gia, nó truyền bản tin bằng cách sử dụng các giao thức chuẩn quốc gia Các bản tin trong mạng có thể đợc định tuyến qua các cấp STP khác nhau Ngoài ra còn đợc phân nhỏ nh hình sau:
: STP cÊp quèc gia. : STP cấp vùng.
Thông thờng các STP cấp quốc gia không có khả năng chuyển đổi các bản tin từ giao thức chuẩn quốc gia thành các giao thức chuẩn quốc tế Thờng việc chuyển đổi này đợc thực hiện tại điểm truyền báo hiệu cổng (Gate Way STP).
Điểm truyền báo hiệu cấp quốc tế
Nó thực hiện các chức năng nh STP cấp quốc gia nhng sử dụng giao thức chuẩn quốc tế theo tiêu chuẩn do ITU-TS (bộ phận tiêu chuẩn viễn thông của ITU) đợc sử dụng để kết nối mạng trên toàn thế giới cho các n- ớc, mặc dù các nớc có thể khác nhau về cấu trúc mã điểm báo hiệu và quản trị mạng.
Mạng báo hiệu cấp quốc gia Mạng báo hiệu cấp vùng
Mạng báo hiệu cấp vùng
Hình 3.3.2 Cấu trúc mạng báo hiệu trong nớc.
Hình 3.2.2 Mạng báo hiệu quốc tế.
Điểm truyền báo hiệu cổng (Gate Way)
Thực hiện chức năng chuyển đổi giao thức từ các loại chuẩn khác nhau ở mỗi quốc gia thành các giao thức chuẩn quốc tế ITU-TS hay thành một số chuẩn khác Do đó không cần chuyển đổi giao thức trong mạng mà chính STP Gate way sẽ đảm nhận trách nhiệm này
3.3.3 Điểm điều khiển dịch vụ SCP (Service Control Point). Điểm SCP làm nhiệm vụ nh bộ kết nối giữa mạng báo hiệu CCS7 với hệ thống cơ sở dữ liệu Bản thân SCP không lu trữ thông tin mà nó làm nhiệm vụ kết nối với hệ thông cơ sở dữ liệu Các hệ thống dữ liệu này thờng kết nối với SCP thông qua chuyển mạch gói X.25 Do vậy bản thân SCP có thể thực hiện việc chuyển đổi giữa giao thức X.25 với các giao thức báo hiệu số 7.
3.3.4 Các kiểu báo hiệu trong CCS7 Để trao đổi thông tin với nhau giữa hai điểm báo hiệu Mạng sử dụng 3 kiểu báo hiệu khác nhau tuỳ theo tuyến nối báo hiệu và kênh thoại mà nó phôc vô.
Mode báo hiệu kênh kết hợp (Associated Signalling).
Trong phơng thức này thì tín hiệu báo hiệu và tín hiệu thoại đợc truyền trên các kênh khác nhau nhng cùng truyền đi từ điểm báo hiệu này đến điểm báo hiệu khác Phơng thức báo hiệu này không tối u, không lý tởng vì nó đòi hỏi phải có đờng báo hiệu từ tổng đài này tới tổng đài khác trong mạng.
Hinh 3.3.1 Kiểu báo hiệu kết hợp.
Kiểu bái hiệu không kết hợp (Non Associated Signalling).
Trong trờng hợp này, các bản tin báo hiệu giữa hai đểm báo hiệu đợc truyền trên một hoặc nhiều tập hợp quá giang STP khác nhau đối với tuyến thoại Trong khi kênh thoại đợc kết nối trực tiếp từ tổng đài này đến tổng đài kia.
Hình 3.3.4 Kiểu báo hiệu không kết hợp.
Báo hiệu tựa kết hợp (Quasi Associated Signalling).
Trong trờng hợp báo hiệu này thì đờng báo hiệu đợc chọn truyền tới đích là ngắn nhất Do đó có thể coi là trờng hợp riêng của báo hiệu không kết hợp Do Vậy thời gian trễ là nhỏ nhất.
Hình 3.3.3 Kiểu báo hiệu tựa kết hợp.
Sự tơng ứng giữa CCS7 và mô hình OSI 67
CCS7 đợc CCITT công bố vào đầu năm 1980 Cùng măm này tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã giới thiệu mô hình OSI CCS7 là kiểu thông tin chuyển mạch gói, có cấu trúc gần giống với mô hình OSI.
Báo hiệu số 7 có 4 mức, 3 mức thấp hợp thành phần chuyển bản tin MTP, Mức thứ t gồm các phần ứng dụng hay có thể phân ra 2 phần chính:
- Phần cung cấp dịch vụ cho ngời sử dụng.
- Phần truyền bản tin MTP (Message Transfer Part).
Trong đó MTP đợc phân ra làm 3 mức tơng ứng với 3 phân lớp trong mô h×nh OSI.
MTP-1: Tơng ứng với lớp vật lý.
MTP-2: Tơng ứng với lớp liên kết dữ liệu.
MTP-3: Tơng ứng với lớp mạng.
3 ứng dụng Trình bày Lớp phiên Truyền tải Lớp mạng
Hình 3.4 Mối quan hệ giữa CCS7 và OSI.
Cấu trúc phần truyền tải bản tin MTP 68
MTP là phần chung cho tất cả ngời sử dụng, nó bao gồm các lớp liên kết số liệu báo hiệu (lớp 1) và hệ thống điều khiển chuyển bản tin.
Hệ thống điều khiển chuyển bản tin lại đợc chi làm 2 phần: Chức năng liên kết báo hiệu (Lớp 2) và chức năng mạng báo hiệu (Lớp 3).
Phần truyền bản tin-MTP
Hình 3.5 Cấu trúc chung các chức năng hệ thống báo hiệu.
MTP đảm bảo truyền tải và phân phối thông tin của phần ngời sử dụng qua mạng báo hiệu CCS7 Nó cũng có khả năng phản ứng các sự cố của mạng và hệ thống khi các sự cố này ảnh hởng đến thông tin của các UP và khả năng đa ra các biện pháp cần thiết để đảm bảo truyền các thông tin một cách tin cậy Phần ngời sử dụng MTP là: ISDN-UP, TUP, SCCP, và DUP.
Chứcnăng liên kết báo hiệu
Liên kết dữ liệu báo hiệu
Chức năng mạng báo hiệu
ChuyÓn tiÕp bản tin báo hiệu §iÒu khiÓn mạng báo hiệu UPs
Lớp mạng Liên kết dữ liệu Líp vËt lý
Lớp liên kết dữ liệuMTP
Hình 3.5 MTP là môi trờng truyền dẫn chung giữa các ngời sử dụng.
TUP: Phần ngời sử dụng điện thoại (Telephone Use Part).
DUP: Phần ngời sử dụng số liệu (Data Uer Part).
ISUP-UP: Phần ngời sử dụng ISDN (ISDN Use Part).
SCCP: Phần điều khiển nối thông báo hiệu (Signalling Connec Control
TCAP: Phần ứng dụng các khả năng trao đổi (Trânsction Capabilities
MAP: Phần ứng dụng di động (Mobile Application Part).
BSSAP: Phần ứng dụng trạm gốc (Base Station System Application Part).
Các chức năng của MTP đợc chia thành các mức chức năng sau:
- MTP lớp 1: các chức năng đờng truyền số liệu báo hiệu.
- MTP lớp 2: các chức năng đờng truyền.
- MTP lớp 3: các chức năng mạng báo hiệu.
3.6.1 Các chức năng đờng truyền số liệu báo hiệu MTP - 1:
Lớp này xác định các đặc tính chức năng điện và vật lý của một đờng truyền số liệu báo hiệu và phơng tiện để thâm nhập đến đờng truyền báo hiệu này Đây là một đờng truyền dẫn song phơng các bản tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu Nó đợc tạo ra từ một kênh truyền dẫn số 64kb/s và các tổng đài số hay các thiết bị đầu cuối đảm bảo giao tiếp với các đầu cuối báo hiệu.
GSD GSD Đờng truyền số liệu báo hiệu
Hình 3.6.1 Liên kết báo hiệu MTP-1.
ETC: Mạch đầu cuối tổng đài.
PCD-D: Mạch ghép kênh số (luồng 64kb/s).
GSD: Thiết bị chuyển mạch nhóm.
ST-7: Đầu cuối báo hiệu số 7. Đờng truyền báo hiệu đợc truyền qua thiết bị truyển mạch nhóm GSD theo lệnh của tổng đài sau đó đợc nối thông bán vĩnh cửu Thiết bị mã hoá số (PCD-D) phân chia/ ghép luồng 2Mb/s thành các luồng 64kb/s nối với các đầu báo hiệu ST-&.
3.6.2 Các chức năng đờng truyền báo hiệu MTP - 2:
Số liệu nhận đợc từ đờng truyền số liệu đợc biến đổi vào các tín hiệu tơng ứng, sau đó đợc sử lý ở lớp 2 của MTP, lớp này kiểm tra số liệu để sửa và phát hiện các lỗi xảy ra trên đờng truyền Các chức năng đờng truyền sử lý báo hiệu lu lợng trên đờng truyền báo hiệu và đợc thực hiện ở đầu cuối báo hiệu số
7 Các chức năng lớp 2 cũng giống nh đờng truyền số liệu lớp 1 tạo nên vật mang để cung cấp đờng tuyền báo hiệu tin cậy cho các bản tin giữa hai điểm báo hiệu Khi bản tin ở lớp cao hơn đợc truyền trên đờng báo hiệu bằng các khối bản tin có độ dài thay đổi Để đảm bảo truyền tin cậy, khối chức năng C7ST chứa các chức năng để giới hạn các khối tín hiệu, để tránh việc lặp lại cờ, để phát hiện lỗi, để sửa lỗi và để giám sát đờng truyền số liệu báo hiệu
Khuôn mẫu bản tin báo hiệu.
Với các loại thông tin báo hiệu của phần ngời sử dụng (User Part) đợc truyền trên đờng báo hiệu bằng các đơn vị báo hiệu (SU) với 3 loại bản tin cơ bản:
Đơn vị tín hiệu bản tin MSU (Message Signalling Unit).
F CK SIF SIO LI I FSN I BSN F
Kênh báo hiệu Kênh báo hiệu2Mb/s
Đơn vị tín hiệu trạng thái đờng truyền LSSU (Link Status Signal Unit).
Đơn vị tín hiệu đệm FISU (Fill In Signal Unit).
Hình 3.6.2 Các đơn vị tín hiệu trong CCS7.
BIB: Bít chỉ thị ngợc (Back Indicator Bit).
LI: Chỉ thị độ dài (Length Indicator).
BSN: Số trình tự ngợc (Backward Sequence Number). n: Số Byte ở SIF (Number).
CK: Các bit kiểm tra (Check Bit).
SF: Trờng trạng thái (Status Field).
FIB: Bit chỉ thị thuận (Forward Indicator Bit).
SIF: Trờng thông tin báo hiệu (Signalling Information Field).
SIO: Bit thông tin dịch vụ (Service Information Octet).
FSN: Sè tr×nh tù thuËn (Forward Sequence Number).
FIB và FSN: phục vụ chiều phát bản tin tín hiệu đến phần tử nhận.
LI: chỉ thị độ dài, số byte (Length Indicator) của khối giữa CK và LI
BIB và BSN: phục vụ việc xác nhận (phúc đáp) là đã nhận đợc bản tin cho phần tử phát biết.
F (Flag) cờ: Là một mẩu tin gồm 8 bit để chỉ thị mở đầu và kết thúc một khối tín hiệu, ở phía phát tạo ra cờ có mẫu 01111110 (7E).
CK (Check Bit) Bít kiểm tra: Lớp 2 của MTP chỉ chuyển lên lớp 3 các bản tin đúng Các bít kiểm tra này đợc tạo ra ở phía phát bằng cách thực hiện một thuật toán đặc biệt, và phía thu cũng sử dụng thuật toán này để kiểm tra Vì thế khối này có 16 bit kiểm tra phát hiện lỗi.
F CK SF LI I FSN I BSN F
SIF (Signalling Information Field): Trờng thông tin báo hiệu ở bản tin MSU Báo hiệu truyền tải thông tin từ phần ngời sử dụng Nó gồm có nhãn định tuyến cung cấp thông tin cho lớp 3 định tuyến ở phần ngời sử dụng phía thu đến từng mạch riêng Độ dài của SIF yêu cầu lớn hơn 2 Octet và giới hạn có thể 62 Octet 272 Octet (1 Octet = 8bit).
SIO Byte thông tin dịch vụ: Đợc chia thành chỉ thị dịch vụ và trờng dịch vụ con.
Chỉ thị dịch vụ để chỉ định bản tin báo hiệu ứng với mỗi ngời sử dụng riêng biệt của một MTP.
Trờng phân dịch vụ chỉ thị về mạng.
BSN: Số tuần tự ngợc (Backward Sequence Number): Khi nhận đợc bản tin báo hiệu nó xem bản tin có lỗi thì phúc đáp (để công nhận bản tin đã nhận đợc).
BIB: Bít chỉ thị ngợc (Back Indicator Bit): Dùng để khôi phục bản tin bị lỗi trong quá trình truyền bản tin báo hiệu Khi phía thu nhận đợc bản tin nó sẽ kiểm tra và phúc đáp Lúc đó phía phát sẽ thực hiện phát lại thì giá trị bit BIB sẽ đợc lấy giá trị đảo kể từ bản tin đó trở đi.
FSN: Số trình tự hớng đi (Forward Sequence Number): Để khôi phục lại bản tin bị lỗi Nó chỉ ra bản tin này là đợc phát lần đầu tiên hay là bản tin đợc phát lại.
Cả 4 trờng FIB, FSN, BIB, BSN tạo thành trờng sửa lỗi 16 bit dùng để sửa các bản tin báo hiệu.
LI: Chỉ thị độ dài (Length Indicator): Có giá trị trong khoảng 0 đến 63 đợc dùng để chỉ thị các byte đứng sau trờng chỉ thị độ dài, trớc các bit kiểm tra và cũng để chỉ thị dạng khối tín hiệu:
Nếu: LI = 0 Là tín hiệu thay thế (FISU).
LI = 1 hoặc 2 Đơn vị trạng thái đờng dây LSSU.
LI2 Là đơ vị tín hiệu bản tin (MSU).
SF: Trờng trạng thái (Status Field): Nó có thể là 8 hoặc 16 bit
Trờng trạng thái FS (8hoặc 16 bit)
Dự phòng CBA Chỉ thị trạng thái cha 000 Mất đồng chỉnh sử dụng 001 Bình thờng
100 Sự cố bộ sử lý
Hình 3.6.2 Trờng trạng thái FS.
Đơn vị tín hiệu bản tin MSU:
Mang thông tin điều khiển cuộc gọi, quản lý mạng viễn thông và bảo d- ìng
Đơn vị tín hiệu trạng thái đờng truyền LSSU.
Cung cấp các chỉ thị về trạng thái đờng truyền số liệu cùng một số chỉ thị các đờng truyền trung kế Khi khởi tạo lần đầu và khôi phục lại các đ- ờng báo hiệu Còn khi bị sự cố thì hệ thống đồng chỉnh bắt đầu gửi đi.
Đơn vị tín hiệu thay thế FISU.
Bản tịn này thờng đợc truyền đi khi các đơn vị tín hiệu MSU, LSSU không truyền trên mạng Với nhiêm vụ nhận các thông báo tức thời về sự cố trên mạng.
3.6.3 Các chức năng đờng truyền mạng báo hiệu lớp 3 MTP - 3.
Các chức năng liên kết mạng báo hiệu của MTP – BTS) 3 đợc mô tả nh hình sau:
Hình 3.6.3.1 Các chức năng báo hiệu MTP-3.
Phần điều khiển và nối thông báo hiệu - SCCP 78
SCCP cung cấp các chức năng bổ sung cho MTP để báo hiệu định hớng theo nối thông thể truyền thông tin liên quan đến mạch và báo hiệu không định hớng nối thông có thể tuyền thông tin không liên quan đến mạch thông qua báo hiệu số 7 SCCP cùng với MTP tạo nên phần dịch vụ mạng để đảm bảo báo hiệu số 7 phù hợp với mô hình OSI.
- Điều khiển định hớng theo nối thông CO: (Connection Oriented): Chức năng này sử lý thiết lập, truyền số liệu và giám sát các nối thông logic báo hiệu.
- Điều khiển không theo nối thông CL: (Connectionless): Chức năng này sử lý truyền số liệu không theo nối thông.
- Quản lý SCCP để sử lý các thông tin trạng thái của mạng SCCP Nó đợc sử dụng để cập nhật bảng định tuyến bản tin.
- Định tuyến SCCP để xử lý định tuyến các bản tin SCCP trong mạng báo hiệu số 7 Bao gồm việc định tuyến toàn cầu để nhận địa chỉ mạng cụ thể đảm bảo việc phân phối các bản tin Bản tin phần địa chỉ bị gọi của nó là ngời sử dụng nội hạt sẽ đợc chuyển đến phần điều khiển SCCP Còn các bản tin ngời sử dụng ở xa sẽ đợc chuyển tới MTP để truyền tới ngời sử dụng SCCP ở xa.
Hình 3.7 Điều khiển và nối thông báo hiệu SCCP.
SCCP cung cấp 4 loại dịch vụ:
- Loại CL theo trình tự (MTP).
- Loại CO điều khiển luồng.
3.7.1 Báo hiệu định hớng theo nối thông
SCCP cho phép ngời sử dụng SCCP này thiết lập nối thông báo hiệu đến ngời sử dụng SCCP kia Ngời sử dụng SCCP phía gọi sẽ gửi đi bản tin yêu cầu nối thông (CR: Connection Request) CR chứa tham chiếu đến tổng đài gọi gồm: Loại giao thức và địa chỉ đến tổng đài bị gọi CR cũng chứa địa chỉ
SCCP §iÒu khiÓn định hớng theo nèi thông SCCP §iÒu khiÓn định hớng không theo nối thông SCCP
Quản lý SCCP §iÒu khiÓn định tuyến SCCP
Bản tin CO Bản tin CO
Bản tin CL Bản tin CL
SCCP cho phía gọi và số liệu của ngời sử dụng Khi phía bị gọi nhận đợc CR nó trả lời bằng cách gửi đi bản tin khẳng định nối thông CC Nối thông đợc thiết lập khi phía gọi nhận đợc CC lúc này số liệu của ngời sử dụng đợc gửi đi. Khi xoá nối thông thì dùng các bản tin xoá và bản tin công nhận.
3.7.2 Báo hiệu không theo nối thông
SCCP cho phép ngời sử dụng SCCP gửi các bản tin báo hiệu mà không cần thiết lập nối thông logic Nghĩa là các bản tin có thể đến điểm nhận theo các đờng truyền báo hiệu khác nhau Còn khi một bản tin bị huỷ bỏ thì một thông số tuỳ chọn khứ hồi phải đợc gửi ở bản tin khứ hồi khi mắc lỗi.
3.7.3 Định tuyến và đánh địa chỉ SCCP Địa chỉ của phía chủ gọi và phía bị gọi chứa thông tin cần thiết cho SCCP để xá định nút nhận và nút phát Đối với các thủ tục CO các địa chỉ này là các điểm phát và thu báo hiệu của nối thông báo hiệu, còn đối với các thủ tục CL là các điểm phát và thu các bản tin
Khi truyền các bản tin CO và CL định tuyến SCCP phân biệt 2 địa chỉ cơ sở sau:
Tên toàn cầu GT: (Global Title) là một địa chỉ giống nh các chữ số đợc quay, nó không rõ ràng để định tuyến ngay đợc Do đó SCCP cung cấp các chức năng phiên dịch GT thành mã báo hiệu thu DPC (Destination Poit Code) và số hệ thống con SSN (Subsystem Number).
SSN để xác định phần ngời sử dụng của điểm báo hiệu thu
Phần ứng dụng các khả năng giao dịch TCAP 80
TCAP cung cấp các phơng tiện để phân biệt các luồng thông báo độc lập, hỗ trợ thủ tục MAP (phần ứng dụng di động) TCAP quản trị sự chuyển tác (giao dịch, đối thoại) từ đầu cuối đến đầu cuối.
TCAP cung cấp các chức năng gộp nhóm và tách nhóm, bảo đảm các dịch vụ mạng không theo nối thông TCAP nhận bản tin từ SCCP tới, mở gói để phân tích nó để phân phối đến các khối chức năng tơng ứng TCAP có bộ đệm và sử lý việc ghép chung, định thời thông tin nhận đợc Nếu MAP là ngời quản lý thì TCAP nh là th ký của ngời quản lý đó TCAP có giao tiếp tiêu chuẩn tới tất cả các ứng dụng để giao tiếp với mạng Cho phép ngời sử dụng tiến hành đồng thời nhiều cuộc hội thoại.
Khuôn dạng chung của TCAP. Độ dài Nhãn Nhãn Độ dài
Hình 3.8 Kiểu nội dung của bản tin TCAP.
Các phần tử trang bản tin TCAP có cùng một cấu trúc:
- Nhãn: Để phân biệt kiểu và diễn giải nội dung Các nội dung là bộ phận của phần tử chứa thông tin nguyên thuỷ phần tử cần mang.
- Nội dung: Có thể là nguyên thuỷ hay kết cấu nh hình 3.8.
Phần ứng dụng di động MAP 81
MAP là giao thức đặc biệt phát triển cho mạng di động Nó đợc sử dụng giữa các tổng đài trong hệ thông chuyển mạch MAP chủ yếu sử dụng báo hiệu không nối thông Dới đây là các thí dụ thao tác của MAP:
- Đa vào số liệu thuê bao.
- Cung cấp số liệu lu động.
- Phát thông tin định tuyến.
Phần ngời sử dụng TUP (Telephone User Part) 82
TUP quy định các chức năng báo hiệu cần thiết trong hệ thống báo hiệu số
7 cho việc truyền thoại quốc gia cũng nh quốc tế, nó cũng có những chức năng nh báo hiệu thoại của CCITT Bản tin báo hiệu đợc chuyền trên mạng báo hiệu, chứa trong trờng SIO của MSU.
Néi dung Nguyên thuỷ Kết cấu
F CK SIF SIO LI I FSN I BSN F
Thông tin ngời sử dụng H1 H2 Nhãn bản tin
Nhãn định tuyến Hình 3.9 Khuôn dạng bản tin báo hiệu TUP.
Nhãn bản tin chứa 4 trờng:
- Trờng mã điểm đích DPC (Destination Point Code).
- Trờng mã điểm nguồn OPC (Originating Point Code).
- Trờng mã đờng báo hiệu SLS (Signalling Link Selection).
- Trờng nhận dạng mạch CIC (Circuit Identification Code).
Trờng nhận dạng mạch có độ dài 12 bit là trờng nhận dạng duy nhất để chỉ định mạch thoại hoặc dữ liệu giữa điểm nguồn và điểm đích Trong đó 5 bit cuối dùng để chỉ định khe thời gian của truyền dẫn PCM, các bit còn lại dùng để chỉ định kết nối giữa tổng đài chủ gọi và tổng đài bị gọi.
Sự phân bố này tuỳ thuộc vào quy ớc, quy định giữa hai bên khai thác, vận hành và bảo dỡng.
H0,H1 Là các mã đầu đề (Heading Code) Các bản tin TUP đều có hai mã đầu đề dùng để xác định kiểu bản tin, trong đó mỗi đầu đề có độ rộng 4 bit.
- H0: Dùng để xác định nhóm bản tin.
- H1: Dùng để xác định kiểu bản tin thuộc nhóm bản tin do H0 quy định.
Trờng thông tin ngời sử dụng (User Information): Phụ thuộc vào các mã đầu đề H0,H1 nó quy định kiểu bản tin TUP và nội dung bản tin thể hiện trong trờng này.
Phần ngời sử dụng mạng số liên kết đa dịch vụ ISUP (Intergrated Services Digital Network User Part) 83
Services Digital Network User Part).
ISUP đợc dùng cho báo hiệu giữa các tổng đài trong mạng ISDN ISUP có khả năng sử lý các thông tin ISDN rõ ràng hơn báo hiệu thoại Tín hiệu đợc truyền đi qua các đờng báo hiệu thực chất là bản tin đơn vị MSU Các bản tin này có chiều dài khác nhau nó phụ thuộc vào thông tin của ngời sử dụng đợc chứa trong trờng SIF MSU chứa thông tin báo hiệu có độ dài biến đổi Mỗi bản tin ISUP đợc quy định một mã nhận dạng duy nhất.
báo hiệu trong GSM 84 3.1 ứng dụng báo hiệu số 7 trong GSM 84
Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Application Part) 86
MAP cung cấp các thủ tục báo hiệu cần thiết cho việc trao đổi thông tin giữa các thực thể trong mạng GSM MAP chủ yếu sử dụng báo hiệu không nối thông Các thông tin dới MAP là: TCAP, SCCP, và MTP.
MAP đợc chia ra làm 5 thực thể ứng dụng Ae (Application Entities) là:MAP-MSC, MAP-VLR, MAP-HLR, MAP-EIR, MAP-AUC Mỗi thực thể ứng dụng bao gồm các phần tử dịch vụ ứng dụng ASE (Application Service
Element) các phần tử này hỗ trợ việc hoà mạng của các thành phần ứng dụng để thông tin với nhau giữa các nút nh:
- Điều khiển, quản lý, thu nhận các dịch vụ thuê bao.
- Quản lý các thông tin của thuê bao, nghĩa là cập nhật vào HLR,VLR.
- Chuyển các số liệu bảo mật, nhận thực và cùng các chức năng khác.
- Cung cấp số lu động.
- Phát thông tin định tuyến.
Trong GSM khi một ASE chỉ có thể liên lạc đợc với một ASE đồng cấp t- ơng đơng.
Phần ứng dụng hệ thống trạm di động BSSAP 86
BSSAP là giao thức phát triển cho giao diện A BSSAP sử dụng báo hiệu số 7, đợc hỗ trợ các bản tin đợc truyền giữa MSC và BSC/BTS và các bản tin phát trong suốt MSC đến MS BSSAP gồm 3 phần:
- Phần ứng dụng quản lý hệ thống trạm gốc đợc sử dụng để phát đi các bản tin liên quan đến MS giữa MSC và BSC.
- Phần ứng dụng truyền trực tiếp DTAP để phát đi các bản tin MM và CM liên quan đến MS, cụ thể ở chế độ định hớng nối thông Các bản tin này phát trong suốt qua BSS.
- Chức năng phân phối để phân loại các bản tin BSSAP và TCAP.
BSSAP cho phép truyền cả báo hiệu nối thông lẫn báo hiệu không nối thông Các bản tin hỗ trợ các thủ tục dành riêng đợc phát đi bằng các dịch vụ nối thông của SCCP.
Các bản tin BSSAP loại không đấu nối:
- Thừa nhận chặn (Blocking Acknowlege).
- Thừa nhận thiết lập lại (Reset Acknowlege).
- Mạch thiết lập lại (Reset Circuit).
- Thừa nhận mạch thiết lập lại (Reset Curcirt Acknowlege).
Các bản tin BSSAP loại đấu nối có định hớng.
- Yêu cầu thiết lập (Assignment Request).
- Hoàn thành thiết lập (Assignment Complet).
- Sù cè thiÕt lËp (Assignment Failure).
- Ra lênh phơng thức mật mã (Cipher Mode Command).
- Hoàn thành phơng thức mật mã (Cipher Mode Complet).
- Cập nhật loại (Classmark Update).
- Yêu cầu xoá (Clear Request).
- Lệnh chuyển giao (Handover Command).
- Sù cè chuyÓn giao (Handover Failure).
- Thực hiên chuyển giao (Handover Performed).
- Yêu cầu chuyển giao (Handover Request).
- Chấp nhận yêu cầu chuyển giao (Handover Request Acknowlege).
- Đòi hỏi chuyển giao (Handover Requied).
- Bãi bỏ đòi hỏi chuyển giao(Handover Requied Reject).
3.3.2 Các bản tin quản lý di động (Message For Mobily Management)
Bản tin đăng ký (Registration Message).
- Chấp nhận cập nhật vị trí (Location Update Accept).
- Bãi bỏ cập nhật vị trí (Location Update Reject).
Bản tin bảo mật (Security Message).
- Bãi bỏ nhận thực (Authentication Reject).
- Yêu cầu nhận thực (Authentication Request).
- Đáp lại nhận thực (Authentication Respone).
- Yêu cầu nhận dạng (Identity Request).
- Trả lời nhận dạng (Identity Respone).
Các bản tin quản lý đấu nối (Connection Manaagement Message).
- Chấp nhận dịch vụ nối thông (CM Service Accept).
- Bãi bỏ dịch vụ nối thông (CM Service Reject).
3.3.3 Các bản tin điều khiển đấu nối chế độ mạch điện (Message For Circuit-Mode Connection Call Control).
Bản tin thiết lập cuộc gọi (Call Establishment Message).
- Khẳng định cuộc gọi (Call Confirmed).
- Quá trình cuộc gọi (Call Proceding).
- Chấp nhận đấu nối (Connect Acknowlege).
- ThiÕt lËp khÈn cÊp (Emergency Setup).
Bản tin báo các giai đoạn thông tin cuộc gọi (Call Information Phase Message).
- Bãi bỏ sửa đổi (Modify Reject).
- Bản tin xoá cuộc gọi (Call Clearing Message).
- Hoàn thành giải phóng (Release Complate).
Các bản tin khác (Miscellaneous Message).
- Khởi động DTMF (Start DTMF).
- Bãi bỏ khởi động DTMF (Start DTMF Reject).
- Điều tra trạng thái (Status Enquiry).
3.4 Báo hiệu giữa MS và BTS.
Hình 3.4 Báo hiệu giữa MS và BTS.
Còn gọi là lớp vật lý trình bày các chức năng cần thiết để truyền các luồng bít trên các kênh vật lý ở môi trờng vô tuyến Lớp này giao diện với quản lý tiềm năng vô tuyến Giao diện này gửi đi liên quan đến ấn định kênh vật lý (thâm nhập ngẫu nhiên) cũng nh các thông tin hệ thống gồm các kết quả đo,
MS lớp này cũng giao diện với: bộ mã hoá tiếng, bộ tích ứng đầu cuối để đảm bảo các kênh lu lợng Lớp 1 bao gồm các chức năng sau:
- Sắp xếp các kênh logic lên các kênh vật lý.
- Mã hoá kênh và sửa lỗi FEC (Forrward Error Correction: sửa lỗi trớc)
- Mã hoá kênh để phát hiện lỗi CRC (Cyclic Redundance Check: Kiểm tra phần d mã vòng)
- Thiết lập các kênh vật lý dành riêng.
- Đo cờng độ trờng của các kênh dành riêng và cờng độ trờng của các trạm gèc xung quanh.
- Thiết lập định trớc thời gian và công suất theo điều khiển của mạng Các cổng mà lớp này cung cấp dịch vụ cho lớp 2 đợc gọi là các điểm thâm nhập dịch vụ Tuỳ theo các bản tin ngắn, bản tin của lớp đờng truyền mà các cổng khác nhau.
Mục đích của lớp báo hiệu 2 là cung cấp đờng truyền tin cậy giữa trạm di động và mạng Mỗi kênh điều khiển logic đợc dành riêng một phần tử giao thức Giao thức của lớp này là LAPDm không chứa các chức năng kiểm tra không cần thiết (nh kiểm tra tổng thì lớp 1 đă làm rồi) để phù hợp với truyền dẫn vô tuyến để đạt đợc hiệu suất lớn hơn trong việc tiết kiệm phổ tần Các bản tin LAPD có độ dài 249 byte do đó đợc phân đoạn: lớp vật lý và lớp đờng truyền là 23 byte đối với BCCH, CCCH, SDCH, FACH Còn đối với SACH là 21 byte.
Quản lý tiềm năng vô tuyến: ở giao diện này chỉ quản lý một phần tiềm năng vô tuyến RR gồm các chức năng thiết lập duy trì và giải phóng đấu nối các tiềm năng trên các kênh điều khiển dành riêng Các chức năng lớp này bao gồm:
- Thiết lập chế độ mật mã.
- Thay đổi kênh dành riêng khi vẫn ở ô cũ.
- Chuyển giao từ ô này đến ô khác.
- Định nghĩa lại tần số (sử dụng cho nhảy tần).
Các bản tin này gần nh truyền trong suốt qua BTS đến BSC.
Quản lý di động MM:
Lớp này liên quan đến di động và thuê bao nh:
- ấn định lại TMSI (nhận dạng trạm di động tạm thời).
- Nhận dạng trạm di động bằng các yêu cầu IMSI hay IMEI.
Trạm di động có thể thực hiện dời mạng IMSI để thông báo không với tới trạm này vì thế các cuộc gọi vào sẽ đợc mạng chuyển hớng hoặc chặn, chứ không tìm gọi di động Các bản tin tới MM đợc truyền trong suốt đến MSC.
Quản lý nối thông CM: Bao gồm 3 phần tử:
- Điều khiển cuộc gọi (CC) cung cấp các chức năng điều khiển cuộc gọi ISDN, các thủ tục, chức năng đợc cải tiến để phù hợp với môi trờng truyền dÉn
- Bảo đảm các dịch vụ bổ xung không liên quan đến cuộc gọi nh: chuyển h- ớng cuộc gọi khi không có trả lời, đợi gọi.
- Bảo đảm dịch vụ bản tin ngắn cung cấp các giao thức giữa mạng và trạm di động
3.5 Báo hiệu giữa BTS và BSC.
Hình: 3.5 Báo hiệu giữa BTS và BSC.
Có 2 loại kênh thông tin giữa BTS và BSC :
- Kênh lu lợng: Mang tiếng và dữ liệu cho các kênh vô tuyến.
- Kênh báo hiệu: Mang thông tin báo hiệu hoặc cho bản thân BTS hoặc cho MS.
Lớp này sử dụng th tục truy cập đờng truyền báo hiệu LAPD (Link Access Procedure on D Channel) LAPD có chức năng phát hiện lỗi, sửa lỗi, đánh cỡ khung (bằng các cỡ đầu khung, cuối khung).
LAPD cung cấp 2 loại tín hiệu:
- Chuyển giao thông tin không đợc thừa nhận, không đảm bảo phân phát khung thông tin đến địa chỉ thành công.
- Chuyển giao thông tin đợc thừa nhận, (thờng gặp) tín hiệu đợc công nhận và hệ thống khẳng định khung tới thành công.
Bản tin quản lý tiềm năng vô tuyến RR chủ yếu là thiết lập, duy trì và giải phóng đấu nối các tiềm năng vô tuyến ở các kênh điều khiển dành riêng, một số bản tin đợc sử lý bởi giao thức BTSM Còn lại đợc truyền trong suốt qua BTS.
3.6 Báo hiệu giữa BSC và MSC (Giao diện A).
Hình: 3.6 Báo hiệu giữa BSC và MSC (Giao diện A).
Giao thức này sử dụng cho các bản tin giữa MSC, BSC sử dụng các giao Thức sau:
MTP líp1 MTP líp1 MTP líp1
MTP líp1 MTP líp1 MTP líp1
CM (Connection Management): Đợc sử dụng để điều khiển quản lý các cuộc gọi (thiết lập, giải phóng và giám sát cuộc gọi) để cách ly các dịch vụ bổ xung và quản lý các bản tin ngắn.
MM (Mobility Management): Để quản lý vị trí cũng nh tính bảo mật của di động Các bản tin CM và MM đợc đặt bên trong MSC Thay cho việc sử dụng các bản tin ISDN-UP tới MS, thì MSC biến đổi các bản tin MAP và
MM sắp xếp trong MSC.
BSSAP: Là giao thức đợc sử dụng để truyền các bản tin CM và MM Giao thức này cũng dùng để điều khiển trực tiếp BSS Thí dụ khi MSC yêu cầu BSC ấn định kênh Thì BSSAP sử dụng các giao thức MTP, SCCP bao gồm các phần nh sau:
- BSSMAP (BSS Management Application Part): Phần ứng dụng hệ thống con trạm gốc, dùng để gửi các bản tin liên quan đến MS giữa BSC và MSC.
