... Communication 27 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GPRS Phần đ t thêm vào GSM đ cung cấp dịch vụ liệu gói Thêm vào môđun: GGSN: cung cấp cỗng nối kết Internet/PSDN SGSN: hoạt đ ng giao diện... Identifier (SAPI): SAPI dùng tất thông điệp đ n/đi qua g.diện vô tuyến SAPI 62 cung cấp vận chuyển thông điệp O&M BTS BSC SAPI 63 dùng cho quản lý đ ng TEI chức quản lý tầng College Of Information... giao thức Mobile Application Part (MAP) (GSM Rec 09. 02) Điều khiển truy vấn sở liệu mạng vô tuyến di đ ng (HLR, VLR, EIR, …) Quản lý truy cập đ nh vị, MSC-MSC handoff, chức bảo mật, O&M,
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Các giao diện của GSM College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Các giao diện của GSM - Các tầng Các số trong ngoặc chỉ ra các chỉ định tương ứng của ETSI-GSM College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Các giao diện của GSM – Các tầng Layer 1: Physical layer Truyền tín hiệu vật lý Đo lường chất lượng kênh truyền Dùng các link GSM Rec. 04.04, PCM 30 hoặc ISDN (GSM Rec. 08.54 trên giao diện Abis và 08.04 trên các giao diện từ A đến F) Layer 2: Data link layer Đa hợp các nối kết ở tầng 2 trên các kênh điều khiển/báo hiệu Phát hiện lỗi (dựa trên HDLC) Điều khiển luồng (Flow control) Bảo đảm chất lượng truyền dữ liệu Chọn đường College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Các giao diện của GSM – Các tầng 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 4 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): giao thức LAP-Dm (tương tự ISDN LAP-D): Truyền dạng không nối kết cho các kênh báo hiệu point-to-point và point-to-multipoint Thiết lập và xoá các nối kết tầng 2 cho các kênh báo hiệu point-topoint Truyền dạng hướng nối kết với dạng có thứ tự, phát hiện lỗi và sửa lỗi College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 5 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Các giao diện của GSM – GD không khí Layer 3 (GSM Rec. 04.07/08) với các tầng con cho việc điều khiển các chức năng của kênh báo hiệu (BCH, CCCH và DCCH): Quản lý tài nguyên vô tuyến (RR: Radio Resource management): thiết lập và xoá các nối kết giữa MS và MSC trong thời gian cuộc gọi; giữ vững nối kết bất chấp sự di chuyển của người dùng Chọn cell Chuyển tiếp (handoff) Cấp phát và thu hồi các kênh point-to-point Giám sát và chuyển tiếp (forward) các nối kết vô tuyến Mã hoá Thay đổi chế độ truyền (transmission mode) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 6 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Các giao diện của GSM – GD không khí Layer 3 (GSM Rec. 04.07/08) Mobility Management (MM): quản lý các chức năng điều khiển di động Connection Management (CM): thiết lập, bảo trì và thu hồi nối kết cho cuộc gọi Call control (CC): quản lý nối kết cuộc gọi Supplementary service support (SS): quản lý các dịch vụ đặc biệt Short message service support (SMS): truyền các tin nhắn ngắn Chứng thực VLR gán, quản trị, cập nhật TMSI thay cho IMSI của MS viếng thăm Quản lý vị trí của thuê bao Các thông điệp CM và MM được trao đổi giữa MSC hoặc MS dùng giao thức DTAP (Direct Transfer Application Part) trên giao diện A Các thông điệp RR được ánh xạ đến/từ BSSAP (Base Station System Aplication Part) cho việc trao đổi với MSC College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 7 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Radio Interface Radio link: Frequency band: Dùng các công nghệ FDMA và TDMA Downlink signal : 935 ~ 960 MHz Uplink signal : 890 ~ 915 MHz 200 KHz carrier frequency: 124 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 Guard 3 8.25 bits Burst (148 bits or 0.546 msec) Time Slot (156.25 bits or 0.577 msec) GSM burst structure College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 8 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Abis Interface Phân chia line giữa chức năng BSC và BTS BSC và BTS có thể được nối kết dùng leased lines, radio link, metropolitan area network (MAN), LAN, … Tồn tại 2 dạng kênh giữa BSC và BTS: Traffic Channel (TCH): được cấu hình theo dạng 8, 16 và 64 kbps, dùng cho chuyển dữ liệu người dùng Signaling/Control Channel (CCH): 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 theo dạng khung TRAU (Transcoder Rate Adapter Unit) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 9 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Abis Protocol Layer 1 (GSM Rec. 08.54) Layer 2 (GSM Rec. 08.56) 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 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 kết báo hiệu logic được nhận dạng qua Service Access Point Identifier (SAPI): SAPI 0 được dùng bởi tất cả thông điệp đến/đi qua g.diện vô tuyến SAPI 62 cung cấp vận chuyển thông điệp O&M giữa BTS và BSC SAPI 63 dùng cho quản lý động của TEI và chức năng quản lý tầng 2 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 10 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 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 A interface Ít nhất 2 timeslot trên PCM link cần thiết cho mục đích điều khiển và báo hiệu College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 11 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 BSC & MSC Giao thức Signaling connection control part (SCCP) Nối kết SCCP có thể được khởi tạo bởi MS hoặc MSC Một nối kết SCCP có thể gồm các giao thức sau:• From the MS: College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 12 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM A Protocol Một nối kết SCCP có thể gồm các giao thức sau: Từ MS: Từ MSC: MM: CM service request RR: Paging response MM: Location updating request MM: CM re-establishment request Khởi động của external handover (BSSMAP: handover request) MSC quản lý các nối kết SCCP Layer 3 (GSM Rec. 08.08): Trên BSC: Giao thức Base station system application part (BSSAP) Trên MSC: GThức Base station management application part (BSSMAP) GThức Direct transfer application part (DTAP): truyền các thông điệp CC và MM thông qua BTS và BSC College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 13 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Giao diện MSC và các giao thức Mobile Application Part (MAP) (GSM Rec. 09.02) Điều khiển các truy vấn cơ sở dữ liệu trên mạng vô tuyến di động (HLR, VLR, EIR, …) Quản lý truy cập và định vị, MSC-MSC handoff, chức năng bảo mật, O&M, SMS, và các dịch vụ bổ sung Transaction Capabilities Application Part (TCAP) Cung cấp các cuộc gọi và các chức năng quản lý các yêu cầu đến các quá trình ứng dụng phân tán College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 14 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Giao diện MSC và các giao thức ISDN User Part (ISUP) Intelligent Network Application Part (INAP) Điều khiển interworking (ví dụ thiết lập/xoá cuộc gọi) giữa Public Land Mobile Networks (PLMNs) và các mạng khác và cung cấp cùng chức năng như TUP 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) Cài đặt interworking giữa PLMNs và các mạng khác Được dùng cung cấp các nối kết quốc tế và đã được thay thế bằng ISUP College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 15 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 16 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 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 associated control channel (SACCH) 1 hiện chưa dùng TCHs cho uplink và downlink được chia theo thời gian bởi 3 burst (time slot) periods MS không phải truyền và nhận đồng thời Đơn giản mạch điện tử; tránh các bộ lọc antena duplex Giảm đi sự phức tạp giúp giảm tiêu thụ công suất College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 17 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels Broadcast Channels (BCH) Chỉ mang thông tin downlink: dùng đồng bộ hoá và sửa đổi tần số Chỉ cho kênh có khả năng giao tiếp point-to-multipoint, trong đó các thông điệp ngắn được truyền đồng thời đến nhiều MS Broadcast control channel (BCCH) Thông tin chung, cell xác định. Ví dụ local area code (LAC), thao tác mạng, các thông số truy cập, danh sách các cell láng giềng,… MS nhận tín hiệu qua BCCH từ nhiều BTS bên trong sùng mạng và/hoặc các mạng khác nhau Báo cho các MS mức công suất ban đầu của chúng College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 18 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels Broadcast Channels (BCH) Frequency correction channel (FCCH) Sửa đổi tần số của MS Truyền tần số chuẩn cho MS Cũng được dùng cho đồng bộ hoá của một việc thu nhận bằng cách cung cấp ranh giới giữa các timeslot và vị trí của timeslot đầu tiên của một TDMA frame Synchronization channel (SCH) Đồng bộ hoá frame (TDMA frame number) và nhận dạng cùa BS Tiếp nhận một SCH burst cung cấp cho MS tất cả thông tin cần thiết để đồng bộ hoá một BTS đã cho College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 19 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels Common control channels (CCCH) Các kênh uplink và downlink giữa MS card và BTS Chuyển thông tin từ mạng đến các MS và cung cấp truy cập mạng Paging channel (PCH) Access grant channel (AGCH) Chỉ cho downlink; BTS cấp phát một TCH/SDCCH cho MS, cho phép MS truy cập vào mạng Random access channel (RACH) Chỉ cho downlink; MS được thông báo (bởi BTS) về các call đến bằng PCH Chỉ cho uplink Cho phép MS yêu cầu một Stand-alone dedicated control channel (SDCCH) để trả lời một trang hoặc một cuộc gọi MS chọn một thời gian ngẫu nhiên để gởi trên kênh này PCH và AGCH được truyền trên 1 kênh được gọi là paging and access grant channel (PAGCH), chúng được chia theo thời gian College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 20 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels Dedicated control channels (DCCH) Dùng cho roaming, handoff, encryption, … Stand-alone dedicated control channel (SDCCH) Kênh giao tiếp giữa MS và BTS Báo hiệu trong khi thiết lập cuộc gọi, trước khi cấp kênh TCH Cần ~480ms 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 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 ~40ms để truyền thông điệp qua FACCH College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 21 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels Dedicated control channels (DCCH) Slow associated control channel (SACCH) Luôn được cấp cho một TCH hoặc SDCCH Được dùng cho thủ tục “non-urgent”: dữ liệu quản lý vô tuyến (field strength, dùng quyết định handoff), power control (downlink only), timing advance, … Kênh 260bps, đủ cho báo cáo về cell hiện tại cho đến 6 láng giềng 2 lần/s (nếu không có lưu thông khác trên kênh này) Chú ý rằng MS được báo về các tần số dùng giám sát (các BTS có một mã màu được gán cho chúng để cho MS có thể báo cáo về nhiều BTS dùng cùng tần số) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 22 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Data Services GSM phase 2 hỗ trợ 2 nhóm dịch vụ dữ liệu: Short message services: Dịch vụ tin nhắn ngắn (Short message services) Dịch vụ chuyển tin (Bearer services) Là một phần của gói đăng ký cơ bản Kích thước tối đa 160 byte Cho phép kết nối các message Bearer services: Tương tự các dịch vụ của ISDN Tốc độ dữ liệu: 9.6 Kbps Nối kết dạng mạch hoán chuyển (Circuit-switched) Kênh truyền được giành riêng: thời gian thiết lập kênh rất dài College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 23 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM Data Services GSM phase 2+ standard: Dữ liệu chuyển mạch tốc độ cao (HSCSD: High speed CircuitSwitched Data): tốc độ gấp 4 lần GSM Dịch vụ vô tuyến gói tổng quát (GPRS: General Packet Radio Service) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 24 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM HSCSD HSCSD Architecture TE (Terminal Equipment) IWF (Interworking Function) TAF (Terminal Adaption Function) PSDN (Public Switched Data Network) PSTN (Public Switched Telephone Network) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 25 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM HSCSD Giao thức chuyển mạch (Circuit-switched protocol) cho việc truyền các file lớn và các ứng dụng đa phương tiện Dùng nhiều khe thời gian TDMA (multiple TDMA time slot) (thường là 4) và các kỹ thuật nén dữ liệu để tăng tốc độ Giao diện vô tuyến: Multiple, với timeslot độc lập RLP (Radio Link Protocol) Khuyết điểm của multiple timeslot: HSCSD chuyển mạch kênh, dùng các khe thời gian liên tục ngay cả khi không có tìn hiệu trên kênh truyển Tỉ lệ nghẽn mạch (blocking rate) của hệ thống sẽ tăng lên Giải pháp: gán tài nguyên linh động College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 26 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GPRS SGSN (Serving GPRS Support Node) GGSN (Gateway GPRS Support Node) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 27 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GPRS Phần đặt thêm vào GSM để cung cấp dịch vụ dữ liệu gói Thêm vào 2 môđun: GGSN: cung cấp cỗng nối kết Internet/PSDN SGSN: hoạt động như giao diện giữa GGSN và thuê bao Dùng các kênh không dùng của TDMA time slot Dùng giao thức chuyển gói (Packet-switched protocol) Cache: chứa thông tin để tăng tốc độ chọn đường Radio link: MAC cho packet switching Hỗ trợ: Đến 100 người dùng với 1 đến 8 kênh Broadcast và multisessions College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 28 [...]... VỀ HỆ THỐNG GSM Giao diện MSC và các giao thức Mobile Application Part (MAP) (GSM Rec 09. 02) Điều khiển các truy vấn cơ sở dữ liệu trên mạng vô tuyến di đ ng (HLR, VLR, EIR, …) Quản lý truy cập và đ nh vị, MSC-MSC handoff, chức năng bảo mật, O&M, SMS, và các dịch vụ bổ sung Transaction Capabilities Application Part (TCAP) Cung cấp các cuộc gọi và các chức năng quản lý các yêu cầu đ n các quá... vụ dữ liệu gói Thêm vào 2 môđun: GGSN: cung cấp cỗng nối kết Internet/PSDN SGSN: hoạt đ ng như giao diện giữa GGSN và thuê bao Dùng các kênh không dùng của TDMA time slot Dùng giao thức chuyển gói (Packet-switched protocol) Cache: chứa thông tin đ tăng tốc đ chọn đ ờng Radio link: MAC cho packet switching Hỗ trợ: Đ n 100 người dùng với 1 đ n 8 kênh Broadcast và multisessions College... Nếu tốc đ dữ liệu của FACCH không đ , “borrowing mode” đ ợc dùng (ví dụ, băng thông bổ sung đ ợc mượn từ TCH); xuất hiện cho những thông điệp kết hợp với chứng thực thiết lập cuộc gọi cho thuê bao, quyết đ nh handoff, … Cần ~40ms đ truyền thông điệp qua FACCH College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 21 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical... cung cấp cho MS tất cả thông tin cần thiết đ đ ng bộ hoá một BTS đ cho College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 19 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels Common control channels (CCCH) Các kênh uplink và downlink giữa MS card và BTS Chuyển thông tin từ mạng đ n các MS và cung cấp truy cập mạng Paging channel (PCH) Access... 9.6/4.8 /2. 4 Kbps (dữ 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 đ ợc dùng cho lưu thông (tiếng nói hoặc dữ liệu người dùng) 1 đ ợc dùng cho slow associated control channel (SACCH) 1 hiện chưa dùng TCHs cho uplink và downlink đ ợc chia theo thời gian bởi 3 burst (time slot) periods MS không phải truyền và. .. Luôn đ ợc cấp cho một TCH hoặc SDCCH Đ ợc dùng cho thủ tục “non-urgent”: dữ liệu quản lý vô tuyến (field strength, dùng quyết đ nh handoff), power control (downlink only), timing advance, … Kênh 26 0bps, đ cho báo cáo về cell hiện tại cho đ n 6 láng giềng 2 lần/s (nếu không có lưu thông khác trên kênh này) Chú ý rằng MS đ ợc báo về các tần số dùng giám sát (các BTS có một mã màu đ ợc gán cho chúng đ ... point-to-multipoint, trong đ các thông điệp ngắn đ ợc truyền đ ng thời đ n nhiều MS Broadcast control channel (BCCH) Thông tin chung, cell xác đ nh Ví dụ local area code (LAC), thao tác mạng, các thông số truy cập, danh sách các cell láng giềng,… MS nhận tín hiệu qua BCCH từ nhiều BTS bên trong sùng mạng và/ hoặc các mạng khác nhau Báo cho các MS mức công suất ban đ u của chúng College Of Information... interworking giữa PLMNs và các mạng khác Đ ợc dùng cung cấp các nối kết quốc tế và đ đ ợc thay thế bằng ISUP College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 15 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 16 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM Logical Channels... THỐNG GSM Giao diện MSC và các giao thức ISDN User Part (ISUP) Intelligent Network Application Part (INAP) Điều khiển interworking (ví dụ thiết lập/xoá cuộc gọi) giữa Public Land Mobile Networks (PLMNs) và các mạng khác và cung cấp cùng chức năng như TUP Cài đ t các dịch vụ bổ sung thông minh (ví dụ cuộc gọi miễn phí, chọn đ ờng phụ thuộc vào thời gian) Telephone User Part (TUP) Cài đ t... tài nguyên linh đ ng College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 26 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GPRS SGSN (Serving GPRS Support Node) GGSN (Gateway GPRS Support Node) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 27 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GPRS Phần đ t thêm vào GSM đ cung cấp dịch