Phân Tích Chuyển Giao Trong Mạch GSM

Phân tích chuyển giao mạng GSM ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ Hồng Hữu Thành PHÂN TÍCH CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG GSM KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện Tử - Viễn Thông Cán hướng dẫn: Ths Nguyễn Quốc Tuấn Cán phản biện : PGS.TS Vương Đạo Vi HÀ NỘI - 2008 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM MỤC LỤC MỞ ĐẦU .4 Chương .6 TỔNG QUAN MẠNG GSM .6 1.1 MƠ HÌNH KIẾN TRÚC CỦA GSM 1.1.1 Trạm di động MS (Mobile Station) .6 1.1.2 Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identuty Module) .7 1.1.3 Trạm thu phát sở BTS (Base Transceiver Station) 1.1.4 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station controller) 1.1.5 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC 1.1.6 Bộ ghi định vị thường trú HLR .8 1.1.7 Bộ ghi định vị tạm trú VLR 1.1.8 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR 1.1.9 Quản lý thuê bao trung tâm nhận thực AUC 1.1.10 Điều khiển quản lý bảo dưỡng OMC .9 1.1.11 Các giao diện mạng GSM 1.2 MÔ HÌNH MẠNG GSM .11 1.3 MẠNG TRUY CẬP GSM 12 1.3.1 Các kênh vật lý 12 1.3.2 Các kênh logic .18 1.4 XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ TRONG GSM 22 1.4.1 Mã hố tiếng nói 22 1.4.2 Mã hoá kênh 23 1.4.3 Đan xen 24 1.4.4 Mật mã hoá 25 1.4.5 Điều chế 26 Chương .29 GIAO THỨC BÁO HIỆU MẠNG GSM 29 2.1 GIAO THỨC BÁO HIỆU 29 2.1.1 Giao diện A 30 2.1.2 Giao diện Abis .33 2.1.3 Giao diện Air/Um 42 2.2 THỦ TỤC TRONG MẠNG GSM 55 2.2.1 Bật tắt máy trạm di động 55 2.2.2 Gán tách IMSI 56 2.2.3 Cập nhật vị trí 56 a Cập nhật vị trí BSS 56 b Cập nhật vị trí NSS 60 2.2.4 Bắt đầu gọi 61 a Bắt đầu gọi BSS .61 b Bắt đầu gọi NSS .68 2.2.5 Cuộc gọi từ đầu cuối di động 69 a Đầu cuối di động gọi BSS .69 b Đầu cuối di động gọi NSS 75 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Chương .77 CHUYỂN GIAO MẠNG GSM 77 3.1 CÁC LOẠI CHUYỂN GIAO 78 3.1.1 Trong BTS 78 3.1.2 Chuyển giao BSC 78 3.1.3 Chuyển giao MSC .79 3.1.4 Chuyển giao MSC 79 3.1.5 Nhận xét 80 3.2 CÁC BỘ ĐỊNH THỜI 80 3.3 CHI TIẾT CHUYỂN GIAO 83 3.3.1 Trường hợp thành công .84 3.3.2 Trường hợp thất bại .87 3.3.3 Quay trở lại BSS củ .88 3.3.4 Giải phóng gọi 90 3.4 ỨNG DỤNG SDL ĐỂ PHÂN TÍCH CHUYỂN GIAO 91 3.4.1 Giới thiệu SDL 91 3.4.2 Phân tích trường hợp chuyển giao 92 3.5 THIẾT KẾ MƠ HÌNH 95 3.5.1 Thiết kế mơ hình tổng qt 95 3.5.2 Các tin 96 3.6 MƠ TẢ VỀ MƠ HÌNH CPN .99 3.6.1 Khía cạnh mơ hình 100 3.6.2 Các trang CPN 102 KẾT LUẬN 114 CÁC THUẬT NGỮ 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO .117 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM MỞ ĐẦU Ngày thông tin liên lạc đả trở thành nhu cầu quan trọng sống Ngoài dịch vụ mà điện thoại cố định có như: truyền thoại, nhắn tin, Fax, liệu, …vv Thơng tin di động cung cấp tính ưu việt chất lượng dịch vụ, tính bảo mật thơng tin, thiết bị nhỏ gọn, linh hoạt việc di chuyển, dịch vụ ngày đa dạng truyền hình di động, truyền video chất lượng cao, kết nối mạng internet với việc phát triển hệ thống thông tin di động lên hệ thống thông tin di động băng rộng (3G) vv Cùng với phát triển ngành thơng tin liên lạc ngành công nghiệp viễn thông đả phát triển mạnh mẻ mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà khai thác Để đáp ứng nhu cầu khách hành nhà cung cấp dịch vụ đả liên tục nâng cấp hệ thống mạng, chất lượng đường truyền, đa dạng dịch vụ, đồng thời giảm cước dịch vụ, điều đả mang lại cho họ số lượng thuê bao khổng lồ tăng nhanh Hiện nhà cung cấp dịch vụ viettel, vinaphone, mobilephone có nguy cháy số Một ví dụ: Viettel có 5.555 trạm BTS Từ đầu năm 2007 đến nay, Viettel xây dựng thêm 2.500 trạm phát sóng đến cuối năm 2007 số trạm BTS Viettel 7.000 trạm Một công nghệ quan trọng sử dụng phổ biến không Việt Nam mà nước giới cơng nghệ GSM (Global System for Mobile communication-Hệ thống thông tin di động toàn cầu) Ở Việt Nam nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn như: Vinaphone, MobiFone, Viettel sử dụng công nghệ GSM Được phát triển từ năm 1982 với kỷ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) giải pháp tăng dung lượng hệ thống mã hố tín hiệu đảm bảo tính an tồn liệu đồng thời đảm bảo chất lượng dịch vụ để đáp ứng nhu cầu hàng triệu khách hàng Hệ thống GSM sử dụng SIMCARD có kích thước nhỏ gọn để cắm vào máy di động mà có người sử dụng thời điểm thiết bị nhận dạng an tồn GMS cơng nghệ truyền sóng kỹ thuật số, cho phép số người dùng truy nhập vào kênh tần số mà không bị kẹt cách định vị khe thời gian cho người dùng kênh Song song tồn phát triển với công nghệ GSM có cơng nghệ khác CDMA (cơng nghệ đa truy cập theo mã) công nghệ tiên tiến đối thủ GSM lính vực công nghệ truyền thông di động, Việt Nam công nghệ nhà khai thác dịch vụ như: S-Fone, Hà Nội Telecom, ETC Công nghệ GSM đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu tốn CDMA Đây lý CDMA chưa phát triển rộng rãi Việt Nam Một chức để bảo đảm chất lượng truy cập gọi người sử dụng điện thoại di động di chuyển chuyển giao gọi Chuyển giao định nghĩa chuyển gọi suốt thời từ kênh tần số tới kênh tần số khác người sử dụng điện thoại di động di chuyển từ nơi sang nơi khác Đây chức quan trọng thể đặc tính khác biệt mạng di động mạng điện thoại cố định nghiên cứu thủ tục chuyển giao để xây CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM dựng mơ hình chuyển giao thực tế để làm cho chức tối ưu hiệu cần thiết Vì vâỵ “Phân tích chi tiết giao thức chuyển giao xây dựng mơ hình chuyển giao mạng GSM” mục đích luận văn Luận văn bao gồm: • Chương 1: Giới thiệu tổng quan mạng GSM Mơ hình kiến trúc, mơ hình mạng mạng truy cập GSM • Chương 2: Giao thức báo hiệu điều khiển gọi mạng GSM Thủ tục bật tắt máy di động, việc cập nhật vị trí thủ tục điều khiển việc truy cập vào để tiến hành gọi • Chương 3: Chuyển giao mạng GSM Giới thiệu loại chuyển giao xảy mạng Các giao diện liên quan đến chuyển giao, thủ tục chuyển giao bao gồm tin có liên quan Phân tích chuyển giao dựa ngơn ngữ SDL, dựa ngơn ngữ SDL để thiết kế mơ hình chuyển giao sử dụng CPN Luận văn sẻ tâp trung vào xây dựng mơ hình chuyển giao mạng GSM Chúng ta sẻ phân tích giao diện có liên quan tới q trình chuyển giao sử dụng ngơn ngữ thường dùng để phân tích giao thức mạng viễn thông SDL để sâu phân tích chi tiết q trình thủ tục để chuyển giao gọi Sau việc xây dựng mơ hình CPN q trình chuyển giao MSC Cuối thiếu việc đánh giá mơ tính hiệu mơ hình, cơng việc đả làm được, vấn đề thiếu sót hướng phát triển tương lai Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Quốc Tuấn, người đả nhiệt tình hướng dẫn, bảo, cung cấp cho em nhiều tài liệu bổ ích giúp em cố thêm kiến thức tới hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa đả dạy dổ cho em nhiều kiến thức bổ ích cho em kiến thức chuyên môn suốt năm học trường Đại Học Công Nghệ, cảm ơn thầy cô giáo đả tạo điều kiện thuận lợi giúp em hồn thành khố luận Cuối xin chân thành cảm ơn bạn học đả nhiệt tình giúp đở năm học giúp hồn thành khố luận CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Chương TỔNG QUAN MẠNG GSM Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) giới đời châu Âu có tên GSM Ban đầu hệ thống gọi “nhóm đặc trách di động” (Group Special Mobile) theo tên gọi nhóm CEPT cử nghiên cứu tiêu chuẩn Sau để tiện cho việc thương mại hố GSM gọi hệ thống thơng tin di động tồn cầu “Global System for Mobile communication” 1.1 MƠ HÌNH KIẾN TRÚC CỦA GSM Hệ thống GSM bao gồm hệ thống bản: hệ thống chuyển mạch SS, hệ thống trạm gốc BSS trạm di động MS Mổi hệ thống chứa số chức khác như: chuyển mạch, quản lý nhận dạng thiết bị, tính cước vv tạo nên hệ thống mạng di động liên kết Ngồi có tổng đài cổng GMSC GMSC làm việc tổng đài trung kế để giao diện GSM mạng khác Hình 1: Sơ đồ kiến trúc logic mạng GSM 1.1.1 Trạm di động MS (Mobile Station) MS thuê bao, thiết bị mà người dùng sử dụng để thơng tin với MS thiết bị cầm tay nhưđiện thoại di động, máy tính cá nhân, máy Fax ) MS cung cấp giao diện với người dùng giúp cho việc khai thác dịch vụ mạng CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Các chức MS: • Thiết bị đầu cuối thực chức khơng liên qua đến mạng GSM, FAX • Kết cuối trạm di động thực chức liên quan đến truyền dẫn giao diện vô tuyến • Bộ thích ứng đầu cuối làm việc cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động 1.1.2 Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identuty Module) Hệ thống GSM sử dụng khoá nhận dạng thuê bao cất nhớ nhỏ gọn gọi SIM-CARD Thiết bị cắm vào máy di động để thơng tin trực tiếp vớí VLR gián tiếp với HLR 1.1.3 Trạm thu phát sở BTS (Base Transceiver Station) Trạm thu phát sở bao gồm thu phát xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến BTS kết nối với trạm di động thông qua giao diện Abis BTS Modem vô tuyến phức tạp mà có phận quan trọng chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU TRAU thực việc mã hoá giãi mã tiếng đặc thù cho hệ thống di động, việc thích ứng tốc độ cho việc truyền liệu TRAU phận BTS thực tế đặt cách xa BTS đặt BSC MSC Hình 1.1: Kiến trúc logic BSS CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM 1.1.4 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station controller) BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều khiển từ xa BTS MS Các lênh chủ yếu lênhj ấn định, giải phóng kênh vơ tuyến quản lý chuyển giao BSC nối với BTS thông qua giao diện vơ tuyến nối với MSC thơng qua giao diện A Vai trò chủ yếu quản lý kênh giao diện vô tuyến chuyển giao Một BTS trung bình quản lý vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng BTS BSC BTS kết hợp trạm gốc 1.1.5 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC MSC trung tâm chuyển mạch mạng GSM Nhiệm vụ điều phối việc thiết lập gọi đến người sử dụng mạng thông tin di động mặt giao diện với BSC, mặt khác giao diện với mạng ngồi thơng qua GMSC Để thực việc kết nối MSC với mạng ngồi cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn IWF thiết bị thích ứng giao thức truyền dẫn sẻ làm việc Hình 1.2: Kiến trúc logic NSS 1.1.6 Bộ ghi định vị thường trú HLR HLR thiết bị lưu sở liệu mạng, thông tin liên quan đến việc cung cấp dịch vụ viễn thông HLR chứa thơng tin liên quan đến vị trí thời th bao, khơng phụ thuộc vào vị trí thời thuê bao HLR thường máy tính khơng có khả chuyển mạch mà có khả quản lý hàng trăm ngàn thuê bao Một chức HLR nhận dạng trung tâm nhận thực AUC 1.1.7 Bộ ghi định vị tạm trú VLR VLR sở liệu thứ hai mạng Nó nối với hay nhiều MSC có nhiệm vụ lưu tạm thời số liệu thuê bao dang nằm vùng phục vụ CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM MSC tương ứng đồng thời lưu giữ số liệu vị trí thời th bao nói mức độ xác HLR Nó giống chức nhớ Catche 1.1.8 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR EIR có chức quản lý thiết bị di động, nơi lưu giữ tất liệu liên quan đến trạm di động MS EIR nối với MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra phép thiết bị, thiết bị không phép sẻ bị cấm 1.1.9 Quản lý thuê bao trung tâm nhận thực AUC AUC quản lý việc hoạt động đăng ký thuê bao nhập hay xoá thêu bao khỏi mạng Nó có nhiệm vụ quan trọng khác tính cước gọi Cước phí phải tính gữi tới thuê bao AUC quản lý th bao thơng qua khố nhận dạng bí mật lưu HLR, AUC giữ vĩnh cữu nhớ SIM-CARD 1.1.10 Điều khiển quản lý bảo dưỡng OMC OMC cho phép nhà khai thác mạng theo dõi kiểm tra hành vi mạng như: tải hệ thống, số lượng chuyển giao cell …vv Nhờ mà họ giám sát tồn chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng kịp thời xữ lý cố Khai thác bão dưỡng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm cố xuất hiện, nâng cấp mạng dung lượng tăng vùng phủ sóng, định vị sữa chữa cố hõng hóc …vv Việc kiểm tra nhờ thiết bị có khả phát cố hay dự báo cố thơng qua tự kiểm tra nhờ tính tốn Việc thay đổi mạng thực “mềm” qua báo hiệu hay thực cứng đòi hỏi can thiệp trực tiếp trường Việc khai thác thực máy tính đặt trạm 1.1.11 Các giao diện mạng GSM Hình 1.3: Các giao diện mạng GSM CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Giới thiệu giao diện mạng GSM: ƒ BS đến MSC: Là giao diện A để đảm bảo báo hiệu lưu lượng số liệu lẩn tiếng Chi tiết giao diện sẻ đề cập chương ƒ BST đến BSC: Là giao diện A-bis Là kết nối cố định cáp thông thường băng thông khoảng 2Mbps Chi tiết giao diện sẻ trình bày chương ƒ MSC với PSTN: Là giao diện Ai Giao diện định nghĩa giao diênj tương tự sử dụng báo hiệu đa tần hai tông (DTMF) hay báo hiệu đa tần (MF) ƒ MSC với VLR: Là giao diện B ƒ MSC với HLR: Là giao diện C ƒ HLR với VLR: Là giao diện D Đây giao diện báo hiệu HLR VLR xây dựng sở báo hiệu số ƒ MSC với ISDN: Là giao diện Di Đây giao diện số với mạng ISDN ƒ MSC với MSC: Là giao diện E Đây giao diện lưu lượng báo hiệu tổng đài mạng di động ƒ MSC với EIR: Là giao diện F ƒ VLR với VLR: Là giao diện G Nó sử dụng cần thông tin trao đổi VLR ƒ HLR với AUC: Là giao diện H ƒ DMH với MSC: Là giao diện I Đây giao diện xử lý tin liệu với MSC ƒ MSC với IWF: Là giao diện F ƒ MSC với PLMN: Là giao diện Mi Là giao diện với mạng thông tin di động khác ƒ MSC với OS: Là giao diện O Đây giao diện với hệ thống khác ƒ MSC với PSPDN: Là giao diện Pi Đây giao diện MSC với mạng chuyển mạch gói ƒ Bộ thích ứng đầu cuối TA với thiết bị đầu cuối TE: Là giao diện R Là giao diện đặc thù cho loại đầu cuối kết nối với MS ƒ ISDN với TE: Là giao diện S Nó định nghĩa hệ thống ISDN ƒ BS với MS: Là giao diện Um Đây giao diện môi trường vô tuyến ƒ PSTN với DCE: Là giao diện W Nó định nghĩa hệ thống PSTN ƒ MSC với AUX: Là giao diện X 10 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Truyền thông thực thể: Truyền thông thực thể mạng mơ hình hố theo hai cách khác Chúng ta có giải pháp port-socket để tách rời thực thể trang nhỏ cho tồn giao diện truyền thơng Kết nối đặt cố định với cable ngoại trừ giao diện Air Chúng ta có hai vị trí: cho đường lên cho đường xuống Chúng ta chọn giải pháp để tạo hướng cho tin cách rỏ ràng Các vị trí liên quan kết nối là: A Downlink, A Uplink, Abis Downlink Abis Uplink Truyền thông qua giao diện Air mơ hình vị trí gọi Air Ví dụ khơng thể tách rời đường truyền uplink downlink Lý truyền thông MS BTS không giây ảnh hưởng nhiều làm tin Hình 3.22: Các trang GSM Vị trí giao diện trang mơ tả quy ước vị trí giao diện trang nhỏ Hình 3.22 mơ tả trang GSM MSC Trang MSC mơ hình hố chức chuyển giao đặt MSC Hầu hết chức mơ hình đả bổ sung trang trang Sự chia cắt chức tạo kết chuyển giao: HandoverPossible, FallBackToOldBSS ReleaseCallNecessary Trang bao gồm giao diện tới hai BSC Hậu tố Oll New vai trò BSC kết nối Ba trang bên phải: HandoverSuccess, FallBack CallRelease, kết chuyển giao từ điểm nhìn MSC 103 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Hai vị trí trang WaitChanAlloc T101running WaitMSAccess T102running, trạng thái chọn lọc trực tiếp từ miêu tả MSC, trạng thái chủ yếu Từ SDL hình 3.14 giai đoạn chuyển giao như: cấp kênh đợi cho MS truy cập tới BSS Sự chuyển tiếp thực tế trang MSC recHND_RQD, sendHNDREQ mà khởi tạo vai trò MS chuyển giao Nó phép MSC nhận tin HND_RQD từ BSS cũ Khi điều xảy sẻ gửi tin HND_REQ tới cho BSS Hai tin góp phần MSC tới tin hình 3.10 Hình 3.23: Trang MSC Trong ba phần sẻ mô tả chi tiết trang con: HandoverPosible, FallBackToOldBSS ReleaseCallNecessary HandoverPosible Trang HandoverPosible mơ hình trường hợp mà chuyển giao từ điểm nhìn MSC Ta theo quy ước từ trang MSC với giao diện tới BSS dưới, nhận tin giao diện mới, miêu tả việc để trống không nối tới ARX củ vị trí khác T101started, T102started, HND_CMPrec, CLR_CMDsent(A) CallProgress(B) tồn place trạng thái thực thể, bắt tiến tới chuyển giao việc cố gắng để chuyển giao thành công Chỉ T102started vị trí cổng vào 104 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Hình 3.24: Trang HandoverPosible Tồn chuyển tiếp trang ngoại trừ recHND_DET, tạo trạng thái thay đổi việc di chuyển trạng thái thẻ tới place trạng thái thực thể khác Lý recHND_DET không biến đổi trạng thái thực thể, mơ hình hố thẻ trạng thái quay lại trạng thái đầu vào sau phần thảo luận chuyển mạch sớm muộn Mơ hình thực chuyển mạch sớm lẩn muộn MSC khơng đòi hỏi nhận tin HND_DET trước nhận tin HND_CMP FallBackToOldBSS Kết thứ hai chuyển giao gọi quay trở lại BSS cũ tiếp tục chưa có vấn đề xảy ra, điều đả mơ hình hố trang FallBackToOldBSS Chúng ta có giao diện truyền thơng phần trang Trên phần đỉnh có trạng thái thực thể sau: WaitChanAlloc T101running WaitMSAccess T102running Hai chuyển tiếp T101Timeout sendCLR_CMD recHND_FAIL sendCLR_CMD hành động để khởi tạo quay trở lại hoàn toàn Trong hai kết gửi tin CLR_CMD tới cho BSC Viển cảnh kết thúc vởi việc nhận tin CLR_CMP gọi đựơc tiếp tục BSS cũ Hình 3.25: Trang FallBackToOldBSS 105 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM ReleaseCallNecessary Kết cuối chuyển giao phải giải phóng gọi hết tài ngun vơ tuyến để cấp cho gọi cần chuyển giao Các giao diện truyền thông đặt phần đáy trang Phần đỉnh dùng để mơ hình vị trí trạng thái thực thể Hai chuyển tiếp recCLR_REQ sendCLR_CMD T102Timeout sendCLR_CMD thể việc hướng dẫn hồn thành giải phóng gọi Cả hai kiện sẻ khởi tạo giải phóng với tin CLR_CMD tới cho BSS cũ Sự chuyển tiếp thay Release All Resource kết thúc giải phóng BSS gọi đả giải phóng, thẻ đặt CallReleased Trang thể hình 3.26 Hình 3.26: Trang ReleaseCallNecssary ReleaseAllResources Trang mơ hình hố giải phóng tài ngun hai BSS Nó giải phóng tài nguyên liên tiếp sau bắt đâu với BSS củ Hình 3.27: Trang ReleaseAllResources Old BSC Trang OldBSC phối hợp với vấn đề bao hàm BSC củ chuyển giao Tồn hai trạng thái: WaitForHND_CMD WaitForCLR_CMD, chuyển tiếp thay sử dụng trạng thái mà chia sẻ trang Mục đích đặc trưng chúng viễn cảnh giải thích trang 106 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Hình 3.28: Trang BSC củ SuccessfulOldBSC Trang SuccessfulOldBSC mơ hình hố bao gồm BSC củ chuyển giao thành công Theo hướng thẳng mô tả đường vòng cung dày đặc Chuyển tiếp tin sendHND_RQD khởi tạo chuyển giao phép chuyển tiếp trạng thái khởi tạo Trang biểu diễn hình 3.29 Hình 3.29: Trang SuccessfulOldBSC ReleaseResourcesBSC Trang ReleaseResourcesBSC phân phối BSS cũ cố gắng để cấp lại trang Tính logic việc giải phóng đơn giản mơ hình bao hàm BSC tin thứ 22, 23 24 hình 3.10 107 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Hình 3.30: Trang ReleaseResourcesBSC AbnormalCasesOldBSC Trang AbnormalCasesOldBSC mơ hình hố tồn trường hợp khác thường chuyền giao bên BSC củ Các trường hợp đường vô tuyến tới MS, nhận tin HND_FAI từ MS định thời T3103 hết thời gian định thời Việc điều kiện đường truyền vô tuyến mơ hình hố trang Loss Of Radio Path timeout mơ hình hố trang TimeoutT3103 Việc nhận chuyển giao thất bại mô hình hố chuyển tiếp recHND_FAI sendHND_FAIL Hình 3.31: Trang AbnormalCasesOldBSC TimeoutT3103 Trang TimeoutT3103 trang trang AbnormalCasesOldBSC mơ hình hố timeout trang, định thời T3103 đả mô tả phần trước 108 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Timeout xảy BSC củ đợi tin CLR_CMD từ MSC Khi định thời T3103 hết thời gian định thời tài nguyên đả cấp sẻ giải phóng Điều mơ hình hố trang ReleaseResourcesBSC (đặc trưng chuyển tiếp thay Release Resources) Như miêu tả phần trước, BSC đả thực giải phóng tài nguyên mà tin CLR_REQ gửi tới MSC chọn đợi cho tin CLR_CMD đến từ MSC trước việc giải phóng tài nguyên Với lý mà việc dùng lại trang ReleaseResourcesBSC đợi tin CLR_CMD, giải phóng đồng với khởi tạo MSC Tuy nhiên lựa chọn phù hợp với giới thiệu nói phép bắt đầu giải phóng trước nhận tin CLR_CMD khơng cần thiết Hình 3.32: Trang TimeoutT3103 Vị trí trạng thái tồn TimedOut sử dụng lưu trạng thái BSC mơ hồn thành để xem kỹ kết LossOfRadioPath Hình 3.33: Trang LossOfRadioPath 109 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Trang LossOfRadioPath giống hệt trang TimeoutT3103 Một khác biệt nhỏ chúng không lưu trạng thái thiết bị vị trí trạng thái thực thể riêng biệt Sự chuyển tiếp RadioPathLost sendCLR_REQ trình bày chuyển tiếp timeout, chuyển tiếp chuyển đổi tin Chúng ta chọn cách trình bày timeout để làm rỏ xử lý chuyển tiếp trạng thái khơng xãy NewBSC Hình 3.34: Trang NewBSC Trang NewBSC mơ hình hố hoạt động BSC chuyển giao bên MSC Giao diện với MSC (giao diện A) đặt trang giao diện với BSC (giao diện Abis) đặt trang Sự chuyển tiếp thay rộng phía giao diện A, trường hợp thành cơng, mơ hình hố chuyển giao thành cơng Trong chuyển giao, thất bại hay timeout MSC BSS củ xảy Cũng thất bại trình bày BSS MSC để giải phóng tài nguyên với tin CLR_CMD Xử lý thất bại đựơc mơ hình hố chuyển tiếp thay Release Ressources, đựơc nói tới trang ReleaseResourcesBSC 110 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Nếu MS thất bại tới việc đồng với BSS (hết thời gian định thời Ny1 định thời T3105), BTS gửi tin CONN_FAIL tới cho BSC BSC khởi tạo giải phóng tài nguyên đợi xác nhận từ MSC Điều mơ hình hố phần hai trang recCONN_FAIL sendCLR_REQ CONN_FAILrec WaitForCLR_CMD SuccessfulNewBSC Hình 3.35: Trang SuccessfulNewBS Trang SuccessfulNewBSC mơ hình hố hoạt động BSC chuyển giao thành cơng Thơng thường đường mủi tên dày đặc phần hướng tới đích Hình 3.35 mơ tả trang SuccessfulNewBSC cụ thể phần BSC tin thứ 4-7, 13-14, 16 19-20 hình 3.10 Old BTS Trang OldBTS mơ hình hố thành phần liên quan BTS chuyển giao MSC Phần trang quản lý kênh mô hình hố chuyển tiếp thay (Channel Management) Trong phần tin trao đổi riêng biệt BSC BTS Bản tin trao đổi với MS không xữ lý BTS thông qua chuyển mạch suôt tới cho MS Điều mơ hình hố chuyển tiếp relay RLM recHND_FAI relay it 111 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Hình 3.36: Trang OldBTS ChannelManagement Trang ChannelManagement trang trang OldBTS NewBTS mơ hình hố giao tiếp bên BTS BSC Trang tách đơi để giữ tính từ BTS củ phân biệt rỏ với BTS tính đơn giản trang định giữ hai phần Chuyển tiếp cao mơ hình hố tin 5-6 hình 3.10 phần mơ hình hoá hai tin thứ 22 24 hình 3.10 Hình 3.37: Trang ChannelManagement NewBTS Trang NewBTS mơ hình hố hoạt động chuyển giao BTS Ở phần rỏ đường mủi tên trường hợp chuyển giao thành cơng, mơ hình hố trao đổi tin hình 3.10 mà BTS có liên quan (5-6, 11-13 15-19) Trên đỉnh đầu trang, vị trí trao đổi tin cho giao diện Abis, chuyển tiếp thay ChannelManagement nói tới trang tên Chỉ tình trạng thất bại BTS liên quan với timeout timer T3105, đạt tới 112 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM thời gian tối đa Ny1 Điều mô hình hố chuyển tiếp Ny1xT3105 Timeout Vị trí T3105 TimedOut cho nghiên cứu trạng thái BTS sau mơ trang NewBTS Hình 4.38: Trang NewBTS MS Trang cuối mơ hình trang MS, mơ hình hố thành phần MS liên quan chuyển giao Phần đường mủi tên trường hợp thành công Chỉ trường hợp thất bại MS định thời T3124 hết thời gian định thời Kết timeout MS cố gắng để quay lại hoàn toàn tới BTS cũ Ở khơng mơ hình hố thực tế q trình trở lại Hình 3.39: Trang MS 113 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM KẾT LUẬN Luận văn đả sử dụng mơ hình CPN ngơn ngữ SDL để phân tích giao thức chuyển giao mạng GSM SDL ngôn ngữ thường sử dụng để phân tích giao thức mạng viễn thơng dựa ngơn ngữ sẻ cài đặt mơ hình CPN Thơng qua mơ hình đả có cách nhìn hồn thiện thủ tục hoạt động chuyển giao mạng GSM Đi từ tảng ban đầu đến việc phân tích chi tiết tin trao đổi q trình chuyển giao, giới hạn có lựa chọn việc nghiên cứu chi tiết loại chuyển giao tổng quát đặc trưng chuyển giao giúp cho người đọc dể hiểu hiểu cách cận kẽ sâu sắc q trình Mơ hình gói gọn vấn đề thích đáng từ hệ thống thực, miêu tả sát với thực tế chuyển giao hệ thống thực Mơ hình thiết kế CPN mang lại cho ta am hiểu linh động sát với thực tế chuyển giao mà quan sát ngơn ngữ SDL khơng thể có điều Sử dụng cách thức phân tích đối chiếu với kiến từ lý thuyết với mơ hình để chứng tỏ chuyển giao bên MSC môt giao thức tiến hồn chỉnh, thiết bị có liên quan q trình chuyển giao biết tình trạng hoạt động gọi sau kết chuyển giao dù có thành cơng hay khơng Mơ hình đả cho ta thấy giao thức chuyển giao đảm bảo cho gọi giữ di chuyển mà đảm bảo cho hệ thống hoạt động hiệu nhất, không lảng phí tài nguyên đăc biệt dần tới tối ưu hố q trình xữ lý Đặc biệt mơ hình sát với hệ thống thực tế mạng sử dụng cơng nghệ GSM áp dụng mơ hình vào thực tế mạng Từ việc sâu phân tích chuyển giao giúp em hiểu thủ tục cách thức mà tin trao đổi với mạng GSM, sâu tìm hiểu giao thức báo hiệu giúp em hiểu chất hoạt động mạng, hiểu để thực gọi mạng cần làm MS cần làm ? đặc biệt mục đích khố luận đả tìm hiểu giao thức chuyển giao, giao thức đặc trưng quan trọng thơng tin di động Có thể kết luận câu “có chuyển giao có di động” Khi MS muốn di chuyển xa mà vẩn đảm bảo gọi cần thiết phải chuyển giao Từ việc phân tích chuyển giao giúp cho ta hiểu xử lý tối ưu mạng; ví dụ việc tối ưu tin xảy trình chuyển giao, cần phải rút ngắn khoảng thời gian mà vẩn đảm bảo chất lượng gọi, việc tính tốn lắp đặt trạm BTS Kết hợp với việc đo kiểm chất lượng thu phát trạm BTS để đưa giải pháp tối ưu mạng mà người kỷ sư tối ưu mạng cần phải làm điều Tuy nhiên q trình phân tích khơng tránh khỏi thiếu sót ví dụ vẩn chưa đưa liệu thực tế trình chuyển giao để chứng minh, q trình phân tích cần phải gắn liền với liệu thực tế để giúp ta so sánh xem mơ hình thiết kế có đảm bảo cho hệ thống thực hay không Như muốn sâu, muốn hiểu hệ thống thông tin di động thiết phải sâu tìm hiểu trình chuyển giao đặc trưng tạo nên tính di động Q trình chuyển giao trình nhậy cảm lúc chất lượng gọi thấp nên cần phải xem xét kỷ vấn đề này, cần phải nghiên cứu sâu, xây dựng mơ 114 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM hình chuyển giao cách tối ưu nhất, cần kiểm nghiệm mơ hình vào hệ thống thực để thấy tính hiệu mơ hình ngày hồn thiện phương diện ứng dụng khơng mơ hình lý thuyết CÁC THUẬT NGỮ GSM: Global System for Mobile communication Hệ thống thông tịn di động toàn cầu ETSI: European Telecommunications Standards Institute Tiêu chẩn Học Viện Viễn Thông Châu Âu NSS: Network Switching Subsystem Hệ thống hổ trợ chuyển mạch mạng BSS: Base Station Subsystem Hệ thống trạm gốc MS: Mobile Stations Trạm di động MSC: Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động PSTN: PublicSwitchedTelephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng ISDN: Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp dịch vụ HLR: Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú VLR: Visitor Location Registe Bộ ghi định vị tạm trú AUC: AUthentication Center Trung tâm nhận thực EIR: Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị BSC: Base Station Controller Bộ điều khiên trạm gốc BTS: Base Tranceiver Station Trạm thu phát có sở SIM: Subscriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao LA: Location Area Vùng định vị PLMN: Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt đất OSI: Open System Interconnection Hệ thống liên kết mở SSN07: Signalling System Number Hệ thống báo hiệu số TRX: Transmitter/Receiver Bộ truyền phát/bộ thu nhận GMSC: Gateway-MSC MSC cổng CPN: Coloured Petri Nets SCCP: Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu BSSAP: Base Station Subsystem Application Part Phần ứng dụng hệ thống trạm sở BSSMAP: Base Station Subsystem Application Part Phần quản lý ứng dụng hệ thống trạm sở DTAP: Direct Transfer Application Part Phần ứng dụng điều khiển truyền MTP: Message Transfer Part Phần chuyển đổi tin TRXM: TRX Management Quản lý TRX CCM: Common Channel Management Quản lý kênh chung Management 115 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM RLM: Radio Link Management Quản lý liên kết vô tuyến DCM: Dedicated Channel Management Quản lý kênh chuyên dụng LAPDm: LAPDmodified LAPD điều chỉnh RR: Radio Resource Tài nguyên vô tuyến MM: Mobility Management Quản lý di động CC: Call Connection Management Quản lý kết nối gọi IMSI: International Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc tế TRAU: Transcoder/ Adapter Rate Unit Đơn vị chuyển mã/đáp ứng I WF: InterWorking Function Chức tương tác TCH: Traffic Channels Kênh lưu lượng CCH: Control Channels Kênh điều khiển BCH: Broadcasting Channel Kênh quảng bá CCCH: Common Control Channel Kênh điều khiển chung DCCH: Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng SMSCB: Short Message Service Cell Broadcast Dịch vụ tin nhắn ngắn quảng bá cell CBCH: Cell Broadcasting Channel Kênh quảng bá cell FACCH: Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh SACCH: Slow Asociated Control Channel Kênh điều khiển kết hợp chậm AGCH: Access Grant Channel Kênh hổ trợ truy cập PCH: Paging Channel Kênh nhắn tin SCH: Synchronization Channel Kênh đồng FCCH: Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số BCCH: Broadcasting Control Channel Kênh điều khiển quảng bá RACH: Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying Kháo dịch pha tối thiểu Gauss FEC: Forward Error Correction Sự hiểu chỉnh lổi tiên tiến UI: Unnumbered Information Thông tin không đánh số SABM: Set Asynchronous Balance Mode Đặt chế độ cân không đồng UA: Unnumbred Acknowledgement Sự xác nhận không đánh số MOC: Mibile Originated Call Cuộc gọi trạm di động IMEI: International Mobile Equipment Identity Nhận dạng thiết bị di động quôc tế IMSI: International Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc tế RSM: Radio Subsystem Management Quản lý hệ thống vô tuyến SMS: Short Message Service Dịch vụ tin ngắn CBSAP: Cell Broadcast Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ quảng bá cell CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian FDMA Frequency Division Multyple Access Đa truy cập phân chia theo tần số 116 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sigmund M.redl, Matthias K.Weber , Malcolm W.Oliphant, “ GSM And Personal Communications “ Handbook of GSM and UMTS The Creation of Global Mobile Communication Edited by: Friedhelm Hillebrand, Consulting Engineer, Germany [2] Gunnar Heine, “GSMNetworks: Protocols, Terminology and Implementation “, [3] Asha Mehrotra, “GSM SYSTEM ENGINEERIN GSM Switching, Services anh Protocols “(Second Edition), John Wiley and Sons, LTD *****************000***************** 117 CuuDuongThanCong.com http://www.ebook.edu.vn https://fb.com/tailieudientucntt ... https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Chương .77 CHUYỂN GIAO MẠNG GSM 77 3.1 CÁC LOẠI CHUYỂN GIAO 78 3.1.1 Trong BTS 78 3.1.2 Chuyển giao BSC ... https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích chuyển giao mạng GSM Chương sau ta sẻ chi tiết giao diện có liên quan tới q trình chuyển giao giao diện hoạt động mạng GSM 1.2 MƠ HÌNH MẠNG GSM Mạng GSM mạng viễn thông phân cấp... Chương 3: Chuyển giao mạng GSM Giới thiệu loại chuyển giao xảy mạng Các giao diện liên quan đến chuyển giao, thủ tục chuyển giao bao gồm tin có liên quan Phân tích chuyển giao dựa ngơn ngữ SDL, dựa