Nhóm 17 giao thức và thủ tục báo hiệu UTRAN UTMS

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I - - TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: GIAO THỨC VÀ THỦ TỤC BÁO HIỆU UTRAN UMTS Môn: Báo hiệu điều khiển kết nối Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Hoàng Trọng Minh Sinh viên thực hiện: Giáp Quốc Khánh – B18DCVT232 Trương Quang Huy – B17DCVT180 Nguyễn Bá Long – B18DCVT254 Nhóm: 17 Hà Nội, 10/2021 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ UMTS VÀ UTRAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Kiến trúc hệ thống UMTS 1.3 Mobile Station - MS (hay User Equipment – UE) 1.4 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) 1.5 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC 1.6 Node B 1.7 Mạng lõi 10 1.8 Kiến trúc giao thức UTRAN 11 1.8.1 Các giao thức 11 1.8.2 Kiến trúc giao thức mạng UMTS 11 CHƯƠNG II: THỦ TỤC BÁO HIỆU TRONG UTRAN UMTS 13 2.1 Các giao diện vô tuyến UMTS 13 2.1.1 Giao diện Iub 13 2.1.1.1 Iub – Control Plane 13 2.1.1.2 Iub – User Plane 15 2.1.2 Giao diện Iur 15 2.1.3 Giao diện Iu 17 2.1.3.1 IuCS – User/Control Plane 18 2.1.3.2 IuPS – User/Control Plane 19 2.1.4 Giao diện Uu 19 2.2 Xử lý gọi giao diện Iub 20 2.2 Thủ tục gọi UMTS 22 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS LỜI NÓI ĐẦU UMTS mạng di động hệ thứ (3G) sử dụng kỹ thuật trải phổ WCDMA UMTS chuẩn hóa tổ chức 3GPP UMTS đơi cịn gọi 3GSM để khả "interoperability" GSM UMTS UMTS phát triển lên từ nước sử dụng GSM UMTS sử dụng băng tầng khác với GSM Mạng UMTS gồm hai phần, phần mạng truy nhập vô tuyến (UMTS UTRAN) phần mạng lõi Vấn đề báo hiệu mạng UMTS phần quan trọng viễn thơng Vì nhóm chúng em tìm hiểu số vấn đề liên quan đến báo hiệu mạng truy nhập UMTS Nội dung đề tài gồm chương:  Chương I: Tổng quan UMTS UTRAN  Chương II: Thủ tục báo hiệu UMTS UTRAN  Chương III: Kết luận Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.TS Hoàng Trọng Minh có góp ý, giúp đỡ chúng em hồn thành tiểu luận Do thời gian có hạn kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót, nhóm mong nhận ý kiến đóng góp thầy tồn thể bạn! Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS THUẬT NGỮ VIẾT TẮT UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS: Universal Mobile Telecommunications Systems CDMA: Code Division Multiple Access WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access 3GPP: The 3rd Generation Partnership Project GSM: Global System for Mobile Communication GPRS: General Packet Radio Service FDD: Frequency - Division Duplexing TDD: Time – Division Duplexing TD-CDMA: Time – Division – Code Division Multiple Access HSPA: High Speed Packet Access MS: Mobile Station CN: Core Network UE: User Equipment ME: Mobile Equipment USIM: The Universal Subscriber Identity Module SIM: Subscriber Identity Module/ Subscriber Identification Module CS: Control Switched PS: Packet Switched ATM: Asynchronous Transfer Mode RNC: Radio Network Controller SGSN: Serving GPRS Support Node BSC: Base Station Controller BTS: Base Transceiver Station Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS O&M: Operations anh Maintenance RRC: Radio Resource Control RRM: Radio Resource Managenment QoS: Quality of Service CRNC: Controlling RNC DRNC: Drift RNC SRNC: Serving RNC NBAP: Node-B Application Part FEC: Forward Error Corecction QPSK: Quadrature phase-shift keying HLR: Home Location Register MSC/VLR: Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register GMSC: Gateway MSC GGSN: Gateway GPRS Support Node ALCAP: Access Link Control Application Part AAL: ATM Adaptation Layer RL: Radio Link RACH: Random Access Channel FACH: Forward Access Channel PCH: Paging Channel SDH: Synchronous Digital Hierarchy UPFP: User Plane Framing Protocol SSCOP: Service Specific Connection Oriented Protocol Provides MAC: Medium Access Control Protocol RLC: Radio Link Control Protocol SSCF: Service Specific Coordination Function Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS STC: Signaling Transport Converter RCR: Radio Resource Control Protocol AAL2L3: AAL2 layer MM: Mobility Management SM: Session Management CC: Call Control PDCP: Packet Data Convergence Protocol BMC: Broadcast/Multicast Protocol RNSAP: Radio Network Subsystem Application Part IP: Internet Protocol SCTP: Stream Control Transmission Protocol MTP3-B: Message Transfer part Level – Broadband SCCP: Signaling Connection Control Part AMR: Adaptive Multi-Rate code TAF: Terminal Adaptation Function RLP: Radio Link Protocol RAB: Radio Access Bearer DCH: Dedicated Channel DCCH: Dedicated Control Channel NAS: NonAccess Stratum TMSI: Temporary Mobile Subscriber Identity IMSI: International Mobile Subscriber Identity LAI: Location Area Identity Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Kiến trúc UMTS đơn giản Hình 1.2: UMTS UTRAN Hình 1.3: Cấu trúc RNC Hình 1.4: Cấu hình chức node B Hình 1.5: Kiến trúc giao thức mạng UMTS Hình 2.1: Các giao diện UTRAN Hình 2.2: Iub – Control Plane Hình 2.3: Iub – User Plane Hình 2.4: Giao diện Iur Hình 2.5: Kiến trúc giao diện Iu Hình 2.6: IuCs – User/Control Plane Hình 2.7: IuPS – User/Control Plane Hình 2.8: Cấu trúc phân lớp giao diện vơ tuyến Hình 2.9: Thủ tục trao đổi thông tin báo hiệu qua Iub Hình 2.10: Thiết lập kết nối RRC Hình 2.11: Xác thực mật mã Hình 2.12: Thành lập RAB thiết lập gọi Hình 2.13: Thực gọi Hình 2.14: Iu bearer release Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ UMTS VÀ UTRAN 1.1 Giới thiệu chung Thế hệ di động thứ (3G) công nghệ truyền thông hệ thứ cho phép truyền liệu thoại liệu phi thoại (dữ liệu, mail, tin nhắn, hình ảnh…) Mạng 3G đặc trưng tốc độ dự liệu cao, tăng hiệu sử dụng phổ tần nhiều cải tiến khác Có loạt chuẩn công nghệ di động 3G, tất dựa CDMA, bao gồm: UMTS (dùng FDD lẫn TDD), CDMA 2000 VÀ TD – SCDMA UMTS (đơi cịn gọi 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA UMTS chuẩn hố 3GPP UMTS cơng nghệ 3G lựa chọn hầu hết nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để lên 3G Tốc độ liệu tối đa 1920Kbps (gần 2Mbps) Mỗi ngày giới số lượng mạng thương mai tăng lên nhanh chóng nên nhà điều hành mạng cung cấp thiết bị cần phải hiểu việc xử lý phân tích thủ tục báo hiệu UMTS để điều hành mạng, phát lỗi xử lý Giao diện vô tuyến UMTS dựa W-CDMA chứa đựng đặc tính kĩ thuật HSPA W-CDMA sử dụng kênh có độ rộng 5MHz ghép cặp không ghép cặp xác định rõ UMTS rel 99 rel HSPA giới thiệu rel (đường xuống) rel (đường lên) mang tới tốc độ bit lớn đáng kể cải thiện ứng dụng chuyển mạch gói 1.2 Kiến trúc hệ thống UMTS Mạng UMTS bao gồm phần chính:  Phần trạm di động (Mobile Station-MS)  Phần truy nhập vô tuyến (UMTS – UTRAN)  Phần mạng lõi (Core Network - CN) Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS 1.3 Mobile Station - MS (hay User Equipment – UE) UE thiết bị người dùng UMTS thiết kế module, trạm di động thực chức giao tiếp người sử dụng với hệ thống UE gồm hai phần:  Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến sử dụng cho thông tin vô tuyến giao diện Uu  Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): Là thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực thuật tốn nhận thực, lưu giữ khóa nhận thực số thông tin thuê bao cần thiết Khác biệt lớn USIM SIM GSM USIM download được, truy nhập qua mơi trường vơ tuyến thay đổi mạng USIM mạch điện tích hợp tổng thể (tồn cầu) có dung lượng lớn SIM 1.4 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) Mạng truy nhập vơ tuyến có nhiệm vụ thực chức liên quan đến truy nhập vô tuyến - Các đặc tính UTRAN:  Hỗ trợ UTRAN tất chức liên quan Đặc biệt ảnh hưởng lên việc thiết kế yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một đầu cuối kết nối qua hay nhiều tích cực) thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù WCDMA  Đảm bảo tính chung cho xử lý số liệu chuyển mạch kênh chuyển mạch gói ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến cách sử dụng giao diện để kết nối UTRAN đến vùng PS CS mạng lõi  Đảm bảo tính chung với GSM cần thiết  Sử dụng truyền tải ATM chế truyền tải UTRAN - Các thành phần mạng UTRAN:  thành phần mạng UTRAN RNC Node B UTRAN phân chia thành miền RNS (Radio Network Subsystem) riêng gồm RNC node B mà điều khiển Mỗi node B quản lý nhiều cell  Các phần tử mạng tồn MSC, SGSN, HLR mở rộng theo yêu cầu UMTS RNC NodeB phải thiết kế RNC thay cho BSC Node B thay cho BTS Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS 1.5 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC Thành phần biên UTRAN RNC (Radio Network Controler) Một điều khác BSS RNC kết nối với qua giao diện Iur Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC phần tử chuyển mạch điều khiển UTRAN RNC nằm hai giao diên IuB Iu RNC UMTS tương đương với BSC GSM có nhiều tính Nó có thêm giao diện Iur để giao tiếp RNC trường hợp chuyển vùng mềm Một chức mà BSC khơng có Việc quản lý tính di động (MM) chuyển từ mạng lõi sang RNC điểm khác với GSM Điều khiển việc sử dụng đảm bảo tin cậy tài nguyên vô tuyến Chức là: điều khiển chấp nhận gọi, quản trị kênh mang vô tuyến, điều khiển công suất, điều khiển tắc nghẽn, O&M Cấu trúc RNC thể hình vẽ: Hình 1.3: Cấu trúc RNC RNC phần tử mạng chịu trách nghiệm điều khiển tài ngun vơ tuyến UTRAN Nó giao diện với CN kết nối với giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS CHƯƠNG II: THỦ TỤC BÁO HIỆU TRONG UTRAN UMTS 2.1 Các giao diện vô tuyến UMTS Các giao diện mạng truy nhập UMTS - UTRAN trình bày hình sau:  Giao diện Cu: Là giao diện USIM ME Giao diện tuân theo khuôn dạng chung cho thẻ thông minh  Giao diện Uu: Là giao diện mà qua UE truy cập phần tử cố định hệ thống mà giao diện mở quan trọng UMTS  Giao diện Iu: Giao diện nối UTRAN với CN, cung cấp cho nhà khai thác khả trang bị UTRAN CN từ nhà sản xuất khác  Giao diện Iur: Cho phép chuyển giao mềm từ RNC nhà sản xuất khác  Giao diện Iub: Giao diện cho phép kết nối node B tới RNC Hình 2.1: Các giao diện UTRAN 2.1.1 Giao diện Iub 2.1.1.1 Iub – Control Plane Các chồng giao thức giao diện Uu Iub mặt điều khiển trình bày hình sau: Hình 2.2: Iub – control plane Trong đó: - NBAP (Node B Application Part): Giao thức sử dụng RNC nút B cho phép cấu hình, quản lý thiết lập kênh giao thức Iub Uu Báo hiệu giao diện Iub NBAP gồm hai phần tử chính: 13 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS  NBAP chung (C – NBAP):  Thiết lập đoạn nối vô tuyến RL (Radio Link) UE chọn điểm kết cuối lưu lượng  Cấu hình ô  Xử lý kênh RACH/FACH PCH  Khởi xướng báo cáo đo đạc đặc thù ô nút B  NBAP riêng (D – NBAP):  Bổ sung, giải phóng lập cấu hình lại đoạn nối vô tuyến  Xử lý kênh riêng dung chung  Xử lý kết hợp chuyển giao - ATM (Asynchoronous Transfer Mode) Chế độ truyền dẫn dị sử dụng UMTS hình thức truyền tải tất giao diện Iu Lớp vật lý SDH qua sợi quang Đơn vị nhỏ ATM cell Nó truyền kênh ảo Nhiều kênh ảo chạy đường truyền ảo - AAL (ATM Adaptation Layer) Lớp thích ứng ATM: để truyền dẫn cáo giao thức cao qua ATM, u cầu phân lớp thích ứng Các lớp chứa thích ứng chung phần thích ứng với dịch vụ cụ thể - UPFP (User Plane Framing Protocol) Giao thức đóng khung mặt người dùng sử dụng giao diện Iur Iub để frame hóa kênh hỗ trợ SRNC nút B - SSCOP (Service Specific Connection Oriented Protocol Provides) Cơ chế thiết lập giải phóng kết nối, trao đổi thông tin báo hiệu tin cậy thực thể báo hiệu - MAC (Medium Access Control Protocol) Giao thức điều khiển truy nhập đường truyền, điều khiển truy nhậpj vào lớp vật lý Các kênh logic lớp cao ánh xạ vào kênh truyền tải lớp thấp - RLC (Radio Link Control Protocol) Giao thức điều khiển lien kết vô tuyến cung cấp dịch vụ vận chuyển đến lớp cao gọi dịch vụ tải vơ tuyến Có chế độ làm việc transparent, acknowledged, unacknowledged - SSCF (Service Specific Coordination Function) Chức phối hợp dịch vụ cụ thể, giao thức chức phôi hợp nội thích ứng thơng tin đến tới lớp cao - STC (Signaling Transport Converter) Giao thức chuyển đổi truyền tải báo hiệu tin riêng mà chúng chuyển đổi tin từ nút thấp tới lớp cao có tham số theo yêu cầu - RRC (Radio Resource Control Protocol) 14 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS Giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến phân lớp lớp giao diện vô tuyến UMTS tồn mặt điều khiển Nó cung cấp dịch vụ truyền tải thong tin tói NAS chịu trách nghiện điều khiển cấu hình giao diện vơ tuyến UMTS lớp - AAL2L3 (AAL2 layer 3) Giao thức AAL2 lớp tên gọi chung cho giao thức báo hiệu lớp truyền tải để cài đặt giải phóng kênh mang - MM (Mobility Management) Quản lý di động, thuật ngữ chung cho chức di động cung cấp PLMN… theo dõi thiết bị di động di chuyển quang mạng đảm bảo kết nối trì - SM (Session Management) Quản lý phiên – giao thức sử dụng UE SGSN để tạo, sửa đổi, theo dõi, hết thúc phiên với nhiều thành phần tham dự, bao gồm đa phương tiện gọi internet - CC (Call Control) Điều khiển gọi bao gồm số thủ tục cho điều khiển di động 2.1.1.2 Iub – User Plane - PDCP (Packet Data Convergence Protocol) Giao thức hội tụ liệu gói dử dụng để định dạng liệu thành dạng cấu trúc phù hợp trước truyền qua giao diện vô tuyến cung cấp dịch vụ cho NAS hoăc trạm chuyển tiếp RNC - BMC (Broadcast/Multicast Protocol) Điều chỉnh dịch vụ broadcast multicast giao diện vô tuyến phân lớp lớp 2, tồn mặt người dùng - Application Data Các giao thức gói dựa IP Hình 2.3: Iub - User Plane 2.1.2 Giao diện Iur Giao diện Iur RNC cho thấy giải pháp mạng truyền tải:  SSCP tin RNSAP chạy SSCOP  SSCP M3UA lớp truyền tải lớp IP 15 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS Chức giao diện Iur:  Hỗ trợ tính di động sở RNC  Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng  Hỗ trợ kênh lưu lượng chung  Hỗ trợ quản lý tài nguyên toàn cục Các giao thức sử dụng Iur - User/Control Plane đảm nhiệm chức sau: - RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part) Phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến gồm giao thức truyền thông, sử dụng giao diện Iur luật mã hóa gói PER Giao thức báo hiệu RNSAP nói chung thực phần chức Iur hai điều khiển mạng vô tuyến tùy theo yêu cầu nhà khai thác  Hỗ trợ tính di động sở RNC:  Hỗ tợ việc đặt lại SRNC  Hỗ trợ vùng cập nhật đăng kí UTRAN RNC  Hỗ trợ tìm gọi RNC  Báo lỗi giao thức  Hỗ trợ lưu lượng kênh chung:  Thiết lập, thay đổi giải phóng kênh riêng DRNC chuyển giao cứng chuyển giao mềm trạng thái kênh riêng  Thiết lập giải phóng kết nối truyền tải qua giao diện Iur  Truyền khối truyền tải DRNC SRNC  Quản lý đoạn nối vô tuyến DRNC thông qua thủ tục báo cáo đo thiết lập công suất  Hỗ trợ lưu lượng kênh chung:  Thiết lập giải phóng kết nối truyền tải qua Iur cho luồng số liệu kênh chung  Phân chia lớp MAC SRNC  Hỗ trợ quản lý tài nguyên toàn cục:  Truyền kết đo ô hai RN  Truyền thong tin định thời nút B hai RN  Tổng kết chức Iur - IP (Internet Protocol) Giao thức internet cấp dịch vụ phi kết nối mạng gồm tính đánh địa chỉ, xác lập kiểu dịch vụ, phân mảnh ghép gói tin hỗ trợ bảo mật - SCTP (Stream Control Transmission Protocol) Giao thức truyền dẫn điều khiển luồng cung cấp chức xác nhận lỗi cho luồng liệu Các vấn đề ngắt liệu, tổn hao liệu hay trùng lặp xác nhận số thứ tự trường kiểm tra tổng SCTP cho phép truyền lại phát lỗi gây ngắt nguồn liệu 16 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS - MTP3 - B (Message Transfer Part Level 3- Broadband) Phần chuyển tin mức dàng cho mạng băng rộng, cung cấp nhận dạng truyền tin mức cao, đồng thời cung cấp chức định tuyến chia tải - M3UA (MTP3 User Adaptation layer) Lớp tương thích người dùng MTP mức tuong đương chức MTP3 M3UA mở rộng để truy cập tới dịch vụ MTP3 cho ứng dụng điều khiển từ xa dựa IP - SCCP (Signaling Connection Control Part) Phần điều khiển kết nối báo hiệu cung cấp dịch vụ truyền tin hai điểm báo hiệu mạng Hình 2.4: Giao diện Iur 2.1.3 Giao diện Iu Iu giao diện UTRAN mạng lõi Là giao diện mở quy ước để hỗ trợ hoạt động đa nhà cung cấp dịch vụ Có kiểu giao diện thực giao diện Iu Giao diện Iu hướng tới chuyển mạch lõi mạng lõi, gọi Iu - PS, giao diện Iu hướng tới miền chuyển mạch kênh gọi Iu - CS hướng tới miền chuyển mạch quảng bá gọi Iu – BS 17 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS Hình 2.5: Kiến trúc giao diện Iu Giao diện Iu có kiến trúc phân cấp nơi mà lớp thực thể cao điều khiển vài lớp thực thể thấp Sự phân cấp cho báo hiệu kết nối điểm cuối CN - UTRAN sau:  Mỗi điểm truy nhập CN kết nối tơi nhiều điểm truy nhập UTRAN  Với miền CS PS, điểm truy nhập UTRAN không kết nối tới nhiều điểm truy nhập CN miền CN  Với miền BC, điểm truy nhập UTRAN kết nối với nhiều điểm truy nhập CN Giao thức Iu hỗ trợ:  Thủ tục thiết lập, trì, giải phóng vật mang truy nhập vơ tuyến  Thủ tục thực bàn giao hệ thống tái định vị SRNS 2.1.3.1 IuCS – User/Control Plane Hình 2.6: IuCS – User/Control Plane Chồng giao thức điều khiển/người dùng Iu – CS bao gồm số giao thức:  AMR (Adaptive Multirate Codec) Mã hóa đa tố độ thích ứng cung cấp miền tóc độ rộng cho liệu sử dụng cho mã hóa tốc độ thấp cho giao diện vô tuyến  TAF (Terminal Adaptation Function) 18 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS Chức tương thích đầu cuối giao thức hỗ trợ biến đổi nhiều kiểu thiết bị đầu cuối khác vào mạng  RLP (Radio Link Protocol) Giao thức liên kết vô tuyến điều khiển truyền dẫn liệu mạng GSM UMTS Vùng chuyển mạch kênh liên quan tới tập thực thể xử lý lưu lượng người dùng báo hiệu liên quan Tại gồm thành phần MSC, GMSC, VRL chức liên kết liên mạng IWF tơi mạng PSTN 2.1.3.2 IuPS – User/Control Plane Hình 2.7: IuPS – User/Control Plane Vùng chuyển mạch gói gồm thực thể liên quan tói truyền dẫn gói SGSN, GGSN cổng biên BG Lưu lượng IP truyền tải AAL5 ATM Vì khơng tồn lớp ALCAP mặt điều khiển để thiết lập xóa bỏ kết nối ảo chuyển mạch lớp AAL2 2.1.4 Giao diện Uu - Cấu trúc giao diện vô tuyến Uu phân thành lớp giao thức:  Lớp đoạn nối số liệu L1  Lớp đoạn nối số liệu L2  Lớp mạng L3 Hình 2.8: Cấu trúc phân lớp giao diện vô tuyến - Lớp chia thành lớp con:  MAC (Medium Access Control): Điều khiển truy nhập môi trường 19 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS  RLC (Radio Link Control): Điều khiển đoạn nối  PDCP (Packet Data Convergenca Protocol): Giao thức hội tụ số liệu gói  BMC (Boardcast/Multicast Control): Điều khiển quảng bá/ đa phương 2.2 Xử lý gọi giao diện Iub Giao diện Iub nằm RNC node B RNC điều khiển node B thông qua Iub số tác vụ như: thỏa thuận tài nguyên vô tuyến, bổ sung loại bỏ tế bào khỏi node B, hỗ trợ kiểu truyền thông khác liên kết điều khiển Giao diện Iub cho phép truyền dẫn liên tục chia sẻ giao diện Abis/GMS giao diện Iub, tối thiểu số lượng tùy chọn có sẵn phần chức RNC node B Bên cạnh chức điều khiển ô, thêm loại bỏ liên kết vô tuyến ô thuộc quản lý node B, Iub hỗ trợ chức O&M node B Iub cho phép chuyển mạch kiểu kênh khác nhằm trì kết nối Các chức chi tiết Iub sau:  Tái định vị điều khiển mạng dịch vụ vô tuyến SRNC (Serving Radio Network Controller): Chuyển chức SRNC nguồn tài nguyên liên quan tới Iu từ RNC tới RNC khác  Quản lý kênh mang truy nhập vô tuyến RAB (Radio Access Bearer): Bao gồm thiết lập, quản lý giải phóng kênh mang truy nhập vơ tuyến  Yêu cầu giải phóng RAB: gửi yêu cầu giải pháp kênh mang truy nhập vô tuyến tới mạng lõi CN  Giải phóng tài nguyên kêt nối Iu: Giải phóng tồn tài ngun liên quan tới kết nối Iu Gửi u cầu giải phóng tồn kết nối Iu tới mạng lõi CN  Quản lý tài nguyên truyền tải Iub: Quản lý liên kết Iub, quản lý cấu hình ơ, đo hiệu mạng vô tuyến, quản lý kiện tài nguyên, quản lý kênh truyền tải chung, quản lý tài nguyên vô tuyến, xếp cấu hình mạng vơ tuyến  Quản lý thông tin hệ thống lưu lượng kênh chung: Điều khiển chấp nhận, quản lý công suất, truyền liệu  Quản lý lưu lượng kênh cố định: Quản lý giám sát liên kết vô tuyến, định giải tỏa kênh, báo cáo thông tin đo kiểm, quản lý kênh truyền tải dành riêng, truyền liệu  Quản lý lưu lượng kênh chia sẻ: Chỉ định giải tỏa kênh, quản lý công suất, quản lý kênh truyền tải, truyền liệu  Quản lý đồng định thời: Đồng kênh truyền tải, đồng khung, đồng node B RNC, đồng node B Để hiểu rõ chức xử lý gọi giao diện Iub, ta xem xét tiến trình thực gọi sau: 20 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS Hình 2.9: Thủ tục trao đổi thơng tin báo hiệu qua Iub - Bước 1: Một yêu cầu kết nối điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC (Radio Resource Controller) gửi từ UE tới RNC - Bước 2: Nguồn tài nguyên vô tuyến cần cung cấp cho trình thiết lập kênh truyền tải cố định DCH (Dedicated Channel) để mang kênh điều khiển logic dành riêng DCCH (Dedicated Control Channel), DCCH sử dụng để truyền tin RRC NAS (Non - Access Stratum) - Bước 3: Khi DCH DCCH không khả dụng, tin báo hiệu để thiết lập kết nối cho RRC truyền nhờ RACH (Random Access Channel) hướng FACH (Forward Access Channel) hướng - Bước 4: Thủ tục mã hóa/nhận thực yêu cầu từ mạng sử dụng để kiểm tra lần hai nhận dạng UE chuyển mã RNC UE cần - Bước 5: Thiết lập gọi thoại bắt đầu tin SETUP lớp MM/SM/CC Bản tin Setup gồm số thiết bị bị gọi chuyển tới RNC tới miền mạng chuyển mạch kênh - Bước 6: Vùng mạng chuyển mạch kênh định nghĩa QoS cho gọi thoại  Các giá trị QoS tham số kênh mang truy nhập vô tuyến RAB  RAB gán thủ tục tương thích với thiết lập kênh mang mạng SS7  RAB cung cấp kênh cho thoại gói thiết bị đầu cuối thiết bị chuyển mạch vùng mạng chuyển mạch kênh - Bước 7: Tái cấu hình liên kết vơ tuyến cung cấp nguồn tài ngun để thiết lập kênh mang vô tuyến bước - Bước 8: Bên cạnh việc thỏa thuận tham số thủ tục gán RAB, kênh vô tuyến thiết lập để mang kênh lưu lượng dành riêng DTCH Nếu sử dụng mã AMR để mã hóa thoại, ba kênh DTCH thiết lập gồm: Lớp A, lớp B, lớp C 21 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS - Bước 9: Giải phóng gọi thoại thực sau RRC giải phóng khơng cịn dịch vụ kích hoạt Cả hai kênh điều khiển lưu lượng dành riêng giải phóng Cuối cùng, RNC giải phóng tài ngun vơ tuyến bị khóa cho hai kênh để dành cho gọi khác 2.3 Thủ tục gọi UMTS - Chuyển mạch kênh gọi di động có nguồn gốc  Bước 1: Thiết lập kết nối RRC UE SRNC  Bước 2: Xác thực mật mã  Bước 3: Thành lập truy nhập vô tuyến thiết lập gọi  Bước 4; Gọi điện Iu release - Chi tiết bước thực sau:  Bước 1: Thiết lập kết nối RRC UE SRNC Trên hình 2.1 minh họa tương tác UTRAN để thiết lập kết nối RRC UE RNC Thông báo gồm thông tin IMSI TMSI, LAI, RAI lý kết nối RRC Hình 2.10: Thiết lập kết nối RRC RRC phân tích lý cho yêu cầu để định phương thức thích hợp ví dụ dành riêng hay chung RNC sau khởi đầu q trình thiết lập mạng Iub cách gửi NBAP thiết lập đường thông báo kết nối vô tuyến tới node B Thông báo chứa yếu tố thông tin ID giao dịch, ID truyền thông, mã xáo trộn, cài đặt định dạng vận chuyển số mã kênh FDDDL Node B chấp nhận tin cách gửi phản ứng thiết lập NBAP RL Thông báo chứa thông tin liên quan đến địa lớp giao vận, ví dụ địa AAL2 Các SRNC sử dụng ALCAP lớp mạng giao vận thành lập mang Iub, sử dụng thông tin nhận từ node B, tức đường AAL kênh ID Các Iub mang liên kết với quy định DCH cho giao dịch Các SRNC sau đồng hóa kết nối giao thức khung (FP) cách gửi thông điệp đường xuống đồng FP RNC đáp ứng UE cho thấy kết nối RRC thành công cách gửi thông báo thiết lập kết nối RRC 22 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS Thông báo chứa yếu tố thông tin định dạng giao vận, kiểm soát lượng, mã xáo trộn UE đáp ứng với thiết lập kết nối RRC đầy đủ để xác nhận kết nối RRC  Bước 2: Xác thực mật mã Xác thực mật mã thiết lập kết nối thành công với RRC, UE gửi tin nhắn trực tiếp chuyển giao ban đầu RRC Thông điệp mang tới mạng lõi Khi nhận yêu cầu dịch vụ từ UE, MSC khởi đầu thủ tục an ninh Bao gồm việc chứng thực trao đổi mã hóa MSC gửi yêu cầu xác thực thông điệp chuyển giao trực tiếp RANAP Các đồ RNC chuyển tiếp tin nhắn yêu cầu xác thực cách sử dụng RRC chuyển trực tiếp tới UE UE thực thuật toán xác thực gửi kết trở lại tin nhắn trả lời xác thực tới MSC Thông báo thực tải trọng việc chuyển giao trực tiếp RRC RANAP RNC đơn hoạt động chuyển mạch Giả sử UE chuyển mạch thành cơng, MSC sau gửi chế độ bảo mật tin nhắn lệnh chế độ bảo mật cho RNC giao dịch UE UTRAN cần mã hóa RNC gửi chế độ bảo mật tin nhắn lệnh tới UE Các lệnh thông điệp chế độ bảo mật truyền đạt thuật tốn mã hóa khóa mã hóa tồn vẹn Hình 2.11: Xác thực mật mã UE bắt đầu mã hóa giao dịch hướng tới UTRAN thơng báo cho RNC, sử dụng chế độ bảo mật thơng báo hồn chình RRC RRC thơng báo cho MSC Lưu ý mã hóa áp dụng cho giao dịch UTRAN UE  Bước 3: Truy nhập vô tuyến vô danh thành lập thiết lập gọi Sau thủ tục xác thực bảo mật thành công, UE gửi thông điệp thiết lập điều khiển gọi đến MSC MSC xác nhận UE ủy quyền cho dịch vụ 23 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS yêu cầu Nếu có, MSC bắt đầu trình để thiết lập đường truyền cho liệu người dùng Điều đạt MSC cách gửi yêu cầu chuyển nhượng RAB đến RNC MSC bao gồm ID RAB tham số QoS thiết lập RNC, nhận thông báo này, kiểm tra nguồn lực thiết lập đường truyền Iu RNC thiết lập đường truyền vô tuyến RNC UE cách gửi đài phát mang thông điệp thiết lập Thông báo chứa thông tin định danh mang Radio UE đáp ứng với đài phát mang thông điệp thiết lập hồn chỉnh RNC sau gửi phản ứng phân RAB đến MSC Với thủ tục thực thành cơng, có tồn đường truyền liệu sử dụng để vận chuyển từ UE đến MSC Hình 2.12: Thành lập RAB thiết lập gọi Từ thời điểm trở đi, số tiền thu gọi cách bình thường, sử dụng tin nhắn điều khiển gọi thiết lập gọi GSM  Bước 4: Thực gọi phát hành RAB Sau gọi phát hành bên bất kỳ, nguồn lực cần phải phát hành Khi nhận tin nhắn ngắt kết nối từ UE (trong ví dụ này, bên mời phát hành gọi) chuyển giao thông điệp kêu gọi toán bù trừ MSC phát hành Iu đến RNC Khi nhận thông báo này, RNC phát hành kênh mang vô tuyến giao diện Iub thông báo cho MSC cách gửi thông điệp hồn chỉnh Iu Bây giờ, RNC phí để xóa kết nối RRC cách gửi tin nhắn RRC phát hành kết nối đến UE UE thừa nhận với thơng điệp hồn tồn giải phóng kết nối 24 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS Hình 2.13: Thực gọi Hành động cuối RNC để xóa nguồn tài nguyên giao diện Iub MSC gửi NBAP kết nối vô tuyến thơng để xóa node B Node B phản ứng với kết nối vô tuyến thông điệp trả lời xóa để việc phát hành tài nguyên giao diện Iub Hình 2.14: Iu bearer release 25 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS CHƯƠNG III: KẾT LUẬN Vấn đề báo hiệu mạng USTM phần quan trọng viễn thông UMTS chiếm đến 70% thuê bao di động 3G giới UMTS với việc sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA chuẩn hố 3GPP cơng nghệ 3G lựa chọn hầu hết nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để lên 3G Tốc độ liệu tối đa 1920Kbps (gần 2Mbps) UMTS cho phép truyền liệu thoại liệu phi thoại (dữ liệu, mail, tin nhắn, hình ảnh…) Trong Mạng truy nhập vơ tuyến UTRAN có vai trị vơ quan trọng việc thực chức liên quan đến truy nhập vô tuyến: sở hữu, quản lý tài ngun vơ tuyến, chuyển đổi dịng số liệu gioa diện Iub Uu; cung cấp dịch vụ cho mạng lõi CN Từ đó, tìm hiểu thủ tục báo hiệu mạng truy nhập UMTS UTRAN 26 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng Báo hiệu điều khiển kết nối - Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông [2] Sách “UMTS Signaling” - Ralf Kreher and Torsten Rudebusch 27 ... liệu mô tả nhiều giao thức khung đặc thù cho giao diện 12 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS CHƯƠNG II: THỦ TỤC BÁO HIỆU TRONG UTRAN UMTS 2.1 Các giao diện vô tuyến UMTS Các giao diện mạng truy... tài nguyên vô tuyến UTRAN Nó giao diện với CN kết nối với giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS RRC, giao thức định nghĩ tin thủ tục MS UTRAN, đóng vai trị... Application Part): Giao thức sử dụng RNC nút B cho phép cấu hình, quản lý thiết lập kênh giao thức Iub Uu Báo hiệu giao diện Iub NBAP gồm hai phần tử chính: 13 Giao thức thủ tục báo hiệu UTRAN UMTS 