Báo cáo full Hệ thống thông tin di động GSM

I. TỔNG QUAN MẠNG GSM 1. Khái niệm mạng thông tin di dộng – Lịch sử phát triển 2. Khái niệm mạng GSM 3. Cấu trúc cơ bản 4. Sơ lược lịch sử phát triển 5. Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM. 5.1. Dịch vụ thoại 5.2. Các dịch vụ số liệu: 5.3. Dịch vụ bản tin nhắn: 6. Các tiêu chuẩn kỹ thuật 7. Công nghệ sử dụng Ứng dụng 8. Ưu điểm nhược điểm 9. An toàn bảo mật 10. Tổng quát hệ thống báo hiệu số 7 10.1. Sơ lược về báo hiệu số 7. 10.2. Vai trò của hệ thống báo hiệu số 7 II. CẤU TRÚC MẠNG GSM 1. Cấu trúc địa lý mạng GSM 1.1. Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network) 1.2. Vùng phục vụ MSC 1.3. Vùng định vị (LA Location Area) 1.4. Cell (Tế bào hay Ô) 2. Cấu trúc mạng GSM 2.1. Các thành phần chức năng trong hệ thống 2.2. Hệ thống trạm BSC 2.3. Hệ thống trạm BSS 2.4. Phân hệ chuyển mạch SS 3. Trạm di động MS 3.1. Khái niệm 3.2. Cấu trúc của một máy di động 4. Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSS 4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng 4.2. Quản lý thuê bao 4.3. Quản lý thiết bị di động 4.4. Trung tâm quản lý mạng 4.5. Trung tâm khai thác và bảo dưỡng III. CHUYÊN GIAO HANDOVER TRONG GSM 1. Khái niệm 2. Các loại chuyển giao 2.1. Chuyển giao trong BTS 2.2. Chuyển giao trong cùng BSC: 2.3. Chuyển giao trong cùng MSC 2.4. Chuyển giao giữa các MSC IV. GIAO DIỆN VÀ THÔNG TIN TRONG GSM 1. Giao diện vô tuyến 1.1. Tổng quan 1.2. Cấu trúc cụm 1.3. Cách kênh logic 2. Giao diện Um 3. Giao diện Abis 4. Giao diện A 5. Giao diện Ater 6. Fading và anh hưởng của nó đến thông tin mạng 6.1. Fading là gì? 6.2. Cách khắc phục

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM NG Đ I H C GIAO THÔNG V N T I TP HCM ẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM ẬN TẢI TP HCM ẢI TP HCM

KHOA ĐI N – ĐI N T VI N THÔNG ỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Ử VIỄN THÔNG ỄN THÔNG

MỤC LỤC

I TỔNG QUAN MẠNG GSM 4

1 Khái niệm mạng thông tin di dộng – Lịch sử phát triển 4

2 Khái niệm mạng GSM 5

3 Cấu trúc cơ bản 6

4 Sơ lược lịch sử phát triển 9

5 Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM 10

5.1 Dịch vụ thoại 10

5.2 Các dịch vụ số liệu: 11

5.3 Dịch vụ bản tin nhắn: 11

6 Các tiêu chuẩn kỹ thuật 12

7 Công nghệ sử dụng - Ứng dụng 14

8 Ưu điểm nhược điểm 14

9 An toàn bảo mật 15

10 Tổng quát hệ thống báo hiệu số 7 15

10.1 Sơ lược về báo hiệu số 7 15

10.2 Vai trò của hệ thống báo hiệu số 7 16

II CẤU TRÚC MẠNG GSM 18 1 Cấu trúc địa lý mạng GSM 18

1.1 Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network) 18

1.2 Vùng phục vụ MSC 19

1.3 Vùng định vị (LA - Location Area) 19

1.4 Cell (Tế bào hay Ô) 19

2 Cấu trúc mạng GSM 20

2.1 Các thành phần chức năng trong hệ thống 21

2.2 Hệ thống trạm BSC 23

2.3 Hệ thống trạm BSS 25

2.4 Phân hệ chuyển mạch SS 26

2.4.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Switching Center):27 2.4.2 Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register): 28

2.4.3 Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register): 28

2.4.4 Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center) : 29

2.4.5 Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) :.29 2.4.6 Cổng MSC (GMSC- gate mobile services swithching center): 29 3 Trạm di động MS 30

3.1 Khái niệm 30

3.2 Cấu trúc của một máy di động 31

4 Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSS 33

4.1 Khai thác và bảo dưỡng mạng 33

4.2 Quản lý thuê bao 34

4.3 Quản lý thiết bị di động 34

4.4 Trung tâm quản lý mạng 35

4.5 Trung tâm khai thác và bảo dưỡng 35

III CHUYÊN GIAO HANDOVER TRONG GSM 40

1 Khái niệm 40

2 Các loại chuyển giao 42

2.1 Chuyển giao trong BTS 42

2.2 Chuyển giao trong cùng BSC: 42

2.3 Chuyển giao trong cùng MSC 43

2.4 Chuyển giao giữa các MSC 44

IV GIAO DIỆN VÀ THÔNG TIN TRONG GSM 45

1 Giao diện vô tuyến 45

1.1 Tổng quan 45

1.2 Cấu trúc cụm 46

1.3 Cách kênh logic 47

1.3.1 Kênh lưu thông (TCH - Trafic channel) 47

1.3.2 Các kênh điều khiển 47

2 Giao diện Um 48

3 Giao diện Abis 48

4 Giao diện A 48

5 Giao diện Ater 49

6 Fading và anh hưởng của nó đến thông tin mạng 49

6.1 Fading là gì? 49

6.1.1 Khái niệm 49

6.1.2 Phân loại 50

6.2 Cách khắc phục 51

6.2.1 Phân tập anten 51

6.2.2 Nhảy tần 51

6.2.3 Mã hoá kênh 52

I TỔNG QUAN MẠNG GSM

1 Khái niệm mạng thông tin di dộng – Lịch sử phát triển

Từ đầu năm 1980 sau khi hệ thống WMT đã đưa vào hoạt động một cách thành công thì nó cũng biểu hiện một số hạn chế

Thứ nhất: do yêu cầu của dịch vụ quá lớn so với mong đợi của các nhà thiết

kế nên hệ thống này không thể đáp ứng được

Thứ hai: các hệ thống khác nhau đang hoạt động không phù hợp với người dùng trong mạng

Ví dụ: một đầu cuối trong TACS không thể truy nhập vào mạng NMT cũng như một đầu cuối NMT không thể truy nhập vào mạng TACS

Thứ ba: nếu thiết kế một mạng cho toàn Châu Âu thì không một nước nào đápứng được vì vốn đầu tư quá lớn

Tất cả những hạn chế trên dẫn đến một yêu cầu là phải thiết kế một hệ thống mới được làm theo kiểu chung để có thể dùng cho nhiều nước Trước tình hình đó vào tháng 9/1987 trong hội nghị của Châu Âu về bưu chính viễn thông, 17 quốc gia đang sử dụng mạng điện thoại đã họp hội nghị và ký vào biên bản ghi nhớ làm nền tảng cho mạng thông tin di động số là toàn Châu Âu

sử dụng dải tần 900 Mhz

Đến năm 1988 viện tiêu chuẩn Châu Âu (European- Telecommunication- Standard Institute) đã thành lập nhóm đặc trách về mạng thông tin di động số GSM Nhóm này có nhiệm vụ đưa ra tiêu chuẩn thống nhất cho thông tin di động số GSM dưới hình thức các khuyến nghị, lấy các tiêu chuẩn này làm cơ

sở cho việc xây dựng mạng thông tin di động và làm sao cho chúng thống nhất, tương thích nhau

2 Khái niệm mạng GSM

GSM là hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Anh: Global System for Mobile Communication, được viết tắt là: GSM) là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di động Dịch vụ GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên

212 quốc gia và vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép cóthể roaming với nhau Do đó những máy điện thoại di động của các mạng GSM khác nhau ở chỗ có thể sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới

GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới Khả năng có thể phủ sóng khắp nơi của chuẩn GSM khiến nó trở nên phổ biến trên thế giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới GSM khác với các chuẩn trước kia về cả tín hiệu, tốc

độ lẫn chất lượng cuộc gọi Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ 2 (second generation, 2G ) GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP)

Sáu BTS bao quanh tạo thành các đường biên hình lục giác đều, biểu thị vùngphủ sóng của một cell Khi MS di chuyển ra ngoài vùng phủ sóng của cell, nó phải được chuyển giao làm việc với BTS của cell khác Đặc điểm của cellular

là việc sử dụng lại tần số và kích thước của mỗi cell khá nhỏ

Kích thước của cell tùy thuộc vào số thuê bao trong vùng và cấu trúc địa lí của từng vùng Do sự tăng trưởng lưu lượng không ngừng trong một cell nào

đó dẫn đến chất lượng giảm sút quá mức Để khắc phục hiện tượng này người

ta tiến hành việc chia tách cell xét thành các cell nhỏ hơn Với chúng, người

ta dùng công suất nhỏ hơn và mẫu sử dụng lại tần số được dùng ở tỉ lệ xích nhỏ hơn.

Thông thường, các cuộc gọi có thể kết thúc trong một cell Với hệ thống thông tin di động cellular phải có khả năng điều khiển và chuyển mạch để cuộc gọi từ cell này sang cell khác mà không làm ảnh hưởng đến cuộc gọi Điều này làm cho mạng di động có cấu trúc khác biệt với các mạng cố định.Mạng thông tin di động số cellular thực chất là mạng mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile Network) PLMN cung cấp cho các thuê bao khảnăng truy cập vào mạng thông tin di động toàn cầu từ MS đến MS Do đặc tính di động của MS, mạng phải theo dõi MS liên tục để xác định MS hiện đang ở trong cell nào Điều này được thực hiện bởi khái niệm vùng định vị

LA (Location Area) Vùng định vị là một nhóm cell liên thông nhỏ hơn toàn

bộ lãnh thổ mà PLMN quản lí Khi MS di chuyển từ cell này sang cell khác trong cùng một vùng định vị thì MS không cần thông báo cho PLMN về vị trí hiện thời của mình

4 Sơ lược lịch sử phát triển

Vào đầu thập niên 1980, tại Châu Âu, người ta phát triển một mạng ĐTDĐ chỉ sử dụng trong một số khu vực Sau đó năm 1982 nó được chuẩn hóa bởi CEPT (European Conference of Postal and Telecommunication

Administrations) và tạo ra Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích phát triển một chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin di động để có thể sử dụng chung cho toàn Châu Âu Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi mạng Radiolinja ở Phần Lan.Vào năm 1989, công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển cho Viện viễn thông Châu Âu (European Telecommunications

Standards Istitute - ETSI) và các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của công nghệ GSM được công bố vào năm 1990

Năm 1992, Telstra Australia là mạng đầu tiên ngoài Châu Âu ký vào biên bảnghi nhớ của GSM MoU (Memorandum of Understanding) Cũng trong năm này, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế đầu tiên được ký kết giữa hai mạng Finland Telecom của Phần Lan và Vodafone của Anh Tin nhắn đầu tiên cũngđược gửi đi trong năm 1992

Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát triển một cách mạnh mẽ, cùng với sự gia tăng nhanh chóng của các nhà điều hành, các mạng di động mới thì số lượng các thuê bao cũng gia tăng một cách chóng mặt Đến cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của

70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia Năm 1996, số thành viên GSM MoU đã lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100 quốc gia, 167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đạt trên 50 triệu Năm 2000, GPRS được ứngdụng Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) được đi vào hoạt động, số thuê bao GSM đã vượt quá 500 triệu Năm 2003, mạng EDGE đi vào hoạt động Cho đến năm 2006 số thêu bao di động GSM đã lên tới con số 2 tỉ với trên 700 nhàđiều hành, chiếm gần 80% thị phần thông tin di động trên thế giới Theo dự đoán của GSM Association, năm 2007 số thuê bao GSM sẽ đạt 2,5 tỉ

Hình 1.1 Thành phần di động trên thế giới năm 2006.

5 Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM.

5.1 Dịch vụ thoại

− Chuyển hướng các cuộc gọi vô điều kiện

− Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận

− Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được MS

− Chuyển hướng cuộc gọi khi ứ nghẽn vô tuyến

− Cấm tất cả các cuộc gọi ra

− Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế

− Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nước PLMN thường trú

− Đợi gọi.

− Chuyển tiếp cuộc gọi

− Hoàn thành các cuộc gọi đến các thuê bao bận

− Nhóm và sử dụng khép kín

− Dịch vụ ba phía

− Thông báo cước phí

− Dịch vụ điện thoại không tính cước

− Nhận dạng số chủ gọi

− Nhận dạng cuộc gọi hiềm thù

− Nhận dạng số thoại được nối

5.2 Các dịch vụ số liệu:

− GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều các dịch vụ số liệu Các dịch vụ

số liệu được phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người

sử dụng điện thoại PSTN, ISDN hoặc các mạng đặc biệt …) bởi bản chất của luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô, Fax, Videotex,

Teletex…) Bởi phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch, đồng bộ hay không đồng bộ…) và bởi bản chất của thiết bị đầu cuối

− Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động Một trong các yêu cầu đó là do yêu cầu thiết bị đầu cuối khá cồng kềnh, chỉphù hợp với mục đích bán cố định hoặc thiết bị đặt trên ô tô

5.3 Dịch vụ bản tin nhắn:

Dịch vụ bản tin nhắn khá phù hợp với môi trường di động các bản tin nhắn độdài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất nhỏ

Có hai loại dịch vụ bản tin nhắn:

− Dịch vụ bản tin nhắn truyền điểm - điểm (giữa hai thuê bao) Loại này được chia thành hai loại nhỏ:

+ Dịch vụ bản tin nhắn kết cuối di động, điểm – điểm (SMS- MO/ PP) Cho phép người sử dụng GSM nhận các bản tin nhắn.

+ Dịch vụ bản tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm

(SMS-MI/PP) Cho phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác

− Dịch vụ bản tin nhắn phát quảng bá: cho phép bản tin nhắn gửi đến máy di động trên một vùng địa lý nhất định

6 Các tiêu chuẩn kỹ thuật

Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM:

− Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao trong khu vực Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể thâmnhập sang mạng của các nước khác khi di chuyển sang biên giới Trạm

di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin ở bất cứ nơi nào phủ sóng quốc tế

số kết nối đa dịch vụ (ISDN).

+ Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương như một mạng mở rộng có các dịch vụ di động mặt đất.

− Về chất lượng dịch vụ và an toàn bảo mật:

+ Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ thống di động tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế.

+ Hệ thống có khả năng bảo mật, mã hóa thông tin người dùng mà không ảnh hưởng đến hệ số cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không dùng đến khả năng này.

− Về sử dụng tần số:

+ Hệ thống cho phép mức độ cao và hiệu quả của dải tần mà có thể phục vụ ở vùng thành thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển

+ Dải tần số hoạt động là 890- 915 và 935-960 Mhz.

+ Hệ thống GSM 900 Mhz phải có thể tồn tại cùng các hệ thống dùng 900 Mhz trước đây.

− Về mạng:

+ Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT.

+ Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.

+ Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được nhận dùng trong các mạng khác nhau.

+ Trung tâm chuyển mạng và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu được tiêu chuẩn hóa quốc tế.

+ Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng phải được cung cấp trong hệ thống.

− Cho phép các thuê bao lưu động (roaming) ở các nước với nhau cùng

sử dụng hệ thống GSM một cách hoàn toàn tự động Nghĩa là thuê bao

có thể mang máy di động đi mọi nơi và mạng sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí của thuê bao đồng thời thuê bao có thể gọi đi bất cứ nơi nào mà không cần biết thê bao khác đang ở đâu

8 Ưu điểm nhược điểm

− Đối với Mạng 1G: hệ thống thông tin tương tự, dịch vụ hạn chế và không cho phép roaming

− Khi nâng cấp lên hệ thống 2G (GSM):

+ Hệ thống thông tin số tăng cường băng thông và chất lượng dịch

vụ Nhu cầu Internet 2.5G (GPRS)

+ Ngoài ra còn có chức năng định vị GPS, tin nhắn SMS, các hệ

9 An toàn bảo mật

Mạng GSM có những rủi ro bảo mật như:

− Tấn công giả mạo thiết bị di động đầu cuối

− Nghe lén cuộc gọi

− Tấn công dùng phương thức người thứ ba đứng giữa (man in the

− Đồng thời trong hệ thống GSM còn có trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center), trung tâm này cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm cho từng đường vô tuyến và thay đổi cho từng thuê bao.

10.Tổng quát hệ thống báo hiệu số 7

10.1 Sơ lược về báo hiệu số 7.

Những năm 1960, khi các tổng đài được điều chỉnh bằng trương trình lưu trữ được đưa vào sử dụng trong mạng thoại đã nảy sinh yêu cầu cần phải có một phương thức báo hiệu mới với nhiều đặc tính ưu việt hơn so với các phương thức cổ điển Trong phương thức này, các đường số liệu tốc độ cao được nối giữa các bộ sử lý của tổng đài SPC để mang mọi thông tin báo hiệu

Các đường trung kế

Đường báo hiệu

Các tổng đài SPC cùng với các đường báo hiệu tạo thành một mạng báo hiệu chuyển mạch gói riêng biệt

Năm 1968 CCITT đưa ra khuyến nghị về hệ thống báo hiệu kênh chung,

và đầu tiên là báo hiệu CCS6

Mạngchuyển

Mạngchuyển

MP

Năm 1979/80, CCITT giới thiệu hệ thống báo hiệu kênh chung mới CCS7, CCS7 mới được thiết kế cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số, tốc độ 64kbps.

10.2 Vai trò của hệ thống báo hiệu số 7

Hệ thống báo hiệu kênh liền kề CSA (Channel Associated Signalling) sử dụng chung một đường truyền cho cả tín hiệu báo hiệu và dữ liệu nên hạn chế

về tốc độ truyền dữ liệu cũng như tốc độ truyền thoại vì thế mà tốc độ truyền báo hiệu cũng không thể nâng cao được

Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 với những ưu điểm khắc phục được những nhược điểm của báo hiệu liền kênh Nó thích hợp cho cả thông tin dùng kỹ thuật tương tự và thông tin dùng kỹ thuật số Trong hệ thống báo hiệu kênh chung CCS này các đường báo hiệu được tách rời riêng biệt với cácđường trung kế của mạng dữ liệu thông tin nên có những ưu điểm sau:

− Được chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc tế nên rất dễ dàng áp dụng vào mạng báo hiệu của từng quốc gia

− Tốc độ truyền dữ liệu cao, có thể đạt tới tốc độ 64kb/s bằng tốc độ truyền tin hay cũng có thể truyền với tốc độ thấp hơn để thực hiện báo hiệu cho các đường trung kế tương tự Do vậy đã rút ngắn thời gian thiết lập cuộc gọi

− Dung lượng truyền báo hiệu lớn do một đường báo hiệu có thể cho phép mạng báo hiệu vài nghìn cuộc gọi cùng một lúc

− Tính kinh tế: Do mạng báo hiệu kênh chung CCS7 so với các mạng báo hiệu khác cần ít thiết bị hơn nên chi phí ít hơn

− Hệ thống báo hiệu kênh chung CCS7 sử dụng đường dây báo hiệu riêng biệt với đường truyền tin nên nó có thể thích hợp cho các dịch vụviễn thông phi thoại khác như truyền số liệu, Fax, máy tính…

− Độ tin cậy cao do CCS7 sử dụng đường truyền báo hiệu dự phòng

− Tính mềm dẻo: Do hệ thống báo hiệu này gồm rất nhiều loại tín hiệu vìvậy có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đáp ứng cho nhiều loại mạng khác nhau như:

+ Mạng thông tin di động mặt đất PLMN (Public Land Mobile

10.3 Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network)

Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới

Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ

Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác (cố định hay di động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Tất

cả các cuộc gọi vào hay ra mạng GSM/PLMN đều được định tuyến thông quatổng đài vô tuyến G-MSC (Gateway - Mobile Service Switching Center) G-MSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN

10.4 Vùng phục vụ MSC

MSC (Trung tâm chuyển mach các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng đài di động) Vùng MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR

Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR

10.5 Vùng định vị (LA - Location Area)

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị LA Vùngđịnh vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, mà ở đó một trạm di

độngcó thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điểu khiển vùng định vị này Vùng định vị này là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm một thuê bao diđộng bị gọi Vùng định vị LA được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity)

LAI = MCC + MNC + LAC

MCC (Mobile Cuontry Code) mã quốc gia

MNC (Mobile Network Code) mã mạng di động

LAC (Location Area Code) mã vùng định vị (16 bit)

10.6 Cell (Tế bào hay Ô)

Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì không cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng Cell là đơn vị cơ sở của mạng, là một vùng phủ sóng vô tuyến được nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI) Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS.

CGI = MCC + MNC + LAC + CI

CI (Cell Identity): Nhận dạng ô để xác định vị trí trong vùng định vị

Trạm di động MS tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạmgốc BSIC (Base Station Identification Code)

11.Cấu trúc mạng GSM

Hệ thống GSM có thể chia thành nhiều hệ thống con

Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem), hệ thống con trạm gốcBSS (Base Station Subsystem), hệ thống khai thác và bảo dưỡng mạng OMC (Operations & Maintenance Center)

− HLR: Bộ ghi định vị thường trú

− EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

− MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (gọi tắt là tổng đài

− OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

− ISDN: Mạng liên kết đa dịch vụ

− PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói

− PSSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

− PLMN: Mạng di động công cộng mặt đất

Cấu trúc mạng di động số GSM theo khuyến nghị của GSM thì mạng GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS) và hệ thống trạm gốc BSS Mỗi một hệ thống chứa một số khối chức năng và các khối này được thực hiện ở các phần cứng khác nhau

11.1 Các thành phần chức năng trong hệ thống

Trạm di động (MS) bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác

thực thuê bao (SIM) SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người sửdụng có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ đã đăng ký Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International Mobile Equipment

Identity) Card SIM chứa một số nhận dạng thuê bao di động IMSI

(International Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, một mật

mã để xác thực và các thông tin khác IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân (PIN)

Hệ thống trạm gốc gồm có hai phần Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều

khiển gốc (BSC) Hai phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis, cho phép các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể "bắt tay" nhau được.Trạm thu phát gốc có bộ thu phát vô tuyến xác định một ô (cell) và thiết lập giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động Trong một khu đô thị lớn thì số lượng BTS cần lắp đặt sẽ rất lớn Vì thế, yêu cầu đối với trạm BTS là chắc chắn, ổn đinh, có thể di chuyển được và giá thành tối thiểu

Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm BTS

Nó thực hiện thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng BSC là kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC

Thành phần trung tâm của hệ thống mạng là tổng đài chuyển mạch di động MSC Nó hoạt động giống như một tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc

ISDN thông thường, và cung cấp tất cả các chức năng cần thiết cho một thuê bao di động như: đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng, định tuyến cuộc gọi tới một thuê bao roaming (chuyển vùng) MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định ( PSTN hoặc ISDN) Báo hiệu giữa các thành phần chức năng trong hệ thống mạng sử dụng Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7)

Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) cùng với tổng đài chuyển mạch di động MSC cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi

và roaming cho GSM HLR bao gồm tất cả các thông tin quản trị cho các thuêbao đã được đăng ký của mạng GSM, cùng với vị trí hiện tại của thuê bao Vị trí của thuê bao thường dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tương ứng với trạm di động Chỉ có một HLR logic cho toàn bộ mạng GSM mặc dù nó có thể được triển khai dưới dạng cơ sở dữ liệu phân bố

Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) bao gồm các thông tin quản trị được lựa chọn từHLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ thuê bao, cho các

di động hiện đang ở vị trí mà nó quản lý Mặc dầu các chức năng này có thể được triển khai ở các thiết bị độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất tổng đài

đều kết hợp VLR vào MSC, vì thể việc điều khiển vùng địa lý của MSC tương ứng với của VLR nên đơn giản được báo hiệu Chú ý rằng MSC không chứa thông tin về trạm di động cụ thể- thông tin này được chứa ở bộ ghi địa chỉ

Có hai bộ ghi khác được sử dụng cho mục đính xác thực và an ninh Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách của tất cả các máy điện di dộng hợp lệ trên mạng với mỗi máy điện thoại được phân biệtbởi số IMEI Một IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu nó được báo là bị mất cắp hoặc có kiểu không tương thích Trung tâm xác thực (AuC) là một cơ

sở dữ liệu bảo vệ chứa bản sao các khoá bảo mật của mỗi card SIM, được dùng để xác thực và mã hoá trên kênh vô tuyến

11.2 Hệ thống trạm BSC

BSC (bộ điều khiển trạm gốc): thành phần nằm giữa trung tâm chuyển mạch

và trạm thu phát gốc (BTS) Là một trong những thành phần quan trọng nhất của mạng vô tuyến, thiết bị này cung cấp các chức năng điều khiển giao diện

vô tuyến bao gồm điều khiển chuyển giao, tần số sử dụng và điều khiển công suất tín hiệu đối với mỗi người dùng, quản lý tài nguyên và các tham số vô tuyến Hiện nay, thiết bị BSC Alcatel-Lucent đang sử dụng là 9130 BSC Evolution Đây là một thiết bị dựa trên nền tảng công nghệ mới, mođun hóa,

hỗ trợ khả năng thay thế, tiết kiệm chi phí khi triển khai mở mở rộng

Hình 2 mô tả hệ thống BSC

Tính năng:

− Dựa trên kiến trúc công nghệ mới nhất ATCA,

− Hỗ trợ khả năng đa shelf với 2 ATCA shelf trên một subrack.

− Kết nối modun hóa, dễ dàng trong vận hành khai thác thiết bị cũng như trong quá trình vận chuyển thiết bị.

− Cung cấp khả năng kết nối với nhiều BTS hơn, hỗ trơ lên đến