Tài liệu Mobile Wireless Network chương 4

1 MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNGMẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG (Mobile & Wireless Network)(Mobile & Wireless Network) CHƯƠNG 4CHƯƠNG 4 GSM SMS ROAMING QUỐCTẾGSM SMS ROAMING QUỐCTẾ GSM , SMS , ROAMING QUỐC TẾ , GSM , SMS , ROAMING QUỐC TẾ , OAM, GPRSOAM, GPRS College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 1 Department of Computer System & Data Communication Nguyễn Hoàng Việt  Tổng quan về hệ thống GSM Bá hiệ GSM NỘI DUNGNỘI DUNG  Bá o hiệ u mạng GSM  Quản lý di động mạng GSM  Dịch vụ tin nhắn ngắn trong GSM  Roaming quốc tế trong mạng GSM  Thao tác , q uản tr ị, bảo dưỡn g tron g m ạ n g GSM College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 2 ,q ị, ggạ g  Dịch vụ vô tuyến gói tổng quát 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM (Global System for Mobile Communication)(Global System for Mobile Communication)  GSM là mộtchuẩnmạng không dây (diệnrộng) dạng số  Được dẫn hướng bởi các nhà sản xuất nhà điều hành các  Được dẫn hướng bởi các nhà sản xuất , nhà điều hành , các uỷ ban chuẩn hoá của Châu Âu  Được dùng phổ biến trên toàn thế giới College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 3  Khả năng di động củadịch vụ (Service Portability):  Có thể dùng mobile tạibấtkỳ quốc gia thành viên nào với roaming TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM CácCác yêuyêu cầucầucủacủaGSMGSM quốctế và cuộcgọi, định sốđượcchuẩn hoá (với giá khác nhau)  Có thể dùng cho các dịch vụ cả cốđịnh và di động  Có thể dùng khi đibộ, lái xe, trên tàu, … (tối đa 250 km/g)  Chấtlượng củadịch vu và bảomật:  Chấtlượng ít nhấtphảitốtbằng hệ thống tương tự (analog) trước đây  Có khả năng mật mã hoá College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 4  Có khả năng mật mã hoá  Sử dụng tốttầnsố vô tuyến (radio frequency):  Hiệuquảởphổ tầncao  Có thểđồng tồntạivớicáchệ thống trước trong cùng băng tần 3  Mạng hiện đại:  Theo khuyếncáocủa ITU (International Telecommunication TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM CácCác yêuyêu cầucầucủacủaGSMGSM Union) – cho phép cùng thao tác hiệuquả vớimạng ISDN  Hỗ trợ tiếng nói và dữ liệutốc độ thấp  Hỗ trợ hoán chuyểnvàdiđộng đã đượcchuẩn hoá  Các giao diện đã đượcchuẩn hoá giữa các subsystem  Tối ưu hoá hệ thống để giảm giá thành cho mobile  GSM yêu cầu các mobile độ phứctạpcaohơncáchệ thống t t (l) t ớ đâ College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 5 t ương t ự ( ana l og ) t rư ớ c đâ y  Giá cước thuê bao phảikémhơnhoặcbằng các hệ thống tương tự (analog) hiệncó TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM KiếnKiếntrúctrúc củacủaGSMGSM College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 6 4  Gồm 2 thành phần:  Subscriber Identity Module (SIM) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)  Mobile Equipment (ME)  Có thể kếtnốivới Terminal Equipment (TE)/Mobile Terminal College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 7  SIM (Subscriber Identity Module)  Smart card, như thẻ tín dụng, không thích hợp cho handset TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)  Plug-in SIM có kích thướcnhỏ hơn  Chứng thựcngười dùng qua PIN (Personal Identity Number), có thể cậpnhậtbởi thuê bao  Chứa thông tin của thuê bao:  Thông tin cốđịnh, cậpnhậtbởi thao tác viên  Thông tin thay đổibởingười dùng (danh bạđiệnthoại, SMS, …)  Được cập nhật thông qua : College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 8  Được cập nhật thông qua :  Không khí (OTA: over the air): dùng tin nhắnSMSđượcgởibởi thuê bao, phầnmềm ứng dụng, … đượctạo ra qua SIM Toolkit  Bàn phím hoặcthiếtbịđầucuối đượcnốikếtvàoMS  Cũng chứa International Mobile Subscriber Identity (IMSI) 5  Mobile Equipment (ME)  Thiếtbị củangười dùng: giao diệnvôtuyến, bàn phím, màn hình, … TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)  Thựchiện:  Cuộcgọi (không có SIM chỉ thựchiện đượcgọikhẩncấp 112)  Truyềnnhậnvôtuyến, chứng thực, chuyểntiếp, mã hoá & giảimã kênh truyền  Nhậndiện qua International Mobile Equipment Identity (IMEI) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 9  User ID và Device ID:  IMEI (International Mobile Equipment Identity): 15 hexadecimal TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Mobile Station (MS)Mobile Station (MS) digits  IMSI (International Mobile Subscriber Identity): 15 decimal digits  TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity): 32 bits College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 10 6  Terminal Equipment (TE)/Mobile Terminal (MT)  Là bấtkỳ thiếtbị nốikếtvớiMSđể cung cấpcácdịch vụ cho TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Mobile Station (MS)Mobile Station (MS) người dùng  Không chứa đựng các chứcnăng xác định cho GSM  Thường là PDA (Personal Digital Assistant), PC (Personal Computer)  Giao diện:  Serial (DTE-DCE) cable  PCMCIA (Personal Computer Memory Card International College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 11  PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association): mộtchuẩnkhecắmmở rộng trên laptop  IrDA: nốikếthồng ngoại  Bluetooth  Thành phần:  MộtBSC ( Base Station Controller ) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Base Station System (BSS)Base Station System (BSS) ( )  Mộthoặc nhiều BTS (Base Transceiver Station)  BSC (Base Station Controller):  Quản lý tài nguyên vô tuyến, lảm nhiệmvụ switching trong BSS  Cấp phát/Giải phóng kênh vô tuyếnvàquản lý chuyểntiếp  Giao tiếpvới các BTS dùng giao thức ISDN thông qua giao diện A-bis College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 12  BTS (Base Transceiver Station)  Chứacácthiếtbị truyền, nhận, báo hiệu, anten  TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit)  Mã hoá/giảimãtiếng nói và điềukhiểntốc độ trong truyềndữ liệu 7  Thành phần:  Các MSC: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Network and Switching System (NSS)Network and Switching System (NSS)  Trong đó Gateway MSC (GMSC) có nốikếtvớicácmạng khác  Databases  Chứcnăng:  Hỗ trợ các chứcnăng switching, profile của các thuê bao, quảnlý di động  Interface College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 13  Sử dụng giao thức báo hiệu dùng trong mạng điệnthoại  Databases:  Home Location Register (HLR): TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Network and Switching System (NSS)Network and Switching System (NSS)  Cơ sở dữ liệuquảntrị thuê bao di động, lưutrữ international mobile subscriber identity (IMSI), mobile station ISDN number (MSISDN) và địachỉ visitor location register (VLR) hiệntại  Theo dõi các dịch vụ đượckếthợpvớimỗiMS  MộtHLRcóthể được dùng cho nhiềuMSC  Visitor Location Register (VLR):  Lưutrữ nhanh (cache) mộtsố thông tin từ HLR cầnthiếtchođiều ể College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 14 khi ể ncuộcgọivàdịch vụ dự phòng cho mobile đang định vị trong vùng địalýđượcgiámsátbởiVLR  ĐượcnốikếtvớimộtMSCvàthường tích hợp vào trong MSC 8  Databases:  A uthentication Center ( A uC) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Network and Switching System (NSS)Network and Switching System (NSS)  Cơ sở dữ liệu đượcbảovệ mà có mộtbảnsaocủa khoá bí mậtcủa mỗi SIM card củamỗi thuê bao  Khoá bí mật này được dùng cho chứng thực và mã hoá thông qua kênh vô tuyến  Thường chứa trong HLR  Equipment Identity Register (EIR)  Chứamột danh sách tấtcả các MS trong mạng, trong đómỗiMS ở College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 15 đượcnhậndạng b ở i international mobile equipment identit y (IMEI)  Được chia thành 3 database:  White list: tấtcảđềubiết, good IMEI  Black list: handset bị mấtcắp  Grey list: handset/IMEI không chắcchắn/hay thay đổi  Trung tâm bảo trì và thao tác (Operation and Maintenance Center) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM OperrationOperration SubSub System (OSS)System (OSS)  Quảnlýdịch vụ (Service management)  Quảnlýđăng ký thuê bao mới  Điềuchỉnh và xoá thuê bao  Thông tin tính toán chi phí  Phát hiệngianlận, … College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 16 9  Quảnlýcáckhốichứcnăng của GSM: MSC, BSC (và gián tiếp đốivới các BTS) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Operation and Maintenance Center (OMC)  Bào trì các thao tác thích hợpcủamạng GSM  Dựatrênsự quan sát tảicủahệ thống, tốc độ củacác khốichứcnăng, các chuyểntiếp (handoff)  Các hoạt động:  Network Management System (NMS): điềuchỉnh cấuhìnhcủa mạng College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 17 mạng  Bảotrìthiếtbị: phát hiện, định vị và sửalỗi TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSMGSM College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 18 10 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM CácCác tầngtầng College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 19  Các số trong ngoặcchỉ ra các chỉđịnh tương ứng của ETSI-GSM)  Layer 1: Physical layer  Truyền tín hiệuvậtlý TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM ––CácCác tầngtầng  Đolường chấtlượng kênh truyền  Dùng các link GSM Rec. 04.04, PCM 30 hoặcISDN(GSMRec. 08.54 trên giao diện Abis và 08.04 trên các giao diệntừ A đếnF)  Layer 2: Data link layer  Đahợpcácnốikết ở tầng 2 trên các kênh điềukhiển/báo hiệu  Phát hiệnlỗi(dựa trên HDLC) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 20  Điềukhiểnluồng (Flow control)  Bảo đảmchấtlượng truyềndữ liệu  Chọn đường [...]... Computer System & Data Communication 34 17 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels Traffic channel (TCH) TCH/F (Full-rate TCH): 13 Kbps (tiếng nói); 9.6 /4. 8/2 .4 Kbps (dữ ( ) p ( g ) p ( liệu) TCH/H (Half-rate TCH): 6.5 Kbps (tiếng nói); 4. 8/2 .4 Kbps (dữ liệu) Multiframe: nhóm của 26 khung TDMA (chiều dài 120 ms) 24 được dùng cho lưu thông (tiếng nói hoặc dữ liệu người dùng) 1 được dùng cho slow... Abis Protocol Layer 1 (GSM Rec 08. 54) 2. 048 Mbps (ITU-T: E1) hoặc 1. 544 Mbps (ANSI: T1) PCM link Với kênh báo hiệu 64/ 32/16 kbps và kênh lưu thông 16 kbps Layer 2 (GSM Rec 08.56) Dùng giao thức LAP-D cho thông điệp dữ liệu giữa BTS và BSC Service Access Point Identifier (SAPI) cho nhận dạng link được truyền trong giao thức LAPD (có từ ISDN) Layer 3 (GSM Rec 08.58 /4. 08) BTS management (BTSM) qua 3 nối... 29 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM A Protocol Giao thức báo hiệu (tầng 2 & 3) giữa BSC và MSC dựa trên chuẩn SS7 Được truyền theo dữ liệu người dùng trong PCM link (dùng timeslot 16 (TS16) của 64 kbps frame) Các giao thức: Layer 1 (GSM Rec 08. 04) : 2. 048 Mbps (ITU-T: E1) hoặc 1. 544 Mbps (ANSI: T1) PCM link Layer 2 (GSM Rec 08.06) SS7-based protocols: Gthức Message transfer part (MTP): truyền bảo mật giữa... System & Data Communication 28 14 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM A Interface Định nghĩa giao diện giữa BSC và MSC TCH được chuyển đổi từ 64 kbps thành 16 kbps trong ợ y p p g thiết bị transcoder Hai trường hợp cho nơi chứa thiết bị transcoder: Tại BSC hoặc BTS: traffic channel (TCH) giữ toàn bộ 64 kbps timeslot trong liên kết 2 Mbps hoặc 1. 544 Mbps PCM link (layer 1, GSM Rec 08. 04) Tại MSC: TCH là 16 kbps trên... Layer 3: Network layer Quản lý nối kết (air interface) Quản lý dữ liệu định vị Nhận dạng thuê bao Quản lý các dịch vụ bổ sung (SMS, call forwarding, conference calls, …) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 21 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Các giao diện của GSM – GD không khí Layer 1 (GSM Rec 04. 04) : giao diện Um Layer 2 (GSM Rec 04. 05/06):... metropolitan area network (MAN), LAN, … Tồn tại 2 dạng kênh giữa BSC và BTS: Traffic channel (TCH): được cấy hình theo dạng 8, 16 và 64 kbps, dùng cho chuyển dữ liệu người dùng Signaling channel: được cấu hình theo dạng 16, 32, 56 và 64 kbps, dùng cho mục đích báo hiệu giữa BTS và BSC Mỗi transceiver (transmitter + receiver) thường yêu cầu một kênh báo hiệu trên Abis interface Dữ liệu được gởi như... QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Giao diện MSC và các giao thức ISDN User Part (ISUP) Điều khiển interworking (ví dụ thiết lập/xoá cuộc gọi) giữa Public g ( p g ) g Land Mobile Networks (PLMNs) và các mạng khác và cung cấp cùng chức năng như TUP Intelligent Network Application Part (INAP) Cài đặt các dịch vụ bổ sung thông minh (ví dụ cuộc gọi miễn phí, chọn đường phụ thuộc vào thời gian) Telephone User Part (TUP)... Frequency band: Downlink signal : 935 ~ 960 MHz Uplink signal : 890 ~ 915 MHz 200 KHz carrier frequency: 1 24 cặp kênh duplex Khung được chia thành 8 khe thời gian (burst/time slot): Tailing Data 3 57 bits Flag 1 Training Flag 26 bits 1 Data 57 bits Tailing G uard 3 8.25 bits Burst ( 148 bits or 0. 546 m sec) Tim e Slot (156.25 bits or 0.577 m sec) GSM burst structure College Of Information & Communication... TCH Cần ~48 0ms để truyền một thông điệp qua SDDCH Fast associated control channel (FACCH) Tương tự SDCCH, nhưng dùng song song với thao tác của TCH Nếu tốc độ dữ liệu của FACCH không đủ “borrowing mode” được đủ, borrowing mode dùng (ví dụ, băng thông bổ sung được mượn từ TCH); xuất hiện cho những thông điệp kết hợp với chứng thực thiết lập cuộc gọi cho thuê bao, quyết định handoff, … Cần ~40 ms để truyền... College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 43 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Call control Khi gọi từ điện thoại cố định đến một thuê bao GSM, Mobile t ti GSM M bil station ISDN number (MSISDN) của thuê bao sẽ được gọi MSISDN tương tự MIN trong IS -41 Số này sẽ chỉ đến mẩu tin của thuê bao trong HLR Mẩu tin à Mẩ ti này chứa thô hứ thông tin dùng định . 1 MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNGMẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG (Mobile & Wireless Network) (Mobile & Wireless Network) CHƯƠNG 4CHƯƠNG 4 GSM SMS ROAMING QUỐCTẾGSM SMS ROAMING QUỐCTẾ GSM , SMS ,. GSM AAProtocolProtocol  Đượctruyền theo dữ liệungười dùng trong PCM link (dùng timeslot 16 (TS16) của 64 kbps frame)  Các giao thức:  Layer 1 (GSM Rec. 08. 04) : 2. 048 Mbps (ITU-T: E1) hoặc 1. 544 Mbps (ANSI: T1) PCM. g ) p ( liệu)  TCH/H (Half-rate TCH): 6.5 Kbps (tiếng nói); 4. 8/2 .4 Kbps (dữ liệu)  Multiframe: nhóm của 26 khung TDMA (chiều dài 120 ms)  24 được dùng cho lưu thông (tiếng nói hoặcdữ liệungười