Phân bố kênh, đánh giá chất lượng và dung lượng báo hiệu trong hệ tích hợp GSM GPRS

TR IăH CăQU CăGIAăHĨăN I NG I H C CỌNG NGH Giang Nam PHÂN B VÀ DUNG L KểNH, ỄNH GIỄ CH T L NG NG BỄO HI U TRONG H TệCH H P GSM/GPRS LU NăV NăTH CăS HƠ N i - 2008 TR IăH CăQU CăGIAăHĨăN I NG I H C CỌNG NGH Giang Nam PHÂN B VÀ DUNG L KểNH, ỄNH GIỄ CH T L NG NG BỄO HI U TRONG H TệCH H P GSM/GPRS Ngành :ăCôngăngh ăđi năt -vi năthông ChuyênăngƠnh:ăK ăthu tăvôătuy năđi năvƠăthôngătinăliênăl c Mƣăs : 2.07.00 LU NăV NăTH CăS NG IăH NGăD NăKHOAăH C: PGS-TS NGUY N VI T KệNH HƠ N i - 2008 L IC M N Emăxinăg iăl iăc mă năchơnăthƠnhăt iătoƠnăth ăđ ngănghi păCông ty Vi n Thông Viettel (Viettel Telecom) ậ TCT Vi n Thông Quơn cácăanhăch ăvƠăcácăb năt păth ăl păK11 2,ănh ngăng i,ăđ năv ăn iăemăđangăcôngătác,ă iăđƣăgiúpăđ ăchoăemăr tănhi uătrong quáătrìnhăcôngătácăvƠăh căt p Emăxinăg iăl iăc mă năt iăgiaăđìnhăvƠăb năbè,ănh ngăng iăđƣăcóănhi uăđ ngăviênă khuy năkhíchăemătrongăcôngăvi căh căt păc ngănh ătrongăcu căs ng că bi tă emă xină g iă l iă c mă nă sơuă s că nh tă t iă PGS-TS Nguy n Vi t Kính, ng iăđƣăt nătìnhăch ăb o,ăh ngăd n,ăg iăýăgiúpăđ ăemăhoƠnăthƠnhălu năv nănƠy.ăNh ngă nh năxétăquýăbáuăc aăTh yăgiúpăemăcóănh ngăcáiănhìnăsơuăs căh năđ ăhoƠnăthi nălu năv nă m tăcáchăt tănh tăcóăth Cu iăcùng,ăemăxinăg iăl iăc mă năt iăt tăc ănh ngăng iăđƣăh ătr ăemătrongăqúa trình hoàn thành đ ătƠi lu năv nănƠy Hà N i, tháng n m 2008 Giang Nam M CL C L I C M N i M C L C ii THU T NG VI T T T vi DANH M C HÌNH V .xi M U CH NG 1: T NG QUAN H TH NG GSM I.1 Gi i thi u chung I.2 Các đ c tính c a GSM I.3 Các d ch v c a GSM I.3.1 D ch v tho i I.3.2 D ch v d li u I.4 C u trúc m ng GSM I.4.1 Tr m di đ ng MS I.4.2 Phơn h tr m g c BSS I.4.2.1 Tr m thu phát g c BTS I.4.2.2 B u n tr m g c BSC I.4.2.3 B chuy n đ i mã hóa thích ng t c đ TRAU I.4.3 Phơn h chuy n m ch m ng NSS I.4.3.1 Trung tâm chuy n m ch d ch v di đ ng MSC I.4.3.2 T ng đài vô n c ng GMSC I.4.3.3 B ghi đ nh v th ng trú HLR I.4.3.4 B ghi đ nh v t m trú VLR I.4.3.5 B ghi nh n d ng thi t b EIR I.4.3.6 Trung tâm nh n th c AuC I.4.4 Phân h khai thác OSS I.4.4.1 Khai thác b o d ng m ng I.4.4.2 Qu n lý thuê bao I.4.4.3 Qu n lý thi t b di đ ng I.5 C u trúc đ a lý c a m ng GSM I.6 Các s nh n d ng c a GSM 11 I.6.1 S thuê bao di đ ng MSISDN 11 I.6.2 S nh n d ng thuê bao di đ ng qu c t IMSI 12 I.6.3 S chuy n vùng c a thuê bao di đ ng MSRN 12 I.6.4 S nh n d ng t m th i thuê bao di đ ng TMSI 13 I.6.5 S nh n d ng thi t b tr m di đ ng qu c t IMEI 13 I.6.6 S nh n d ng vùng đ nh v LAI 13 I.6.7 S nh n d ng ô toƠn c u CGI 13 I.7 Các tr ng h p thông tin 13 I.7.1 Các tr ng thái c a MS 13 I.7.2 Th t c nh p m ng 14 I.7.3 Chuy n vùng vƠ c p nh t v trí 14 I.7.4 Th t c r i m ng 15 I.7.5 Các tr ng h p cu c g i 15 I.7.5.1 Thuê bao di đ ng th c hi n cu c g i 15 I.7.5.2 Các cu c g i t i thuê bao di đ ng 15 I.7.6 Chuy n giao Handover 16 I.8 K t lu n 17 CH NG T NG QUAN H TH NG GPRS 18 II.1 Gi i thi u chung 18 II.1.2 C u trúc h th ng GPRS 19 II.1.2.1 GGSN 19 II.1.2.2 SGSN 21 II.1.2.3 n v ki m tra d li u gói PCU 23 II.1.2.4 HLR, VLR, AUC EIR 23 II.1.2.5 BSS (Base Station System) 24 II.2.ăQu nălýădiăđ ngătrongăGPRS 24 II.2.1.ăTr ngătháiăIdle 24 II.2.2 Tr ng thái Standby 24 II.2.3 Tr ng thái Ready 25 II.2.4 Mô hình chuy n đ i tr ng thái 25 II.2.4.1 T Idle sang Ready 26 II.2.4.2 T Ready sang Standby 26 II.2.4.3 T Standby sang Ready 27 II.2.4.4 T Standby sang Idle 27 II.2.4.5 T Ready sang Idle 27 II.3.ăCácăgiaoăth căc aăGPRS 27 II.4 Th t c nh p m ng vƠ r i b m ng GPRS 30 II.4.1 Th t c nh p m ng 30 II.4.2 Th t c r i b m ng 32 II.4.2.1 Th t c r i b m ng GPRS b t đ u t MS 33 II.4.2.2 Th t c r i b b t đ u t SGSN 33 II.5.ăTh ăt căc pănh tăCell,ăRAăvƠăc pănh tăt ngăh păLA/RA 34 II.5.1.ăTh ăt căc pănh tăCELL 34 II.5.2 Th t c c p nh t RA 34 II.5.3 Th tuc c p nh t t ng h p LA/RA 35 II.5.3.1 Th t c C p nh t v trí inter-SGSN 35 II.5.3.2 Th t c c p nh t v trí intra-SGSN 36 II.5.4 Tìm g i 37 II.5.5 L a ch n l i cell 38 II.6.ăTruy năvƠăđ nhătuy năgói 39 II.6.1 a ch IP đ ng 40 II.6.2 a ch IP t nh 40 II.6.3 Tên m truy nh p (APN:Access Point Name) 41 II.6.4 Kích ho t PDP context 42 II.6.4.1 Th tuc kích ho t PDP context đ t đ u t MS 42 II.6.4.2 Quá trình m ng yêu c u kích ho t PDP context 43 II.6.4.3 Quá trình thay đ i PDP context 44 II.6.4.4 Tr ng h p r i b PDP context 45 II.6.4.5 Quá trình r i b PDP context b t đ u t MS 45 II.6.4.6 Th t c r i b PDP context b t đ u t SGSN 46 II.6.4.7 Th t c r i PDP context b t đ u GGSN 46 II.7 K t lu n 47 CH NGă 3: PHÂNă B ă KÊNH,ă ÁNHă GIÁă CH Tă L NGă VĨă DUNGă L NGă BÁOă HI Uă TRONGă H ă TệCHă H Pă GSM/GPRS 48 III.1.ăPhơnăb ăkênhătrongăh ătíchăh păGSM/GPRS 48 III.1.1 Các kênh logic d li u gói 48 III.1.2 Kênh l u l ng d li u gói 50 III.1.3 Th t c truy n gói d li u giao di n vô n 53 III.1.3.1 Th t c truy n gói d li u kh i t o t MS 53 III.1.3.2 Th t c truy n gói d li u đ n m t MS 55 III.1.4 Các ph ng pháp c p phát kênh 58 III.1.4.1 C p phát kênh đ ng 58 III.1.4.2 C p phát kênh t nh 60 III.1.5 Các ph ng án tri n khai tích h p m ng GPRS vƠo GSM 61 III.2 ánh giá ch t l III.2.1 Ch t l ng h tích h p GSM/GPRS 62 ng đ ng truy n GPRS 62 III.2.1.1 Gi i thi u: 62 III.2.1.2 S suy y u c a tín hi u t n s vô n 63 III.2.1.3 Ch t l ng b can nhi u h u h n 64 III.2.2 Qu n lý tƠi nguyên vô n 65 III.2.2.1 i u n tài nguyên vô n c a h tích h p GSM/GPRS 65 III.2.2.2 Thu t toán u n tài nguyên d li u 67 III.2.2.3 Chi n l c ki m tra theo vòng (Polling) 67 III.2.2.4 Thu t toán thích nghi đ ng truy n GPRS 69 III.2.3 i u n công su t 71 III.2.3.1 i u n công su t đ ng lên 71 III.2.3.2 i u n công su t đ ng xu ng 72 III.3 Dung l ng báo hi u 73 III.3.1 Tiêu chu n dung l ng báo hi u 73 III.3.2 Dung l ng báo hi u cho tho i GSM 74 III.3.2.1 Ph ng pháp 75 III.3.2.2 Các gi đ nh l u l ng GSM 75 III.3.2.3 Dung l ng SDCCH 76 III.3.3 Dung l ng báo hi u GPRS 76 III.3.3.1 S phân chia CCCH h th ng GSM GPRS 77 III.3.3.2 So sánh gi a CCCH PCCCH 79 III.4 c m c u trúc m ng GSM/GPRS c a Viettel 79 III.4.1 M ng GSM 79 III.4.2 M ng GPRS 82 III.5 K t lu n 85 K T LU N M NgƠyă nayă trongă chi nă l thôngătinăliênăl căđ U că phátă tri nă Kinhă T ă - Chínhă Tr ă - Xƣă H i,ă l nhă v că căcoiălƠă m iănh n,ăc nă ph iăđiătr că đ ăt oăti năđ ă choăcácăngƠnhă khácăphátătri n.ăThôngătinădiăđ ngăđangăphátătri năm nhăm ătrênătoƠnăth ăgi iănóiăchungă vƠă ăVi tăNamănóiăriêng.ăS ăraăđ iăc aăcácăm ngăthôngătinădiăđ ngăs ăGSM,ăCDMAăt oă nênă s ă c nhă tranhă vôă cùngă kh că li tă gi aă cácă nhƠă khaiă thác,ă đemă t iă nh ngă l iă íchă choă ng iăs ăd ng ăt ngătínhăc nhătranh,ăđòiăh iăcácăm ngădiăđ ngăph iăc iăti năv ăch tăl d chă v ă c ngă nh ă cungă c pă đaă d chă v ă Côngă ngh ă GSMă đƣă b că l ă nh ngă nh khôngăth ăđápă ngăđ căcácăyêuăc uănƠy.ăTr ngăvƠă că mă cătìnhăhìnhăđó,ăxuăth ăt tăy uăc aăcácănhƠă khaiăthácăm ngădiăđ ngăGSMăph iăphátătri năcôngăngh ăm i,ăkh căph cănh căđi măc aă thôngătinădiăđ ngăth ăh ă2,ăđemăl iănh ngăd chăv ădiăđ ngăcaoăc păh n,ăđ aăthôngătinădiă đ ngă phátă tri nă lênă m tăt mă caoă m i,ăđóă lƠă thôngă tinădiă đ ngă th ă h ă 3.ă Tuyă nhiên,ă vi că chuy nătr căti păt ăthôngătinădiăđ ngăGSMăth ăh ă2ălênăth ăh ă3ălƠăr tăt năkém,ăđòiăh iăchiă phíăđ uăt ăquáăl năđ iăv iănhƠăkhaiăthác,ălƠmăt ngăgiáăthƠnhăd chăv ăđ iăv iăthuêăbao.ăVìă v y,ăc năthi tăph iăcóăb d ngăch pănh năđ căphátătri năđ măv iăchiăphíămƠăc ănhƠăkhaiăthácăvƠăng iăs ă c,ăđóălƠăD ch v vô n gói chung GPRS GPRS mangăl iănhi uă ngă d ngă diă đ ngă m iă caoă c pă nh ă truyă c pă Internet,ă Intranet,ă E-mail,ă că bi tă h n,ă vi cătri năkhaiăGPRSăkhôngăyêuăc uăthayăđ iănhi uăc uătrúcăm ngăGSMăhi năt i,ăt năd ngă đ cătƠiănguyênăm ngă2G,ăch ănơngăc păph năm măvƠătrangăb ăthêmăm tăs ăph năc ng.ă Doăđóăt iăthi uăđ căchiăphíătri năkhaiăvƠăt năd ngăt iăđaăcácăthi tăb ăGSMăhi năcó.ă V nă đ ă ch tă l ngăvƠă dungă l ngăbáoă hi uă c aă h ă tíchă h păGSM/GPRSălƠă m tă v năđ ăc nănghiênăc uăvƠăt iă uătrongăqúaătrìnhătri năkhaiăGPRSătrênăn năm ngăGSMăhi nă t i.ă Vìă v y,ă emă ch nă đ ă tƠiă t tă nghi pă “Phân b kênh, đánh giá ch t l l ch ng báo hi u c a h tích h p GSM/GPRS”.ă N iă dungă c aă đ ă tƠiă đ ng dung că chiaă thƠnhă 3ă ngănh ăsau: Ch ng 1: T ng quan h th ng GSM.ă Trìnhă bƠyă m tă cáchă ng nă g nă v ă đ că m,ăc uătrúcăc aăt ngănodeăm ngătrongăm ngăGSMănóiăchung TÀI LI U THAM KH O [1].฀ Ericsson GPRS Solutions฀ GPRS Backbone฀, Ericsson Commercial in Confidence, 2000 [2].฀ General Packet Radio Service (GPRS) Technical Description฀, Ericsson Commercial in Confidence, 1/10/1999 [3] ฀ R8 GSM฀ GPRS฀ , Dmitry Yelansky, Ericsson,GPRS_in-Depth.pdf, 01/2000 [4] ฀GPRS support nodes฀, Lars Ekeroth and Per-Martin Hedstrým, Ericsson Review No.3, 2000 [5] ‚GPRS - General packet radio service‛, H„ kan Granbohm and Joakim Wiklund, Ericsson Review No.2, 1999 [6] ฀ Alcatel฀s approach to GPRS฀, Alcatel Position Paper [7] ฀ EvoliumTM Multi-BSS Fast Packet Server฀ ,MFS_radioGPRS.pdf, Alcatel, 12/2001 [8] ฀ The Alcatel UMTS Core Network฀, GPRS_core_Network.pdf, Alcatel, 12/2001 [9] ฀ BSS- SGSN interface, Network Service฀, GSM 08.16 version 8.0.0, 1999 [10] ฀ MS฀ SGSN, SNDCP฀, GSM 04.65 version 8.0.0, 1999 [11] ฀ GTP across the Gn and Gp Interface฀, GSM 09.60 version 7.5.1, 1998 [12] ฀ Service description- Stage 2฀, 3GPP TS 03.60 version 7.6.0, 1998 [13] “Service description - Stage 1”, GSMă02.60ăversionă6.1.0”,ă1997 [14] “Overall description of the GPRS radio interface”, GSM 03.64 version 6.0.0, 4/1998 [15] “GRPS and PDNs Interconnection Issues”, William Delylle, 8/1998 [16] ฀ GPRS General Packet Radio Service฀, A Barredo, L Kieffer, G Tolleron, 02/02/2001 [17] ฀ GPRS White Paper฀, Cisco, 2000 [18] ฀ Understanding GPRS : The GSM Packet Radio Service฀, Brahim Ghribi, Luigi Logrippo, School of Information Technology and Engineering, University of Ottawa, Ottawa ON Canada [19] Wacker A., Laiho-Steffens J., Sipil¨a K., J¨asberg M., ‘Static Simulator for Studying [20] WCDMA Radio Network Planning Issues’, IEEE 49th Vehicular Technology Conference, Vol 3, 1999, pp 2436–2440 [21] Hyt¨onen T., Optimal Wrap-Around Network Simulation, Helsinki University of Technology Institute of Mathematics: Research Reports 2001, 2001 [22] Lugo A., Perez F., Valdez H., ‘Investigating the Boundary Effect of a Multimedia [23] TDMA Personal Mobile Communication Network Simulation’, IEEE 54th Vehicular Technology Conference, Vol 4, 2001, pp 2740–2744 [24] Stroustrup B., The C++ Programming Language, Special Edition, Addison-Wesley, Reading, MA, 2000 [25] Malkam¨aki E., Ryck F., de Mourot C., Urie A., ‘A Method for Combining Radio [26] Link Simulations and System Simulations for a Slow Frequency Hopped Cellular System’, IEEE 44th Vehicular Technology Conference, Vol 2, 1994, pp 1145–1149 [27] H¨am¨al¨ainen S., Slanina P., Hartman M., Lappetel¨ainen A., Holma H., Salonaho O., ‘A Novel Interface between Link and System Level Simulations’, Proc ACTS Mobile Telecommunications Summit, Aalborg, Denmark, October 1997, pp 599–604 [28] Olofsson H., Almgren M., Johansson C., H¨o¨ok M., Kronestedt F., ‘Improved Interface between Link Level and System Level Simulations Applied to GSM’, Proc.ICUPC 1997, 1997 [29] Wigard J., Nielsen T T., Michaelsen P H., Morgensen P., ‘BER and FER Prediction of Control and Traffic Channels for a GSM Type of Interface’, Proc VTC ฀ 98, 1998, pp 1588–1592 [30] Universal Mobile Telecommunications System (UMTS): Selection Procedures for the Choice of Radio Transmission Technologies of the UMTS (UMTS 30.03 Version 3.2.0), ETSI Technical Report 101 112 (1998-04)  ... 47 CH NGă 3: PHÂNă B ă KÊNH,ă ÁNHă GIÁă CH Tă L NGă VĨă DUNG L NGă BÁOă HI Uă TRONG H ă TệCHă H Pă GSM/ GPRS 48 III.1.ăPhơnăb ăkênh trong h tích h p GSM/ GPRS 48 III.1.1... tă nghi pă Phân b kênh, đánh giá ch t l l ch ng báo hi u c a h tích h p GSM/ GPRS .ă N iă dung c aă đ ă tƠiă đ ng dung că chiaă thƠnhă 3ă ngănh ăsau: Ch ng 1: T ng quan h th ng GSM. ă Trìnhă... iăđaăcácăthi tăb GSM hi năcó.ă V nă đ ă ch tă l ngăvƠă dung l ng báo hi uă c aă h ă tích h p GSM/ GPRS lƠă m tă v năđ ăc nănghiênăc uăvƠăt iă u trong qúaătrìnhătri năkhai GPRS trênăn năm ng GSM hi nă