Quá trình quản lý vị trí thuê bao trong thông tin di động

Quá trình quản lý vị trí thuê bao trong thông tin di động Quá trình quản lý vị trí thuê bao trong thông tin di động Quá trình quản lý vị trí thuê bao trong thông tin di động luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Q trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ QUANG HIỂN QUÁ TRÌNH QUẢN LÝ VỊ TRÍ TH BAO TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG Chuyên ngành : Kỹ thuật viễn thông LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS HOÀNG MẠNH THẮNG Hà Nội – Năm 2017 Q trình quản lý vị trí thuê bao thông tin di động LỜI CAM ĐOAN Đây luận văn thạc sỹ mà em nghiên cứu thực Luận văn đƣợc thực dựa tài liệu tham khảo kiến thức mà thầy cô giáo Viện Điện tử - Viễn thông giảng dạy cho em, nhƣ kiến thức kinh nghiệm q trình cơng tác em Nội dung luận văn có số liệu KPI nhà mạng viễn thông mà em làm việc, số liệu xác đƣợc phép sử dụng Em xin cam đoan kiến thức riêng em, em xin chịu trách nhiệm luận văn thạc sỹ trƣớc thầy cô, Viện Điện tử - Viễn thông, Viện Đào tạo sau đại học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, nhƣ trƣớc pháp luật (nếu có) Em xin chân thành cảm ơn Quá trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ 11 DANH MỤC BIỂU BẢNG 13 LỜI NÓI ĐẦU 14 ABSTRACT 16 CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I.1 Hệ thống thông tin di động (theo tài liệu tham khảo số [14]) I.1.1 Lịch sử xu hƣớng phát triển thông tin di động I.1.2 Phân loại hệ thống thông tin di động 10 I.1.3 Phân loại theo cấu trúc 10 I.1.3.1 Phân loại theo đặc tính 12 I.1.3.2 Phân loại theo phƣơng thức đa truy nhập 13 I.1.3.3 Phân loại theo phƣơng thức song công 14 I.1.4 Cấu trúc mạng GSM 15 I.1.3.1 Chuyển Giao GSM 21 I.1.3.2 Quản lý vị trí thuê bao 24 I.1.5 Hệ thống vơ tuyến gói chung (GPRS) 27 I.1.3.1 Giới thiệu GPRS 27 I.1.3.2 Cấu trúc GPRS 28 I.1.3.3 Quản lý vị trí GPRS 31 I.1.6 Hệ tống viễn thông toàn cầu UTMS 33 I.1.3.1 Cấu trúc mạng UTMS 36 I.1.3.2 Quản lý di động UTMS 47 I.2 Các định nghĩa trình quản lý thuê bao (theo tài liệu tham khảo số [2]) 50 CHƢƠNG II: QUÁ TRÌNH QUẢN LÝ THUÊ BAO (theo tài liệu tham khảo số [2]) 52 II.1 Các thủ tục chung mạng di động quản lý thuê bao 52 II.1.1 Các thủ tục 52 II.1.2 Truyền tải thông tin VLR HLR 52 II.1.3 Bảo vệ tải 54 II.2 Các thuật tốn cho quản lý vị trí th bao 57 II.2.1 Cập nhật vị trí 57 II.2.1.1 Thủ tục chi tiết MSC 57 II.2.1.2 Thủ tục chi tiết VLR 60 Quá trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động II.2.1.3 II.2.2 Thủ tục chi tiết HLR 77 Hủy bỏ vị trí 84 II.2.2.1 Chi tiết thủ tục VLR 84 II.2.2.2 Chi tiết thủ tục HLR 86 II.2.3 Tách IMSI 87 II.2.3.1 Chi tiết thủ tục MSC 87 II.2.3.1 Chi tiết thủ tục VLR 88 II.2.4 Tẩy MS 89 II.2.4.1 Chi tiết thủ tục VLR 89 II.2.4.2 Chi tiết thủ tục HLR 90 CHƢƠNG III 91 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC KPI CỦA CÁC NHÀ MẠNG VIỄN THÔNG 91 III.1 Báo cáo VTC (theo tài liệu tham khảo số [20]) 93 III.1.1 Chỉ tiêu theo ngày (Normal): 93 III.1.2 Chỉ tiêu cao điểm 93 III.2 Báo cáo Star Telecom (theo tài liệu tham khảo số [21]) 94 III.2.1 Chỉ tiêu theo ngày: 94 III.2.2 Chỉ tiêu cao điểm: 94 ĐÁNH GIÁ, ĐỀ XUẤT VÀ KẾT LUẬN 96 Đề xuất đề tài: 96 Kết luận… 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 Quá trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt GPS Global Positioning System Hệ thống định vị tồn cầu AoA Angle of Arrival Góc tín hiệu đến AUC Authentication Unit Center Khối trung tâm nhận thực BS Base Services Trạm dịch vụ sở BSC Base Station Controller Thiết bị điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CGI Cell Global ID Số nhận dạng tồn cầu CDC Connected Device Configuration Cấu hình thiết bị kết nối CDR Call Drop Rate Tỷ lệ rớt gọi CPICH Common Pilot Channel Kênh điều khiển CSSR Call Setup Success Rate Tỷ lệ thiết lập gọi thành công EIR Equipment Identity Register Bộ nhận dạng thiết bị EMI External Machine Interface Giao diện máy bên ESME External Short Message Entity Thực thể tin nhắn ngắn bên FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FPT File Transfer Protocol Giao thức truyền file G-MSC Gateway Mobile Services Cổng chuyển mạch dịch vụ di động Quá trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động Switching GMLC Gateway Mobile Location Center Trung tâm định vị di động cổng GPP Generation Partnership Project Dự án hợp tác phát triển GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung Global System of Mobile GSM communications (Groupe Spécial Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Mobile) HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thƣờng trú HOSR Handover Success Rate Tỷ lệ chuyển giao thành công Home Public Land Mobile Mạng di động mặt đất công cộng Network chủ High Speed Circuit Switched Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ Data cao HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thƣờng trú HTML HyperText Markup Language Ngôn ngữ Đánh dấu Siêu văn HTTP Hypertext Transfer Protocol Phƣơng thức truyền siêu văn IPDL Idle Period Downlink Đƣờng xuống thời gian rỗi HPLMN HSCSD IMEI International Mobile Equipment Identity Số nhận dạng quốc tế IMPS Advance Mobile Phone Service Dịch vụ di động tiên tiến IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa truyền thông IP IMSI IMT-2000 International Mobile Subscriber Identity International Mobile Số nhận dạng thuê bao quốc tế Chuẩn viễn thông quốc tế tần số Q trình quản lý vị trí thuê bao thông tin di động IP ITU Telecommunication at 2000MHz 2000MHz Internet Protocol Giao thức liên mạng International Telecommunication Union Tổ chức viễn thông quốc tế IWF InterWorking Function Chức tƣơng tác LAI Location Area Identification Xác định vị trí LCS Location Service Dịch vụ định vị LMSI Local Mobile Station Identity Định dạng trạm di động khu vực LMU Location Measurement Unit Thiết bị tính tốn ví trí LUSR Location Update Success Rate Tỉ lệ thành cơng cập nhật vị trí MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động ME Mobile Equipment Thiết bị di động MIDP Mobile Information Device Profile Hồ sơ thiết bị thông tin di động MPL Mobile Location Protocol Giao thức định vị di động MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ tin nhắn đa phƣơng tiện MMCC Mobility Management Congestion Điều khiển tắc nghẽn di động Control Mobile Station International Số thuê bao định danh quốc tế cho MSISDN Subscriber Directory Number di động MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động MSID Mobile Subscriber Identifier Nhận dạng thuê bao thi động MT Mobile Terminated message Bản tin kết thúc di động Quá trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động MTRR Mobile Terminating Roaming Retry NMT Nordic Mobile Telephone system Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu OSS Operation and Support System Phân hệ khai thác hỗ trợ PSR Paging Success Rate Provision of User Equipment Tỷ lệ tìm gọi th bao thành cơng Cung cấp thông tin hành vi cụ thể PUESBINE Specific Behaviour Information to dành cho thiết bị ngƣời dùng cho Network Entities PVLR Previous Visitor Location Register đối tƣợng mạng Bộ ghi định vị tạm trú trƣớc PDU Protocol Data Unit Đơn vị liệu giao thức PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSTN Public Switch Telephone Network Mạng chuyển mạch công cộng Chất lƣợng dịch vụ QoS Quality of Service RIT Radio Interface Timming RMS Root Mean Square Bình phƣơng giá trị gốc RTD Real Time Difference Sai khác thời gian thực RTT Round Trip Time Thời gian quay vòng RSS received signal strength Độ mạnh tín hiệu nhận SCR SDCCH Congestion Rate Tỷ lệ nghẽn SDCCH SDR SDCCH Drop Rate Tỷ lệ rớt SDCCH Stand alone Dedicated Control Kênh điều khiển riêng biệt độc Channel lập SDCCH Tính tốn thời gian giao diện vơ tuyến Q trình quản lý vị trí thuê bao thông tin di động SIM Subscriber Identity Module Mô đun xác nhận thuê bao SLMC Serving Mobile Location Center Trung tâm định vị di động phục vụ SMPP Short Message Peer to Peer Tin nhắn mạng ngang hàng SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn SMSC Short Message Service Center Trung tâm tin nhắn ngắn SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng đơn giản Giao thức truy cập đối tƣợng đơn SOAP Simple Object Access Protocol SS7 Signaling System #7 TA Timing Advance TCH Traffice Channel Kênh lƣu lƣợng TCR TCH Congestion Rate Tỷ lệ nghẽn TCH TCXO Temperature-Compensated Crystal Oscillator giản Hệ thống báo hiệu báo hiệu số Thời gian để tín hiệu từ MS đến BTS Máy dao động tinh thể bù nhiệt Song công phân chia theo thời gian TDD Time Division Duplexing TDMA Time Division Multiple Access TDoA Time Difference of Arrival Sai khác thời gian tín hiệu đến TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TMN ToA Telecommunication Management Network Time of Arrival Đa truy nhập phân chia theo thời gian Mạng quản lý viễn thơng Thời gian tín hiệu đến Q trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động TRAU Transcode/Rate Adapter Unit Khối chuyển mã thích ứng tốc độ TU Traffice Utilisation Hiệu suất sử dụng tài nguyên UMTS U-TDoA Universal Mobile Telecommunication System Uplink Time Diffirence of Arrival Hệ thống viễn thông di động chung Sai khác thời gian tín hiệu đến đƣờng lên UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất Network UMTS Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú Visitor Public Land Mobile Mạng di động mặt đắt công cộng Network khách WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây WBMXL Wireless Binary XML XML nhị phân không dây Wide-band Code Devision Multi- Đa truy nhập băng thông rộng phân Access chia theo mã LMS Least Mean Square Bình phƣơng nhỏ SNR Signal-to-Noise Ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng NLOS Non-Line Of Sight ADC Analog-to-Digital Converter Bộ chuyển đổi tƣơng tự số GCC Generalized Cross-Correlation Tƣơng quan chuẩn hóa giao PHAT Phase Transform Biến đổi pha UTRAN VLR VPLMN WCDMA Khơng có tầm nhìn thẳng (phi tầm nhìn thẳng) Q trình quản lý vị trí thuê bao thông tin di động II.2.2.2 Chi tiết thủ tục HLR Q trình hủy bỏ vị trí VLR Tín hiệu đến/từ bên trái đến/từ VLR Quá trình HLR để khởi tạo đăng ký hủy bỏ vị trí cho VLR Hủy bỏ vị trí Đợi xác nhận Xác nhận hủy bỏ vị trí Không xác nhận Hủy bỏ X Đúng Đợi cho hết thời gian Lặp lại Hủy bỏ vị trí? Sai X Hình 2.28 Q trình hủy bỏ vị trí LR 86 Q trình quản lý vị trí th bao thông tin di động II.2.3 Tách IMSI II.2.3.1 Chi tiết thủ tục MSC Quá trình tách IMSI MSC Tín hiệu đến/từ bên phải đến/từ VLR Tín hiệu đến/từ bên trái đến/từ BSS Thuê bao trạng thái chờ Tách IMSI Tách IMSI Thuê bao trạng thái chờ Hình 2.29 Quá trình tách IMSI MSC 87 Quá trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động II.2.3.1 Chi tiết thủ tục VLR Tín hiệu đến/từ bên phải đến/từ Bộ định thời tách Tín hiệu đến/từ bên trái đến/từ MSC Quá trình tách IMSI VLR Quá trình VLR để điều khiển định thời tách IMSI Thuê bao trạng thái chờ Thiết lập kết nối vô tuyến xác thực Kết thúc kết nối vô tuyến xác thực Kiểm tra IMEI thất bại Hết Thông báo: Tách ẩn IMSI Thông báo smSCF Dừng định thời Tải lại định thời Thuê bao trạng thái chờ IMSI tách = Sai IMSI tách = Đúng Khởi động lại định thời Dừng định thời Thuê bao trạng thái chờ Thuê bao trạng thái chờ Hình 2.30 Quá trình tách IMSI VLR 88 Tách IMSI Thông báo: Tách IMSI Quá trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động II.2.4.Tẩy MS II.2.4.1 Chi tiết thủ tục VLR Thủ tục tẩy MS VLR Quá trình tẩy MS VLR Tín hiệu đến/từ bên phải đến/từ HLR Tín hiệu đến/từ bên trái đến/từ OMC Idle O&M tẩy MS Tẩy MS thực thể mạng phục vụ Đúng Kết = Thành công? Sai Tẩy MS Đợi xác nhận Tẩy MS khơng thành cơng Tẩy MS thành cơng Xóa liệu thuê bao TMSI đóng băng? Thiết lập Tẩy thất bại Đúng Sai Đóng băng TMSI Thiết lập Tẩy thành công O&M tẩy MS thành công O&M tẩy MS không thành cơng Idle Idle Hình 2.31 Q trình tẩy MS VLR 89 Q trình quản lý vị trí th bao thông tin di động II.2.4.2 Chi tiết thủ tục HLR Q trình tẩy MS HLR Tín hiệu đến/từ bên trái đến/từ VLR Quá trình HLR để tẩy liệu MS VLR Idle Tẩy MS Kiếm tra thông số Kết = Thành công? Sai Đúng Sai Thuê bao lạ Tẩy MS không thành công Thuê bao đúng? Đúng Idle Số VLR nhận = Số VLR lưu? Sai Đúng Báo lỗi đến O&M Đặt cờ tẩy MS cho mạng GPRS Tẩy MS không thành công Đặt cờ đóng băng TMSI Idle Số SGSN nhận = Số SGSN lưu? Sai Đúng Đặt cờ tẩy MS cho mạng GPRS Đặt cờ đóng băng P-TMSI Tẩy MS thành cơng Idle Hình 2.32 Q trình tẩy MS LR 90 Q trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động CHƢƠNG III PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC KPI CỦA CÁC NHÀ MẠNG VIỄN THÔNG Trong chƣơng này, em xin lấy số liệu hai nhà mạng cung cấp viễn thơng mà trƣớc em có hội làm cùng, Metfone (Viettel Cambodia – VTC) Unitel (Viettel Laos - Star Telecom (STL)) Các số liệu đƣợc lấy từ báo cáo ngày 11/04/2011 mà Trung tâm điều hành mạng lƣới (Network Operation Center – NOC) nhà mạng VTC ngày 12/4/2011 STL gửi cho Trung tâm điều hành viễn thông, Tập đồn Qn đội Viettel (Z78) Các số KPI mà nhà mạng viễn thông theo d i chất lƣợng mạng lƣới (theo tài liệu tham khảo số [18]): - SDR (SDCCH Drop Rate - tỷ lệ rớt SDCCH): ố ê ị ố ê đượ - CSSR (Call Setup Success Rate - tỷ lệ thiết lập gọi thành công) - CDR (Call Drop Rate - tỷ lệ rớt gọi): - SCR (SDCCH Congestion Rate - tỷ lệ nghẽn SDCCH): - TCR (TCH Congestion Rate - tỷ lệ nghẽn TCH): ố ầ 91 ấ ê Q trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động - CSR (Call Success Rate - tỷ lệ gọi thành công): CSR = (1 – CDR)*CSSR - HOSR (Handover Success Rate - tỷ lệ thành công chuyển giao): - TU (Traffic Utilisation - hiệu suất sử dụng tài nguyên): - SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển riêng biệt độc lập): Đây kênh báo hiệu quan trọng, đƣợc sử dụng trƣờng hợp sau:  Khi khách hàng gửi/nhận tin nhắn, tin nhắn đƣợc mang kênh  Khi máy khách hàng tự động thơng báo vị trí cho mạng biết vị trí mình(automatic location update)  Khi khách hàng thực gọi, kênh đƣợc sử dụng cho việc trao đổi, thông báo qua lại mạng máy khách hàng, trƣớc khách hàng đƣợc cấp kênh lƣu lƣợng TCH - TCH (Traffic Channel - kênh lƣu lƣợng): Khi có gọi khách hàng gọi đƣợc mang kênh Kênhlƣu lƣợng đƣợc sử dụng chế độ nhƣ sau:  Kênh toàn tốc (FR – Full Rate): Chỉ thuê bao TCH thời điểm  Kênh bán tốc (HR – Half Rate): Có thuê bao TCH thời điểm - PSR (Paging Success Rate - Tỷ lệ tìm gọi th bao thành cơng): 92 Q trình quản lý vị trí th bao thơng tin di động III.1 Báo cáo VTC (theo tài liệu tham khảo số [20]) III.1.1 Chỉ tiêu theo ngày (Normal): ĐK TT KPI Tổng Traffic SDR CDR PSR >= Chỉ tiêu/KQ Huawei PNP Nokia Toàn mạng Kết 390,450.26 146,197.88 458,529.49 848,979.76 Chỉ tiêu (%) 0.16 0.1 0.48 0.3 Kết (%) 0.23 0.16 0.29 0.27 Chỉ tiêu (%) 99.68 99.77 99.06 99.46 Kết (%) 99.45 99.58 99.23 99.33 Chỉ tiêu (%) 0.48 0.34 0.46 0.47 Kết (%) 0.82 0.62 0.83 0.82 Chỉ tiêu (%) 99.3 99.3 98.61 98.98 Kết (%) 98.62 98.82 98.45 98.52 Chỉ tiêu (%) 96.41 97.5 96.52 96.46 Kết (%) 92.02 0.00 90.67 91.26 Đánh giá HW(-46%), PNP (-64%), HW(71%), PNP(84%), HW(70%), PNP(82%), NK(80%), NET(75%) HW(97%), PNP(69%), NET(45%) HW(122%), NK(168%), NET(147%) ảng 3.1 Chỉ tiêu theo ngày 11/4/2011 mà NOC VTC g i cho Trung tâm điều hành viễn thơng Viettel (Z78) Có 4/7 số đạt tiêu:CSSR, SDR, SCR, TCR 3/7 số tồi tiêu CDR, HOSR, PSR PSR, CDR tồi tiêu 30% III.1.2 Chỉ tiêu cao điểm ĐK TT KPI Traffic Peak TU SCR