Hình 4.7: Giống giao thức giao diện Iur, khác biệt chính là trong mạng vô tuyến và Plane điều khiển mạng vận chuyển, báo hiệu SS7 được đặt ở
SAAL-UNI. Sự chọn lựa SCTP/IP không được trình bày ởđây.
Cấu trúc của giao diện, cần thiết phải giới thiệu mô hình logic của Node B. Nó bao gồm cổng điều khiển chung (liên kết báo hiệu chung) và những điểm cuối lưu lượng, mỗi cái bị điểu khiển bởi cổng điều khiển chuyên dụng (liên kết báo hiệu
chuyên dụng). Một điểm cuối lưu lượng điều khiển một số máy di động có những tài nguyên chuyên dụng trong Node B, và lưu lượng tương ứng được chở xuyên qua cổng dữ liệu chuyên dụng. Những cổng dữ liệu chung ở bên ngoài những điểm cuối lưu lượng, được sử dụng để chở RACH, FACH và lưu lượng PCH.
Hình 4.8: Mô hình logic của Node B đối với FDD
Chú ý: một điểm cuối lưu lượng có thể điều khiển nhiều hơn một cell, và một cell có thể bị điều khiển nhiều hơn một điểm cuối lưu lượng.
Báo hiệu giao diện Iub (NBAP) được chia thành 2 thành phần: NBAP chung (C- NBAP), cái này định nghĩa thủ tục báo hiệu ngang qua liên kết báo hiệu chung, và NBAP chuyên dụng (D-NBAP), được dùng trong liên kết báo hiệu chuyên dụng
Nhóm giao thức User Plane định nghĩa cấu trúc những khung và thủ tục điều khiển trong băng cho mọi loại kênh vận chuyển. Báo hiệu Q.2630.1 được dùng cho quản lý động kết nối AAL2 trong User Plane.
Chương 5 Công nghệ UMTS Release 4 5.1 Giới thiệu
Trong Release ’99 UMTS,như với GPRS/GSM, mạng lõi chia làm 2 phần:
Mạng chuyển mạch kênh ( tất cả MSC/VLR và GMSC)
Mạng chuyển mạch gói (tất cả SGSN/SLR và GGSN)
Do đó, nhà khai thác mạng phải install, cấu hình và bảo trì 2 mạng này. Ý tưởng của R4 UMTS là hoà hợp 2 mạng thành một phần tử đơn. Để thành công ta cần có 3 sự chọn lựa
1) vận chuyển trên mạng chuyển mạch kênh. Trong mạng GSM, việc phân cấp tài nguyên cứng nhắc dẫn đến mạng này không phù hợp cho những ứng dụng vận chuyển data
2) vận chuyển trên mạng ATM. Về mặt lý thuyết thì nó là giải pháp dễ nhất, vì ATM phù hợp cho vận chuyện những ứng dụng thời gian thực và không, 3) vận chuyển trên mạng chuyển mạch gói, mạng IP. Đó là giải pháp được đề
nghị bởi R4. Vì thế, VoIP phải được triển khai để cho phép vận chuyển lưu lượng thoại đã được đóng gói (packetized)
Hình 5.2: Những phần tử mới cho mạng UMTS R4
Để chuyển đổi báo hiệu SS7 giữa các mạng cần thêm 2 gateway
Cổng báo hiệu vận chuyển T-SGW: Cổng này thường chuyển đổi báo hiệu liên quan tới call ( như thiết lập và huỷ call) giữa PSTN (SS7) hoặc PLMN pre-R4 và mạng R4
Cổng báo hiệu roaming R-SGW: Cổng này thực hiện việc chuyển đổi báo hiệu (cho roaming, quản lý di động) giữa báo hiệu cơ bản SS7 của mạng pre- 4 và báo hiệu cơ bản IP của mạng R4
5.2 Kiến trúc chuyển mạch mềm R4
Kiến trúc chuyển mạch mềm là sự phân biệt chức năng chuyển mạch và điều khiển cuộc gọi. Thành phần điều khiển cuộc gọi là MSC server, trong trường hợp này là chuyển mạch mềm. Việc phân biệt những chức năng này khiến cho MSC server chia tỷ lệ mạng dễ dàng hơn, ví dụ như yêu cầu lưu lượng tăng lên. Nếu nhà triển khai mạng yêu cầu dung lượng chuyển mạch nhiều hơn, chỉ cần thêm MGW; nếu họ yêu cầu dung lượng điều khiển cuộc gọi nhiều hơn, chỉ cần thêm MSC server.
Đối với R4, chức năng MSC của GSM được chia ra thành 2 thành phần; MSC server và MGW
5.2.1 MSC server
MSC server thực hiện những chức năng như điều khiển cuộc gọi (thiết lập và huỷ cuộc gọi), và quản lý di động về mặt duy trì nơi đăng ký trong vùng điều khiển của nó. MSC server tích hợp với VLR, vì nó lắm dữ thông tin vị trí cũng như dữ liệu CAMEL đối với thuê bao. Những chức năng của MSC server gồm:
Điều chỉnh việc đăng ký nhiều di động để cung ứng cho việc quản lý di động
Cung cấp những chức năng xác nhận
Định tuyến cuộc gọi gốc tới đích
Định tuyến cuộc gọi đích bằng việc dùng kỹ thuật đánh số tới những di động riêng biệt
MSC server hoàn thành việc báo hiệu từ mạng di động trên giao diện Iu tới bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC). Nó cũng điều khiển việc thiết lập những vật mang qua mạng lõi của nó bằng việc dùng MGW
Việc chọn lựa triển khai kết nối cần có mối quan hệ nhiều - nhiều (m:n) giữa MSC server và MGW, chính điều này cho phép cấp phát hiệu quả tài nguyên người dùng và MSC server có thể cân bằng tải giữa nhiều MGW. Ngoài ra, những giao thức chuẩn hoá cũng được sử dụng: Q.BICC hoặc SIP-T ( cho báo hiệu trong MSC); H.248/MeGaCo ( cho báo hiệu MSC server tới MGW)
5.2.2 Media gateway (MGW)
MGW biên dịch lưu lượng phương tiện giữa những loại mạng khác nhau. Chức năng của MGW gồm:
Chấm dứt những kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói
Xoá echo cho mạch chuyển mạch kênh
Biên dịch phương tiện từ một dạng CODEC tới một dạng khác, ví dụ như từ G.711 tới G.729
Hỗ trợ chọn lựa chức năng cầu truyền hình
Mỗi MGW được điều khiển bởi một hoặc một vài MSC server
5.2.3 Gateway MSC server (GMSC server)
GMSC server giống với GMSC trong GSM về chức năng điều khiển cuộc gọi. Nó làm việc trong sự kết hợp với HLR để cho phép:
Những cuộc gọi từ bên ngoài mạng của nhà khai thác được định tuyến tới MSC server tương ứng
Những cuộc gọi bên trong mạng của nhà khai thác được định hướng vào mạng PSTN
GMSC server sử dụng những dịch vụ của MGW để điều khiển việc thiết lập những kênh mang truyền qua mạng lõi CS và kết thúc kênh mang chuyển mạch kênh. PSTN BSC A MSC-S B MSC-S A TRAU Trans- Coder A BSC B TRAU Trans- Coder B Ater Ater Nc A A PSTN PoI B PoI A
Call Control Signalling Ater Interface A and TDM Interface: 64kb/s PoI: Point of Interconnect
A A ISUP ISUP TDM TDM RNC A MGW A Trans- Coder A’ MGW B Trans- Coder B’ RNC B Iu Iu Iu Iu Nb Mc Mc Iu and Nb Interface Hình 5.3: Kiến trúc mạng BICC với giao diện A và Iu 5.3 Những giao diện mới trong R4
Có thể triển khai giao diện Nb trên mạng ATM.Giao diện Mc dựa vào MEGACO. Giao thức này đánh địa chỉ mối quan hệ giữa MGW( chuyển đổi voice chuyển mạch kênh tới lưu lượng gói cơ bản) và MSC server (ra lệnh logic dịch vụ của lưu lượng đó)
5.3.1 Giao diện Mc: (G)MSC server tới CS-MGW
Nó hỗ trợ việc phân ly những phần tử điều khiển cuộc gọi khỏi những phần tử điều khiển vật mang, và phân ly những phần tử điều khiển vật mang khỏi những phần tử vận chuyển. Nó sử dụng giao thức Megaco H.248/IETF
Việc xử lý kết nối mềm dẻo cho phép hỗ trợ nhiều chế độ gọi khác nhau và ý đích xử lý nhiều phương tiện khác nhau mà không bị giới hạn khi sử dụng H.323
Kiến trúc mở là nơi mà việc định nghĩa sự mở rộng/đóng gói tiếp tục làm việc, giao diện này có thể thực thi
Phân bổ linh động tài nguyên vật lý MGW. MGW vật lý có thể được chia thành nhiều MGW riêng ảo, gồm một tập những điểm kết thúc được cấp phát tĩnh
Sự phân bổ linh động tài nguyên phát giữa những miền (domains), như MGW điều khiển nhiều vật mang và quản lý tài nguyên tuỳ theo giao thức H.248
5.3.2 Giao diện Nc giữa MSC server và MSC server
Giao diện này mang báo hiệu giữa 2 MSC server. Chính điều này cho phép MSC server xử lý cuộc gọi đến từ MGW, để báo hiệu những yêu cầu của cuộc tới MSC server khác mà điều khiển cuộc gọi đi ra MGW. Giao thức mà xử lý chức năng báo hiệu này là BICC. BICC cung cấp nhiều dịch vụ tương đương tới giao thức điều khiển cuộc gọi ISDN (ISUP)
5.3.3 Giao diện Nb giữa 2 MGW
Hình 5.4: user plane cho UMTS R4
Nb giữa những MGW thì mang dữ liệu người dùng. Giao thức được dùng để vận chuyển dữ liệu là giao thức user plane (UP). Trong chế độ hỗ trợ, nó cho phép điều khiển chính xác thời gian luồng phương tiện giữa những MGW và từ MGW tới UTRAN (RNC). Có 2 sự chọn lựa giao thức transport sẵn có trên Nb, là IP và ATM. Trường hợp chọn IP, lưu lượng người dùng sẽ được mang ở dạng gói RTP, cái này được phát trên UDP/IP. Chọn ATM, lưu lượng transport là AAL2 khi nó ở trong UTRAN.
Chương 6 Công nghệ UMTS Release 5 6.1 UMTS Realease 5: Giới thiệu IMS
UMTS R5 đưa mạng lõi tiến 1 bước xa hơn và định nghĩa một kiết trúc cho mạng toàn IP từ đầu cuối - đầu cuối. MSC và giao diện IuCS không được yêu cầu trong mạng R5. Thiết bị user thông tin với IMS là qua SGSN và GGSN. Lõi của IMS gồm có một số node là CSCF. CSCF về cơ bản là kiến trúc SIP, SIP là một trong những giao thức lõi cho dịch vụ kỹ thu VoIP
IMS (IP Multimedia Subsystem ) được thiết kế bởi chuẩn không dây, việc mở rộng này được cập nhật bởi 3GPP, 3GPP2 và TISPAN nhằm hỗ trợ những mạng khác biệt hơn với GPRS, như WLAN, CDMA2000 và mạng cố định. IMS không mong đợi tự chuẩn hoá những ứng dụng, nhưng giúp đỡ truy cập những ứng dung đa phương tiện và voice bằng đầu cuối không dây và có dây, tức là giúp đỡ kiểu hội tụ di động cố định (FMC). Điều này được thực hiện bởi lớp điều khiển ngang cách li mạng truy cập khỏi lớp dịch vụ.
Nội dung trong Release 5 chia làm 4 phần: IMS; Ipv6, IP transport in UTRAN; Improvements in GERAN, MExE…; HSDPA
6.1.1 Những phần tử mới trong R5
Hình 6.1: Hệ thống phụđa truy nhậm ( IP multimedia subsystem (IMS) ) 6.1.1.1 CSCF – Call Session Control Function
CSCF chịu trách nhiệm điều khiển phiên và là điểm điều khỉen cho những chức năng sau:
Định tuyến cuộc gọi
Thiết lập QoS trên mạng IP
Kiểm tra sự phát sinh của hồ sơ chi tiết cuộc gọi (CDR) cho mục đính tính chi phí
Tất cả những báo hiệu điều khiển call/session trong IMS được thực hiện bởi giao thức SIP. Có 3 loại CSCF được định nghĩa là: P-CSCF, S-CSCF và I-CSCF. Mỗi mạng sẽ cung cấp nhiều CSCF đối với mỗi loại. Chính điều này cho phép chia sẻ tải và hỗ trợ tăng độ tin cây xuyên suốt việc sử dụng nhiều server dự phòng.
Proxy CSCF (P-CSCF)
Đây là điểm liên lạc đầu tiên cho bao hiệu cuộc gọi đến từ UE. P-CSCF hướng báo hiệu cuộc gọi tới S-CSCF. Đối với thuê bao roaming, P-CSCF sẽ được đặt trong mạng lân cận, hoặc cụ thể hơn đối với người dùng đến (given user) thì P- CSCF sẽ được đặt trong cùng mạng. P-CSCF cũng chịu trách nhiệm kiểm tra sự phát sinh của CDR đối với những cuộc gọi di động gốc
Serving CSCF (S-CSCF)
S-CSCF thực thi điều khiển call/session và tính chi phí cho thuê bao đến (given subscriber). S-CSCF luôn luôn được đặt trong mạng nội bộ của thuê bao. Điều này có nghĩa là tất cả những báo hiệu cuộc gọi di động gốc đều được định tuyến qua mạng nội bộ của người dùng.
Interrogating CSCF (I-CSCF)
I-CSCF được đặt ở đường biên giới của IMS, và hoạt động như một điểm đi vào cho báo hiệu SIP đến từ mạng bên ngoài của nhà khai thác. Báo hiệu này có thể là:
Yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP dự định tới thuê bao thuộc mạng của nhà khai thác
Yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP dự định tới thuê bao roaming trong mạng của nhà khai thác
Yêu cầu đăng ký, thì I-CSCF chịu trách nhiệm chỉ định S-CSCF cho thuê bao. Sự chọn lựa S-CSCF có thể được thực hiện là phụ thuộc vào nhận dạng của thuê bao (địa chỉ SIP hoặc IMSI), xử lý những nền tảng chia sẻ tải hoặc sử dụng việc xắp sếp server chính/ server dự phòng.
6.1.1.2 MGCF và MGW
MGCF là một cổng cho phép thông tin giữa những người dùng IMS và CS. Tất cả báo hiệu điều khiển cuộc gọi đến từ người dùng CS được dự định tới MGCF, nơi thực hiện chuyển đổi giao thức giữa ISUP (ISDN User Part), hoặc BICC, và giao thức SIP và hướng phiên tới IMS. Trong cùng kiểu cách đó, tất cả những phiên IMS gốc hướng người dùng CS đi ngang qua MGCF. MGCF cũng điều khiển những kênh phương tiện vào trong thực thể user-plane được kết hợp, CIMS-MGW (IMS Media Gateway). Thêm vào đó, MGCF có thể thông báo thông tin thanh toán tới CCF.
6.1.1.3 HSS (Home Subscriber Server)
HSS chứa cơ sở dữ liệu chính của tất cả thuê bao trên mạng và chứa những thông tin sau:
Thông tin nhận dạng (số điện thoại của người dùng, địa chỉ SIP, IMSI)
Thông tin bảo mật ( Khoá nhận thực bảo mật)
Thông tin vị trí ( hiện tại phục vụ cho GGSN, SRNC, địa chỉ IP)
Thông tin tiểu sử người dùng
Nó cũng có chịu trách nhiệm tạo ra thông tin bao mật như yêu cầu cao hơn về nhận thực và tính toàn vẹn và những khoá mật mã. HSS sát nhập với HLR/AuC, được định nghĩa trong những Release trước và cung cấp những dịch cho 3 miền, như sau:
Nhận thực, mô tả sơ lược dịch vụ và thông tin vị trí cho IMS ( dịch vụ cho CSCF)
Dịch vụ HLR/AuC cho miền chuyển mạch gói ( dịch vụ cho SGSN và GGSN)
Dịch vụ HLR/AuC cho miền CS (dịch vụ cho MSC server R4)
6.1.1.4 AS (Application Server)
AS cung cấp những dịch vụ gia tăng tới thuê bao. Nó có thể là bất kỳ thứ gì từ khi nhận dịch vụ phim ảnh (truyền hình theo yêu cầu) để cung cấp những dịch vụ thoại và hòm thư truyền hình
6.1.1.5 BGCF (Breakout Gateway Control Function)
BGCF chịu trách nhiệm chọn nơi mà sự gỡ (tháo) tới miền CS xảy ra. Kết quả của tiến trình chọn lựa có thể là trong cùng một mạng (nơi mà BGCF ở đó) hoặc mạng khác. nếu sự gỡ xảy ra trong cùng mạng, sau đó BGCF chọn lựa MGCF để xử lý một phiên. Nếu sự gỡ đặt ở mạng khác, sau đó BGCF hướng phiên tới BGCF khác trong mạng được chọn. Quy tắc chọn lựa thực tế không rõ ràng. Thêm
vào đó, BGCF có thể thông báo thông tin tính toán tới CCF và tập hợp thông tin thông kế.
6.1.1.6 MRF (Multimedia Resource Function)
MRF được tạo thành từ 2 thành phần, bộ điều khiển MRF và bộ xử lý MRF, và chịu trách nhiệm cung cấp những chức năng như:
Hoà nhập nhiều phương tiện để thực hiện hội nghị hình ảnh/thoại (cầu truyền hình)
Cung cấp những thông báo đa phương tiện
xử lý dòng phương tiện ví dụ như chuyển mã audio
Chức năng của MRF được chia thành MRFC và MRFP, Giao diện giữa 2 thành phần bị điều khiển bởi giao thức H.248/MEGACO. MRFC nhận báo hiệu điều khiển cuộc gọi qua giao thức SIP (ví dụ như để thiết lập cầu truyền hình giữa một số đồng nghiệp)
MRFC cần thiết cho việc hỗ trợ những dịch vụ kênh mang liên quan, như hội nghị, những thông báo tới người dùng hoặc chuyển mã kênh mang. MRFC giải thích báo hiệu SIP nhận được qua S-CSCF và sử dụng những chỉ dẫn MEGACO (Media Gateway Control protocol) để điều khiển MRFP. MRFC có thể gửi thông tin thanh toán tới CCF và OCS.
MRFP cung cấp những tài nguyên user-plane mà được yêu cầu và chỉ dẫn bởi MRFC. MRFP thực hiện những chức năng sau:
Trộn những luồng phương tiện đến
Nguồn luồng phương tiện (đối với những thông báo đa phương tiện)
Xử lý luồng phương tiện (ví dụ, chuyển mã audio, phân tích phương tiện)
6.1.1.7 SLF (Subscription Location Function)
SLF được dùng như là một cơ cấu quyết định cho phép I-CSCF, S-CSCF và AS tìm địa chỉ HSS, nơi chứa dữ liệu thuê bao để nhận dạng người dùng đến khi nhà khai thác mạng triển khai nhiều địa chỉ HSS
6.1.1.8 Cổng báo hiệu (SGW)
SGW được dùng để nối liền những mạng báo hiệu khác nhau, như mạng báo hiệu SCTP/IP và mạng báo hiệu SS7. SGW thực hiện chuyển đổi báo hiệu (bằng 2 cách) ở mức vận chuyển giữa SS7 và IP (giữa Sigtran SCTP/IP và SS7 MTP). SGW không phiên dịch những bản tin lớp ứng dụng (ví dụ, BICC, ISUP)
6.1.1.9 Cổng bảo mật
Hình 6.2: Chuyển đổi báo hiệu trong SGW
để bảo vệ lưu lượng control-plane giữa những miền bảo mật, lưu lượng sẽ đi xuyên qua SEG trước khi vào hoặc rời khỏi miền bảo mật. Miền bảo mật tham