BÁO HIỆU TRONG MẠNG DI ĐỘNG tế bào và THỦ tục báo HIỆU TRONG MẠNG UMTS

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I - - BÀI TIỂU LUẬN MƠN HỌC: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI NHĨM Giảng viên hướng dẫn : TS PHẠM ANH THƯ Sinh viên thực hiện: Phạm Thế Trọng B17DCVT372 Nhóm trưởng Nguyễn Đức Mạnh B17DCVT228 Lê Tiến Thắng B17DCVT326 Vũ Trung Hiếu B16DCVT124 Đào Thanh Tùng B17DCVT394 Hà Nội, tháng 12/2020 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I - - BÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI Đề tài: “BÁO HIỆU TRONG MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO VÀ THỦ TỤC BÁO HIỆU TRONG MẠNG UMTS” Giảng viên hướng dẫn : TS PHẠM ANH THƯ Sinh viên thực hiện: Phạm Thế Trọng B17DCVT372 Nhóm trưởng Nguyễn Đức Mạnh B17DCVT228 Lê Tiến Thắng B17DCVT326 Vũ Trung Hiếu B16DCVT124 Đào Thanh Tùng B17DCVT394 PHÂN CƠNG VIỆC NHĨM Thành viên Phạm Thế Trọng Nguyễn Đức Mạnh Lê Tiến Thắng Vũ Trung Hiếu Đào Thanh Tùng Nhiệm vụ Nhiệm vụ phụ - Chỉ đạo giao nhiệm vụ cho thành viên, -Tìm tài liệu báo hiệu mạng di động tế bào -Thuyết trình -Làm báo cáo,Thuyết Trình Hỗ trợ làm báo cáo tổng hợp nội dung Làm slide GSM -Tìm tài liệu thủ tục báo hiệu mạng UMTS -Thuyết Trình Thuyết Trình Làm slide phần UMTS Làm slide Thuyết Trình Tìm tài liệu mạng di động tế bào LỜI CẢM ƠN Trong gần năm học tập Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn Thơng, sinh viên chúng em nhận bảo giúp đỡ tận tình Thầy Cơ giáo Học viện Đặc biệt, sinh viên nghành Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thơng chúng em tìm hiểu, nghiên cứu, học hỏi, tiếp thu biết kiến thức hướng dẫn tận tâm Thầy Cô Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới Thầy Cơ giáo Học Viện nói chung Thầy Cô giáo khoa Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thơng nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt bốn năm học vừa qua Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Phạm Anh Thư, nhiệt tình dạy cho chúng em kiến thức cần thiết môn học người bảo nhiệt tình để chúng em hoàn thành bải tiểu luận Tuy cố gắng kiến thức hạn chế nên tiều luận cịn nhiều thiếu sót, hi vọng góp ý bổ sung để chúng em hồn thiện tiểu luận cách tốt Cuối cùng, em xin kính chúc Cơ gia đình dồi sức khoẻ, thành công nghiệp cao quý! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2020 Giảng viên hướng dẫn ThS Phạm Anh Thư Nhóm sinh viên thực PHẠM THẾ TRỌNG NGUYỄN ĐỨC MẠNH LÊ TIẾN THẮNG ĐÀO THANH TÙNG VŨ TRUNG HIẾU MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC I.BÁO HIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI DỘNG TẾ BÀO 1.Sự phát triển mạng thông tin di động tế bào 2.Kiến trúc báo hiệu cho hệ thống thơng tin di động tồn cầu GSM 2.1.Khái niệm 2.2.Các đặc tính dịch vụ mạng GSM .7 2.3.Cấu trúc giao diện GSM .8 2.4.Hệ thống GSM 10 2.4.1.Hệ thống chuyển mạch SS .10 2.4.2.Trạm di động MS 11 2.4.3.Hệ thống trạm gốc BSS 12 2.4.4.Hệ thống khai thác hỗ trợ OSS 12 2.5.Cấu trúc địa lí mạng .13 2.6.Các đặc trưng GSM 14 3.Mạng thông minh 16 3.1.Khái niệm 16 3.2.Mơ hình mạng 16 3.3.Các tiện ích dịch vụ 18 II.THỦ TỤC BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP 19 1.Kiến trúc UMTS .19 1.1.Thiết bị người sử dụng UE 19 1.2.Mạng truy nhập vô tuyến UMTS 20 1.2.1.Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC 20 1.2.2.Nút B .21 1.3.Mạng lõi CN 22 1.4.Các mạng 23 2.Thủ tục báo hiệu mạng truy nhập UMTS 23 2.1.Xử lý gọi giao diện Iub 23 2.1.1.Các chức Iub 23 2.1.2.Các bước tiến hành xử lý gọi 24 2.2.Báo hiệu giao diện Iur Iu 25 2.2.1.Báo hiệu giao diện Iur 25 2.2.1.1.Mặt điều khiển/người dùng Iur 25 2.2.1.2.Giao thức báo hiệu RNSAP 26 2.2.2.Báo hiệu giao diện Iu 27 2.2.2.1.Mặt điều khiển/người dùng Iu-CS 27 2.2.2.2.Mặt điều khiển/người dùng Iu-PS 28 2.2.2.3.Giao thức báo hiệu Iu .28 2.3.Thủ tục thiết lập gọi UMTS 30 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO .37 I.BÁO HIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO 1.Sự phát triển mạng thông tin di động tế bào Năm 1946, hệ thống điện thoại di động thương mại đưa vào hoạt động thành phố Saint Louis- Hoa Kỳ, sử dụng băng tần 150 MHz với khoảng cách kênh 60 KHz số lượng kênh bị hạn chế tới Tuy nhiên dịch vụ vừa bắt đầu nhược điểm cố hữu bộc lộ Tất nhiên nhược điểm nguyên nhân can nhiễu kênh nên đòi hỏi phải phân cách mặt vật lý q lớn Năm 1947, phịng thí nghiệm điện thoại Bell bắt đầu bắt tay vào khảo sát khái niệm tái sử dụng tần số nhờ sử dụng tế bào nhỏ (cell) với máy di động công suất thấp Các tế bào liên kết với nhờ sử dụng máy tính, cho phép thuê bao di động số lượng thuê bao lúc gia tăng đáng kể mà hệ thống phục vụ Tuy nhiên, thực tế nước khác đưa mạng tế bào hoạt động dịch vụ thương mại trước Hoa Kỳ Cụ thể, dịch vụ mạng tế bào thương mại bắt đầu Nhật Bản vào năm 1979 Và nhanh sau phát triển nhiều khác giới Mặc dù dịch vụ mạng tế bào phát triển mạnh, khơng có khả tương hợp dịch vụ phạm vi toàn cầu Hệ thống Hoa Kỳ dựa thiết kế ban đầu AT&T Motorola, gọi AMPS (Advanced Mobile Phone Service- dịch vụ điện thoại di động tiên tiến) AMPS sử dụng khoảng 70 nước khác giới tiêu chuẩn sử dụng rộng rãi Ngoài phải kể đến số tiêu chuẩn thông dụng khác là: NMT (Nordic Mobile Telephone- điện thoại di động Bắc Âu), TACS (Total Access Communications Service- dịch vụ truyền thơng hồn tồn truy nhập) hệ thống GSM (Global System for Mobile- hệ thống di động toàn cầu) Hệ thống NMT ban đầu thiết kế cho mạng tương đối nhỏ gồm 20.000- 30.000 thuê bao cung cấp 180 kênh, kênh sử dụng dải thông 25 30 KHz dải tần 450 MHz Một hệ sau NMT cung cấp dung lượng lớn dải tần 900 MHz, có khả cung cấp 1.000 kênh, kênh sử dụng dải thông 25 KHz 2.000 kênh, kênh có dải thơng12,5 KHz Và có khoảng 30 nước sử dụng hệ thống NMT Hệ thống TACS sử dụng Châu Âu, Anh Quốc khoảng vài chục nước khác Một dạng chuyển hoá TACS sử dụng Nhật Bản gọi JTACS, cung cấp 1.320 kênh, kênh chiếm dải thông 25 KHz Cịn đời GSM nói nước khác Châu Âu sử dụng tiêu chuẩn mạng tế bào khác nhau, cần có tiêu chuẩn để cung cấp khả chuyển vùng (Các tiêu chuẩn khác không sử dụng giao thức khác mà hoạt động tần số khác nhau, khơng thể có tính tương thích tồn cầu) Do hệ thống GSM phát triển dịch vụ số hố hồn tồn dùng Châu Âu nhiều nước khác GSM thiết kế để làm việc băng tần 900 MHz quy định tám khe thời gian cho kênh rộng 200 KHz 2.Kiến trúc báo hiệu cho hệ thông di động toàn cầu GSM 2.1.Khái niệm Hệ thống thơng tin di động tồn cầu GSM (Global System for Mobile Communications) công nghệ dùng cho mạng thông tin di động Dịch vụ GSM sử dụng tỷ người 212 quốc gia vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép roaming với máy điện thoại di động GSM mạng GSM khác sử dụng nhiều nơi giới GSM chuẩn phổ biến cho điện thoại di động (ĐTDĐ) giới Khả phú sóng rộng khắp nơi chuẩn GSM làm cho trở nên phổ biến giới, cho phép người sử dụng sử dụng ĐTDĐ họ nhiều vùng giới GSM khác với chuẩn tiền thân tín hiệu tốc độ, chất lượng gọi Nó xem hệ thống ĐTDĐ hệ thứ hai (second generation, 2G) GSM chuẩn mở, phát triển 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng phía quan điểm khách hàng, lợi GSM chất lượng gọi tốt hơn, giá thành thấp dịch vụ tin nhắn Thuận lợi nhà điều hành mạng khả triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng GSM cho phép nhà điều hành mạng kết hợp chuyển vùng với mà người sử dụng sử dụng điện thoại họ khắp nơi giới Hình 1.1: Thị phần di động giới năm 2008 2.2.Các đặc tính dịch vụ mạng GSM Từ khuyến nghị GSM, ta tổng hợp nên số đặc tính chủ yếu sau đây:  Số lượng lớn dịch vụ tiện ích cho thuê bao thông tin thoại số liệu  Sự tương thích dịch vụ GSM với dịch vụ mạng có sẵn(PSTN-ISDN) giao diện theo tiêu chuẩn chung  Tự động cập nhật vị trí cho thuê bao di động  Độ linh hoạt cao nhờ đầu cuối thông tin di động khác máy xách tay, máy cầm tay oto  Sử dụng băng tần 900MHz với hiệu cao nhờ kết hợp FDMA TDMA  Giải hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng lại tần số tốt Các dịch vụ tiêu chuẩn mạng GSM: Các dịch vụ thoại:  Chuyển hướng gọi vô điều kiện  Cấm tất gọi đến lưu động ngồi nước có PLMN thường trú  Giữ gọi, đọi gọi, chuyển tiếp gọi  Hoàn thành gọi đến thuê bao bận  Nhóm sử dụng khép kín, dịch vụ phía, thơng báo cước phí  Dịch vụ điện thông không trả cước  Nhạn dạng số chủ gọi, số thoại nối, gọi hiềm thù Các dịch vụ số liệu:  Truyền dẫn số liệu  Dịch vụ tin ngắn, hộp thư thoại  Phát quảng bá cell 2.3.Cấu trúc giao diện GSM Cấu trúc GSM: 1.2: Cấu trúc củaHệ GSM OSS: Hệ thống khai thác vàHình hỗ trợ BSS: thống trạm gôc AUC: Trung tâm nhận thực BSC: Đài điều khiển trạm gốc HLR: Bộ ghi định vị thường trú OMC: Trung tâm khai thác bảo MSC: Tổng đài di động dưỡng PSPDN: Mạng chuyển mạch gói cơng cộng PSDN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng SS: Hệ thống chuyển mạch VLR: Bộ ghi định vị tạm trú EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị BTS: Đài vô tuyến gốc MS: Máy di động ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng 10 tổng đến RNC UE kết nối với nhiều góc anten phép chuyển giao mềm Softer HO) Hình 2.3: Cấu trúc chức nút B 1.3.Mạng lõi CN(Core Network) Mạng lõi gồm thành phần sau:  HLR (Home Location Register): Là ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin     lý lịch dịch vụ ng ời sử dụng Các thông tin bao gồm: Thông tin dịch vụ phép, vùng không chuyển mạng thông tin dịch vụ bổ sung như: trạng thái chuyển hớng gọi, số lần chuyển hướng gọi MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register): Là tổng đài (MSC)và sở liệu (VLR) để cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE vị trí MSC có chức sử dụng giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức lưu giữ lý lịch người sử dụng vị trí xác UE hệ thống phục vụ GMSC (Gateway MSC): Chuyển mạch kết nối với mạng SGSN (Serving GPRS): Có chức MSC/VLR sử dụng cho dịch vụ chuyển mạch gói (PS) GGSN (Gateway GPRS Support Node): Có chức GMSC phục vụ cho dịch vụ chuyển mạch gói 1.4.Các mạng ngồi Các mạng ngồi khơng phải phận hệ thống UMTS, chúng cần thiết để đảm bảo truyền thông nhà khai thác Các mạng ngồi mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di động mặt đất công cộng), PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), ISDN hay mạng số liệu Internet, chuyển mạch kênh gói Gồm mạng ngoài:  Mạng CS: Mạng kết nối cho dịch vụ chuyển mạch kênh  Mạng PS: Mạng kết nối cho dịch vụ chuyển mạch gói 2.Thủ tục báo hiệu mạng truy nhập UMTS 2.1.Xử lý gọi giao diện Iub 2.1.1.Các chức 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 u cầu giải phóng RAB: gửi yêu cầu giải pháp kênh mang truy nhập vơ tuyến tới mạng lõi CN Giải phóng tài ngun kêt nối Iu: Giải phóng tồn tài nguyên 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 ô, đo hiệu mạng vô tuyến, quản lý kiện tài nguyên, quản lý kênh truyền tải chung, quản lý tài ngun vơ tuyến, xếp cấu hình mạng vô 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 2.1.2.Các bước tiến hành xử lý gọi Hình 2.4: 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 ngun vơ 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 (NonAccess 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 vơ 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 vô tuyến cung cấp nguồn tài nguyên để thiết lập kênh mang vơ 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 • 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 2.2.Báo hiệu giao diện Iur Iu 2.2.1.Báo hiệu giao diện Iur 2.2.1.1.Mặt điều khiển/người dùng Iur Hình 2.5: Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur( RNC với RNC) Giao thức Iur RNC cho thấy giải pháp mạng truyền tải: SCCP tin RNSAP chạy SSCOP SCCP M3UA lớp truyền tải lớp IP Hình 2.6: Mặt điều khiển/người dùng Iur Các giao thức sử dụng Iur-User/Control Plane đảm nhiệm chức sau:  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 pháy lỗi gây ngắt nguồn liệu  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 2.2.1.2.Giao thức báo hiệu RNSAP 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 Có hai lựa chọn truyền tải báo hiệu RASAP: ngăn xếp SS7 ( SCCP MTP3 ) truyền tải dựa SCTP/IP Vì giao diện Iur ln đảm bảo bốn chức năng:     Hỗ trợ tính di động sở RNC Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng Hỗ trợ kênh lưu lượng chung Hỗ trợ quản lý tài ngun tồn cục Vì lý mà giao thức báo hiệu Iur (RNSAP) chia thành bốn modun hay bốn chức Giao thức báo hiệu RNSAP thực phần bốn chức Iur hai điều khiển mạng vô tuyến tùy theo yêu cầu nhà khai thác  Chức thứ nhất: hỗ trợ tính di động sở RNC Đây sở cho việc xây dựng giao diện Iur tự đảm bảo chức cần thiết cho tính di động hai RNC, khơng hỗ trợ cho việc trao đổi lưu lượng người sử dụng Các chức hỗ trợ:  Hỗ trợ việc cài đặt lại SRNC (bộ điều khiển mạng vô tuyến phục vụ)  Hỗ trợ cập nhật vùng đăng ký UTRAN ô RNC  Hỗ trợ tìm gọi RNC  Báo cáo lỗi giao thức  Chức thứ hai: hỗ trợ lưu lượng kênh riêng Chức đòi hỏi kênh riêng báo hiệu RNSAP cho phép truyền lưu lượng kênh riêng hai RNC Hỗ trợ lưu lượng kênh riêng hỗ trợ chức năng:  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 thong qua thủ tục báo cáo      đo thiết lập công suất Chức thứ ba: hỗ trợ lưu lượng kênh chung Chức cho phép xử lý luồng số liệu kênh dùng chung Nó đòi hỏi modul kênh truyền tải chung giao thức RNSAP giao thức khung truyền tải chung Nếu chức khơng thực cập nhật ô RNC luôn khởi động trình đặt lại SRNC ( RNC phục vụ ), nghĩa SRNC luôn RNC điều khiển ô sủ dụng cho truyền tải kênh chung chia sẻ kênh Các chức modun kênh truyền tải chung Iur cung cấp là:  Thiết lập giải phóng kết nối truyền tải qua Iur cho luồng số liệu kênh chung  Phân chia lớp MAC SRNC DRNC Chức thứ tư: hỗ trợ quản lý tài nguyên toàn cục Chức đảm bảo báo hiệu để hỗ trợ tài nguyên tăng cường tính khai thác bảo dưỡng (O&M ) qua giao diện Iur.nó thực mơ đun tồn cục giao thức RNSAP khơng địi hỏi giao thức mặt phẳng người sử dụng khơng có truyền dẫn số liệu người sử dụng qua giao diện Iur, chức tùy chọn Các chức mơ đun tài ngun tồn cục cung cấp là: Truyền kết đo ô hai RN Truyền thông tin định thời nút B hai RN Tổng kết chức giao diện Iur 2.2.2.Báo hiệu giao diện Iu Giao diện Iu kết nối UTRAN với CN Iu giao diện mở để chia sẻ hệ thống thành UTRAN đăc thù CN, CN xử lý chuyển mạch, định tuyến điều khiển dịch vụ Giao diện Iu có hai trường hợp khác nhau:  Iu-CS (Iu chuyển mạch kênh) để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh  Iu-PS ( Iu chuyển mạch gói ) để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch gói 2.2.2.1.Mặt điều khiển người dùng Iu-CS Chồng giao thức điều khiển/người dùng Iu –CS bao gồm số giao thức:  AMR (Adaptive Multirate Codec): Mã hóa đa tốc độ thích ứng cung cấp miền tóc độ rộng cho liệu sử dụng cho mã hóa tốc độ thấp cho giao diện vơ tuyến  TAF (Terminal Adaptation Function): 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 Hình 2.7: Mặt điều khiển người dùng Iu-CS 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 2.2.2.2.Mặt điều khiển/người dùng Iu-PS Hình 2.8: Mặt điều khiển/người dùng Iu-PS 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 2.2.2.3.Giao thức báo hiệu Iu (RANAP) Giao thức RANAP giao thức báo hiệu Iu chứa tất thông tin định nghĩa cho lớp mạng vô tuyến Chức RANAP thực thủ tục RANAP (RANAP EP: RANAP Elementary Procedures ) Các chức RANAP:  Ấn định lại: chức xử lý việc ấn định lại SRNS chuyển giao bao gồm trường hợp hệ thống tới từ GMS  Ấn định lại SRNS: chức RNS dịch vụ ấn định lại từ RNS sang RNS khác mà không thay đổi tài nguyên vô tuyến gián đoạn luồng số liệu người sử dụng  Quản lý vật mang truy nhập vô tuyến (RAB- radio access bearer ) Chức kết hợp tất xử lý RAB:  Thiết lập RAB, gồm khả xếp hàng đợi thiết lập  Thay đổi đặc tính RAB có  Xóa RAB có,kể trường hợp khởi xướng RAN (radio access network-mạng truy nhập vô tuyến )  Giải phóng Iu  Báo cáo phát không thành công số liệu: cho phép CN cập nhật ghi tính cước cách thơng tin từ UTRAN nến phần số liệu phát không tới UE  Quản lý ID chung: nhận dạng cố định UE phát từ CN đến UTRAN phép kết hợp tìm gọi từ hai vùng CN khác  Tìm gọi: chức CN sử dụng để tìm gọi UE cho yêu cầu dịch vụ kết nối gọi UE Bản tin tìm gọi phát từ UE đến UTRAN với nhận dạng chung UE (ID cố định ) vùng tìm gọi  Truyền báo hiệu UE-CN: chức đảm bảo truyền suốt tin báo hiệu UE-CN không cần diễn giải UTRAN ba trường hợp:  Truyền tin UE từ UTRAN tới UE: trả lời tìm gọi,một yêu cầu gọi khởi xướng UE,hay đăng ký đến vùng Nó khởi đầu kết nối báo hiệu cho Iu  Truyền trực tiếp sử dụng để mang tất tin báo hiệu liên tiếp kết nối báo hiệu Iu hai đường lên xuống  Phát quảng bá thông tin CN: cho phép CN thiết lập thông tin hệ thống cần phát quảng bá đến tất người sử dụng vùng đặc thù  Quản lý tải: trình sử dụng để điều khiển tải giao diện Iu phòng ngừa tải,chẳng hạn tải xử lý CN UTRAN Một chế đơn giản sử dụng để bước giảm tải khôi phục lại khởi động định thời  Khởi động lại: thao tác sử dụng để khởi động lại CN hay phía UTRAN giao diện Iu tình trạng xuất lỗi Một đầu Iu cho đầu phục hồi lại khởi động lại đầu loại bỏ tất kết nối trước  Báo cáo vị trí: chức cho phép CN nhận thông tin vị trí UE cho trước Nó bao gồm hai thủ tục : để điểu khiển bán cáo vị trí RNC để phát báo cáo đến CN 2.3.Thủ tục thiết lập gọi UMTS Bước 1: Thiết lập kết nối RRC thiết bị người dùng RNC Hình 2.9: Quá trình kết nối RRC Kết nối RRC UE RNC thiết lập thơng qua q trình UE gửi yêu cầu kết nối RRC qua CCCH (Common Control Channel-Kênh điều khiển chung) mà cụ thể RACH-Radom Acess Channel (Kênh truy cập ngẫu nhiên) hướng lên Bản tin có chứa số thơng tin bao gồm: IMSI TMSI,LAI,RAI and lý yêu cầu kết nối RRC RNC xác thực lý cho yêu cầu nhằm mục đích chuẩn bị tài nguyên cho kênh kết nối kênh chung hay riêng Sau đó, RNC tiếp tục q trình thành lập sóng mang Iub cách gửi tin thiết lập đường kết nối vô tuyến NBAP đến Node B Bản tin chứa thông tin ID giao dịch, ID trao đổi,mã xáo trộn mã số kênh FDD-DL Node B xác thực qua tin phản hồi NBAP radio link setup response Bản tin phản hồi chứa thông tin liên quan đến địa lớp giao vận địa AAL2 SRNC thiết lập sóng mang Iub thơng qua ALCAP tầng giao vận mạng thơng tin nhận từ Node B đường AAL số ID kênh Sóng mang Iub ràng buộc gắn với giao dịch với DCH SRNC sau tiến hành đồng hóa giao thức kết nối frame (Frame Protocol) cách gửi tin đồng FP với đường xuống RNC trả lời với UE hoàn thành kết nối RRC cách gửi tin RRC connection setup message Bản tin chứa thông tin định dạng kiểu vận chuyển, điều khiển công suất mã xáo trộn UE gửi tin phản hồi- RRC connection setup complete để xác thực kết nối RRC Bước 2: Xác thực bảo vệ Hình 2.10: Quá trình xác thực bảo vệ Sau bước kết nối với RNC hoàn thành,UE gửi tin RRC initial direct transfer ( bắt đầu chuyển giao trực tiếp) Bản tin gửi với đích đến mạng core Nhưng tới RNC thêm số thông tin cần thiết để thiết lập gọi đặt lại tin RANAP UE initial Sau gửi tới 3G MSC Những thông tin mà tin mang bao gồm số xác thực UE, địa điểm, thiết lập cần thiết cho kết nối Trong nhận yêu cầu dịch vụ từ UE, MSC bắt đầu thủ tục bảo vệ Nó bao gồm q trình xác thực UE thay đổi khóa mã hóa MSC gửi yêu cầu xác thực tin RANAP direct transfer ( giao dịch trực tiếp RANAP) RNC ánh xạ chuyển tin yêu cầu xác thực cho UE tin RRC direct transfer( giao dịch trực tiếp RRC) UE thực thuật toán xác thực gửi kết trở lại tin trả lời xác thực tới MSC RNC lúc đóng vai trị đơn vị vận chuyển Giả sử q trình xác thực UE thành cơng, MSC gửi đến RNC chế độ điều khiển bảo vệ tức nghĩa giao dịch UE UTRAN cần mã hóa RNC lúc gửi tin chế độ điều khiển bảo vệ tới UE Bản tin truyền lại thuật tốn mã hóa, q trình mã hóa khóa tồn vẹn UE bắt đầu mã hóa giao dịch tới UTRAN thông báo cho RNC tin RRC chế độ bảo vệ hồn thành RNC tiếp tục gửi cho MSC để báo q trình mã hóa hồn tất Bước 3: Thiết lập kênh mạng truy nhập vô tuyến thiết lập gọi Hình 2.11: Quá trình thiết lập kênh mang truy nhập vô tuyến Sau q trình mã hóa bảo vệ hồn thành, UE gửi tin thiết lập điều khiển gọi tới MSC MSC xác nhận UE chấp nhận cho yêu cầu dịch vụ, MSC bắt đầu trình thiết lập kênh mang cho lưu lượng người sử dụng( lưu lượng thoại trường hợp này) Điều đạt cách MSC gửi yêu cầu RAB assignment (phân công ) tới RNC Yêu cầu bao gồm số hiệu RAB thông số QoS để thiết lập RNC sau nhận tin kiểm tra tài nguyên thiết lập kênh mang Iu Kênh mang thực thiết lập cách sử dụng ALCAP tầng giao vận mạng RNC tiếp tục thiết lập kênh mang vô tuyến RNC UE cách sử dụng tin thiết lập kênh mang vơ tuyến Bản tin có thông tin định kênh mang định danh kênh mang vô tuyến UE phản hồi tin hồn thành thiết lập kênh mang vơ tuyến RNC gửi tin phản hồi RAB assignment (phân công) cho MSC Với việc thủ tục hoàn thành xuất kênh mang cho việc truyền tải liệu từ UE tới MSC Từ lúc trình gọi bình thường Bản tin điều khiển gọi sử dụng việc thiết lập gọi GSM Bước 4: Giải phóng gọi RAB Hình 2.12: Q trình giải phóng gọi Hình 2.13: Q trình giải phóng kênh mang Iu Ngay gọi giải phóng bên nào, liệu cần giải phóng Khi nhận tin kết nối từ UE tin giải phóng gọi trao đổi MSC phát điều khiển giải phóng Iu tới RNC RNC nhận tin RNC giải phóng kênh mang vơ tuyến qua giao diện Iub thơng báo với MSC cách gửi tin hồn thành việc giải phóng Lúc RNC phải giải phóng kết nối RRC cách gửi tin giải phóng kết nối RRC tới UE UE xác nhận lại tin giải phóng kết nối hồn thành Việc cuối cho RNC giải phóng tài nguyên giao diện Iub Q trình nói tới hingh 2.10, MSC gửi tin xóa đường dẫn vơ tuyến NBAP tới Node B Node B phản hồi tin xóa đường dẫn vơ tuyến hồn thành để báo tài nguyên giao diện Iub hoàn toàn giải phóng THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ALCAP AMPS Access Link Control Application Protocol Advanced Mobile Phone Service AMR ATM Adaptive Multi Rate Asynchronous Transfer Mode AUC BSS BTS CDMA Authentication Center Base Station Subsystem Base Transceiver Station Code Division Multiple Access CEPT CN CS DCCH Conference of European Posts and Telecommunications Core Network Circuit Switched Dedicated Control Channel DTAP Direct Transfer Application Part ETSI FACCH European Telecommunications Standards Institute Fast Associated Control Channel FACH Forward Access Channel GMSC GPRS Gateway MSC General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile HLC High Layer Compatibility HLR Home Location Register IMEI International Mobile Equipment Identity Truy cập giao thức ứng dụng kiểm soát liên kết Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến Đa tỷ lệ thích ứng Chế độ truyền không đồng Trung tâm nhận thực Hệ thống trạm gốc Đài vô tuyến gốc Đa truy nhập phân chia theo mã Liên minh Châu Âu Bưu viễn thông Mạng lõi Chuyển mạch Kênh điều khiển chuyên dụng Phần đăng ký chuyển khoản trực tiếp Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Kênh điều khiển liên kết nhanh Kênh truy cập chuyển tiếp Cổng vào MSC Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp Hệ thống di động tồn cầu Khả tương thích lớp cao Bộ ghi định vị thường trú Nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMSI ISDN JTACS International Mobile Subscriber Identity Integrated Services Digital Network Japan Total Access Communications System LA LAI Localtion Area Location Area Identity LTE MAC Long Term Evolution Medium Access Control MS MSC Mobile Station Mobile Services Switching Center MTP NMT Message Transfer Part Nordic Mobile Telephone OSS Operating Support System PCCH Paging Control Channel PLMN Public Land Mobile Network PSTN Public Switched Telephone Network RACH Random Access Channel RANAP Radio Access Network Application Part Radio Network Subsystem RNS RNSAP RRC Radio Network Subsystem Aplication Part Radio Resource Control SCCH Synchronisation Control Channel SGSN Serving GPRS Support Node SIM GSM Subscriber Identity Module Nhận dạng thuê bao di động quốc tế Mạng số tích hợp Dịch vụ truyền thơng hoàn toàn truy nhập tiêu chuẩn nhật Vùng định vị Nhận dạng khu vực vị trí Tiến hóa dài hạn Kiểm sốt truy cập trung bình Trạm di dộng Trung tâm chuyển mạch dịnh vụ di động Phần chuyển tin nhắn Điện thoại di động Bắc Âu Hệ thống khai thác hỗ trợ Kênh điều khiển phân trang Mang di động mặt đất công cộng Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Kênh truy cập ngẫu nhiên Phần ứng dụng mạng truy cập vô tuyến Hệ thống mạng vô tuyến Phần ứng dụng hệ thống mạng vơ tuyến Kiểm sốt tài ngun vơ tuyến Kênh điều khiển đồng hóa Cung cấp nút hỗ trợ GPRS Mô-đun nhận dạng thuê SMS SRNC SS TACS UE UMTS USIM UTRAN VLR WCDMA bao GSM Short Message Services Dịch vụ tin nhắn ngắn Serving Radio Network Controller Phục vụ điều khiển mạng vô tuyến Switching System Hệ thống chuyển mạch Total Access Communications Service Dịch vụ truyền thơng hồn tồn truy nhập User Equipment Thiết bị người dùng Universal Mobile Telecomm System Hệ thống viễn thông di động tồn cầu Universal Subscriber Identity Module Mơ-đun nhận dạng người đăng ký chung UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy cập vô tuyến Network UMTS Authentication Center Bộ ghi định vị tạm trú Wideband Code Division Multiple Đa truy cập phân mã Access băng rộng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] BG Báo hiệu Điều khiển kết nối, BS TS Hồng Trọng Minh, 2018 [2] Bài giảng khoa cơng nghệ 3G WCDMA UMTS TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng [3] Popovskij, Vladimir, Barkalov, Alexander, Titarenko, Larysa, “Control and Adaptation in Telecommunication Systems”, Springer, 2011 [4] Website: • https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_th%E1%BB%91ng_th %C3%B4ng_tin_di_%C4%91%E1%BB%99ng_to%C3%A0n_c%E1%BA %A7u • https://123doc.net//document/327964-tong-quan-ve-mang-thong-tin-di-donggsm.htm • http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-gioi-thieu-tong-quan-mang-3g-wcdma-umts4902/ • http://zbook.vn/ebook/nghien-cuu-mang-thong-tin-di-dong-gsm-21474/ ... THÔNG I - - BÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI Đề tài: “BÁO HIỆU TRONG MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO VÀ THỦ TỤC BÁO HIỆU TRONG MẠNG UMTS? ?? Giảng viên hướng dẫn : TS PHẠM ANH THƯ... LỤC I.BÁO HIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI DỘNG TẾ BÀO 1.Sự phát triển mạng thông tin di động tế bào 2.Kiến trúc báo hiệu cho hệ thống thơng tin di động tồn cầu GSM ... viên, -Tìm tài liệu báo hiệu mạng di động tế bào -Thuyết trình -Làm báo cáo,Thuyết Trình Hỗ trợ làm báo cáo tổng hợp nội dung Làm slide GSM -Tìm tài liệu thủ tục báo hiệu mạng UMTS -Thuyết Trình