Call follow cuộc gọi của thuê bao tr ả trước đến thuê bao trả trước nội mạng cùng vùng Trang 6 1.3.2.. Call follow cuộc gọi của thuê bao tr ả trước đến thuê bao trả trước nội mạng liên
Trang 1LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
- NGUYỄN ĐÌNH DUY
QUY HOẠCH MẠNG LÕI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Chuyên ngành : KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS PHẠM HẢI ĐĂNG
Hà Nội – Năm 2014
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả trong luận văn này là kết quả thực hiện của tôi, không sao chép và công bố ở bất kì tài liệu nào khác
Học viên: Nguyễn Đình Duy
Trang 4Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại Đại học Bách Khoa
Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong viện đào tạo sau đại học, các thầy
cô đã trực ti p gi ng dế ả ạy, giúp đỡ tôi hoàn thành tốt chương trình họ ậc t p và luận văn
t t nghi p ố ệ
Tôi xin cảm ơn toàn thể các anh chị ọc viên lớp cao học kỹ h thuật truyền thông khóa 2011B, cùng gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu đề tài luận văn thạc sỹ ỹ k thu t này ậ
Hà n i, ngày 28 tháng 2 ộ năm 2014
H c Viên: ọ Nguyễn Đình Duy
Trang 5MỤC LỤC
L ỜI CAM ĐOAN .1
L ỜI CẢM ƠN .2
M ỤC LỤ C 3
DANH M ỤC TỪ ẾT TẮT 6 VI DANH M ỤC BẢ NG .10
DANH M C HÌNH Ụ V .11 Ẽ PHẦN MỞ ĐẦ U 1
Chương 1 3
C ẤU TRÚC MẠ NG THÔNG TIN DI Đ NG Ộ .3
1.1 M ạng truy nhập vô tuyến BSS .5
1.1.1 B ộ điều khiển trạm gốc 2G BSC (Base Station Controller) .5
1.1.2 B ộ điều khiển mạng vô tuyến 3G RNC (Radio Network Controller) .5
1.1.3. Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) 6
1.1.4. Trạm thu phát gốc Node B 6
1.1.5. Thuê bao di động MS (Mobile Subscriber) .7
1.1.6. Đầu cuối người dùng UE (User Equipment) 7
1.2 M ạng lõi di độ ng Core Network 8
1.2.1 Trung tâm chuy n mể ạch dịch vụ di động MSC (Mobile service switching Centre) 8
1.2.2 Tổng đài chuyển mạch mềm MSS (Mobile Soft Switch) 8
1.2.3 Tổng đài di động cổng GMSC (Gateway MSC) 9
1.2.4. Điểm truyền tải báo hi u STP (Signalling Transfer Point)ệ 9
1.2.5 B ộ đăng ký vị trí thường trú HLR (Home Location Register) 9
1.2.6 Mạng lõi chuyển m ch gói ạ PS (Packet Switching) 9
1.3 Một sô call follow trong mạng 10 1.3.1 Call follow cuộc gọi của thuê bao tr ả trướ c đ ến thuê bao trả trước nội mạng cùng vùng
11
Trang 61.3.2 Call follow cuộc gọi của thuê bao tr ả trướ c đ ến thuê bao trả trước nội mạng liên vùng
13
1.3.3 Call follow cuộc gọi của thuê bao tr ả trướ c đ ến thuê bao trả trước nội mạng liên vùng
15
1.4 K ết luận chương .17
Chương 2 18
C ẤU TRÚC TỔNG ĐÀI ERICSSON .18
2.1 C u trúc ph n c ng t ấ ầ ứ ổng đài AXE 810 19
2.1.1 B x ộ ử lý phụ trợ APG 40/C4 (Adjunct Processor Group) 20
2.1.2 Phần ứng dụng điều khiển APZ (Aplication Part Control) 21
2.1.3. Phầ ứn ng dụng chuyển mạch ( APT - Aplication Part Telephony) .23
2.2 Cấu trúc MSS Ericsson 25
2.2.1 MSC- Server (MSC-S) 27
2.2.2 Media Gateway MGw 27
2.3 K ết luận chương .28
Chương 3 30
CÁC VẤ N Đ Ề ĐỐ I V I H Ớ Ệ TH NG THÔNG TIN DI Đ NG 30 Ố Ộ 3.1 S di chuy ự ển của các thuê bao di động 31
3.2 S d ử ụng thiế hiệ u u qu ả tài nguyên giữa các MSS 31
3.3 Gián đoạ n d ch v .32 ị ụ 3.4 K ết luận chương .34
Chương 4 35
Ứ NG D NG VÀ TRI N KHAI K THU T MiP TRONG M NG VIETTEL 35 Ụ Ể Ỹ Ậ Ạ 4.1 Các khái ni ệm trong MiP .36
4.1.1 Anchor MSC (MSC neo) .36
4.1.2 Proxy MSC 36
4.1.3 Cooperating VLR (chức năng VLR kết hợp) 37
4.1.4 NB LAI ( – Nonbroadcast Location Area Indentifier) 38
4.1.5 Neighbouring MSC Group (nhóm MSC hàng xóm) .38
4.1.6 S nh n d ng tài nguyên m ng NRI (Network Resource Identifier)ố ậ ạ ạ 38
4.1.7. CAP của các MSS trong pool (capacity) .41
Trang 74.2 Cơ chế hoạ ộ t đ ng của MiP .42
4.3 Ưu điểm và nhượ c đi m c a MiP 45 ể ủ 4.4 Triể n khai th nghi ử ệm MiP trong mạng vi ễn thông Viettel .46
4.4.1. Pool A Pool thử nghiệm: 47 –
4.4.2 Các yêu cầu của hệ thống khi triển khai MiP 48
4.4.3 Các bước thực hiện trong quá trình triển khai MiP 49
4.4.4 Đánh giá KPi hệ thống sau khi triển khai MiP 72
4.5 K ết luận chương .76
PH ẦN KẾT LU ẬN 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
Trang 8DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
GARP Generic Application Resource Processor Mạch xử lý các ứng dụng cơ bản
Trang 9GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS
GSM Global System for Mobile telecommunication Hệ thống di động toàn cầu
HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy cập gói đường xuống tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao
Trang 10MGW Media Gateway Cổng phương tiện
PCRF Policy Control and Charging Rules function Hệ thống quản lý chính sách cước
Trang 11SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn
STEB Signalling Terminal Enhanced Board Mạch xử lý đầu cuối báo hiệu cải tiến
TDM Time-division multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TMSI Temporary Mobile Subscriber Identity Số nhận dạng thuê bao tạm thời
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập mặt đất UMTS
WCDMA Wide Band Code Division Multiple Access Đa truy nhập theo mã trên nền băng thông rộng
Trang 12DANH MỤC BẢNG
B ng 4 1 Quy ho ch giá tr ả ạ ị NRI trong mạng Viettel 41
B ng 4 2 Giá tr ả ị CAP của mộ ốt s version AXE 41
B ng 4 3 Các thông s gi lả ố ả ập trong Pool 45
B ng 4 4 T i CP load cả ả ủa các MSS 48
B ng 4 5 Các yêu c u h ả ầ ệ thống khi triển khai MiP 49
Bảng 4 6 Các bước triển khai MiP 50
B ng 4 7 MGw - MSC-Sả 57
B ng 4 8 B ng s ả ả ố liệu phân b thuê bao theo LAI ố 70 B ng 4 9 Target các KPi trên mả ạng Viettel 75
B ng 4 10 KPi PSR cả ủa các MSS trong MiP 75
B ng 4 11 KPi LUSR cả ủa các MSS trong MiP 75
B ng 4 12 KPi HOSR cả ủa các MSS trong MiP 76
Trang 13DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1 1 Sơ đồ ấ c u trúc m ng vi n thôngạ ễ 4
Hình 1 2 Call follow cuộc gọi nội mạng cùng vùng 12
Hình 1 3 Call follow cuộc gọi nội mạng liên vùng 13
Hình 1 4 Call follow cuộc gọi di động liên mạ ng 15 Hình 2 1 Cấu trúc mạng di động s d ng thiử ụ ết bị Ericsson 19
Hình 2 2 Cấu trúc vận hành và khai thác tổng đài AXE 810 20
Hình 2 3 APG40/C4 20
Hình 2 4 Sơ đồ ế k t nối CP qua MAU 22
Hình 2 5 Cấu trúc GEM của Ericsson 23
Hình 2 6 Card XDB và phân b portố 24
Hình 2 7 B ộ ghép kênh trong XDB 25
Hình 2 8 Cấu trúc của MSS Ericsson 25
Hình 2 9 Mô hình m ng phân l pạ ớ 27
Hình 2 10 Các giao thức của MSS 28
Hình 3 1 Tải CP load của các MSS 32
Hình 3 2 Phương thứ c x lý khi MSS lỗi ử 33 Hình 4 1 Mô hình đấu n i MiP ố 36
Hình 4 2 Proxy MSC 37
Hình 4 3 Neighbouring MSC Group 38
Hình 4 4 Cấu trúc NRI 39
Hình 4 5 Quy hoạch NRIL 40
Hình 4 6 Ý nghĩa CAP trong pool 42
Hình 4 7 MS attack vào m ng không có MiPạ 43
Hình 4 8 MS attach vào mạng v i MiP ớ 44 Hình 4 9 Pool A- Pool thử nghi m ệ 48
Hình 4 10 Mô hình đấu n i tri n khai MiP ố ể 52 Hình 4 11 Khai báo báo hi u, traffic trên MGw Ericssonệ 53
Hình 4 12 Mô hình khai báo signaling kiểu cũ 54
Hình 4 13 Mô hình khai báo signaling trong MiP 55
Trang 14Hình 4 14 Khai báo route, linkset, link trên MGw Ericsson 56
Hình 4 15 Khai báo TDM termination Group tr MSPD01,MSPD03ỏ 57
Hình 4 16 Khai báo TDM termination Group tr MSPD07,MSPD13ỏ 58
Hình 4 17 Thuê bao attach tại cùng vị trí trong m ng không có MiPạ 67
Hình 4 18 Thuê bao attach tại cùng vị trí trong mạng có MiP 68
Hình 4 19 Thuê bao attach tại cùng vị trí trong pool 69
Hình 4 20 Tải của MSS tại một thời điểm b t k ấ ỳ 71
Trang 15PHẦN MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát tri n c a khoa h c công nghể ủ ọ ệ, thông tin di động cũng có những bước bi n đ i không ng ng S chuy n đ i công ngh nhanh chóng t 2G-ế ổ ừ ự ể ổ ệ ừ GSM lên 3G-WCDMA và 4G LTE đã mang lại cho thông tin di động rất nhiều các dịch vụ, tiện -ích phục vụ cho cuộc sống con người Điều này dẫn đến s bùng n cự ổ ủa các thuê bao di
động Tuy nhiên m t th c t ộ ự ế khó khăn, thách th c v i các nhà cung c p d ch v hi n ứ ớ ấ ị ụ ệnay là mật độ thuê bao phân b ố không đồng đều, có s chênh l ch rự ệ ất lớn gi a thành th ữ ị
và nông thôn Việc này sẽ ẫn đến lưu lượ d ng có sự ế bi n thiên l n khi có d p lớ ị ễ ế t t, sự
kiện Khi đó mọi người sẽ di chuyển từ thành thị ề nông thôn, hay tập trung rất đông v
tại các ự ện lễ ộ s ki h i S ự tăng cao lưu lượng đột xuất này khiến các tổng đài mạng lõi
b quá t i ị ả gây gián đoạn d ch v ị ụ ảnh hưởng đến khách hàng
Bài toán sử ụ d ng tài nguyên hiện tạ ủa mạng lưới một cách tối ưu nhằi c m giảm chi phíđầu tư, tăng doanh thu đã và đang là bài toán đặt ra cho các nhà cung c p dấ ịch
v vi n thông trên th gi i nói chung và Vi t Nam nói riêng ụ ễ ế ớ ệ
Một trong những giải pháp đang được Tổng Công ty mạng lưới Viettel áp dụng là triển khai công nghệ MSC In Pool (MiP) trên các MSS Ericsson ại Khu vực I Với kỹ tthuật này, một BSC sẽ ết nối đến nhiều MSS thay vì chỉ ột MSS như trong mô hình k m
m ng truyạ ền thố , các MSS trong pool sẽ có cơ chế chạy loadsharing tải với nhau, ngđiều này làm gi m chênh l ch t i gi a các MSS Đ ng th i khi m t MSS b lả ệ ả ữ ồ ờ ộ ị ỗi thì lưu lượng c a MSS l i đó s chuy n sang toàn b MSS còn l i trong poolủ ỗ ẽ ể ộ ạ , đảm bảo được
an toàn mạng lưới
Trên cơ sở nghiên c u tri n khai th nghi m th c t cùng v i s ứ ể ử ệ ự ế ớ ự hướng d n c a ẫ ủ
th y ầ Phạm Hải Đăng Tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp:
“Quy hoạch mạng lõi trong h thệ ống thông tin di động s d ng k thu t MSC In Pool ử ụ ỹ ậ ”
Trang 16Luận văn gồm 4 chương:
Chương I: C u trúc mấ ạng thông tin di động
Chương II: C u trúc tấ ổng đài Ericsson
Chương III: Các vấn đề đố ớ ệ thống thông tin di độ i v i h ng
Chương IV: Ứng d ng và tri n khai k thu t MiP trong m ng Viettelụ ể ỹ ậ ạ
Trang 17Chương 1 CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Chương này sẽ ậ t p trung gi i thi u v ki n trúc m ng viớ ệ ề ế ạ ễn thông di động 2G-3G, các thành ph n c u t o, chầ ấ ạ ức năng phân cấp của mạng Nội dung chương sẽ ậ t p trung vào phần mạng lõi chuyển mạch kênh phục vụ cho việc phân tích tối ưu CS Core
network Kiến trúc mạng đưa ra trong chương dựa trên việc triển khai thực tế ại mạ t ng
viễn thông Viettel
Mạng GSM R10/ WCDMA CN 3.0 là mạng đa dịch vụ, nó phù hợp với số lượng phát triển các kết nối giữa các mạng bao g m cồ ả chuyển m ch kênh ạ – chuyển mạch gói, băng rộng – băng hẹp, tho i – d li u, c ạ ữ ệ ố định và di động V phía nhà cung c p ề ấ
dịch vụ, GSM/ WCDMA có nghĩa là sự ế k thừa các dịch vụ, nền tảng sẵn có; ối ưu thóa các danh mục ứng dụng người dùng, giảm giá thành trong các bước chuyển đổi, trong đầu tư truyền d n, v n hành và bẫ ậ ảo dưỡng Hình 1.1 đưa ra mô hình cấu trúc
m ng GSM/ WCDMA hi n hành ạ ệ
Trang 18Hình 1 1 Sơ đồ ấu trúc mạng viễn thông c
Mạng được chia thành các phân lớp bao gồm: Mạng truy nhậ vô tuyếp n (GSM
BSS, WCDMA), m ng lõi chuyạ ển mạch (CS Core, PS Core), phân hệ ứng dụng như
application layer, Network management System…các phần tử được kết nối với nhau
thông qua m ng truyạ ền dẫn (SDH/IP)
WCDMA RANNodeB (E1)
NodeB(FE)
RNC SDH
GSM BSS
BTS
BTS
BSC SDH
SDH
CORE NETWORK
MGW(MSS)
MSC Server (MSS)
TDM
METRO +
MPBN
METRO
Iub If
Iu-CS If
Abis If
A If
Mc If
D If
METRO
Gn If
Iu_PS If
Gb If
Gr If
STP MPBN
IP connection TDM connection
Trang 191.1 M ng truy nh p vô tuy n ạ ậ ế BSS
Mạng viễn thông di dộng chia diện tích địa lý ra thành các ô, mỗi ô sẽ do một
trạm vô tuyến (BTS, NodeB) phủ sóng Các trạm gốc này sẽ có chức năng thu phát sóng và được qu n lý b i BSC/RNC thông qua giao di n A-Bis/IuB M t BSC/RNC ả ở ệ ộ
s quẽ ản lý nhiều trạm phát sóng, và nó được quản lý bởi tổng đài chuyển mạch di
động MSC thông qua giao di n A/Iu-ệ CS
1.1.1 B ộ điều khiển trạm g c 2G BSC (Base Station Controller) ố
Có chức năng điều khi n, giám sát các BTS, qu n lý tài nguyên vô tuy n trên ể ả ế
h th ng: ệ ố
- Qu n lý tr m BTS: Thi t l p c u hình cho tr m, t n s , neighbor ả ạ ế ậ ấ ạ ầ ố
- Qu n lý m ng vô tuy n: X ả ạ ế ử lý các bản tin điều khi n, báo hi u ể ệ
- Qu n lý kênh vô tuy n: Kh i t o, ả ế ở ạ ấn định, gi i phóng kênh vô tuy n ả ế
- Thiết lập và giải phóng quá trình chuyển giao cho MS di chuyển từ vùng phủ
c a tr m BTS này sang tr m BTS khác trong cùng BSC ủ ạ ạ
- Th c hiự ện chức năng chuyển đổi mã và thích ng tứ ốc độ TRAU: Chuyển đổ ừi t
tốc đ 16Kbs trên giao diện Abis lên tốộ c đ 64Kbs để đưa lên hệộ thống core network qua giao diện A…
1.1.2 B ộ điều khiển mạng vô tuy n 3G RNC (Radio Network Controller) ế
Có chức năng điều khiển, giám sát các node B, qu n lý tài nguyên vô tuyả ến trên h thệ ống:
- Qu n lý tr m NodeB: Thi t l p c u hình cho tr m, t n s , neighbor ả ạ ế ậ ấ ạ ầ ố
Trang 20- Qu n lý m ng vô tuy n: X ả ạ ế ử lý các bản tin điều khi n, báo hi u ể ệ
- Qu n lý kênh vô tuy n: Kh i t o, ả ế ở ạ ấn định, giải phóng kênh vô tuy n ế
- Thiết lập và giải phóng quá trình chuyển giao cho MS di chuyển từ vùng phủ
c a tr m NodeB này sang tr m NodeB khác trong cùng RNC ủ ạ ạ
- T ập trung lưu lượng của các thuê bao đang kết nối
- Bảo mật và toàn vẹn dữ ệu Sau thủ ục nhận thực và thỏa thuận khóa, các li tkhóa b o m t và toàn v n d liả ậ ẹ ữ ệu được đặt vào RNC
- Kết nối truyền dẫn đến MSS/SGSN và node B qua các giao diện Iu CS, Iu PS, - Iu-B
-1.1.3 Tr m thu phát g c BTS (Base Transceiver Station) ạ ố
BTS là phần tử ế k t n i giố ữa thuê bao di động (MS) và mạng (thông qua BSC) BTS có các chức năng sau:
- Qu n lý thu/phát báo hi u và thông tin trên kênh v t lý ả ệ ậ
- Dưới sự quản lý của BSC, phát quảng bá các thông tin hệ thống trên kênh BCCH, phát các thông tin tìm g i trên kênh PCH, ọ ấn định các kênh dành riêng
- Th c hiự ện các chức năng mã hóa, giải mã, ghép kênh
- Kết nối với máy thuê bao MS qua giao diện Um, kết nối đ n BSC qua giao ế
Trang 21Node B là ph n tầ ử ế k t nối giữa các thiế ị di đột b ng UE và m ng Nó còn có các ạchức năng cơ bản như điều phối đa truy nhập cho nhi u thi t b ề ế ị người dùng, c p ấphát tài nguyên vô tuy n, tế ập trung lưu lượng người dùng vào kênh truy n d n ề ẫ
- Node B Viettel hoạt động trên d i t n 2110 – 2170 MHz ả ầ
- Node B kết nố ếi đ n máy thuê bao qua giao diện Uu, kết nối đến RNC qua giao
KV nông thôn: 7 Mbps/Cell
- Với cuộc gọi thoại một cell 3G có thể ỗ trợ ~ 49 kết nối thoại đồng thờ h i, tương ứng v i traffic offer là ~ 40 Erl (v i offer cớ ớ ủa data đang sử ụ d ng trong
m ng Viettel là 1800 MB/gi ạ ờ quy đổi 1 Erl =1800MB/40Erl= 45MB
1.1.5 Thuê bao di động MS (Mobile Subscriber)
MS bao g m thi t bồ ế ị di động ME (Mobile Equipment) và kh i nhố ận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identifier Module) trong đó:
- ME: là máy điện thoại di động
- SIM: là thẻ nh ớ thông minh được gắn trên ME, có lưu trữ thông tin về ố s thuê bao, mã s mố ạng di động, các mã s phố ục vụ cho vi c nh n th c thuê bao ệ ậ ự
- MS kế ố ới mạng di đột n i v ng thông qua BTS trên giao di n Um ệ
1.1.6 Đầu cuối người dùng UE (User Equipment)
UE bao gồm đầu cuối người dùng (UE) và khối nhận dạng thuê bao (USIM):
Trang 22- UE: Bao gồm điện thoại di động hoặc các thiết bị đầu cuối truy nhập internet như moderm (Dcom 3G, Homegateway) kết n i t i node B qua giao di n vô ố ớ ệtuy n Uu ế
- USIM: Là thẻ nh ớ thông minh, được gắn trên UE, lưu trữ những thông tin về
s ố thuê bao, mã số ạng di động, các mã số m phục vụ cho việc nhận thực thuê bao
1.2 Mạng lõi di động Core Network
1.2.1 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile service
switching Centre)
Thực hiện chức năng điều khiển (thiết lập, định tuy n, gi i phóng cu c g i), ế ả ộ ọchức năng chuyển m ch và qu n lý di đạ ả ộng MSC được tích h p thêm chợ ức năng VLR (Visitor Location Register) phục vụ việc qu n lý thông tin thuê bao t m thả ạ ời trong vùng phục vụ ủa MSC tương ứ c ng
M t m t MSC giao ti p v i phân h ộ ặ ế ớ ệ BSS, ộm t m t giao tiặ ếp với mạng qua t ng ổđài cổng GMSC (Gateway MSC)
Chức năng chính của MSC:
X lý cuử ộc gọi (Call Processing)
Điều khi n chuy n giao (Handover Control) ể ể
Quản lý di động (Mobility Management)
Tương tác mạng IWF (Interworking Function)
1.2.2 Tổng đài chuyển mạch mềm MSS (Mobile Soft Switch)
MSS có chức năng chính giống MSC nhưng MSS có kiến trúc khác v i t ng ớ ổđài MSC truyền th ng là tách bi t ph n x ố ệ ầ ử lý/điều khi n (control plane) và ph n ể ầtruyền tải lưu lượng (user plane) MSS xử lý được các gói tin IP cái mà MSC không
x ử lý được, MSS là thành phần quan trọng không thể thiếu trong việc xây dựng
Trang 23mạng 3G MSS gồm hai thành phần: MSC Server và MGW (Media G- ateway) Trong đó MSC-Server là phần điều khi n còn MGW là ph n truy n tể ầ ề ải lưu lượng 1.2.3 Tổng đài di động c ng GMSC (Gateway MSC) ổ
Là node m ng trung chuyạ ển lưu lượng thoại di động, gồm lưu lượng tho i di ạ
động gi a các MSC; gi a mữ ữ ạng di động v i m ng c nh hay v i m ng c a nhà ớ ạ ố đị ớ ạ ủcung c p khác; MSC k t nấ ế ối đến các dịch v giá trụ ị gia tăng trên nền di động VAS:
Nh c chuông ch CRBT, báo ạ ờ cuộc gọi nh MCA……… ỡ
1.2.4 Điểm truyền tải báo hi u STP (Signalling Transfer Point) ệ
Chức năng chính của STP là tập trung và chuyển tiếp các bản tin báo hiệu từnode m ng này sang node m ng khác trong mạ ạ ạng STP th c hiự ện định tuyến các bản tin thông qua vi c kiệ ểm tra thông tin định tuyến được gắn kèm với mỗ ải b n tin báo
hi u và gệ ửi chúng đến điểm báo hi u c n thi ệ ầ ết
1.2.5 B ộ đăng ký vị trí thường trú HLR (Home Location Register)
HLR chứa tấ ả t c các thông tin về thuê bao, các thông tin liên quan đến vị trí hiện tại của thuê bao HLR có thêm trung tâm nhận thực AUC (Authentication Centrer) và thanh ghi nhận d ng thi t b EIR (Equipment Identity Register) hạ ế ị ỗ ợ tr cho việc bảo mật dữ ệ li u nh n thậ ực thuê bao cũng như quản lý số ệ li u phần cứng thiết bị D liữ ệu thuê bao trên HLR được cập nhật có chọn lọc xuống các node VLR (n m trên MSC/MSS) và SGSN trong các th tằ ủ ục cập nhật vị trí thuê bao
1.2.6 M ng lõi chuyạ ển mạch gói PS (Packet Switching)
Nội dung đồ án đi vào quy hoạch mạng lõi chuyển mạch kênh, mạng lõi chuyển mạch gói được giới thiệ sơ lượu c với mục đích có cái nhìn đầy đủ ề ấ v c u trúc m ng hi n t i ạ ệ ạ
Trang 24SGSN (Serving GPRS Support Node): Node h tr dỗ ợ ịch vụ GPRS
SGSN có chức năng chính quản lý tính di động c a thuê bao, qu n lý các ủ ảphiên k t n i PDP (Packet Data Protocol)ế ố của thuê bao Quản lý truy nh p mậ ạng, tính cước thuê bao, th c hi n chự ệ ức năng chuyển m ch gói t BSC, RNC lên ạ ừGGSN và ngượ ạc l i
GGSN (Gateway GPRS Support Node): Nút hỗ ợ ổ tr c ng GPRS
Thực hiện chức năng quản lý các phiên kết nối PDP của thuê bao Quản lý thông tin d ch v thuê bao, áp d ng chính sách liên quan cị ụ ụ ủa thuê bao Tích cước online của thuê bao, sinh ra file cước SDR Thực hi n chệ ức năng chuyển mạch gói t ừ SGSN ra mạng IP và ngược lại
PCRF (Policy Control and Charging Rules function): Hệ ố th ng qu n lý chính ảsách cước
Nó có chức năng điều khiển chính sách, điều khiển tính cước dựa trên tập
hợp các gói tin IP truyền qua một điểm giám sát trong mạng trong một thời gian xác định
1.3 M t sô call follow trong mộ ạng
Trong ph n này cầ ủa đ ồ án sẽ đưa ra một s call follow cuố ộc gọi cơ bả ừ đó n t giúp n m b t vai trò trong viắ ắ ệc xử lý, truy n t i cề ả ủa các node mạng
Lưu ý:
OCS: Online charging system Hệ ố th ng qu n lý thông tin thuê bao tr ả ả trước, thực hiện kiểm tra điều kiện gọi đi của thuê bao, tính cước online trong quá trình thuê bao s dử ụng dịch v (tho i, SMS, data,…) ụ ạ
Trang 25MSRN: Mobile Station Roaming Number Là s ố thuê bao di động t m th i do ạ ờMSC đích gán với thuê bao khi có yêu c u cu c g i t i thuê bao MSC này ầ ộ ọ ớđang quản lý
Đố ới v i thuê bao tr ả trướ ẽ ực s th c hiện các hành động:
- Ki m tra tài kho n online khi s d ng d ch v ể ả ử ụ ị ụ
- D liữ ệu thuê bao lưu trữ trong h th ng OCS (Online Charging System) ệ ố
Đố ới v i thuê bao tr sau: ả
- Không ki m tra tài kho n online ể ả
- Tổng đài quản lý thuê bao MSS/MSC sẽ sinh ra file cước SDR và đẩy sang Billing để ự th c hiện tính cước offline
1.3.1 Call follow cuộc gọi của thuê bao trả trướ c đ n thuê bao trả trước nộ ế i
Trang 26Continue (Xác nhận)
4.SRI
7.SRI
5.P RN 6.M S RN
14 ERB
Hình 1 2 Call follow cuộc gọ ội n i mạng cùng vùng
1. Setup (thiết lập cuộc gọi): Thuê bao A bấm số ọi thuê bao B Bản tin Setup g
được g i lên tử ổng đài MSCa qu n lý thuê bao A ả
2 IDP: Initial Detect Point MSCa s ẽ check OCSa quản lý thuê bao A để kiểm tra điều ki n gệ ọi đi của thuê bao: tài kho n, có b ch n gả ị ặ ọi đi không, đang sử
d ng d ch v trong vùng/ngoài vùng … ụ ị ụ
3 Continue/connect: OCSa kiểm tra các điều kiện này, nếu được phép gọi thì
tr xác nh n v ả ậ ề cho MSC.
4 SRI: Send Routing Information MSCa hỏi HLR quản lý thuê bao B để ấy l
thông tin định tuy n ế
5. PRN: Provide Roaming Number HLR hỏi MSC quản lý thuê bao B lấy số
MSRN để thi t l p cu c gế ậ ộ ọi đến thuê bao B
Trang 276. PRN_Response: MSC quản lý thuê bao B gửi số MSRN đã gán tạm thời với
thuê bao B để thi t l p cu c g i ế ậ ộ ọ
7 SRI_Response: HLR g i s MSRN cho MSCử ố a để thi t l p cu c g i ế ậ ộ ọ
8 IAM: Initial Address Message MSCa định tuy n cu c gế ộ ọi đến MSCb dựa vào
3.
Continue (Xác nhận)
4.SRI
7.SRI_Res
5 PR N
6 PR N _Res
8.IA M(M SRN)
10.Paging
Hình 1 3 Call follow cuộc gọ ội n i mạng liên vùng
1. Setup (thiết lập cuộc gọi): Thuê bao A bấm số ọi thuê bao B Bản tin Setup g
được g i lên tử ổng đài MSCa qu n lý thuê bao A ả
Trang 282 IDP: Initial Detect Point MSCa s ẽ check OCSa quản lý thuê bao A để kiểm tra điều ki n gệ ọi đi của thuê bao: tài kho n, có b ch n gả ị ặ ọi đi không, đang sử
d ng d ch v trong vùng/ngoài vùng … ụ ị ụ
3 Continue/connect: OCSa kiểm tra các điề kiện này, nếu được phép gọi thì u
tr xác nh n v ả ậ ề cho MSC.
4 SRI: Send Routing Information MSCa hỏi HLR quản lý thuê bao B để ấy l
thông tin định tuy n ế
5. PRN: Provide Roaming Number HLR hỏi MSC quản lý thuê bao B lấy số
MSRN để thi t l p cu c gế ậ ộ ọi đến thuê bao B
6. PRN_Response: MSC quản lý thuê bao B gửi số MSRN đã gán tạm thời với
thuê bao B để thi t l p cu c g i ế ậ ộ ọ
7 SRI_Response: HLR g i s MSRN cho MSCử ố a để thi t l p cu c g i ế ậ ộ ọ
8 IAM: Initial Address Message MSCa đị nh tuy n cu c g i đ n GMSC liên ế ộ ọ ế
vùng d a vào s MSRN nhự ố ận được.
9 IAM: Initial Address Message GMSCđịnh tuy n cu c gế ộ ọi đến MSCb qu n lý ả
thuê bao B d a vào s MSRN nhự ố ận được.
10 Paging: MSCb tìm gọi thuê bao B Vì thuê bao B di động nên c n thầ ủ ụ t c này
để MSCb gửi được yêu cầu gọi đến thuê bao B
11 Response: thuê bao B tr l i khi nhả ờ ận được yêu cầu g i t MSCọ ừ b
12 Alert: MSCb g i tín hiử ệu chuông đến thuê bao B.
13 14.ACM: Address Complete Message MSCb báo cho MSCa thuê bao B đã
s n sang nh n cuẵ ậ ộc gọi B n tin ACM chuy n ti p qua GMSC ả ể ế
15.16.ANM: Answer Message thuê bao B nh c máy MSCấ b g i tín hiử ệu đến
Trang 29MSCa kđể ết nối cuộc gọi B n tin ANM chuyả ển tiếp qua GMSC
14. ERB: Event Report BCSM MSCa báo cho OCS bắt đầu tính cước cuộc gọi
9.SRI_Res
7 PR8 PR_R es
15.ACM, 18ANM 16.ACM, 19.ANM
GMSC VTL
GMSC DNK
OCS
20.ERB
Hình 1 4 Call follow cuộc gọi di động liên mạng
1. Setup (thiết lập cuộc gọi): Thuê bao A bấm số ọi thuê bao B Bản tin Setup g
được g i lên tử ổng đài MSCa qu n lý thuê bao A ả
Trang 302 IDP: Initial Detect Point MSCa s ẽ check OCSa quản lý thuê bao A để kiểm tra điều ki n gệ ọi đi của thuê bao: tài kho n, có b ch n gả ị ặ ọi đi không, đang sử
6. SRI: Send Routing Information GMSC DNK hỏi HLR quản lý thuê bao B để
lấy thông tin định tuyến
7. PRN: Provide Roaming Number HLR hỏi MSC đang phục vụ thuê bao B lấy
s ố MSRN để thi t l p cuế ậ ộc gọi đến thuê bao B
8. PRN_Response: MSC quản lý thuê bao B gửi số MSRN đã gán tạm thời với thuê bao B để thiết lập cuộc gọi
9 SRI_Response: HLR g i s MSRN cho GMSC DNKử ố để thi t l p cu c g i ế ậ ộ ọ
10 IAM: Initial Address Message GMSC DNKđịnh tuy n cu c gế ộ ọi đến MSCb
d a vào s ự ố MSRN nhận được.
11 Paging: MSCb tìm gọi thuê bao B Vì thuê bao B di động nên c n thầ ủ ụ t c này
để MSCb gửi được yêu cầu gọi đến thuê bao B
12 Page Response: thuê bao B tr l i khi nhả ờ ậ n đư c yêu cầ ợ u tìm g i t MSCọ ừ b
13 Alert: MSCb g i tín hiử ệu chuông đến thuê bao B
14 ACM: Address Complete Message MSCb gửi bản tin ACM tới GMSC DNK
xác nh n kênh trung k gi a MSCậ ế ữ b và GMSC DNK ấn định cho cuộc gọi
Trang 3115 ACM: Address Complete Message GMSC DNKgửi bản tin ACM tới GMSC VTL xác nhậ n kênh trung k gi a GMSC DNK và GMSC VTL n đ nh cho ế ữ ấ ị
18 ANM: Answer Message GMSC DNK gửi tín hiệu đến GMSC VTL thông báo
thuê bao B tr l i máy GMSC VTL bả ờ ắt đầu ghi cước
19. ANM: Answer Message GMSC VTL gửi tín hiệu đến MSCa báo kết nố cuộc i
m t ộ MSS dùng công ngh TDM/IP Mệ ỗi một MSS sẽ được quy ho ch s ạ ố lượng BSC
nhất định trong vùng qu n lý c a nó, s ả ủ ố lượng BSC mà MSS qu n lý ph thuả ụ ộc năng
lực của MSS ải CP, Erlang, BHCA…) MSS đóng vai trò chuyển mạch quan trọ (t ng trong phân lớp core network vì lưu lượng, báo hiệu nó trung chuy n là r t l n Pể ấ ớ h n ầ
tiếp theo đồ án sẽ phân tích về ấu trúc tổng đài MSS/BSC Ericsson, từ các đặc tính c
k thu t cỹ ậ ủa tổng đài cho phép triển khai ứng dụng MiP trên nó
Trang 32Chương 2 CẤU TRÚC TỔNG ĐÀI ERICSSON
Trong quá trình phát tri n cể ủa viễn thông toàn c u, hãng Ericsson Thầ ụy Điển đã
có những đóng góp vô cùngto l Hiớn ệ nay Ericsson đã có mặn t ở hơn 175 quốc gia và
tr ở thành nhà cung cấp hàng đầu thế ới về gi thiết bị ễn thông và các dịch vụ dành cho vicác nhà khai thác mạng di động và c ố định
Trong vi c xây d ng tệ ự ổng đài, Ericsson đã lựa chọn xây d ng hự ệ thống c u trúc ấ
tổng đài AXE Tổng đài AXE được Ericsson phát triển rất sớm từ đầu thập niên 70 của
th k ế ỷ trước và không ngừng cải tiến cho đến bây giờ Cấu trúc hệ ống của tổng đài thAXE đượ xây dựng theo kiểu Module tiên tiế Với cấu trúc này, tính “mở” của hệc nthống là rất lớn, nó phù hợp với sự phát tri n c a h th ng hi n tể ủ ệ ố ở ệ ại và tương lai C u ấtrúc d ng Module có nhiạ ều ưu điểm: Tương thích hệ thống mở, thời gian đáp ứng nhanh cho các thị trường, dễ dàng tương thích với sự phát triển của nhi u ki n trúc ề ế
Trang 33Hình 2 1 Cấu trúc mạng di động s dử ụng thiế ịt b Ericsson
2.1 Cấu trúc phần cứng tổng đài AXE 810
Kiến trúc của tổng đài AXE 810 Ericsson được chia thành 3 phần chính : Phần ứng dụng điều khiển (APZ Aplication Part Control) bao gồm các bộ xử lý -như bộ xử lý trung tâm (CP - Central Processor) và bộ xử lý vùng ( RP - Regional Processor)….Hiện tại Viettel đang sử dụng APZ 212 33 cho BSC và APZ 212 50 cho MSS
Phầ ứn ng d ng chuy n m ch ( APT Aplication Part Telephony ) bao gụ ể ạ - ồm b ộchuyển mạch (GS - Group Switch) ,đầu cuối báo hiệu ( SNT - Signal Terminal)…
B quộ ản lý phụ ợ APG tr (APG - Adjunct Processor Group) được sử dụng làm giao diện để người quản lý tương tác với tổng đài Dòng APG40/C4 đang được
sử dụng chung cho cả BSC và MSS
Trang 34Hình 2 2 Cấu trúc vận hành và khai thác tổng đài AXE 810
2.1.1 B x lý ph tr ộ ử ụ ợ APG 40/C4 (Adjunct Processor Group)
Hình 2 3 APG40/C4
Trang 35APG40 là hệ thống vào/ra dung lượng cao, được tích hợp như một phân hệ dùng cho tổng đài AXE APG40 chạy trên các bộ xử lý tiêu chuẩn mở và là nền tảng cho các ứng dụng dịch vụ có liên quan
APG40 chạy các thao tác xử lý dữ liệu đòi hỏi dung lượng mà không cần đến
CP Được xây dựng dựa trên các hệ điều hành và phần cứng thương mại tuân theo đòi hỏi của dịch vụ viễn thông
APG40 được xây dựng trên cabinet BYB501, bao gồm 2 node AP Mỗi một
AP là một bộ xử lý chạy trên Microsoft Windows NT 4.0 OS và Microsoft Cluster Server( MSCS) Dữ liệu có thể được trao đổi với các dữ liệu khác bằng cách sử dụng các giao thức chuẩn như: Telnet, FTP, Remote Procedure Call( RPC)
2.1.2 Phần ứng dụng điều khiển APZ (Aplication Part Control)
Bộ xử lý trung tâm APZ 212 33 bao gồm các phần chính sau:
- Đơn vị xử lý trung tâm (Center Processor Unit - CPU) bao gồm đơn vị xử lý chỉ thị (Indicator Processor Unit - IPU) và đơn vị xử lý báo hiệu (Signalling Processor Unit - SPU) SPU có cấu trúc gồm 1 SPU chủ và 1 SPU tớ trong đó SPU chủ chịu trách nhiệm thông tin đến IPU còn SPU tớ đóng vai trò thông tin đến các bộ điều khiển xử lý vùng (Regional Processor Handler - RPH)
- Bộ phận lưu dữ liệu ( Data Save Unit DSU )–
- Bộ điều khiển và giám sát nguồn ( Power Controller – POWC)
- Bộ quản lý RPH kết nối các bus RP đến CP
- Khối MAU giám sát cả 2 CP và đóng vai trò như một giao diện đến hệ thống kiểm tra của bộ xử lý trung tâm CPT Ngoài ra MAU còn giám sát các quạt làm mát cho các phần cứng CP
Trang 36Hình 2 4 Sơ đồ ế ố k t n i CP qua MAU
Mỗi CP có 2 khối quan trọng làm nhiệm vụ xử lý là SPU và IPU SPU xử lý liên tác giữa các chương trình, quản lý công việc xử lý còn IPU phục vụ cho việc thực hiện chương trình Thông tin trong bộ nhớ tham chiếu RS dùng cho các dữ liệu
và chương trình định địa chỉ Các RPH điều khiển việc thông tin giữa CP và các RP.Bên cạnh CP còn có các bộ xử lý vùng (RP Regional Processor) nhằm thực – hiện các công việc xử lý như điều khiển giao thức chuyên sâu, chuyển đổi giao thức cũng như các công việc xử lý trong định tuyến Nhiệm vụ chính của nó là giảm bớt cho CP khỏi các yêu cầu đơn giản mang tính thời gian thực và điều khiển các giao thức mức thấp Có 2 loại RP tiêu biểu là:
- Mạch báo hiệu đầu cuối (STEB - Signalling Terminal Enhanced Board) được sử dụng để khai link báo hiệu 2Mbps từ BSC đến MSC
- Mạch xử lý các ứng dụng cơ bản (GARP Generic Application Resource - Processor) GARP có bộ vi xử lý MPC 8548E và 2G DDR SDRAM Mạch có 2 giao diện Gigabit Ethernet ở mặt sau và 2 ở mặt trước.Hiện tại GARP mà BSC đang sử dụng gồm có 2 loại: GARP TRH được sử dụng để điều khiển các bộ thu -
Trang 37phát trong các trạm thu phát sóng và GARP GPH được khai cho ứng dụng – GPRS
2.1.3 Phần ứng dụng chuyển mạch ( APT - Aplication Part Telephony)
Hai thành phần tiêu biểu cho phần ứng dụng thoại là :
- Bộ chuyển mạch nhóm (Group switch – GS890)
- Bo mạch giao diện ET155-1 (Exchange Terminal)
Cả 2 loại bo mạch này được tích hợp trên giá GEM (Generic Ericsson Magazine) GEM là một bước tiến quan trọng và trở thành khái niệm đặc trưng của thế hệ tổng đài AXE 810 Đa số các phần cứng thuộc APT được đặt trên GEM bao gồm: Các đồng hồ đồng bộ, ET155, bộ triệt tiếng vọng, bộ xử lý vùng…
1 GEM có cấu trúc gồm 22 khe cắm có thể dùng cho mọi loại mạch
Hình 2 5 C u trúc GEM cấ ủa Ericsson
Trang 38Phần cứng chính thực hiện chức năng chuyển mạch trong GS890 là bo XDB với dung lượng chuyển mạch 16KMUP Mỗi GEM có cấu trúc gồm 2 XDB, mỗi XDB chịu trách nhiệm chuyển mạch cho một plane
Hình 2 6 Card XDB và phân b port ố
Cấu trúc XDB: Trên mỗi bo XDB có 3 mạch tích hợp cho các ứng dụng đặc biệt ASIC (application specific integrate circuit) và một bộ xử lý vùng tích hợp RPI Một mạch ASIC là một bộ ghép, 2 mạch còn lại là bộ nhớ tiếng nói và bộ nhớ điều khiển
Trang 39Hình 2 7 B ghép kênh trong XDB ộ
Đầu cuối chuyển mạch ET (Exchange terminal) là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống AXE cung cấp kết nối chuyển mạch với mạng ngoài Trong hệ thống hiện tại, BSC sử dụng ET 155 1 để đấu nối đến MSS và hệ thống truyền dẫn -SDH đi xuống BTS ET155-1 có dung lượng 1 luồng STM-1
2.2 Cấu trúc MSS Ericsson
Hiện tại, đa phần các MSC classic (MSC truyền thống) đã được thay thế bới các tổng đài chuyển mạch mềm MSS (SoftSwitch) MSS bao gồm 2 phần là MSC-Server và cổng phương tiện MGW (Media Gateway)
Hình 2 8 Cấu trúc của MSS Ericsson
Trang 40Trong đó:
- MSC Server chịu trách nhiệm thiết lập, định tuyến và giám sát cuộc gọi cũng như là truyền các bản tin SMS MSC Server được xây dựng trên nền -tảng tổng đài AXE 810 Có thể nói MSC-Server có nhiệm vụ chính là xử
-lý các bản tin báo hiệu MSC Server được xây dựng dựa trên nền tảng bộ
-xử lý vào ra APG40/C4 và bộ -xử lý trung tâm APZ212 50
- MGW (Media Gateway cổng phương tiện) có nhiệm vụ chính là xử lý - lưu lượng thoại và dữ liệu MGW có khả năng chuyển đổi giữa các loại định dạng bản tin như từ dạng chuyển mạch kênh sang dạng gói, do vậy
nó giúp mạng lưới có khả năng tích hợp 3G WCDMA.MGW được xây dựng trên nền tảng CPP
Ericsson xây dựng Softswitch theo cấu trúc mạng phân lớp, phần điều khiển và phần chuyển mạch được phân tán nên có thể đặt tách nhau ra MGW có thể đặt tại các tỉnh nơi có BSC tương ứng, điều này giúp tiết kiệm chi phí truyền dẫn rất lớn Thêm vào đó việc lưu lượng thoại chỉ đơn thuần chạy qua MGW giúp tiết kiệm băng thông do MSC-S chỉ điều khiển báo hiệu
MSC-S thuộc lớp điều khi n, nó có th qu n lý m t ho c nhi u MGW b ng ể ể ả ộ ặ ề ằgiao thức GCP (Gateway Control Protocol) thông qua giao di n Mc MSCệ -S có chức năng chính là điều khi n cuộc gọể i bao g m thi t lậồ ế p, giám sát, gi i phóng cu c ả ộ
gọi Nó cũng được tích hợp chức năng của VLR làm nhiệm vụ lưu trữ ữ ệu tạ d li m
thời của các thuê bao, thực hiện các nhiệm vụ quản lý di động như paging, location update… MSC-S hỗ trợ ố t i đa các d ch vụ, điều khiển nhiềị u giao thức truy n tề ải khác nhau: TDM, ATM, IP…