Nghiên cứu phát triển dịch vụ nhắn tin ngắn cho mạng cố định, thử nghiệm cung cấp dịch vụ tích hợp nhắn tin ngắn di động và internet

Mơc lơc I Giíi thiƯu chung vỊ SMS LÞch sư ph¸t triĨn cđa SMS .4 Sự thành công yếu tè kÝch thÝch ph¸t triĨn cđa SMS 2.1 Sự thành công SMS .4 2.2 C¸c yÕu tè kÝch thÝch ph¸t triĨn cđa SMS SMS PSTN 3.1 Sơ lợc tình hình phát triển SMS PSTN 3.2 nhu cầu khả áp dụng SMS PSTN Việt Nam II C¬ së lý thuyÕt chung cho viƯc trun SMS PSTN.8 CÊu tróc m¹ng tỉng quan nguyên lý chung .8 1.1 CÊu tróc m¹ng tỉng quan .8 1.2 Nguyªn lý chung 1.3 Sơ lợc cấu trúc phân lớp SMTE(Short Message Terminal Equiment) 10 2.1 Chức cấu tạo điện thoại truyền thèng 13 2.1.1 CÊu t¹o điện thoại truyền thống 13 2.1.2 Các chức điện tho¹i 13 2.2 Sù phát triển theo hớng tích hợp nhiều chức .13 2.3 Điện thoại có chức SMS 14 2.3.1 Các yêu cầu điện thoại có khả SMS 14 2.3.2 Khảo sát số điện thoại có chức SMS hÃng 15 SMSC(Short Message Service Centre) 17 3.1 NhiƯm vơ cđa SMSC 17 3.2 CÊu tróc cđa SMSC 19 3.2.1 CÊu tróc tỉng quan cđa hƯ thèng 19 3.2.2 Các thành phần hệ thống .19 3.2.3 C¸c giao diÖn chuÈn 20 Protocol .20 4.1 Tæng quan 20 4.1.1 C¸c chång giao thøc chuÈn 20 4.1.2 C¸c dịch vụ CTSI 25 4.2 Giao thøc cña ETSI 27 4.2.1 Tæng quan 27 4.2.2 Mèi liªn hƯ thực thể SM PSTN 27 4.2.3 KiÕn tróc giao thøc 29 4.2.3.1 Líp VËt lý .29 4.2.3.2 Lớp Liên Kết Dữ Liệu 31 4.2.3.3 Líp Trun T¶i .33 4.2.3.4 Các yêu cầu Gateway 33 4.2.3.5 Các yêu cầu ®èi víi SMTE 34 4.2.3.6 Sù më réng tíi tiªu chn GSM 38 4.2.3 Đồ thị dòng tin .39 III Thiết kế sơ đồ khối tổng quát điện thoại cố định có SMS 61 Đặt vấn ®Ò 61 thiết kế sơ đồ khối tổng quát điện thoại cố đinh có khả SMS 61 Tài liƯu tham kh¶o 64 Các từ viết tắt .65 Lời nói đầu Trong xà hội phát triển nhu cầu thông tin nhu cầu cấp thiết quan trọng Việc sử dụng máy điện thoại để trao đổi thông tin đà đợc coi thiếu nớc ta thời gian gần đây, với dà phát triĨn cđa nỊn kinh tÕ nãi chung vµ ngµnh bu viễn thông nói riêng, điện thoại cố đinh đà ngày phổ biến rộng rÃi u giá thành lắp đặt, dẽ dàng sử dụng nh cớc phí rẻ v.v Xu hớng phát triển tơng lai mạng điênh thoại cố đinh nớc ta lớn giảm giá thành nh mở rộng dịch vụ Một dịch vụ mở rộng dịch vụ nhắn tin ngắn(SMS Short Message Service) Dịch vụ đà đợc số nớc giới đa vào khai thác mạng cố đinh Với Việt Nam thi dịc vụ dang giai đoạn nghiên cứu lên kế hoạch thực Một yêu cầu để triển khai đợc dịch vụ phải có đợc điện thoại có khả SMS Đề tài vào nghiên cứu sở lý thuyết chung cho việc thực SMS cho mạng PSTN, thiết kế sơ đồ khối tổng quát cho thiết bị đầu cuối có khả SMS Đề tài có phần: Giới thiệu tổng quan dịc vụ nhắn tin ngắn SMS 2 I Các sở lý thuyết chung cho việc thực SMS mạng PSTN Thiết kế sơ đồ khối tổng quát cho điện thoại có khả SMS giới thiệu chung sms Lịch sử phát triển SMS Dịch vụ tin nhắn(SMS Short Message Service) dịch vụ gửi nhận tin ngắn, đợc cung cấp cho điện thoại di động, sau đợc áp dụng cho điện thoại cố định, máy fax, hộp th điện tử thiết bị điện thoại khác tin nhắn bao gồm kí tự chữ số SMS đựơc tạo nh phần chuẩn GSM pha Lần SMS đợc gửi từ PC tới điện thoại di động vào tháng 12 năm 1992 mạng Vodaphone GSM Anh Nếu mà hoá liệu theo luật 7bit tin nhắn có độ dài tới 160 kí tự sử dụng bảng chữ Latinh Hoặc 70 kí tự sử dụng bảng chữ phi Latinh ( ví dụ nh chữ Arap Trung Quốc) Nừu luật mà hoá là8bit tin nhắn dài140 kí tụ Latinh Tuy nhiên độ dài tin nhắn dài ngắn phụ thuộc vào giao thức khác Sự thành công yếu tố kích thích phát triển SMS 2.1 Sự thành công dịch vụ SMS Tuy đời cha lâu nhng dịch vụ SMS đà phat triển nhanh chóng Tại châu Âu đà đạt đợc số tỉ tin/tháng vào tháng năm 1999, tiếp tục tăng gấp đôi vòng tháng Thống kê tơng đối thi trờng SMS châu Âu nh sau: Nớc Đức Italy Phần lan Số SM/th¸ng 200 triƯu 150 triƯu 75 triƯu Anh Nauy Thuỵ điển Bồ đào nha Pháp Tây ba nha Đan m¹ch BØ Hy l¹p Tỉng céng 70 triƯu 70 triƯu 70 triÖu 60 triÖu 60 triÖu 60 triÖu 50 triÖu 25 triƯu 15 triƯu tû Thèng kª mét sè nhà khai thác dịch vụ SMS : Dới bảng thống kê số nhà khai thác dịch vụ mobile hàng đầu : Nhà khai thác dịch vụ Thời điểm Số khách hàng Số SMS/tháng Số lợng SMS trung bình/ Khách hàng Tỷ lệ tăng trởng hàng năm Sonera Sonera Vodafone (PRE-PAY) Vodafone (POST-PAY) Vodafone (TOTAL BASE) Mannesmann D2 8/98 3/99 2/99 1.2 TriÖu 1.6 TriÖu 1.2 TriÖu 20 TriƯu 40 TriƯu 19 TriƯu 17 b¶n tin 25 b¶n tin 16 b¶n tin 800% 200% n/a 2/99 3.8 TriƯu TriƯu 2.1 b¶n tin 200% 2/99 TriƯu 27 TriƯu 5.5 b¶n tin n/a 3/99 TriƯu 100 Triệu 20 tin 800% 2.2 Các yếu tố kích thích phát triển dịch vụ SMS Nhắn tin liên mạng quốc gia Việc nhắn tin liên mạng nhà cung cấp dịch vụ khu vực tạo cho khách hàng hai mạng hội sử dụng dịch vụ nhắn tin SMS giống nh dịch vụ thoại Các khách hàng gọi điện cung nhu nhắn tin cho từ mạng khác Dịch vụ nhắn tin ngắn trả trớc Đây nguyên nhân quan trọng định phát triển mạnh mẽ dich vụ SMS Nhắn tin SMS trả trớc(SMS for prepayment) cho phép khách hàng co thể trả tiền trớc cho dich vụ mà không cần phải đăng ký với nhà khai thác Ví dụ nh mạng Vodaphone Anh có triệu khách hàng trả sau triệu khách hàng trả trớc nhng khách hàng trả trớc có số tin nhắn SMS nhiều gấp đôi số khách hàng trả sau Dự doán văn đợc bấm máy Sự đơn giản hoá việc nhắn tin làm cho tăng l lợng tin nhắn đợc gửi Vì đời thật toán dự báo tin nhắn đợc bấm đà làm giảm cách đáng kể việc bấm phím Sự tích hợp thuât toán vào may điện thoại đà làm cho dịch vụ SMS ngày phat triển Chuẩn ho¸ c¸c giao thøc ViƯc chn ho¸ c¸c giao thức đà tạo môi trờng tiêu chuẩn cho phát triển nhà hoach định,phát triển triển khai dịch vụ nhà kinh doanh Chuẩn hoá gioa thức làm cho ngời sử dụng dễ dàng việc trả lời tin nhắn truy nhập tới dịch vụ tin nhắn khác thông qua giao diện menu máy Sự phát triển thiết bị đầu cuối Việc cho đời thiết bị đầu cuối dễ sử dụng góp phần làm tăng việc sử dụng tin nhắn SMS PSTN Nh đà nói tới trên, dịch vụ SMS đà phat triển mạnh mẽ mạng di động Vì mà ý tởng có dịch vụ tơng tự cho mạng cố đinh điều tất nhiên Các øng dơng tiỊm tµng cđa SMS (nh lµ person-to-person chatting,nhËn email e-commer) đà hấp dẫn nhà cung cấp kinh doanh cung câp dich vụ tơng tự cho thuê bao mạng cố định Đồ án vào nghiên cứu giải pháp công nghệ cho viêc truyền SMS mạng PSTN, đa thiết kế điênh thoại cố định có khả truyền SMS 3.1 Sơ lợc tình hình phát triển SMS PSTN Trên giới: SMS cho mạng cố định la mẻ, đà chiếm thị phần đáng kể trở thành nhu cầu không the thiếu Cụ thể, cách năm, số nhà quản lý mạng cố định số nớc đà triển khai đà có kế hoạch thực hiên nh ; Đức, Bỉ, Italy, Tây Ba Nha,Trung Quốc, Singapore, Malaisia, úc theo thống kê LogicaCMG tháng có hai triệu tin nhắn đợc gửi qua mạng Trong thời gian tới việc tích hợp thêm số dịc vụ khác (nh nhắn tin MMS )sẽ làm tăng số lợng thuê bao lên nhanh Về mặt giải pháp, hiên thé giới, số hÃng (ZTE, Gladsis, ) đà nghiên cứu chào hàng hệ thống nhắn tin ngắn hợp hệ thống đợc nghiên cứu phát triển nhiều năm, có tính ổn đinh cao phong phú thể loại dịch vụ Tại Việt Nam : Hiện ë nøoc ta chØ cã dÞch vơ SMS mạng di động theo chuẩn GSM Sắp tới có SMS với mạng di động theo công nghệ CDMA cđa S_phone VỊ Fixed Line SMS thi cho tíi thêi điểm tai cha có nhà cung cấp dịch vụ phát triển Trung tâm CNTT dà nghiên cứu chế tạo thành công hai hệ thống Nhắn tin ngắn cho mạng di động Nhắn tin hợp Infogate Hai hƯ thèng nµy cã tinh chat më nh vËy dễ dàng cho việc phát triển tích hợp dịch vụ nhắn tin ngắn cho mạng cố định 3.2 Nhu cầu khả áp dụng SMS PSTN Việt Nam Thực tế cho thấy nhu cầu thông tin khách hàng ngày cao đa dạng Nhu cầu gửi tin nhắn khách hàng không bó hẹp mạng di động, mà đà mở rộng tới việc gửi tin nhắn thuê bao mạng cố định với nhau, hay thuê cố định với thuê bao di động, thuê bao Internet thuê bao mạng nhắn tin quốc gia Việc phát triển tích hợp dịch vụ Nhắn tin ngắn cho mạng cố định với tin nhắn di động Internet đà đa thêm loại dịch vụ vào mạng lới, đáp ứng đợc nhu cầu khách hàng, đồng thời thể đợc vai trò làm chủ công nghệ kỹ s Việt Nam Về nhu cầu sử dụng nh phát triển dịch vụ: Hiện nay, nớc mạng điện thoại cố định đà đợc phát triển rộng khắp, với mật độ thuê bao lớn Cụ thĨ theo ngn tin trªn trang chđ cđa VNPT (http:/ www.vnpt.com.vn) toàn quốc có triệu thuê bao, 1/3 thuê bao di động lại 2/3 (trên triệu) thuê bao cố định Với mật độ thuê bao này, giả sử có 300.000 (7,5% thuê bao cố định 5% tổng số thuê bao toàn quốc) thuê bao sử dụng dịch vụ, thuê bao ngày gưi tin nh¾n, møc cíc cho mét tin nh¾n 100VND doanh thu ngày dịch vơ SMS for Fixed line sÏ lµ:= 300.000 x x 100 = 90 triệu Số thuê bao cố định sử dụng dịch vụ 300.000 thuê bao Số tin nhắn /1 thuê bao/ ngày tin nhắn Cớc phí / tin nh¾n 100 VND Tỉng doanh thu/ ngày 90 triệu VND Cũng trang chủ VNPT đợc biết mục tiêu phát triển năm 2003 thuê bao điện thoại nói chung số thuê bao là: 1.386 triệu thuê bao, tăng 9% so với năm 2002 95% số xà có máy điện thoại Đây điểm mạnh để phát triển, triển khai dịch vụ II Cơ sở lý thut chung cho viƯc trun SMS PSTN CÊu trúc mạng tổng quan nguyên lý chung 1.1 Cấu trúc mạng tổng quan Hình 1: Tổng quan hệ thống Hình cho ta nhìn tổng quan cÊu truc cđa hƯ thèng SMS m¹ng PSTN HƯ thèng bao gåm mét SMTE (Short Mesage Terminal Equiment), mét SMSC (Short Mesage Service Centre) SMTE đợc nối với mạng thông qua truy nhập mạng PSTN SMSC đợc nối với mạng thông qua giao diện tốc ®é s¬ cÊp, vÝ du nh SS7, R2 hay mot kiĨu kÕt nèi kh¸c Chó ý : CÊu tróc cđa SMSC hình ví dụ Cấu trúc SMSC đợc nói tới phần sau 1.2 Nguyên lý chung Để gửi nhận tin nhắn, đờng thông tin voice_band đợc thiết lập PSTN SMTE SMSC cách sử dụng thủ tục điều khiển gọi phụ thuộc vào loại truy nhập dà kể Hình cho ta thấy nguyên lý chung để truyền SMS từ SMTE gửi tới SMTE nhận Quá trình truyền tin bao gåm hai bíc: Bíc 1:(SM_ Subsmission) Trong bíc SM(Short Message) đợc truyền từ SMTE gửi tới SMSC SMTE thiết lập kết nối chuyển mạch kênh tới SMSC cách nắm lấy đờng dây quay số SMSC theo phơng thức pulse tone Nh đà chi hình, mạng cung cấp Caller ID (tøc lµ Calling line Identity) cđa SMTE cho SMSC SMSC sử dụng thông tin để nhận dạng SMTE cung nhu cho hoạt động tính cớc sau Sau kết nối voice-band đợc thiết lập.SM đợc SMTE gửi tới SMSC, SMSC hoạt động theo nguyên lý store-and-forwad SM Sau SM đà đợc truyền xong, liên kết đợc giải phóng, kết thuc tr×nh gưi tin tõ SMTE tíi SMSC Bíc 2:(SM_Delivery) Trong bớc SM đợc gửi từ SMSC tới SMTE nhËn SMSC sÏ thiÕt lËp cuéc gäi tíi SMTE nhËn cách quay số SMTE nhận Mạng cung cÊp Caller ID cđa SMSC cho SMTE ®Ých SMTE sử sụng thông tin để nhận dạng SMSC để định phơng thức kết nối trở lại SMSC cách tự động(phơng thc kết nối trở lai cđa SMTE tíi SMSC lµ phơ thc vµo giao thøc ®ỵc sư dơng) Gièng nh bíc1 SM sÏ ®ỵc truyêng từ SMSC tới SMTE, Sau kết nối đợc thiết lập Khi truyền đà hoàn tất, kết nối đợc giải phóng Thông tin CLI đợc cung cấp qua tín hiệu DTMF FSK nh mô tả chuẩn EN 300 659-1 ETSI Hình 2: nguyên lý chung để truyền SM 1.3 Sơ lợc cấu trúc phân lớp Hình 3: Chồng giao thức tr×nh trun SMS qua kÕt nèi PSTN/ISDN Chång giao thøc SMS đợc trình bày hình Chồng giao thức nµy gåm líp Líp SM Transfer Layer (SM-TL): cung cấp giao diện cho ứng dụng để gửi vµ nhËn SM Líp SM Data Link Layer (SM-DLL): cung cấp khả phát lỗi đảm bảo trình trun tin tin cËy, cịng nh ®iỊu khiĨn thêi gian đáp ứng thực thể ngang hàng Cung cấp dịch vụ cho lớp SM-TL làm cho lớp SM-TL gửi nhận tin với thiết bị loại Lớp SM Physical Layer (SM-PhL): Cung cấp dịch vụ cho lớp SMDLL, thực truyền tin băng thoại Các tin đợc truyền SMSC SMTE sử dụng phơng thức điều chế FSK 1200 baud SMTE cã thĨ trun b¶n tin tíi SMSC theo ph¬ng thøc DTMF SMTE (Short Message Terminal Equiment) Máy điện thoại đà đời cách 100 năm đợc sử dụng khắp giới Vì có nhiều chủng loại sản phẩn khác đà tồn đợc ngời sử dụng chấp nhận (từ máy điện thoại điện máy điện thoại bấm phím, từ máy có chức đơn giản đến máy điện thoại đa chức năng), nhng nhìn chung chúng có cấu trúc nh để đảm bảo chức nh là: báo hiệu gọi đến, gửi số bị gọi, đàm thoại Với nhiệm vụ nghiên cứu thiết kế máy điện thoại có khả SMS, vây phần vào tìm hiểu máy điện thoại bấm phím 2.1 Chức cấu tạo điện thoại truyền thống 2.1.1 Cấu tạo điện thoại truyền thống 2.1.1.1 Sơ đồ khối máy điện thoại Tín hiệu từ tổng đài tới (2 dây) Chống áp Mạch Thu chuông Mạch cấp nguồn Mạch nói Chuyển mạch nhấc đặt Mạch phát tín hiệu chọn số Điều chỉnh âm lợng Diệt tiếng kêu clíc Sai động Mạch nghe Mạch cân Hình 4: Sơ đồ khối máy điện thoại 2.1.1.2 Mạch chống áp Để tránh h hỏng sét (điện áp cảm ứng sét gây ra) hay điện lực chập vào đờng dây làm hỏng máy, ngời ta dùng mạch chống áp Thông thờng mạch chống áp sử dụng mức bảo vệ: - Mức đấu nối trực tiếp với đờng dây điện thoại thờng dùng Vasistor - Mức đợc tính từ sau mạch cấp nguồn ngời ta mắc điốt ổn áp zener có trị số ổn áp khoảng 10 15V 2.1.1.3 Mạch thu tín hiệu chuông Máy điện thoại phát chuông có tín hiệu chuông từ tổng đài đa tới Tín hiệu chuông dòng xoay chiều, phát ngắt quÃng đôi dây thuê bao Thông thờng, máy điện thoại thu nhận tín hiệu chuông nắn thành dòng chiều, lọc phẳng cung cấp nguồn cho mạch dao động tần số chuông âm tần, khuếch đại đa loa phát âm báo hiệu cho thuê bao biết có gọi tới Mạch chuông có tính chọn lọc tần số tính phi tuyến cho làm việc với dòng chuông mà không liên quan đến dòng chiều, dòng đàm thoại, tín hiệu chọn số để tránh động tác nhầm 2.1.1.4 Mạch cấp nguồn Máy điện thoại ấn phím đợc cấp nguồn từ tổng đài, hai đờng dây thuê bao TIP RING có phân cực Để thuận tiện cho ngời sử dụng không cần phân biệt cực đờng dây, mạch cấp nguồn sử dụng cầu nắn Diode nhằm mục đích chống đảo cực nguồn cấp cho máy 2.1.1.5 Chuyển mạch nhấc đặt máy Đợc điều khiển công tắc gác tổ hợp, trạng thái nghỉ mà tổ hợp đặt máy điện thoại, công tắc đấu nối mạch thu chuông với đờng dây thuê bao để thờng trực nhận tín hiệu chuông từ tổng đài đa tới, mạch khác nh: chọn số, đàm thoại bị ngắt khỏi đờng dây trạng thái làm việc, tổ hợp đợc nhấc lên, mạch thu chuông bị ngắt, mạch chức khác đợc đấu nối vào đờng dây thuê bao Công tắc chuyển mạch nhấc đặt máy loại chuyển mạch trạng thái (Toggle), khí, từ, quang tuỳ theo loại máy 2.1.1.6 Mạch phát tín hiệu chọn số Mạch phát tín hiệu chọn số máy điện thoại ấn phím bàn phím số cảm nhận tín hiệu ấn nút kích thích mạch phát số để phát tín hiệu chọn số tới tổng đài Máy điện thoại ấn phím hiƯn thêng dïng hai kiĨu quay sè tíi tỉng đài là: * Kiểu quay số Pulse : Phát chuỗi xung thập phân chập nhả đôi dây thuê bao * Kiểu quay số DTMF (Tone): Phát cặp tần số 2.1.1.7 Mạch diệt tiếng keng, clíc