Báo hiệu trong mạng di động tế bào

Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển vũ bão Khoa học kỹ thuật, Công nghệ thông tin không ngừng lớn mạnh, mạng lưới mở rộng đại hố Hàng loạt cơng nghệ tiên tiến giới tổng đài điện tử số, truyền dẫn số PDH & SDH cáp sợi quang vi ba, thông tin di động số GSM… dịch vụ gia tăng đưa vào áp dụng mạng Viễn thông.Trong số việc triển khai áp dụng hệ thống báo hiệu kênh chung số toàn mạng Cũng hệ thống báo hiệu xây dựng sử dụng thực tế hệ thống báo hiệu số 5… hệ thống báo hiệu kênh chung số đưa năm 1980 kết tinh ưu điểm hệ thống báo hiệu trước Các ưu điểm bật hệ thống báo hiệu SS7 là: tốc độ báo hiệu cao, dung lượng lớn, độ tin cậy cao, kinh tế mềm dẻo Hệ thống báo hiệu sử dụng cho nhiều mục đích khác đáp ứng phát triển mạng tương lai Ứng dụng hệ thống báo hiệu SS7 đa dạng Nó sử dụng nhiều mạng viễn thông khác mạng điện thoại, mạng di động số GSM, mạng đa dịch vụ ISDN, mạng thơng minh IN… Mục đích luận văn nghiên cứu hệ thống báo hiệu số ứng dụng SS7 mạng viễn thông Nội dung chuyên đề chia làm chương:  Chương I giới thiệu chung báo hiệu báo hiệu mạng di động tế bào  Chương II kiến trúc báo hiệu cho hệ thống GSM  Chương III Báo hiệu số mạng GSM Do kiến thức kinh nghiệm thực tế hạn chế nên chuyên đề không tránh khỏi sai sót nhầm lẫn Nên đóng góp thầy cô bạn không giúp chuyên đề nhóm em có chất lượng cao mà cịn trang bị cho nhóm em kiến thức vững vàng nghiên cứu công tác sau Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC VIẾT TẮT CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÁO HIỆU VÀ BÁO HIỆU TRONG MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÁO HIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ CHƯƠNG 10 KIẾN TRÚC BÁO HIỆU CHO HỆ THỐNG GSM 10 CẤU TRÚC TỔNG QUAN MẠNG GSM 10 KIẾN TRÚC BÁO HIỆU CHO HỆ THỐNG GSM 11 CHƯƠNG 13 BÁO HIỆU SỐ TRONG MẠNG GSM 13 BÁO HIỆU GIỮA MSC VÀ BSS (BSSAP) 13 BÁO HIỆU GIỮA BSC VÀ BTS (LAPD) 18 BÁO HIỆU GIỮA BTS VÀ MS (LAPDm) 22 SỬ DỤNG CSSP 23 4.1 TRUNG TÂM CHUYỂN MẠCH VÀ CÁC NGHIỆP VỤ DI ĐỘNG ( MSC) 24 4.2 BỘ GHI ĐỊNH VỊ THƯỜNG TRÚ HLR 25 4.3 BỘ GHI ĐỊNH VỊ TẠM TRÚ ( VLR) 26 PHẦN ỨNG DỤNG DI ĐỘNG (MAP-Mobile Application) 26 5.1 CẬP NHẬT VỊ TRÍ 28 5.2 HỦY BỎ VỊ TRÍ .28 5.3 QUẢN LÝ CÁC THÔNG TIN CỦA THUÊ BAO 29 5.4 ĐIỀU KHIỂN, QUẢN LÝ, THU NHẬN CÁC DỊCH VỤ THUÊ BAO 29 5.5 CHUYỂN CÁC SỐ LIỆU BẢO MẬT, NHẬN THỰC 31 5.6 ĐIỀU KHIỂN CÁC DỊCH VỤ PHỤ .31 Báo hiệu mạng di động tế bào 5.7 GV: Nguyễn Thanh Trà THỰC HIỆN CHUYỂN Ô .32 BÁO HIỆU TRONG VIỆC THIẾT LẬP MỘT CUỘC GỌI .34 BÁO HIỆU TRONG VIỆC GỬI VÀ NHẬN TIN NHẮN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà DANH MỤC VIẾT TẮT SS Switching subsystem Phân hệ chuyển mạch AUC Home authenticaton center Trung tâm nhận thực VLR Visitor Location Register Bộ đăng kí định vị tạm trú HLR Home Location Register Bộ đăng kí định vị thường trú EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị MSC Mobile switching center Trung tâm chuyển mạch di động BSS Base station subsystem Phân hệ trạm gốc BSC Bse station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base transceiver station Trạm thu phát gốc MS Mobile station Máy di động OMC Operation center ISDN Interagrated network PSTN Public Switched network CSPDN Circuit Switched Public Data Mmạng số liệu công cộng Network chuyển mạch kênh PLMN Public land mobile network Mạng di động công cộng mặt đất DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng đấu nối kênh số liệu TI Transfer Identifier Khối nhận dạng giao dịch PD Discriminating Protocols Khối phân biệt giao thức BSSAP BSS Application Part Phần ứng dụng BSS and maintenance Trung tâm vận hành bảo dưỡng services digital Mạng số tích hợp đa dịch vụ telephone Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà BSSMAP BSS management Application Phần ứng dụng quản lý BSS Part GMSC Gatewat MSC Tổng đài MSC cổng DCCH Dedicatied ControlChannel Kênh điều khiển dành riêng RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy cập SDCCH Stand Alone Dedicated Control Kênh điều khiển dành riêng Channel đứng FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh TCH Traffiec Channel Kênh lưu lượng LA Location Area Vùng định vị MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động TMSI The Temporary Subscriber Identity MSRN Mobile Station Roaming Number Số vãng lai thuê bao di động LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị PCH Paging Channel Kênh tìm gọi Mobile Nhận dạng thuê bao di động tạm thời Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÁO HIỆU VÀ BÁO HIỆU TRONG MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÁO HIỆU Trong thông tin thoại báo hiệu có nghĩa la chuyền hướng dẫn thơng tin từ điểm tới điểm khác thích hợp để thiết lập, giám sát giải phóng gọi Thơng thường tín hiệu báo hiệu chia loại: tín hiệu báo hiệu mạch vịng th bao tín hiệu báo hiệu tổng đài Tín hiệu báo hiệu tổng đài chia thành tín hiệu báo hiệu kênh liên kết (CAS) ví dụ tín hiệu báo hiệu băng kênh liên kết gần với kênh thoại Thứ báo hiệu kênh chung (CCS) có nghĩa tất tín hiệu báo hiệu kênh tách biệt với tín hiệu thoại kênh báo hiệu dùng cho số lượng lớn kênh thoại Tín hiệu báo hiệu Thuê bao đấu nối tới tổng đài Tổng đài nối tới tổng đài CAS CCS Hình 1: phân loại tín hiệu báo hiệu a Báo hiệu tổng đài Thông tin báo hiệu tổng đài bao gồm tín hiệu đường dây tín hiệu đăng ký Các tín hiệu đăng ký sử dụng trình thiết lập gọi để chuyển giao địa loại thông tin Các tín hiệu đường dây sử dụng suốt trình diễn gọi để giám sát trạng thái đường dây tín hiệu mang hay liên kết trức tiếp với kênh thoại kiểu báo hiệu truyền thống gọi báo hiệu kênh liên kết Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Hình 2: tín hiệu báo hiệu tổng đài b Các loại báo hiệu:  Báo hiệu kênh liên kết CAS  Báo hiệu kênh chung CCS: ta tập trung nói báo hiệu số TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ SS7 hệ thống báo hiệu kênh chung triển khai phổ biến rộng khắp mạng viễn thông truyền thống SS7 sử dụng với chức báo hiệu cho nhiều loại hình dịch vụ gồm: dịch vụ liệu, video, thoại, audio, hay truyền thoại theo giao thức internet VoIP (Voice over Internet Protocol) Các chức dịch vụ SS7 cung cấp gồm:  Thiết lập giải phóng kết nối chuyển mạch kênh mạng cố định mạng tế bào  Cung cấp dịch bổ sung mạng tiên tiến hiển thị số thuê bao chủ gọi, tự động gọi lại…  Quản lý tính di động mạng tế bào cho phép thuê bao thay đổi vị trí địa lý trì kết nối với mạng  Thực dịch vụ nhắn tin ngắn SMS (Short Message) dịch vụ nhắn tin nâng cao thông qua chế truyền tải nội dung tin Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà  Hỗ trợ dịch vụ mạng thông minh IN (Inteligent Network) mạng số đa liệu tích hợp ISDN Mơ hình kiến trúc hệ thống báo hiệu số Mơ hình kiến trúc chức hệ thống báo hiệu số tham chiếu tới mơ hình OSI gồm lớp Các dịch vụ từ lớp đến lớp OSI cung cấp phần chuyển tải tin MTP (Message Transport Part) phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP (Signalling Connection Control Part) Từ lớp đến lớp tương ứng với mức - phần người dùng SS7 hình Mỗi giao thức sử dụng SS7 có ứng dụng riêng biệt sử dụng tương ứng với mạng mà cung cấp dịch vụ Tuỳ thuộc vào SS7 sử dụng cho mạng tế bào hay mạng thông minh, tuỳ thuộc vào việc truyền tải qua IP hay điều khiển cho mạng băng rộng ATM thay mạng ghép kênh theo thời gian TDM (Time Division Mode) mà phối hợp sử dụng giao thức SS7 khác Hình 3: Kiến trúc SS7 mơ hình tham chiếu OSI Kiến trúc hệ thống báo hiệu số chia thành hai phần chính: phần truyền tin MTP phần người dùng UP (User Part) MTP hệ thống vận chuyển chung để truyền tin báo hiệu hai điểm báo hiệu SP (Signalling Point) MTP truyền tin báo hiệu phần người dùng UP khác hoàn toàn độc lập với nội dung tin truyền MTP chịu trách nhiệm chuyển xác tin từ UP tới UP khác Điều có nghĩa tin báo hiệu chuyển kiểm tra xác trước chuyển cho UP Phần người sử dụng thực chất số định nghĩa phần người sử dụng khác tuỳ thuộc vào kiểu sử dụng hệ thống báo hiệu UP phần tạo phân tích tin báo hiệu Chúng sử dụng MTP Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà để chuyển thông tin báo hiệu đến UP khác loại Hiện tồn số UP mạng lưới: TUP (Telephone User Part): phần người sử dụng cho mạng thoại; DUP (Data User Part): phần người sử dụng cho mạng số liệu; ISUP (ISDN User Part): phần người sử dụng cho mạng ISDN; MTUP (Mobile Telephone User Part): phần người sử dụng cho mạng điện thoại di động Về lý thuyết, hệ thống CCS7 có ba phương thức hoạt động dựa liên kết đường truyền báo hiệu kênh thoại (dữ liệu gồm: gắn kết, tựa gắn kết tách biệt Trong phương thức báo hiệu liên kết, kênh thoại kênh báo hiệu liên quan nằm tuyến đường truyền nối hai điểm báo hiệu kề Phương thức báo hiệu bán gắn kết (Quasi-associated) thông tin báo hiệu liên quan đến gọi truyền hai nhiều chùm kênh báo hiệu tổng đài giang qua nhiều STP khác tới điểm báo hiệu đích thơng tin báo hiệu Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu qua gọi điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signalling transfer point) Phương thức báo hiệu tách biệt hoàn toàn (Fully dissociated) sử dụng thực tế Ưu điểm hệ thống báo hiệu số 7:  Xử lý nhanh : Trong hầu hết trường hợp , thời gian thiết lập gọi giảm xuống 1s  Dung lượng cao : mỗ kênh báo hiệu xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài nghìn gọi lúc  Tính kinh tế : Cần số lượng thiết bị so với hệ thống báo hiệu truyền thống  Độ tin cậy cao : Nhờ sử dụng tuyến báo hiệu đan xen nên mạng báo hiệu số có độ tin cậy cao  Linh hoạt : Hệ thống chứa nhiều loại tín hiệu , sử dụng cho nhiều mục đích khơng riêng cho thoại Do có nhiều ưu điểm nên hệ thống báo hiệu số ứng dụng nhiều dịch vụ viễn thông : PSTN , ISDN , IN , PLMN Sau ta tìm hiểu hoạt động báo hiệu số mạng GSM Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà CHƯƠNG KIẾN TRÚC BÁO HIỆU CHO HỆ THỐNG GSM CẤU TRÚC TỔNG QUAN MẠNG GSM Kiến trúc hệ thống GSM chia làm phần: phân hệ trạm gốc BSS, phân hệ chuyển mạch mạng NSS, phân hệ vận hành bảo dưỡng OSS Mỗi phân hệ có nhiệm vụ riêng cấu trúc thực thể chức BSS gồm có thu phát gốc BTS điều khiển trạm gốc BSC BSS cung cấp quản trị tuyến thông tin thuê bao di động MS NSS NSS não toàn mạng GSM, bao gồm trung tâm chuyển mạch cho di động MSC nút mạng thông minh đăng ký thuê bao nhà HLR, đăng ký thuê bao khách VLR, đăng ký nhận dạng thiết bị EIR trung tâm nhận thực AuC OSS cung cấp phương tiện để nhà cung cấp dịch vụ điều khiển quản trị mạng Nó gồm trung tâm vận hành bảo dưỡng OMC làm nhiệm vụ khai thác, quản lý, bảo dưỡng Hình 4: cấu trúc mạng GSM 10 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà 4.2 BỘ GHI ĐỊNH VỊ THƯỜNG TRÚ HLR HLR gọi trường hợp sau : Bởi tổng đài cố định gọi MSC cổng gọi tới thuê bao di động phải thiết lập Sự hỏi sử dụng để biết số roaming máy di động Bởi VLR phải thực thủ tục cập nhật vị trí Bởi VLR phải u cầu gửi vài số liệu liên quan tới thuê bao nằm vùng Bởi MSC phải thông tin trực tiếp tới HLR Trong trường hợp , thông tin địa số ISDN thuê bao di động gọi Nếu hai đầu cuối cần trao đổi nằm quốc gia, SCCP dịch địa thành mã điểm báo hiệu (SPC) HLR Nếu chúng hai quốc gia khác nhau, số ISDN sử dụng tên toàn cầu để truy nhập tới HLR Trong trường hợp có hai trường hợp :  VLR HLR quốc gia mạng PLMN Do VLR có bảng giao dịch SPC HLR biết từ số IMSI  VLR HLR không quốc gia Để định tuyến tin cập nhật vị trí, số liệu biết VLR IMSI thuê bao di động Số IMSI không tuân theo luật kế hoạch đánh số ISDN Một cách giải sử dụng trực tiếp số IMSI tên toàn cầu để đánh địa HLR Trong trường hợp thứ nhất, VLR có trao đổi khơng phải với HLR, thủ tục cập nhật vị trí thực Vì VLR chứa địa HLR : a) Nếu hai quốc gia địa chứa SPC HLR b) Nếu hai không nằm quốc gia địa chứa tên tồn cầu cho SCCP Địa số ISDN quốc tế thuê bao di động số cấp để rõ HLR Trong trường hợp khơng khó khăn để tạo tuyến tin Trong trường hợp thứ hai: trạm di động đăng ký VLR Khi GMSC muốn khởi tạo trao đổi với HLR, yêu cầu từ VLR địa SCCP gọi 25 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà 4.3 BỘ GHI ĐỊNH VỊ TẠM TRÚ ( VLR) Sự trao đổi với VLR xuất trường hợp sau : Khi MSC nối với VLR bắt đầu hội thoại với Khi HLR muốn gửi yêu cầu vài thông tin tới VLR Một VLR khác phải yêu cầu số IMSI từ VLR Trong trường hợp 1, mối quan hệ đặc biệt VLR MSC nó, MSC biết mã điểm báo hiệu (SPC) cần thiết để đánh địa cho tin Trong trường hợp 1, mối quan hệ đặc biệt VLR MSC nó, MSC biết mã điểm báo hiệu ( SPC) cần thiết để đánh địa cho tin Khi cập nhật vị trí, VLR gửi đến HLR địa mà sử dụng trao đổi HLR chứa sau khơng có vấn đề để bắt đầu trao đổi Vì trường hợp giải Địa :  Nếu hai nằm quốc gia (hoặc mạng báo hiệu), địa chứa SPC VLR  Nếu HLR đặt nước ngoài, địa gửi số ISDN cấp để rõ VLR sử dụng tên tồn cầu cho SCCP định tuyến Trong trường hợp này, hai VLR mạng PLMN tương tự hoàn toàn giống SPC VLR đích biết PHẦN ỨNG DỤNG DI ĐỘNG (MAP-Mobile Application) Phần ứng dụng di động (MAP) cung cấp thủ tục báo hiệu cần thiết yêu cầu để trao đổi thông tin phần tử mạng GSM Ở mô hình OSI, MAP TCAP Cả MAP TCAP thuộc lớp TCAP hỗ trợ lớp trình bày, lớp phiên lớp vận chuyển, dịch vụ giao thức, gọi phần dịch vụ trung gian (ISP) Đối với dịch vụ không đấu nối MAP sử dụng ISP coi suốt có nghĩa khơng sử dụng Vì TCAP phối ghép phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP với phần chuyển giao tin MTP phục vụ nhà cung cấp dịch vụ mạng MAP chia thành thực thể ứng dụng (AE : Application Entity) : MAP MSC , MAP - HLR , MAP - VLR , MAP - EIR , MAP AUC Tất thực thể phân định số phân hệ (SSN) Các SSN SCCP sử dụng để định địa thực thể mạng GSM 26 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Mỗi AE bao gồm số phần tử dịch vụ ứng dụng (ASE - Application Service Element) Các ASE nhóm lại ASE chung ASE đặc biệt TCAP ASE chung luôn chứa MAP - ASE Các ASE hỗ trợ việc hòa mạng AE bao gồm vài hoạt động với lỗi tham số liên quan chúng Những hoạt động sử dụng kết hợp để thực nhiệm vụ (Thực thể ứng dụng) MAP-MSC Phần ứng dụng di động- MSC ASE ASE ASE n TCAP( ASE) Phân lớp phần tử Phân lớp giao dịch MAP-HLR MAP-AUC MAP-VLR SSN SSN MAP-EIR SSN SSN SSN SCCP MTP Hình 18: Các thực thể ứng dụng (AE) phần tử dịch vụ ứng dụng (ASE) MAP Các thủ tục thực MAP : Cập nhật vị trí Huỷ bỏ vị trí Quản lý thơng tin th bao Điều khiển, quản lý, thu nhận dịch vụ thuê bao Chuyển số liệu bảo mật, nhận thực Điều khiển dịch vụ phụ 27 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Thực chuyển 5.1 CẬP NHẬT VỊ TRÍ Bản tin dùng để HLR MS (ở trạng thái không hoạt động) cập nhật địa thành công vùng VLR Trong trường hợp này, HLR giữ nguyên địa MS (chỉ vùng VLR) Hình 19: Sơ đồ hoạt động MAP UpdateLocation 5.2 HỦY BỎ VỊ TRÍ Thao tác loại bỏ địa dùng để xoá liệu thuê bao VLR trước, sau đăng ký VLR mới, cập nhật địa Khi HLR nhận tin cập nhật địa từ VLR khác với VLR bảng nó, gửi tin loại bỏ địa đến VLR cũ Bản tin loại bỏ địa bao gồm nhận diện thuê bao di động quốc tế (IMSI) nhận diện thuê bao di động nội hạt (LMSI) để xác định thuê bao bị xố liệu Người điều khiển thực thao tác để bắt buộc hạn chế chuyển vùng có thay đổi thuê bao đăng ký Nó sử dụng phần q trình xố bỏ hồn tồn th bao đăng ký Khi HLR nhận yêu cầu xoá thuê bao từ trung tâm điều hành bảo trì (OMC), HLR xoá liệu thuê bao gửi tin loại bỏ địa đến VLR phục vụ th bao Hình 20 cho thấy thơng tin đăng ký thuê bao bị hủy bỏ 28 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Hình 20: Hoạt động MAP hủy bỏ dịch vụ th bao Ngồi ra, thao tác xố bỏ địa gửi đến VLR từ HLR thuật toán xác thực khoá xác thực thuê bao bị sửa đổi 5.3 QUẢN LÝ CÁC THÔNG TIN CỦA THUÊ BAO Một HLR sử dụng quy trình quản lý thuê bao để cập nhật VLR với liệu thuê bao cụ thể thông tin cá nhân thuê bao bị sửa đổi Thông tin cá nhân th bao sửa đổi, nhà điều hành thay đổi thông tin dịch vụ dịch vụ bổ sung thuê bao Thông tin cá nhân th bao thay đổi, th bao tự kích hoạt vơ hiệu hóa hay nhiều dịch vụ bổ sung Quản lý thuê bao sử dụng thao tác chèn liệu thuê bao xoá liệu thuê bao 5.3.1 CHÈN DỮ LIỆU THUÊ BAO HLR sử dụng thao tác chèn liệu thuê bao để cung cấp VLR với thuê bao hành Nó sử dụng nhà điều hành (thông qua OMC) thuê bao tự sửa đổi liệu chặn tất số loại gọi Thao tác chèn liệu thuê bao gửi nhiều lần cần thiết để chuyển liệu thuê bao từ HLR đến VLR 5.3.2 XÓA DỮ LIỆU THUÊ BAO HLR sử dụng thao tác xố liệu th bao để thơng báo cho VLR biết dịch vụ gỡ bỏ từ thuê bao Các thuê bao đăng ký số dịch vụ, chẳng hạn chuyển vùng quốc tế Các nhà mạng sử dụng hoạt động để thu hồi đăng ký 5.4 ĐIỀU KHIỂN, QUẢN LÝ, THU NHẬN CÁC DỊCH VỤ THUÊ BAO Các thủ tục xử lý gọi chủ yếu lấy thông tin định tuyến cho phép để chấm dứt gọi đến thành công Khi gọi di động kết nối với khơng có thủ tục MAP u cầu Thủ tục MAP bao gồm việc phục hồi điều khiển gọi đến điện thoại di động chuyển đổi qua trung tâm chuyển mạch 29 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà (GMSC) gọi đến chuyển tiếp Ngồi ra, cịn xử lý định tuyến gọi mà thuê bao bận Xử lí gọi bao gồm hai hoạt động sau đây:  Gửi thông tin định tuyến (Send Routing Info)  Cung cấp dịch vụ chuyển vùng (Provide Roaming Number) Khi thuê bao từ bên mạng PSTN / ISDN quay số thuê bao di động, tạo thông báo phục vụ cho việc thiết lập giải phóng kết nối dựa thơng tin chứa MSISDN (mã đích quốc gia mã quốc gia) Sau trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng (GMSC) xác định đăng kí định vị thường trú (HLR) thuê bao dựa MSISDN với MAP gửi thông tin định tuyến để tìm nơi mà trạm di động(MS) nằm Bởi cập nhật vị trí khứ, HLR biết VLR phục vụ thuê bao Để có trạm chuyển vùng số điện thoại di động, HLR truy vấn VLR sử dụng dịch vụ chuyển vùng hoạt động dụa IMSI Khi VLR gán số lưu động (MSRN) từ số có sẵn gửi trở lại với HLR để xác nhận GMSC biết MSC mà MS nằm, tạo IAM (ISUP) với MSRN Khi MSC nhận IAM, nhận MSRN biết IMSI mà MSRN giao Lúc MSRN trở lại để sử dụng gọi tương lai 5.4.1 GỬI THÔNG TIN ĐỊNH TUYẾN Trong trường hợp gọi di động kết thúc, GMSC gửi tin nhắn đến HLR gọi bên có thơng tin định tuyến, chẳng hạn MSRN Khi nhận tin nhắn, HLR gửi yêu cầu cung cấp dịch vụ chuyển vùng đến VLR nơi thuê bao chuyển mạng 5.4.2 CUNG CẤP DỊCH VỤ CHUYỂN VÙNG VLR sử dụng tin để cung cấp thông tin định tuyến (MSRN) đến HLR trường hợp kết thúc gọi di động, gửi đến GMSC 30 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Hình 21: Hoạt động MAP GMSC yêu cầu định tuyến cho trạm di động MSC thuê bao chuyển vùng 5.5 CHUYỂN CÁC SỐ LIỆU BẢO MẬT, NHẬN THỰC 5.5.1 QUẢN LÝ IMEI Thao tác MAP mục quản lý IMEI kiểm tra IMEI, dùng để kiểm tra phần thiết bị di dộng thuộc danh sách đen, ghi hay trắng Để kiếm tra IMEI, MSC phục vụ yêu cầu MS cung cấp IMEI Sau nhận IMEI từ MS, MSC gửi IMEI tới EIR thao tác MAP kiểm tra IMEI EIR kiểm tra trạng thái IMEI gửi trả kết cho MSC Trạng thái thiết bị trắng, ghi, đen khơng rõ Thiết bị danh sách đen thiết bị báo cáo bị đánh cắp, không cấp phép để sử dụng mạng Nếu thiết bị thuộc danh sách đen, chng báo động tạo Các thiết bị danh sách xám bị nhà mạng chặn mơ hình định thiết bị (hay chí phiên phần mềm cụ thể) từ việc sử dụng mạng Thiết bị thuộc danh sách xám khơng bị cấm; thay vào lựa chọn để theo dõi thiết bị cho mục đích quan sát Danh sách trắng chứa tất thiết bị phép sử dụng 5.5.2 QUẢN LÝ NHẬN THỰC Thao tác MAP gửi thông tin nhận diện thao tác giai đoạn thuộc mục quản lý xác thực Khi MS chuyển tới vùng VLR mới, VLR hỏi VLR cũ thao tác gửi nhận diện để thu thập thông tin xác thực Thao tác gửi TMSI tham số, kết thu bao gồm TMSI thông tin xác thực khác (RAND, SRES KC tuỳ chọn) Nếu thu thông tin này, thu hồi thơng tin từ HLR sử dụng thao tác gửi thông tin xác thực 5.6 ĐIỀU KHIỂN CÁC DỊCH VỤ PHỤ Dịch vụ hỗ trợ bao gồm thao tác sau đây: 31 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà  Đăng ký SS  Xố SS  Kích hoạt SS  Bỏ kích hoạt SS  Tra hỏi SS  Đăng ký mật  Lấy mật Ngoài dịch vụ hỗ trợ, thao tác sau coi dịch vụ bổ sung phi cấu trúc:  Process Unstructured SS-Request  Unstructured SS-Request  Unstructured SS-Notify Ngoài ra, MAP hỗ trợ dịch vụ tin nhắn SMS 5.7 THỰC HIỆN CHUYỂN Ô Việc chuyển vùng MSC gọi chuyển vùng liên MSC : chuyển vùng chuyển vùng Chuyển vùng gọi chuyển từ MSC điều khiển (MSC-A) sang MSC khác (MSC-B) Chuyển vùng chuyển vùng liên MSC thêm vào xảy gọi Sau gọi chuyển từ MSC-A sang MSC-B, chuyển vùng khác xảy ra, chuyển vùng MSC-C quay trở lại MSC-A Hình 22: Trình tự hoạt động MAP chuyển vùng 5.7.1 CHUẨN BỊ CHUYỂN VÙNG Bản tin chuẩn bị chuyển vùng dùng để mang yêu cầu hồi đáp MSC bắt đầu chuyển vùng liên MSC (MSC-A sang MSC-B) Bản tin BSSAP HAN_REQ HAN_ACK trao đổi nhằm mục đích MSC-A 32 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà định chuyển vùng cho MSC khác hay không Bản tin chuẩn bị chuyển vùng không chứa thông tin thuê bao, thông tin cần thiết cho MSC-B giúp phân bổ tài nguyên vô tuyến vài thông tin tuỳ chọn khả thi khác, ví dụ IMSI 5.7.2 GỬI TÍN HIỆU CUỐI Sau chuyển vùng liên MSC thành công (MSC-A sang MSC-B chuyển vùng bản), MSC-B gửi tin gửi tín hiệu cuối tới MSC-A nhằm cho phép giải phóng tài ngun vơ tuyến Nếu gọi thiết lập từ MSC-A, giữ quyền điều khiển gọi MSC mỏ neo sau chuyển vùng Do vậy, MSC-B không nhận thông tin gọi giải phóng Để giải vấn đề này, MSC-A gửi tin tín hiệu cuối tới MSC-B để thơng báo giải phóng tài ngun vơ tuyến 5.7.3 BÁO HIỆU LỖI VÀO TIẾN TRÌNH Bản tin báo hiệu lối vào tiến trình lối vào phía trước dùng để gửi tin BSSAP MS MSC mỏ neo cách suốt MSC mỏ neo MS Như nói trước đó, MSC-A giữ quyền điều khiển gọi sau chuyển vùng liên MSC thành công MSC-A MSC-B Bản tin BSSAP chuyển từ MS đến MSC-A thông qua MSC-B Bản tin báo hiệu lối vào tiến trình mang liệu từ MS đến MSC-A gửi từ MSC-B đến MSC-A Điều ngược lại xảy với tin báo hiệu lối vào phía trước, liệu mang từ MSC-A đến MS thông qua MSC-B 5.7.4 BÁO HIỆU LỐI VÀO PHÍA TRƯỚC Nếu thơng tin điều khiển gọi yêu cầu gửi nhằm phục vụ MSC (MSCB), mỏ neo (MSC điều khiển, MSC-A) gửi thông tin cách sử dụng tin báo hiệu lối vào phía trước Hình 23: Hướng báo hiệu lối vào tiến trình báo hiệu lối vào phía trước 5.7.5 CHUẨN BỊ CHUYỂN VÙNG KẾ TIẾP Nếu chuyển vùng liên MSC yêu cầu (quay lại MSC-A MSC khác MSC-C), MSC-B gửi tin cho MSC-A Nó chứa thơng tin u cầu cho MSC-A để gửi tin chuẩn bị chuyển vùng tới MSC-C 33 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà BÁO HIỆU TRONG VIỆC THIẾT LẬP MỘT CUỘC GỌI Báo hiệu mạng di động phức tạp nhiều so với báo hiệu mạng điện thoại thơng thường MS thường xun di động nên thường xuyên phải cập nhật vị trí địa lý tương đối them yêu cầu phải có tín hiệu báo hiệu lúc MS di chuyển sang ô bên cạnh , từ điều yêu cầu phải có hệ thống báo hiệu nhanh xác Cuộc gọi thuê bao di động đến thuê bao cố định: Giả thiết MS hoạt động thiết bị dị tần số GSM để tìm kênh điều khiển Sau đó, thiết bị đo cường độ tín hiệu từ kênh ghi lại Cuối chuyển sang kết nối với kênh có tín hiệu mạnh nhất.Thuê bao sử dụng MS gọi A muốn thực gọi tới thuê bao cố định B Thuê bao A quay tất chữ số thuê bao B ấn phím gọi khởi đầu tin báo “yêu cầu kênh” từ MS tới BSS Điều thực việc BSS định kênh điều khiển riêng (DCCH) kênh báo hiệu MS BSS thiết lập Tin báo “yêu cầu dịch vụ” gửi từ BSS tới MSC sau tiếp tục chuyển tới VLR VLR tiến hành nhận thực trước MS đăng ký VLR khơng phải VLR lấy thông số nhận thực từ HLR Nhận thực thuê bao (tùy chọn )diễn cách sử dụng tin báo nhận thực thuật toán bảo mật nhận thực thành cơng việc thiết lập gọi tiếp tục Nếu mật mã sử dụng dùng từ thời điểm nhận thực thành công Tin báo “thiết lập”được gửi tới MSC với thông tin gọi (loại gọi , số bị gọi …) tin báo hướng từ MSC tới VLR MSC khởi đầu việc kiểm tra IMEI MS Trong việc trả lời tin báo “thiết lập” (được gửi bước 4), VLR gửi tin báo “hoàn thành thiết lập gọi” tới MSC MSC thông tin cho MS biết phương thức tiến hành gọi Sau MSC định kênh lưu lượng tới BSS (“lệnh định”),BSS lại ấn định kênh lưu lượng giao diện vô tuyến , MS trả lời tới BSS (BSS lại trả lời MSC) với tin báo hoàn thành địa Một tin báo “địa đầu địa cuối -IFAM”(Initial Final Address Message) gửi tới mạng PSTN , mạng PSTN xử lý gây rung chng bên th bao cố định cấp tín hiệu hồi âm chuông thuê bao di động 34 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Khi thuê bao B trả lời “ANS” tin báo “đấu nối” hướng tới MS từ MSC , MSC cấp tín hiệu điều khiển ngắt hồi âm chng MS , Sau MS nối kênh lưu lượng GSM tới mạch PSTN , việc đấu nối từ thuê bao di động tới thuê bao cố định hồn thành q trình đàm thoại bắt dầu diễn Hình 19: Lưu đồ báo hiệu cho gọi từ di động đến cố định 35 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Thuê bao cố định gọi thuê bao di động : Điểm khác biệt quan trọng so với gọi từ thiết bị di động vị trí thiết bị khơng biết xác Chính trước kết nối, mạng phải thực công việc xác định vị trí thiết bị di động Từ điện thọai cố định, số điện thoại di động gửi đến mạng PSTN Mạng phân tích, phát từ khóa gọi mạng di động, mạng PSTN kết nối với trung tâm GMSC nhà khai thác thích hợp GMSC phân tích số điện thoại di động để tìm vị trí đăng ký gốc HLR thiết bị cách thức nối đến MSC/VLR phục vụ HLR phân tích số điện thoại di động để tìm MSC/VLR phục vụ cho thiết bị Nếu có đăng ký dịch vụ chuyển tiếp gọi đến, gọi trả GMSC với số điện thoại yêu cầu chuyển đến HLR liên lạc với MSC/VLR phục vụ MSC/VLR gửi thông điệp trả lời qua HLR đến GMSC GMSC phân tích thơng điệp thiết lập gọi đến MSC/VLR MSC/VLR biết địa LA thiết bị nên gửi thông điệp đến BSC quản lý LA BSC phát thông điệp tồn thuộc LA Khi nhận thông điệp, thiết bị gửi yêu cầu ngược lại 10 BSC cung cấp khung thông điệp chứa thông tin 11 Phân tích thơng điệp BSC gửi đên để tiến hành thủ tục bật trạng thái thiết bị lên tích cực, xác nhận, mã hóa, nhận diện thiết bị 12 MSC/VLR điều khiển BSC xác lập kênh rỗi, đỗ chuông Nếu thiết bị di động chấp nhận trả lời, kết nối thiết lập Trong trường hợp thực gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động, qúa trình diễn tương tự điểm giao tiếp với mạng PSTN điện thoại cố định thay MSC/VLR khác 36 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Hình 20: Lưu đồ báo hiệu cho gọi từ cố định đến di động 37 Báo hiệu mạng di động tế bào   GV: Nguyễn Thanh Trà BÁO HIỆU TRONG VIỆC GỬI VÀ NHẬN TIN NHẮN Gửi tin nhắn : Thiết bị di động kết nối vào mạng Nếu kết nối có sẵn, q trình bỏ qua Sau hồn tất thành cơng qúa trình xác thực, nội dung thông điệp chuyển đến Trung Tâm Dịch Vụ Tin Nhắn (SMS-C – Short Message Service Center) Nhận tin nhắn : Người dùng gửi tin nhắn đến SMS-C SMS-C gửi tin nhắn đến SMS-GMSC SMS-GMSC truy vấn HLR thông tin định tuyến HLR đáp ứng truy vấn SMS-GMSC chuyển thông điệp lại cho MSC/VLR định Tiến hành nhắn tin tìm kiếm kết nối thiết bị vào mạng Nếu xác thực thành công, MSC/VLR phát tin nhắn đến thiết bị Nếu truyền nhận tin nhắn thành công, MSC/VLR gửi báo cáo SMS-C; ngược lại, MSC/VLR thông báo cho HLR gửi báo cáo lỗi SMS-C 38 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà TÀI LIỆU THAM KHẢO Thông tin di động số, Nguyễn Phạm Anh Dũng Bài giảng Bóa hiệu điều khiển kết nối, Ths.GVC Hoàng Trọng Minh, ThS Nguyễn Thanh Trà, Hà Nội, 4/2013 Signaling System No (SS7/C7): Protocol, Architecture, and Services, Lee Dryburgh, Jeff Hewett , 02/08/2004 Hệ thống báo hiệu đồng mạng viễn thông Đỗ Dũng, 1998 Bài giảng hệ thống báo hiệu, Nguyễn Khánh Toàn, 1996 39 ... dạng thuê bao di động tạm thời Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÁO HIỆU VÀ BÁO HIỆU TRONG MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÁO HIỆU Trong thông... chuyển vùng tới MSC-C 33 Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà BÁO HIỆU TRONG VIỆC THIẾT LẬP MỘT CUỘC GỌI Báo hiệu mạng di động phức tạp nhiều so với báo hiệu mạng điện thoại thông thường... Báo hiệu mạng di động tế bào GV: Nguyễn Thanh Trà Hình 2: tín hiệu báo hiệu tổng đài b Các loại báo hiệu:  Báo hiệu kênh liên kết CAS  Báo hiệu kênh chung CCS: ta tập trung nói báo hiệu số TỔNG