Hệ thống thông tin di động GSM

Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN ĐTVT Hệ thơng thơng tin di động GSM Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực : Vũ Ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 Nam Định, 10 - 2010 Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Lới Nói Đầu Một phát minh vĩ đại người thời gian khoảng thập niên 80 việc người phát minh điện thoại di động Điện thoại di động đem lại lợi ích vơ lớn cho người, lĩnh vực thơng tin liên lạc, giúp người xích lại gần khơng phân biệt khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách khơng gian địa lý người trực tiếp nói chuyện với điều góp phần to lớn việc trao đổi bn bán giao lưu kinh tế tham gia cách tích cực vào sống người kể từ điện thoai di động đời trở thành thiết bị mang tính chun biệt trở thành vật dụng thiết yếu người sống sinh hoạt Qua II thập kỷ gần với phát triển không ngừng khoa học cơng nghệ nói chung cơng nghệ di động nói riêng có bước tiến đáng kể đáp ứng nhiều dịnh vụ mà người cần thiết Chính quan trọng công nghệ di động sống đam mê nghành cơng nghệ mẻ Là sinh viên khoa điện tử viễn thông em định chọn đề tài “hệ thống thông tin di động mang GSM” để nghiên cứu Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Chương I: Cấu trúc mạng GSM Tổng quan mạng mạng GSM 11 Cấu trúc mạng GSM Hình 1.1 CẤU TRÚC MẠNG GSM Trong đó: SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch AUC: Trung tâm nhận thực VLR: Bộ ghi định vị tạm trú Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM HLR: Bộ ghi định vị thường trú EIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị MSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động BTS: Base station system –hệ thống trạm gốc BSC: Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc MS: Máy di động OSS: Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác giám sát OMC: Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác bảo dưỡng ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ PSTN: Mạng điện thoại mặt đất công cộng CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng MS: Máy di động Hệ thống GSM chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) hệ thống trạm gốc (BSS) Hệ thống thực mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh để đảm bảo tồn vùng phủ sóng vùng phục vụ Mỗi có trạm vơ tuyến gốc BTS làm việc tập hợp kênh vô tuyến Các kênh khác với kênh sử dụng ô lân cận để tránh giao thoa nhiễu Một điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhóm BTS BSC điều khiển chức trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC điều khiển số trạm BTS MSC điều khiển gọi đến từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PDN, mạng riêng Ở mạng có số sở liệu để theo dõi như: - Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chứa thông tin thuê bao dịch vụ bổ xung thông số nhận thực thông tin vị trí MS Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM - Trung tâm nhận thực AUC nối đến HLR Chức AUC cung cấp cho HLR thông số nhận thực khóa mật mã để sử dụng cho khóa bảo mật - Bộ ghi định vị tạm trú VLR : sở liệu chứa thông tin tất MS phục vụ vùng MSC, Mỗi MSC có VLR - Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR nối với MSC qua đường báo hiệu cho phép MSC kiểm tra hợp lệ thiết bị,chuyển giao, điều khiển công suất 1.2 Cấu trúc địa lý mạng Mọi mạng điện thoại có cấu trúc định để định tuyến gọi đến tổng đài cần thiết cuối đến thuê bao bị gọi Trong mạng di động cấu trúc quan trọng tính lưu thơng th bao mạng Về mặt địa lý mạng di động bao gồm : - Vùng mạng - Vùng phục vụ - Vùng định vị - Ơ (Cell) Hình 1.2 Ví dụ phân cấp cấu trúc địa lý Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM mạng di động cellular (GSM) a Vùng mạng Các đường truyền mạng GSM/PLMN mạng PSTN/ISDN khác hay mạng PLMN khác mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Trong mạng GSM/PLMN tất gọi kết cuối di động định tuyến đến tổng đài vô tuyến cổng (GMSC) GMSC làm việc tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN Đây nơi thực chức hỏi định tuyến gọi cho kết cuối di động Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN b Vùng phục vụ: MSC/VLR Vùng phục vụ phận mạng MSC quản lý Để định tuyến gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng nối đến MSC vùng phục vụ MSC nơi thuê bao Vùng phục vụ phận mạng định nghĩa vùng mà đạt đến trạm di động nhờ việc trạm MS ghi lại ghi tạm trú, vùng mạng GSM/PLMN chia thành hay nhiều vùng phục vụ MSC/LVR Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM c Vùng định vị (LA: Location Area ) Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR chia thành số vùng định vị Vùng định vi phần vùng phục vụ MSC/VLR mà MS chuyển động tự mà không cần cập nhật thông tin vị trí tổng đài MSC/VLR Hệ thống nhận dạng vùng định vị cách sử dụng nhận dạng vùng đinh vị LAI Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm thuê bao Đang trạng thái hoạt động d Ô (Cell) Vùng định vị chia thành số Ơ vùng bao phủ vô tuyến mạng nhận dạng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell Global Identity) Trạm di động tự nhận dạng ô cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BISC Base station Identity Code ) Các vùng GSM có mối liên hệ chặt chẽ với Mối quan hệ vùng GSM (được thể hình 1.3) 1.3 Hệ thống chuyển mạch (ss- swictching subsytem) Hệ thống chuyển mạch bao gồm chức chuyển mạch GSM sở liệu cần thiết cho số liệu thuê bao quản lý di động thuê bao Chức SS quản lý thơng tin người sử dụng mạng GSM với với mạng khác a Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động (MSC –Mobile service switching centre) Ở SS chức chuyển mạch MSC thực hiện, nhiệm vụ MSC điều phối việc thiết lập gọi đến người sử dụng mạng GSM Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống BSS, mặt khác giao tiếp với mạng gọi MSC cổng Việc giao tiếp với mạng để đảm bảo thơng tin cho người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng SS cần giao tiếp với mạng để sử dụng khả truyền tải mạng cho việc truyền tai số liệu người sử dụng báo hiệu phần tử mạng GSM Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Chẳng hạn SS sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số (CCS7), mạng bảo đảm hoạt động tương tác phần tử SS nhiều hay mạng GSM MSC thường tổng đài lớn điều khiển quản lý số điều khiển trạm gốc BSC Một tổng đài MSC thích hợp cho vùng thị ngoại có dân cư vào khoảng triệu (với mật độ thuê bao trung bình) Để kết nối MSC với số mạng khác cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn GSM với mạng Các thích ứng gọi chức tương tác IWF bao gồm số thiết bị để thích ứng giao tiếp truyền dẫn Nó cho phép kết kết nối với mạng: PSTPDN (Packet swictched public dât network: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (Circuit siched public daat network: Mạng số liệu chuyển mạch công cộng chuyển mạch theo mạch), tồn mạng khác đơn PSTN hay ISDN IWF thực chức MSC hay thiết bị riêng, trường hợp hai giao tiếp MSC IWF để mở b Bộ ghi định vị thường trú ( HLR –Home Location Register) Ngoài MSC, SS bao gồm sở liệu Các thông tin liên quan đến việc cung cấp dịch vụ viễn thông lưu giữ HLR không phụ thuộc vào vị trí thời thuê bao HLR thông tin liên quan đến vị trí thời thuê bao Thường HLR máy tính đứng riêng khơng có khả chuyển mạch có khả quản lý hàng trăm thuê bao Một chức HLR nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiêm vụ trung tâm quản lý an toàn số liệu thuê bao phép c Bộ ghi định vị tạm trú (VRL-Lisitor –location register) VRL sở liệu thứ hai mạng GSM Nó nối với hay nhiều MSC có nhiện vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao thuê bao nằm vùng phục vụ MSC tương ứng đồng thời lưu giữ số liệu vị trí th bao nói mức độ sác HLR Mỗi MSC có HLR Ngay MS lưu động vào vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM yêu cầ số liệu MS từ HLR Đồng thời HLR thông báo MS vùng phục vụ Nếu sau MS muốn thực gọi, VRL có tất thơng tin cần thiết để thiết lập gọi mà khơng cần hỏi HLR Có thể coi VLR HLR phân bố - Dữ liệu bổ xung lưu giữ HLR gồm: + Tình trạng th bao (bận, rỗi, khơng trả lời…) + Nhận dạng vùng định vị (LAI) + Nhận dạng thuê bao di động tam thời (TMSI) + Số lưu động trạm di động (MSRN) Các VLR thường liên kết với chức MSC d Tổng đài di động cổng (GMSC – Gate MSC) SS chứa nhiều MSC, VLR, HLR Để thiết lập gọi đến người sử dụng GSM, trước hết gọi phải định tuyến đến tổng đài cổng gọi GSMC mà không cần biết thời thuê bao đâu Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thơng tin vị trí th bao định tuyến gọi đến tổng đài quản lý thuê bao thời điểm thời (MSC tạm trú) Để vậy, trước hết tổng đài cổng phải dựa số danh bạ thêu bao để tìm HLR cần thiết hỏi HLR Tổng đài cổng có giao diện với mạng bên ngồi thơng qua giao diện làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên với mạng GSM Ngồi tổng đài có giao diện báo hiệu đường dây số (CCS7) để tương tác với phần tử khác SS Về phương diện kinh tế tổng đài đứng riêng mà thường kết hợp với MSC e Trung tâm nhận thực (AUC-Authentication Center) Trung tâm nhận thực AUC có chức cung cấp cho HLR thơng số nhận thực khóa mật mã Trung tâm nhận thực liên tục cung cấp ba cho thuê bao Các ba coi số liệu liên quan đến thuê bao Một ba (RAND, SRES, khóa mật mã (Ks) sử dụng để nhận thực Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM gọi để tránh trường hợp Card thuê bao (card thông minh) bị Ít phải ln có ba (cho th bao) HLR để ln cung cấp ba theo yêu cầ MSC/VLR AUC chủ yếu chứa số máy tính cá nhân gọi PC- AUC để tạo ba cung cấp chúng đến HLR PC- AUC coi thiết bị vào/ra (I/O) Trong AUC bước sau để tạo ba: - Một số ngẫu nhiên khơng thể đốn trước (RAND) tạo - RAND Ki sử dụng để tính tốn trả lời mật hiệu (SRES) khóa mật mã (Kc) hai thuật toán: SRES = A3(RAND, Ki) Kc = A8 (RAND, Ki) - RAND, SRES Kc đưa đến HLR ba - Qúa trình nhận thực ln diễn lần thuê bao truy cập vào mạng hệ thống Qúa trình nhận thực diễn sau: VLR có tất thông tin yêu cầu để thực trình nhận thực (Kc, SRES, RAND) Nếu thơng tin khơng sẵn có VLR VLR u cầu chúng từ HLR/AUC Bộ ba (Kc, SRES, RAND) lưu giữ VLR VLR gửi RAND qua MSC BSS tới MS ( không mã hóa) MS sử dụng thuật tốn A3 A8 tham số Ki lưu giữ SIM card MS, với RAND nhận từ VLR, tính tốn giá trị SRES Kc MS gửi SRES khơng mã hóa tới VLR Trong VLR giá trị SERS so sánh với SRES mà nhận từ máy di động Nếu hai giá trị phù hợp nhận thực thành công Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 10 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Chương IV : Báo hiệu số mang GSM 4.1 Ứng dụng báo hiệu số GSM Mạng thông tin di động GSM sử dụng mạng báo hiệu số cải tiến Nên giao thức mạng báo hiệu GSM dựa mơ hình lớp OSI Sự tương ứng thể hình sau: OS I MS MSC BSC BTS CM CM MM MM Lớp3 RR Lớp2 Lớp1 BTSM BSSAP BTSM SCCP SCCP MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 RR RR BTSM LAPDm LAPDm LAPD LAPD Báo hiệu Lớp Báo hiệu Lớp Báo hiệu Lớp Báo hiệu Lớp Radio A-bit MSC/VLR HLR,GMSC PSTN I S U MAP P TCA T P U P MTP lớp1 Lớp4-6 Lớp3 MTP lớp1 Lớp2 MTP lớp1 Lớp1 A Các ký hiệu: CM: Quản lý nối thông (Connection Management) MM: Quản lý di động (Mobility Management) 66 Lớp7 SCC P Hình 4.1 Mơ hình báo hiệu GSM xép theo OSI lớp Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 OS I SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM RR: Quản lý tiềm vô tuyến (Radio Resource Management) LAPDm: Các thủ tục thâm nhập đường truyền kênh Dm (Link Access Procedures on D - Channel) LAPD: Các thủ tục thâm nhập đường truyền kênh D BSTM: Quản lý trạm gốc (BTS Management) BSSAP: Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc (Base Station System Application Part) SCCP: Phần điều khiển nối thông báo hiệu (Signalling Connec Control Part) MTP: Phần truyền tin (Message Transfer Part) MAP: Phần ứng dụng di động (Mobile Application Part) TCAP: Phần ứng dụng khả trao đổi (Trânsction Capabilities Application Part) ISUP: Phần người sử dụng ISDN (ISDN Use Part) TUP: Phần người sử dụng điện thoại (Telephone Use Part) Các lớp chức GSM: - MTP: Thiết lập nối thông MS BTS Đó báo hiệu lớp 1, thủ tục thâm nhập đường truyền kênh D, kênh Dm Truyền dẫn, định tuyến, đánh địa - SCCP: Trợ giúp đấu nối logic, hỗ trợ định tuyến đánh địa MTP SCCP tạo nên phần phục vụ mạng tương ứng lớp 1, 2, OSI - TCAP: Có chức thơng tin báo hiệu xa - MAP: Là phần ứng dụng riêng cho di động GSM phân hệ SS TCAP MAP thủ tục tương ứng lớp OSI Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 67 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT - Hệ thống thông tin di động GSM CM: Thủ tục quản lý kết nối; Phục vụ điều khiển, quản lý gọi dịch vụ bổ xung - MM: Thủ tục quản lý di động; Quản lý vị trí tính bảo mật MS Trong MSC sẩy việc biến đổi tin ISUP vào CM, MAP, MM - BSSAP: Thủ tục phần ứng dụng trạm gốc; Phục vụ gửi tin liên quan đến MS - Các tin CM, MM phần RR truyền suốt qua BTS 4.2 Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Application Part) MAP cung cấp thủ tục báo hiệu cần thiết cho việc trao đổi thông tin thực thể mạng GSM MAP chủ yếu sử dụng báo hiệu không nối thông Các thông tin MAP là: TCAP, SCCP, MTP MAP chia làm thực thể ứng dụng AE (Application Entities) là: MAPMSC, MAP-VLR, MAP-HLR, MAP-EIR, MAP-AUC Mỗi thực thể ứng dụng bao gồm phần tử dịch vụ ứng dụng ASE (Application Service Element) phần tử hỗ trợ việc hoà mạng thành phần ứng dụng để thông tin với nút như: - Đăng ký vị trí - Xố vị trí - Huỷ bỏ đăng ký - Điều khiển, quản lý, thu nhận dịch vụ thuê bao - Quản lý thông tin thuê bao, nghĩa cập nhật vào HLR,VLR - Chuyển giao - Chuyển số liệu bảo mật, nhận thực chức khác Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 68 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT - Cung cấp số lưu động - Phát thông tin định tuyến Hệ thống thông tin di động GSM Trong GSM ASE liên lạc với ASE đồng cấp tương đương 4.3 Phần ứng dụng hệ thống trạm di động BSSAP BSSAP giao thức phát triển cho giao diện A BSSAP sử dụng báo hiệu số 7, hỗ trợ tin truyền MSC BSC/BTS tin phát suốt MSC đến MS BSSAP gồm phần: - Phần ứng dụng quản lý hệ thống trạm gốc sử dụng để phát tin liên quan đến MS MSC BSC - Phần ứng dụng truyền trực tiếp DTAP để phát tin MM CM liên quan đến MS, cụ thể chế độ định hướng nối thông Các tin phát suốt qua BSS - Chức phân phối để phân loại tin BSSAP TCAP BSSAP cho phép truyền báo hiệu nối thông lẫn báo hiệu không nối thông Các tin hỗ trợ thủ tục dành riêng phát dịch vụ nối thông SCCP 4.3.1 Các tin BSSAP • Các tin BSSAP loại khơng đấu nối: - Chặn (Block) - Thừa nhận chặn (Blocking Acknowlege) - Tìm gọi (Paging) - Thiết lập lại (Reset) - Thừa nhận thiết lập lại (Reset Acknowlege) - Mạch thiết lập lại (Reset Circuit) Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 69 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM - Thừa nhận mạch thiết lập lại (Reset Curcirt Acknowlege) - Giải toả (Unblock Acknowlege) • Các tin BSSAP loại đấu nối có định hướng - Yêu cầu thiết lập (Assignment Request) - Hoàn thành thiết lập (Assignment Complet) - Sự cố thiết lập (Assignment Failure) - Ra lênh phương thức mật mã (Cipher Mode Command) - Hoàn thành phương thức mật mã (Cipher Mode Complet) - Cập nhật loại (Classmark Update) - Lệnh xoá (Clear Command) - Xoá xong (Clear Complet) - Yêu cầu xoá (Clear Request) - Lệnh chuyển giao (Handover Command) - Sự cố chuyển giao (Handover Failure) - Thực hiên chuyển giao (Handover Performed) - Yêu cầu chuyển giao (Handover Request) - Chấp nhận yêu cầu chuyển giao (Handover Request Acknowlege) - Đòi hỏi chuyển giao (Handover Requied) - Bãi bỏ đòi hỏi chuyển giao(Handover Requied Reject) 4.3.2 Các tin quản lý di động (Message For Mobily Management) • Bản tin đăng ký (Registration Message) - Chấp nhận cập nhật vị trí (Location Update Accept) - Bãi bỏ cập nhật vị trí (Location Update Reject) • Bản tin bảo mật (Security Message) Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 70 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM - Bãi bỏ nhận thực (Authentication Reject) - Yêu cầu nhận thực (Authentication Request) - Đáp lại nhận thực (Authentication Respone) - Yêu cầu nhận dạng (Identity Request) - Trả lời nhận dạng (Identity Respone) • Các tin quản lý đấu nối (Connection Manaagement Message) - Chấp nhận dịch vụ nối thông (CM Service Accept) - Bãi bỏ dịch vụ nối thông (CM Service Reject) 4.3.3 Các tin điều khiển đấu nối chế độ mạch điện (Message For CircuitMode Connection Call Control) • Bản tin thiết lập gọi (Call Establishment Message) - Báo hiệu chuông (Alerting) - Khẳng định gọi (Call Confirmed) - Quá trình gọi (Call Proceding) - Đấu nối (Connect) - Chấp nhận đấu nối (Connect Acknowlege) - Thiết lập khẩn cấp (Emergency Setup) - Tiến hành (Progress) - Thiết lập (Setup) • Bản tin báo giai đoạn thông tin gọi (Call Information Phase Message) - Sửa đổi (Modify) - Bãi bỏ sửa đổi (Modify Reject) - Bản tin xoá gọi (Call Clearing Message) - Cắt đấu nối (Disconnect) Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 71 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM - Giải phóng (Release) - Hồn thành giải phóng (Release Complate) • Các tin khác (Miscellaneous Message) - Khởi động DTMF (Start DTMF) - Bãi bỏ khởi động DTMF (Start DTMF Reject) - Trạng thái (Status) - Điều tra trạng thái (Status Enquiry) Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 72 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM 3.4 Báo hiệu MS BTS MS BTS OS I CM MM Lớp3 RR Lớp2 Lớp1 LAPDm LAPDm Báo hiệu Lớp Báo hiệu Lớp Radio Hình 4.2 Báo hiệu MS BTS  Lớp báo hiệu 1: Còn gọi lớp vật lý trình bày chức cần thiết để truyền luồng bít kênh vật lý môi trường vô tuyến Lớp giao diện với quản lý tiềm vô tuyến Giao diện gửi liên quan đến ấn định kênh vật lý (thâm nhập ngẫu nhiên) thông tin hệ thống gồm kết đo, lớp giao diện với: mã hố tiếng, tích ứng đầu cuối để đảm bảo kênh lưu lượng Lớp bao gồm chức sau: - Sắp xếp kênh logic lên kênh vật lý - Mã hoá kênh sửa lỗi FEC (Forrward Error Correction: sửa lỗi trước) - Mã hoá kênh để phát lỗi CRC (Cyclic Redundance Check: Kiểm tra phần dư mã vòng) - Mật mã hố - Chọn chế độ rỗi - Thiết lập kênh vật lý dành riêng Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 73 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM - Đo cường độ trường kênh dành riêng cường độ trường trạm gốc xung quanh - Thiết lập định trước thời gian công suất theo điều khiển mạng Các cổng mà lớp cung cấp dịch vụ cho lớp gọi điểm thâm nhập dịch vụ Tuỳ theo tin ngắn, tin lớp đường truyền mà cổng khác Lớp báo hiệu 2: Mục đích lớp báo hiệu cung cấp đường truyền tin cậy trạm di động mạng Mỗi kênh điều khiển logic dành riêng phần tử giao thức Giao thức lớp LAPDm không chứa chức kiểm tra không cần thiết (như kiểm tra tổng lớp đă làm rồi) để phù hợp với truyền dẫn vô tuyến để đạt hiệu suất lớn việc tiết kiệm phổ tần Các tin LAPD có độ dài 249 byte phân đoạn: lớp vật lý lớp đường truyền 23 byte BCCH, CCCH, SDCH, FACH Còn SACH 21 byte  Lớp báo hiệu 3: • Quản lý tiềm vơ tuyến: Ở giao diện quản lý phần tiềm vô tuyến RR gồm chức thiết lập trì giải phóng đấu nối tiềm kênh điều khiển dành riêng Các chức lớp bao gồm: - Thiết lập chế độ mật mã - Thay đổi kênh dành riêng ô cũ - Chuyển giao từ ô đến ô khác - Định nghĩa lại tần số (sử dụng cho nhảy tần) Các tin gần truyền suốt qua BTS đến BSC • Quản lý di động MM: Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 74 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Lớp liên quan đến di động thuê bao như: - Nhận thực - Ấn định lại TMSI (nhận dạng trạm di động tạm thời) - Nhận dạng trạm di động yêu cầu IMSI hay IMEI Trạm di động thực dời mạng IMSI để thơng báo khơng với tới trạm gọi vào mạng chuyển hướng chặn, khơng tìm gọi di động Các tin tới MM truyền suốt đến MSC • Quản lý nối thông CM: Bao gồm phần tử: - Điều khiển gọi (CC) cung cấp chức điều khiển gọi ISDN, thủ tục, chức cải tiến để phù hợp với môi trường truyền dẫn - Bảo đảm dịch vụ bổ xung không liên quan đến gọi như: chuyển hướng gọi khơng có trả lời, đợi gọi - Bảo đảm dịch vụ tin ngắn cung cấp giao thức mạng trạm di động 4.5 Báo hiệu BTS BSC BSC BTS RR BTSM BTSM LAPD LAPD Báo hiệu Lớp Báo hiệu Lớp A-bit Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 75 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Hình: 4.3 Báo hiệu BTS BSC Có loại kênh thơng tin BTS BSC : - Kênh lưu lượng: Mang tiếng liệu cho kênh vô tuyến - Kênh báo hiệu: Mang thông tin báo hiệu cho thân BTS cho MS Lớp sử dụng thư tục truy cập đường truyền báo hiệu LAPD (Link Access Procedure on D Channel) LAPD có chức phát lỗi, sửa lỗi, đánh cỡ khung (bằng cỡ đầu khung, cuối khung) LAPD cung cấp loại tín hiệu: - Chuyển giao thông tin không thừa nhận, không đảm bảo phân phát khung thông tin đến địa thành công - Chuyển giao thông tin thừa nhận, (thường gặp) tín hiệu cơng nhận hệ thống khẳng định khung tới thành công Bản tin quản lý tiềm vơ tuyến RR chủ yếu thiết lập, trì giải phóng đấu nối tiềm vơ tuyến kênh điều khiển dành riêng, số tin sử lý giao thức BTSM Còn lại truyền suốt qua BTS 4.6 Báo hiệu BSC MSC (Giao diện A) BSC MSC CM MM BSSAP BSSAP SCCP SCCP MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 MTP lớp1 Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 76 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM A Hình: 4.4 Báo hiệu BSC MSC (Giao diện A) Giao thức sử dụng cho tin MSC, BSC sử dụng giao Thức sau: • CM (Connection Management): Được sử dụng để điều khiển quản lý gọi (thiết lập, giải phóng giám sát gọi) để cách ly dịch vụ bổ xung quản lý tin ngắn • MM (Mobility Management): Để quản lý vị trí tính bảo mật di động Các tin CM MM đặt bên MSC Thay cho việc sử dụng tin ISDN-UP tới MS, MSC biến đổi tin MAP MM xếp MSC • BSSAP: Là giao thức sử dụng để truyền tin CM MM Giao thức dùng để điều khiển trực tiếp BSS Thí dụ MSC yêu cầu BSC ấn định kênh Thì BSSAP sử dụng giao thức MTP, SCCP bao gồm phần sau: - BSSMAP (BSS Management Application Part): Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc, dùng để gửi tin liên quan đến MS BSC MSC - DTAP (Direc Transfer Application Part): Phần ứng dụng truyền trực tiếp, dùng cho tin tới MS chế độ định hướng theo nối thông (các tin truyền suốt) CÁC TỪ VIẾT TẮT SS : Swithching system – hệ thống chuyển mạch AUC : Authemtication centrer - Trung tâm nhận thực Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 77 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM BTS :Base station system –hệ thống trạm gốc BSC : Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc BSS : Base Station Sytem – hệ thống trạm gốc CSPDN :Circuit swithched public data network - Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch VLR :Visitor - Bộ ghi định vị tạm HLR : Home Location register - Bộ ghi định vị thượng trú EIR : Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị MSC : Mobile Services Switching Center – Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC : Mobile Switching Central – trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động ME : Mobile Equipment – thiết bị di động MS : Mobole Station - Máy di động OSS : Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác giám sát OMC :Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác bảo dưỡng ISDN : Integrated Service Digital network - Mạng số liên kết đa dịch vụ PSTN :Public Switched telephone Network - Mạng điện thoại chuyển mạch kênh PLMN : Pblic land Mobile Network - Mạng di động mặt đất công cộng Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 78 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thơng tin di động GSM MỤC LỤC trang Lời nói đầu Chương I Tổng quan mạng mạng GSM 11 Cấu trúc mạng GSM 1.2 Cấu trúc địa lý mạng .3 1.3 Hệ thống chuyển mạch .5 1.4 Hệ thống trạm gốc BSS .8 1.5 Trạm di động MS 10 1.6 Hệ thống vận hành khai thác bảo dưỡng OSS 11 Chương II : Các giao diện thông tin hệ thống GSM 14 2.1.Các giao diện nội mang 14 2.2 Giao diện vô tuyến Um (MS – BTS) 14 2.3.Giao diện AbitS để điều khiển BTS (BSC BTS) 17 2.4 Giao diện A (BSC MSC) 17 2.5 TRUYỀN SĨNG TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG GSM .18 Chương III : Tổng quan báo hiệu số 24 3.1.Giới thiệu mạng báo hiệu số (CCS7) 24 3.2 Hệ thống báo hiệu 26 3.3 Hệ thống báo hiệu số .28 Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 79 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM 3.4 Sự tương ứng CCS7 mơ hình OSI 35 3.6 Các chức đường truyền số liệu báo hiệu MTP – 37 3.7 Phần điều khiển nối thông báo hiệu - SCCP 46 Chương IV : Báo hiệu số mang GSM 49 4.1 Ứng dụng báo hiệu số GSM 49 4.2 Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Application Part) 50 4.3 Phần ứng dụng hệ thống trạm di động BSSAP .51 3.4 Báo hiệu MS BTS 54 4.5 Báo hiệu BTS BSC 56 4.6 Báo hiệu BSC MSC (Giao diện A) 57 CÁC TỪ VIẾT TẮT 59 Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 80 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến ... hệ thống thông tin di động mang GSM để nghiên cứu Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Chương I: Cấu trúc mạng GSM Tổng quan mạng mạng GSM. .. ĐTVT3 19 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM Chương II : Các giao di n thông tin hệ thống GSM 2.1 Các giao di n nội mạng SS VLR ISDN SSSD N ISDN SSSD N VLR... 2.1 hệ thống giao di n mạng GSM Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 20 SV: Vũ ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Khoa - ĐTVT Hệ thống thông tin di động GSM 2.2 Giao di n vô tuyến Um (MS – BTS) Giao di n vô tuyến giao di n