thiết kế mô phỏng báo hiệu số 7 trong mạng GSM.DOC

Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp Phần iii. Thiết kế mô phỏng báo hiệu số 7 trong mạng GSM Chơng I: hệ thống báo hiệu số 7 trong mạng di động 1.1.Tổng quan: Báo hiệu trong mạng di động phức tạp hơn trong mạng điện thoại thờng, vì các thuê bao di động MS có thể di chuyển quanh mạng nên phải có yêu cầu cập nhật vị trí địa lý của các MS (vào tải) và để sử lý sự thay đổi sang kênh lu lợng mới (chuyển ô) khi MS đang di chuyển từ ô này đến ô khác. Điều này yêu cầu phải có một hệ thống báo hiệu nhanh và mạnh. Trong tất cả các hệ thống GSM đang hoặc sẽ sử dụng hệ thống báo hiệu số 7 thì đều sử dụng chung phần MTP nhng các phần của ngời sử dụng khác nhau đợc sử dụng cho các hệ thống khác. 1.2. Các thành phần của ngời sử dụng trong mạng GSM: - 61 - Bssmap map TCAP BSSAP TSDN ISUP TUP SCCP Phần chuyển đổi bản tin MTP Báo hiệu số 7 có liên quan đến các sản phấm sử dụng trong mạng di động Mức 1- 3 Mức 4- 7 Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp 1.3. Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Aplication Part). Phần ứng dụng di động (MAP) cung cấp các thủ tục báo hiệu cần thiết đ- ợc yêu cầu để trao đổi thông tin giữa các phần tử của mạng GSM, ở mô hình OSI, MAP ở trên TCAP, cả MAP và TCAP đều thuộc lớp 7. Đối với các dịch vụ không đấu nối đợc MAP sử dụng thì ISP (phần dịch vụ trung gian) đợc xem là trong suốt có nghĩa là không đợc sử dụng vì vậy TCAP phối hợp ghép đấu nối với phần điều khiển báo hiệu SCCP cùng với phần chuyển giao tin báo MTP phụ thuộc nh một nhà cung cấp dịch vụ của mạng. MAP đợc chia làm 5 thực thể ứng dụng MAP - MSC, MAP-VLR, MAP - HIR, MAP - EIR và MAP - AUC. Tất cả những thực thể này mỗi cái đợc phân định tới một số phân hệ SSN. Các SSN đợc SCCP sử dụng để định địa chỉ một thực thể nào đó của mạng GSM. - 62 - Thực thể ứng dụng MAP - MSC Phần ứng dụng di động MSC ASE 1 ASE 2 ASE n TCAP (ASE ) Phân lớp phần tử Phân lớp giao dịch SCCP MTP MAP - HLR MAP - VLR MAP - EIR MAP = AUC SSN SSN SSN Các thực thể ứng dụng AE và cá P.tử ứng dụng ASE trong MAP Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp Mỗi AE bao gồm một số các phần tử ứng dụng ASE. Các ASE đợc nhóm lại nh là các ASE chung và các ASE đặc biệt. TCAP là một ASE chung và luôn luôn chứa các MAP - ASE. Các ASE hỗ trợ việc hoà mạng của các AE và bao gồm một hoặc vài sự hoạt động đợc sử dụng kết hợp để thực hiện một nhiệm vụ nào đó. Ví dụ về hoạt động sử dụng ở MAP: - Cập nhật vị trí. - Bãi bỏ vị trí. - Cung cấp số chuyển vùng. - Vào số liệu thuê bao. - Phát các tham số. - Tác động các dịch vụ bổ xung. - Thực hiện chuyển ô v.v Ví dụ về tổ hợp các hoạt động để thực hiện một nhiệm vụ nào đó. Khi một thuê bao di động mới MS xuất hiện thuộc về một VLR nào đó, thì bộ đăng ký vị trí trong MLR có các MS thuộc nó, phải đợc cập nhật. Bộ đăng ký trong HLR, ở đó lúc này MS đã đợc đăng ký cũng phải đợc cập nhật với một vài số liệu thuê bao cần thiết. Nếu MS muốn thực hiện hoặc thu cuộc gọi. Báo hiệu này cần thiết để thực hiện nhiệm vụ này nh sau: 1.4. Báo hiệu giữa MSC và BSS (BSSAP). - 63 - MS = X đang ở vùng của tôi OK! Tôi đã cập nhật với TCAP HLR TC - yêu cầu hỗ trợ (Upl, MS = X ) TC bắt đầu TC - kết quả ( log Upd ) TC tiếp tục TC yêu cầu hỗ trợ ( Upd cat) TC tiếp tục TC kết quả ( cat Upl ) Hoạt động Hoạt động Giao dịch TC kết thúc MLR VLR VLR Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp MSC và hệ thống trạm cơ sở BSS đợc nối với nhau bởi một kênh PCM. Ngoài một số các kênh thoại hoặc số liệu, còn có các khe thời gian cho báo hiệu. Số báo hiệu khi đầu nối thiết lập cuộc gọi, chuyển ô, giải phóng cuộc gọi v.v . kênh này thờng đợc sử dụng để phục vụ một hoặc nhiều trạm thu phát cơ sở BTS. Các giao thức đã đợc sử dụng cho báo hiệu giữa MSC và BSS (giao tiếp A) là BSSAP (phần ứng dụng của BSS), SCCP và MTP, hình sau: Phần điều khiển đầu nối báo hiệu SCCP cung cấp khả năng để mang thông tin NSC và BSS. SCCP cung cấp hai nguyên tắc báo hiệu khác nhau, báo hiệu không đấu nối CL và báo hiệu đấu nối định hớng CO. Khi một số các tin báo hiệu liên quan đợc phát đi, sự đấu nối báo hiệu logic có thể đợc thiết lập và các tin báo đấu nối định hớng có thể đợc phát ở đầu nối báo hiệu. BSSAP phát các tin báo có liện quan đến một MS cụ thể phơng thức đấu nối định hớng SCCP. - Báo hiệu của BSSAP. - 64 - BSSAP SCCP MTP DTAP DTAP Phân lớp phân bổ BSSAP SCCP MTP DTAP DTAP Phân lớp phân bổ Giao tiếp MSC BSS Báo hiệu giữa MSC và BSS Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp BSSAP xử lý hai nhóm tín hiệu. + Tin báo chuyển giao trực tiếp giữa MSC và MS, chuyển giao qua BSS. Sự chuyển giao này là điều khiển cuộc gọi nh lệnh rung chuông tới một MS cụ thể và các tin báo quản lý di động. + Các tin báo quản lý giữa MSC và BSS để quản lý nguồn điều khiển chuyển ô, lệnh nhắn tin v.v . BSSAP có hai chức năng của ngời sử dụng khác nhau cho các nhóm ở trên. Phần ứng dụng chuyển giao trực tiếp DTAP và phần ứng dụng quản lý BSS ( BSSAP ). Sự phân bổ tin báo BSSAP giữa BSS MAP và DTAP đợc thực hiện ở lớp giao thức trung gian giữa SCCP và BSS MAP/DTAP đợc gọi là lớp phân bổ ( xem hình trớc ). Giao thức đối với phân lớp này bao gồm sự quản lý một hoặc hai octec khối số liệu phân bổ. Mỗi tin báo BSSAP chứa trong trờng số liệu của ngời sử dụng SCCP phải có một khối số liệu phân bổ nh là tiếp đấu theo tin báo DTAP hoặc BSSAP cụ thể ( xem hình sau ) - 65 - Khối số liệu Phân bổ Độ dài Tin báo Phân biệt Độ dài Loại tin báo P.tử thông tin P.tử thông tin Phân biệt Độ dài Loại tin báo TI PD P.tử thông tin P.tử thông tin BSSAP BSSMAP DTAP Khuôn dạng của tin báo BSSAP Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp Tin báo DTAP cũng là một octec, ở một trờng khối số liệu phân bổ gọi là nhận dạng đầu nối kênh số liệu DLCI. Nó đợc sử dụng để nhận dạng kênh vô tuyến và cũng để xác định giá trị khối nhận dạng điểm truy cập dịch vụ SAPI sử dụng ở kênh vô tuyến ( ví vụ SAPI = 0 nghĩa là báo hiệu). TI ở hình trên là khối nhận dạng giao dịch và PD là khối phân biệt giao thức. Các tin báo BSSAP. - Có ba loại tin báo xác định ở BSSAP (hình sau ). - Tin báo BSSMAP. - Tin báo DTAP. - Tin báo khởi đầu MS. Các tin báo BSSMAP: Các tin báo BSSMAP đợc sử dụng để quản lý nguồn, điều khiển chuyển ô v.v . Tin báo BSSMAP đợc chia thành hai loại tin báo không đầu nối và tin báo đầu nối định hớng ( xem hình sau). - 66 - Mạng DTAP MSC MS BSSMAP Tin báo khởi đầu MS Sự khác biệt logic giữa các tin báo Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp - 67 - Các tin báo BSSMAP Không đầu cuối Chặn Thừa nhận chặn Paging (nhắn tin) Thiết lập lại Thừa nhận thiết lập lại Giải toả Thừa nhận giải toả Đấu nối định h ớng Yêu cầu phân định Phân định xung Sự cố phân định Ra lệnh phơng thức mật mã Cập nhật lại Lệnh xoá Xoá xong Yêu cầu xoá Thông tin đầy đủ của lớp 3 Lệnh chuyển ô Sự cố chuyển ô Chuyển ô đợc thực hiện Yêu cầu chuyển ô Chấp nhận yêu cầu chuyển ô Đòi hỏi chuyển ô Bãi bỏ đòi hỏi chuyển ô Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp Các tin báo DTAP và khởi đầu MS. Các tin báo DTAP và khởi đầu MS đợc chuyển giao giữa MSC và MS và đ- ợc kết hợp với điều khiển cuộc gọi, quản lý chuyển dịch v.v . Những tin báo này chứa hai trờng: phân biệt giao thức PD và nhận dạng giao dịch TI bên cạnh tin báo và các phần tử thông tin (xem hình sau ). Mục đích của phân bổ giao thức là để phân biệt giữa các tin báo thuộc về các thủ tục sau: - Điều khiển cuộc gọi. - Quản lý di động. - Quản lý nguồn vô tuyến. - Điều khiển nguồn dịch vụ bổ xung. - Các thủ tục báo hiệu khác. Mục đích của nhận dạng giao dịch là để phân biệt giữa nhiều hoạt động song song (các giao dịch) trong một trạm di động. TI tơng đơng với chuẩn cuộc gọi đã xác định ở giao thức lớp 3 cho ISDN. - Các tin báo khởi đầu MS. - 68 - Nhận dạng Phân bổ giao dịch giao dịch Loại tin báo Các phần tử thông tin Các loại tin báo DTAP Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp Tin báo khởi đầu MS chuyển đi không thay đổi tới BSS. Còn BSS phân tích phần của tin báo. Nh vậy nó không phải là tin báo trong suốt nh tin báo DTAP. Giữa MSC và BSS, tin báo khởi đầu MS đợc chuyển giao ở phần tử thông tin Thông tin của lớp 3 trong tin báo BSSMAP Thông tin hoàn chỉnh của lớp 3. Mục đích các tin báo khởi đầu MS là: + Yêu cầu dịch vụ - CM ( quản lý đầu nối ). + Yêu cầu cập nhật vị trí. + Đáp lại nhắn tin. - Các tin báo DTAP. Có ba loại tin báo DTAP chính: + Tin báo quản lý di động. + Tin báo điều khiển cuộc gọi đầu nối chế độ mạch điện. - 69 - Tin báo để quản lý sự di động Tin báo đăng ký Chấp nhận cập nhật vị trí Bãi bỏ cập nhật vị trí Tin báo bảo vệ Bãi bỏ nhận thực Yêu cầu nhận thực Yêu cầu nhận dạng Đáp lại nhận dạng tin báo quản lý đấu nối Chấp nhận dịch vụ CM Bãi bỏ dịch vụ CM Các tin báo để quản lý di động Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp + Tin báo cho cuộc gọi liên quan tới điều khiển dịch vụ bổ xung. Đối với cuộc gọi liên quan đến việc điều khiển dịch vụ bổ xung, có một loại tin báo đợc xác định đợc gọi là trang bị ( Facility ). Nó chứa một phần tử - 70 - Tin báo để điều khiển cuộc gọi đầu nối chế độ mạch điện Tin báo thiết lập cuộc gọi Báo hiệu chuông Khẳng định cuộc gọi Quá trình cuộc gọi Đấu nối Chấp nhận đối nối Thiết lập khẩn cấp Tiến hành Thiết lập Tin báo giai đoạn thông tin của cuộc gọi Sửa đổi Bãi bỏ sửa đổi Tin báo xoá cuộc gọi Cắt cuộc gọi Giải phóng Giải phóng xong Tin báo tạp vụ Khởi động DTMF Bãi bỏ khởi động DTMF Trạng thái Điều tra trạng thái Tin báo điều khiển cuộc gọi đầu nối chế độ mạch điện [...]... thiết lập kế hoạch thiết kế mạng báo hiệu Vì dung lợng của kênh báo hiệu rất cao và lu lợng báo hiệu rất tập trung, dẫn đến sự cố của kênh báo hiệu hay xảy ra Độ tin cậy của kênh báo hiệu có thể đạt đợc bằng các cách khác nhau, ví dụ nhờ đa vào các khối d ở mạng Cần lập kế hoạch để đa vào mạng tuyến báo hiệu xen kẽ Thời gian trễ ngắn là một trong những u điểm chính của hệ thống báo hiệu số 7 Với mạng có... 003335 254334 268406 2821 67 295614 30 873 8 3215 37 334009 346154 000004 000018 000055 0001 27 000250 1 275 88 13 870 6 149916 161 179 172 458 18 372 4 194948 2061 07 000001 000002 000006 000015 0554 37 062423 06 973 1 077 331 085194 093288 101584 110054 020809 024361 028234 032424 036922 04 171 8 046801 0521 57 00 679 1 008283 009983 011900 01 471 7 00 571 2 006848 008132 00149 002 479 003110 003853 01 471 7 00 571 2 006848 008132 000498... hơn là mấy so với thiết bị có dung lợng nh trong tính toán - 77 - Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp 2.2 Các thành phần của mạng báo hiệu: - Điểm báo hiệu (Signalling point - SP) SP là một nút trong mạng báo hiệu số 7, Nó có cả MTP và một hoặc nhiều phần của ngời sử dụng đợc thực hiện Một tổng đài nội hạt thực hiện hệ thống báo hiệu số 7 là một ví dụ của điểm báo hiệu - Điểm chuyển báo hiệu (Signalling... 300 400 500 600 70 0 800 900 1000 NS Hình (2) Đồ thị quan hệ giữa NL, NS, - 93 - 0,8 erl Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp Chơng iii: thiết kế mạng 3.1 Thiết kế các nút chuyển mạch Việc thiết kế ở đây là chọn ra mô hình thích hợp cho các nút mạng báo hiệu chứ không phải là thiết kế mạch điện Các nút của mạng báo hiệu chính là các điểm báo hiệu SP và các điểm chuyển báo hiệu STP Việc chọn mô hình cho các... báo hiệu hay là đờng báo hiệu) Một kênh liên kết báo hiệu gồm hai thiết bị đầu cuối báo hiệu nối với nhau bằng một vài loại môi trờng truyền dẫn (nh khe thời gian ở hệ thống PCM) - Thiết lập liên kết (Signalling link set - còn gọi là bộ kênh báo hiệu hay bộ đờng báo hiệu) Một thiết lập liên kết báo hiệu gồm một hay nhiều liên kết báo hiệu (giới hạn là 16 liên kết song song) - Cặp STP Để nâng cao độ tin... n 10 9 8 7 6 5 E =2%o E =5%o E=10%o E=20%o E=50%o o =100%o E E=85%oo o =150%o E o 4 3 2 1 A n 05 10 15 20 25 30 2.30 2.40 2.50 2.60 2 .70 2.80 2.90 3.00 0 1,5 2,0 2 ,7 2,5 3,0 3,5 A Erlang 0,5 1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 476 19 090909 130435 1666 67 200000 23 076 9 96 970 70 5882 71 4286 72 2222 72 973 0 73 6842 74 3590 75 0000 001189 004525 009688 016393 024390 0334 57 444912 458599 471 698 484241 496256 5 077 72 518816... thị rằng tin báo hoặc chứa số liệu hoặc chứa tin báo điện thoại + SAPI = 3 chỉ thị bản tin báo - 75 - Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp 1 .7 Báo hiệu trong GSM BSSMAP BTS A-bis BSS TCAP SCCP MTP EIR A F MAP MSC E MSC VLR C D G HLR AC VLR MAP TCAP SCCP MTP Báo hiệu số 7 trong mạng GSM - 76 - TCAP SCCP MTP Hoàng Văn Khôi Đồ án tốt nghiệp Chơng ii: các mục tiêu cần đạt và kế hoạch thiết kế mạng 2.1 Các mục... của mạng: Khi lập kế hoạch thì độ tin cậy của mạng là yếu tố rất quan trọng Cấu trúc của mạng báo hiệu cần đợc thiết kế sao cho luôn có ít nhất hai luồng tách biệt để thông tin cho tất cả các mối liên hệ trong mạng Bằng cách này mạng báo hiệu có thể vẫn xử lý lu lợng khi chuổi các sự cố đơn lẻ xảy ra Thiết kế mạng theo cách tối u (hiệu quả giá thành) điều này có thể đạt đợc nhờ sử dụng cấu trúc đã thiết. .. nút trong báo hiệu số 7, nó chuyển giao tin báo thu đợc tới các điểm báo hiệu khác Nó chỉ sử dụng các chức năng của MTP (đôi khi cũng là chức năng của SCCP) Tổng đài quá giang nó có thể là một ví dụ về tổng đài có khả năng của điểm chuyển giao báo hiệu kết hợp Chú ý: Một tổng dài vừa có thể là SP vừa có thể là STP - Liên kết báo hiệu (Signalling link - còn gọi là kênh báo hiệu hay là đờng báo hiệu) ... cũng chính là tiêu chuẩn về GOS a - Lu lợng tải trên một đờng liên kết báo hiệu EPM: Khả năng xảy ra lỗi trong đơn vị bản tin báo hiệu (MSU) NL : Số đờng liên kết yêu cầu ( theo tính toán) Ns : Số các MSU chuyển trong một giây trong trờng hợp tải bình thờng Ngoài các thông số nêu trên, để thiết kế mạng ngời ta còn căn cứ vào một số thông số khác nh: tm = a/(n-A) = Thời gian đợi trung bình cho một cuộc . nghiệp Phần iii. Thiết kế mô phỏng báo hiệu số 7 trong mạng GSM Chơng I: hệ thống báo hiệu số 7 trong mạng di động 1.1.Tổng quan: Báo hiệu trong mạng di động. trong khi thiết lập kế hoạch thiết kế mạng báo hiệu. Vì dung lợng của kênh báo hiệu rất cao và lu lợng báo hiệu rất tập trung, dẫn đến sự cố của kênh báo