4. Cấu trúc cell và tần số
1.2. Các thành phần của người sử dụng trong mạng GSM
Phần ứng dụng di động (MAP) cung cấp các thủ tục báo hiệu cần thiết được yêu cầu để trao đổi thông tin giữa các phần tử của mạng GSM, ở mô hình OSI, MAP ở trên TCAP, cả MAP và TCAP đều thuộc lớp 7.
Đối với các dịch vụ không đấu nối được MAP sử dụng thì ISP (phần dịch vụ trung gian) được xem là trong suốt có nghĩa là không được sử dụng vì vậy TCAP phối hợp ghép đấu nối với phần điều khiển báo hiệu SCCP cùng với phần chuyển giao tin báo MTP phụ thuộc như một nhà cung cấp dịch vụ của mạng. MAP được chia làm 5 thực thể ứng dụng MAP - MSC, MAP-VLR, MAP - HIR, MAP - EIR và MAP - AUC. Tất cả những thực thể này mỗi cái được phân định tới một số phân hệ SSN. Các SSN được SCCP sử dụng để định địa chỉ một thực thể nào đó của
37
MS = X đang ở vùng của tôi OK! Tôi đã cập nhật với TCAP
HLR
TC - yêu cầu hỗ trợ ( = X ) TC bắt đầu
TC - kết quả ( log Upd )
TC tiếp tục
TC yêu cầu hỗ trợ ( Upd cat) TC tiếp tục
TC kết quả ( cat Upl ) Hoạt động Hoạt động Giao dịch TC kết thúc MLR VLR VLR mạng GSM.
Mỗi AE bao gồm một số các phần tử ứng dụng ASE. Các ASE được nhóm lại như là các ASE chung và các ASE đặc biệt. TCAP là một ASE chung và luôn luôn chứa các MAP - ASE.
Các ASE hỗ trợ việc hoà mạng của các AE và bao gồm một hoặc vài sự hoạt động được sử dụng kết hợp để thực hiện một nhiệm vụ nào đó.
Ví dụ về hoạt động sử dụng ở MAP: - Cập nhật vị trí.
- Bãi bỏ vị trí.
- Cung cấp số chuyển vùng. - Vào số liệu thuê bao. - Phát các tham số.
- Tác động các dịch vụ bổ xung. - Thực hiện chuyển ô v.v....
Ví dụ về tổ hợp các hoạt động để thực hiện một nhiệm vụ nào đó.
Khi một thuê bao di động mới MS xuất hiện thuộc về một VLR nào đó, thì bộ đăng ký vị trí trong MLR có các MS thuộc nó, phải được cập nhật.
Bộ đăng ký trong HLR, ở đó lúc này MS đã được đăng ký cũng phải được cập nhật với một vài số liệu thuê bao cần thiết. Nếu MS muốn thực hiện hoặc thu cuộc gọi. Báo hiệu này cần thiết để thực hiện nhiệm vụ này như sau:
1.4. Báo hiệu giữa MSC và BSS (BSSAP).
MSC và hệ thống trạm cơ sở BSS được nối với nhau bởi một kênh PCM. Ngoài một số các kênh thoại hoặc số liệu, còn có các khe thời gian cho báo hiệu. Số báo hiệu khi đầu nối thiết lập cuộc gọi, chuyển ô, giải phóng cuộc gọi v.v... kênh này thường được sử dụng để phục vụ một hoặc nhiều trạm
BSSAP SCCPMTP DTAP DTAP Phân lớp phân bổ BSSAP SCCPMTP DTAP DTAP Phân lớp phân bổ Giao tiếp MSC BSS
Báo hiệu giữa MSC và BSS
thu phát cơ sở BTS. Các giao thức đã được sử dụng cho báo hiệu giữa MSC và BSS (giao tiếp A) là BSSAP (phần ứng dụng của BSS), SCCP và MTP, hình sau:
Phần điều khiển đầu nối báo hiệu SCCP cung cấp khả năng để mang thông tin NSC và BSS. SCCP cung cấp hai nguyên tắc báo hiệu khác nhau, báo hiệu không đấu nối CL và báo hiệu đấu nối định hướng CO.
Khi một số các tin báo hiệu liên quan được phát đi, sự đấu nối báo hiệu logic có thể được thiết lập và các tin báo đấu nối định hướng có thể được phát ở đầu nối báo hiệu.
BSSAP phát các tin báo có liện quan đến một MS cụ thể phương thức đấu nối định hướng SCCP.
- Báo hiệu của BSSAP.
BSSAP xử lý hai nhóm tín hiệu.
+ Tin báo chuyển giao trực tiếp giữa MSC và MS, chuyển giao qua BSS. Sự chuyển giao này là điều khiển cuộc gọi như lệnh rung chuông tới một MS cụ thể và các tin báo quản lý di động.
+ Các tin báo quản lý giữa MSC và BSS để quản lý nguồn điều khiển chuyển ô, lệnh nhắn tin v.v...
BSSAP có hai chức năng của người sử dụng khác nhau cho các nhóm ở trên. Phần ứng dụng chuyển giao trực tiếp DTAP và phần ứng dụng quản lý BSS ( BSSAP ).
Sự phân bổ tin báo BSSAP giữa BSS MAP và DTAP được thực hiện ở lớp giao thức trung gian giữa SCCP và BSS MAP/DTAP được gọi là lớp phân bổ ( xem hình trước ). Giao thức đối với phân lớp này bao gồm sự quản lý một hoặc hai octec khối số liệu phân bổ. Mỗi tin báo BSSAP chứa trong trường số liệu của người sử dụng SCCP phải có một khối số liệu
39
Khối số liệu Phân bổ Phân biệt Độ dài Loại tin báo P.tử thông tin P.tử thông tinBSSAP Độ dài Tin báo Phân biệt Độ dài Loại tin báo TI PDP.tử thông tinP.tử thông tinBSSMAP DTAP
Khuôn dạng của tin báo BSSAP
Mạng DTAP MSC
MS
BSSMAP
Tin báo khởi đầu MS
phân bổ như là tiếp đấu theo tin báo DTAP hoặc BSSAP cụ thể ( xem hình sau )
Tin báo DTAP cũng là một octec, ở một trường khối số liệu phân bổ gọi là nhận dạng đầu nối kênh số liệu DLCI. Nó được sử dụng để nhận dạng kênh vô tuyến và cũng để xác định giá trị khối nhận dạng điểm truy cập dịch vụ SAPI sử dụng ở kênh vô tuyến ( ví vụ SAPI = 0 nghĩa là báo hiệu).
TI ở hình trên là khối nhận dạng giao dịch và PD là khối phân biệt giao thức.
∗ Các tin báo BSSAP.
- Có ba loại tin báo xác định ở BSSAP (hình sau ). - Tin báo BSSMAP.
- Tin báo DTAP.
- Tin báo khởi đầu MS.
∗ Các tin báo BSSMAP:
Các tin báo BSSMAP được sử dụng để quản lý nguồn, điều khiển chuyển ô v.v... Tin báo BSSMAP được chia thành hai loại tin báo không đầu nối và tin báo đầu nối định hướng ( xem hình sau).
40
Nhận dạng Phân bổ giao dịch giao dịchLoại tin báoCác phần tử thông tin
Các loại tin báo DTAP
∗ Các tin báo DTAP và khởi đầu MS.
Các tin báo DTAP và khởi đầu MS được chuyển giao giữa MSC và MS và được kết hợp với điều khiển cuộc gọi, quản lý chuyển dịch v.v...
Những tin báo này chứa hai trường: phân biệt giao thức PD và nhận dạng giao dịch TI bên cạnh tin báo và các phần tử thông tin (xem hình sau ).
Mục đích của phân bổ giao thức là để phân biệt giữa các tin báo thuộc về các thủ tục sau:
- Điều khiển cuộc gọi. - Quản lý di động.
- Quản lý nguồn vô tuyến.
- Điều khiển nguồn dịch vụ bổ xung. - Các thủ tục báo hiệu khác.
Mục đích của nhận dạng giao dịch là để phân biệt giữa nhiều hoạt động song song (các giao dịch) trong một trạm di động. TI tương đương với chuẩn cuộc gọi đã xác định ở giao thức lớp 3 cho ISDN.
- Các tin báo khởi đầu MS.
Tin báo khởi đầu MS chuyển đi không thay đổi tới BSS. Còn BSS phân tích phần của tin báo. Như vậy nó không phải là tin báo trong suốt như tin báo DTAP. Giữa MSC và BSS, tin báo khởi đầu MS được chuyển giao ở phần tử thông tin “ Thông tin của lớp 3 ” trong tin báo BSSMAP “ Thông tin hoàn chỉnh của lớp 3”.
41
TRẦN VIỆT DŨNG - - ĐTVT LỚP K6
Các tin báo BSSMAP
Không đầu cuối
Chặn
Thừa nhận chặn Paging (nhắn tin)
Thiết lập lại Thừa nhận thiết lập lại
Giải toả Thừa nhận giải toả
Đấu nối định hướng Yêu cầu phân định
Phân định xung Sự cố phân định Ra lệnh phương thức mật mã Cập nhật lại Lệnh xoá Xoá xong Yêu cầu xoá
Thông tin đầy đủ của lớp 3 Lệnh chuyển ô
Sự cố chuyển ô Chuyển ô được thực hiện
Yêu cầu chuyển ô Chấp nhận yêu cầu chuyển ô
Tin báo để quản lý sự di độngTIN BÁO ĐĂNG KÝChấp nhận cập nhật vị tríBãi bỏ cập nhật vị tríTIN BÁO BẢO VỆBãi bỏ nhận thựcYêu cầu nhận thựcYêu cầu nhận dạngĐÁP LẠI NHẬN DẠNG TIN BÁO QUẢN LÝ ĐẤU NỐIChấp nhận dịch vụ CMBãi bỏ dịch vụ CM
Các tin báo để quản lý di động
Tin báo để điều khiển cuộc gọi đầu nối chế độ mạch điệnTIN BÁO THIẾT LẬP CUỘC GỌIBáo hiệu chuôngKhẳng định cuộc gọiQuá trình cuộc gọiĐấu nốiChấp nhận đối nốiThiết lập khẩn cấpTiến hànhThiết lậpTIN BÁO GIAI ĐOẠN THÔNG TIN CỦA CUỘC GỌISửa đổiBãi bỏ sửa đổiTIN BÁO XOÁ CUỘC GỌICắt cuộc gọiGiải phóngGiải phóng xongTIN BÁO TẠP VỤKhởi động DTMFBãi bỏ khởi động DTMFTrạng tháiĐiều tra trạng thái
Giao tiếp A Hệ thống trạm cơ sở ( BSS )
Giao tiếp A - bis
BSC BTS
Mục đích các tin báo khởi đầu MS là:
+ Yêu cầu dịch vụ - CM ( quản lý đầu nối ). + Yêu cầu cập nhật vị trí.
+ Đáp lại nhắn tin. - Các tin báo DTAP.
Có ba loại tin báo DTAP chính: + Tin báo quản lý di động.
+ Tin báo điều khiển cuộc gọi đầu nối chế độ mạch điện.
+ Tin báo cho cuộc gọi liên quan tới điều khiển dịch vụ bổ xung.
Đối với cuộc gọi liên quan đến việc điều khiển dịch vụ bổ xung, có một loại tin báo được xác định được gọi là trang bị ( Facility ). Nó chứa một phần tử thông tin tên là “ Facility”, ở phần tử này dịch vụ yêu cầu hỗ trợ được xác định.
1.5. Báo hiệu giữa BSC và BTS ( LAPD ):
Giao tiếp giữa bộ điều khiển trạm cơ sở BSC và trạm thu phát cơ sở BTS được gọi là giao tiếp A - bis. Như vậy giao tiếp này trong hệ thống trạm cơ sở ( hình sau ).
Giao diện A - bis sử dụng một đường truyền vật lý 2 Mb/s theo tiêu chuẩn G730. Khi một BTS nằm ở xa BSC thì giao diện A - bis ứng dụng để làm đường nối giữa BTS và BSC. Một đường PCM được chia thành 32 khe thời gian, mỗi khe có tốc độ 64 Kb/s trong đó TSo luôn sử dụng cho đồng bộ. Sự sử dụng các khe thời gian còn lại phụ thuộc vào việc mã hoá tốc độ tiếng nói của hệ thống GSM và cấu hình của BTS và BSC là STAR hay Multiplexed.
Giao tiếp A - bis gồm 3 lớp OSI. Lớp 1 là lớp vật lý, các số “ 0 “ và “1 “ trong môi trường chứa các quy định về kích thước, hình dạng các xung.
BSC BTS
OSI-3 BTSM BTSM
OSI-2 LAPD LAPD
OSI-1 Vật lý Vật lý Có hai loại kênh thông tin giữa BSC và BTS.
+ Kênh lưu lượng - mang thoại hoặc số liệu cho các kênh vô tuyến.
+ Kênh báo hiệu - mang thông tin báo hiệu cho bản thân BTS hoặc cho MS, được phát ở một trong các kênh vô tuyến. Như vậy toàn bộ thông tin báo hiệu giữa BTS và BSC được truyền trên kênh 64 Kb/s của A - bis, do đó cần có thủ tục đặc biệt phù hợp với khe thời gian 64Kb/s và sau đó biến đổi ngược lại ở đầu thu. Điều này được thực hiện ở lớp 2 ( LAPD ). Phía phát cắt mảnh nhỏ nó thành một số byte và truyền nó trên kênh báo hiệu ở đường truyền PCM.
Như đã nói ở trên sự xắp xếp các kênh logic trên các khe thời gian TS của giao diện A - bis phụ thuộc vào việc mã hoá tiếng nói ở hệ thống GMS là 13 Kb/s (full rate) hay 6,5 Kb/s (half rate), ngoài ra nó còn phụ thuộc vào cấu hình BTS và BSC là Star hay Multiplexed. Hệ thống GSM Acated và GSM Siemen hiện nay tại Việt Nam sử dụng tốc độ mã hoá tiếng nói 13 Kb/s và cấu hình BTS, BSC là START, do vậy sự phân chia các TS như sau:
TS 31 sử dụng cho quản lý và bảo dưỡng BTS. TS 20 sử dụng cho kênh báo hiệu của FU1. TS 29 sử dụng cho kênh báo hiệu của FU2. TS1 và Tso sử dụng cho 8 kênh vật lý của FU1. TS0 sử dụng cho đồng bộ.
Tất cả các thông báo gửi trên giao tiếp A- bis đều dùng thủ tục LAPD (Link Access Proceduces on the D- Chanel ).
LAPD là thủ tục lớp 2, hoạt động ở kênh số liệu của cấu trúc OSI. Kênh LAPS là chức năng cơ bản để cung cấp các kênh số liệu trên kênh vật lý 64
43
F FCS Thông tin Điều khiển Địa chỉ F 8 16 8 or 16 8 TEI SAPI
Cấu trúc khug của LAPD
A - bis MSC BSC Các chức năng ở BTS TRx1 TRx2 TRx3 BCF BTS
Kb/s nối giữa BTS và BSC, các kênh này được cung cấp để khai thác và bảo dưỡng. Việc khai thác và bảo dưỡng thiết bị BTS và đối với đường truyền của thông báo A- bis lớp 3 được mô tả như sau:
Địa chỉ Adresse
Cờ Lệnh TEI SAPI Bản tin CRC Cờ
LAPD cung cấp hai loại tín hiệu:
+ Chuyển giao thông tin không được thừa nhận, không đảm bảo phân phát khung thông tin đến địa chỉ đạt kết quả.
+ Chuyển giao thông tin được thừa nhận (trường hợp thường gặp hơn) trong đó mỗi tín hiệu đều được công nhận và hệ thống khẳng định là khung đã đến đích. Cấu trúc khung LAPD như hình sau:
Trường địa chỉ chứa khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ SAPI và khối nhận dạng kết cuối của điểm cuối TEI được nhận dạng để truy nhập vào thực thể đúng và chức năng đứng ở đầu.
Trường điều khiển được sử dụng để điều khiển tuần tự và yêu cầu phát lại. Việc đấu nối giữa BTS và BSC là nhờ một kênh PCM, ở đó một trong các kênh dành cho báo hiệu, sử dụng giao thức LAPD. Có vài chức năng ở BTS, ví dụ có một số bộ thu phát TRx cũng được sử dụng để báo hiệu đến các máy di động. Cũng có một số chức năng điều khiển cơ sở BCF trong BTS như bước nhảy tần số, các chức năng chung cho vị trí như là các cảnh báo bên ngoài, nguồn cung cấp v.v... ( hình sau ).
SAPI ở trường địa chỉ được sử dụng để truy cập các chức năng khác nhau như TRx, BCF và các thủ tục quản lý lớp 2. Các giá trị của SAPI được sử dụng trong báo hiệu giữa BSC và BTS.
SAPI : Các chức năng.
Các người sử dụng
Khối quản lý ALH LAPDm
Các tín hiệu đưa qua để truyền dẫn Lớp 3
Lớp 2
Lớp 1
LAPDm theo mô hình OSI
Khuôn dạng khung loại A Khuôn dạng khung loại BSố octec 1 2 3 4 Khuôn dạng tin báo của LAPDm
Địa chỉĐiều khiểnChỉ thị độ dàiCác bit làm đầyĐịa chỉĐiều khiểnChỉ thị độ dài Thông tinCác bit làm đầy 0 : Các thủ tục báo hiệu vô tuyến.
62 : Các thủ tục khai thác và bảo dưỡng. 63 : Các thủ tục quản lý lớp 3.
TEI ở trường địa chỉ được sử dụng để truy nhập vào các thực thể khác nhau như là một TRx riêng cho báo hiệu vô tuyến.Các thiết bị đầu cuối ( được nhận dạng bằng các giá trị TEI) ở trong GSM của loại phân tịnh TEI không tự động.
1.6. Báo hiệu giữa BTS và MS (LAPDm).
LAPDm là giao thức sử dụng cho báo hiệu giữa bộ thu phát ở BTS và trạm di động MS. Giao diện giữa MS và bộ thu phát gọi là giao diện không gian. Mục đích của giao thức LAPDm là để truyền dẫn báo hiệu qua kênh vô tuyến được an toàn. Điều này có nghĩa là tin báo của lớp 3 có thể được phát trong các điều kiện có điều khiển.
LAPDm đặt ở hai lớp trong mô hình OSI. Những người sử dụng đặt ở trên lớp LAPDm ở lớp 3 (xem hình sau).
LAPDm được điều khiển bằng một khối phần mềm gọi là khối sử lý kênh không gian ALH và LAPDm, chúng cùng xử lý tất cả báo hiệu của giao diện không gian. Chương trình của ALH sẽ được đặt ở TRxc (bộ điều khiển thu phát), đây là bộ xử lý ở BSS.
Khuôn dạng tin báo LAPDm rất giống khuôn dạng ở tin báo LAPD (xem hình sau).
Ở trường địa chỉ, khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ SAPI có thể có hai giá trị khác nhau.
+ SAPI = 0 chỉ thị rằng tin báo hoặc chứa số liệu hoặc chứa tin báo điện thoại.
+ SAPI = 3 chỉ thị bản tin báo.
45
G
MTP SCCP
TCAP MAP
Báo hiệu số 7 trong mạngGSM