a. Đầu cuối di động gọi trong BSS
3.6.2 Các trang CPN
Bây giờ chúng ta sẻ đi vào chi tiết mô hình các trang riêng trong hệ thống GSM, là các thực thể có liên quan trong chuyển giao trong cùng MSC như: MSC, BSC cũ, BSC mới, BTS cũ, BTS mới và MS; đây là toàn bộ các trang con được mô hình hoá ở các phần sau. Các tiền tố được thêm vào để chỉ rỏ vai trò của hai thực thể cùng tên; ví dụ như BTS cũ là BTS khởi toạ phục vụ cuộc gọi. Hình 3.22 thể hiện trang GSM.
Truyền thông giữa các thực thể: Truyền thông giữa các thực thể trong mạng được
mô hình hoá theo hai cách khác nhau. Chúng ta có một giải pháp port-socket để tách rời các thực thể trong trang nhỏ cho toàn bộ các giao diện truyền thông. Kết nối được đặt cố định với cable ngoại trừ giao diện Air. Chúng ta có hai vị trí: một cho đường lên và một cho đường xuống. Chúng ta chọn giải pháp này để tạo ra một hướng đi cho các bản tin một cách rỏ ràng hơn. Các vị trí liên quan trong kết nối này là: A Downlink, A Uplink, Abis Downlink và Abis Uplink.
Truyền thông qua giao diện Air được mô hình bởi một vị trí gọi là Air. Ví dụ như chúng ta không thể tách rời đường truyền uplink và downlink. Lý do là truyền thông giữa các MS và các BTS là không giây do đó ảnh hưởng của nhiều có thể làm mất đi bản tin là có thể.
Hình 3.22: Các trang GSM
Vị trí các giao diện trong trang này mô tả quy ước của chúng ta về vị trí các giao diện trong các trang nhỏ. Hình 3.22 mô tả các trang GSM.
Trang MSC mô hình hoá chức năng chuyển giao được đặt tại MSC. Hầu hết các chức năng được mô hình đả được bổ sung trên 3 trang con của trang này. Sự chia cắt các chức năng tạo ra trên các kết quả có thể của chuyển giao: HandoverPossible, FallBackToOldBSS và ReleaseCallNecessary. Trang bao gồm các giao diện tới hai BSC ở dưới cùng. Hậu tố Oll và New chỉ ra vai trò của các BSC được kết nối. Ba trang bên phải: HandoverSuccess, FallBack và CallRelease, chỉ ra kết quả của chuyển giao từ điểm nhìn của MSC.
Hai vị trí trong trang là WaitChanAlloc T101running và WaitMSAccess T102running, là các trạng thái được chọn lọc trực tiếp từ miêu tả của MSC, đó là các trạng thái chủ yếu. Từ các SDL trong hình 3.14 chỉ ra các giai đoạn của chuyển giao như: cấp kênh và đợi cho MS truy cập tới BSS mới.
Sự chuyển tiếp thực tế chỉ trên trang MSC là recHND_RQD, sendHNDREQ mà khởi tạo vai trò của MS trong chuyển giao. Nó được phép khi MSC nhận bản tin HND_RQD từ BSS cũ. Khi điều này xảy ra nó sẻ gửi bản tin HND_REQ tới cho BSS mới. Hai bản tin là sự góp phần của MSC tới bản tin 3 và 4 trong hình 3.10.
Hình 3.23: Trang MSC
Trong ba phần tiếp theo chúng ta sẻ mô tả chi tiết hơn về các trang con: HandoverPosible, FallBackToOldBSS và ReleaseCallNecessary.
HandoverPosible
Trang HandoverPosible mô hình các trường hợp mà chuyển giao chỉ có thể từ điểm nhìn của MSC. Ta theo sự quy ước từ trang MSC với các giao diện tới các BSS ở dưới, chỉ ra rằng chúng ta chỉ có thể nhận các bản tin trên giao diện mới, được miêu tả bằng việc để trống không nối tới ARX củ. 4 vị trí khác T101started, T102started,
HND_CMPrec, CLR_CMDsent(A) và CallProgress(B) và toàn bộ place trạng thái thực thể, bắt tiến tới chuyển giao trong việc cố gắng để chuyển giao thành công. Chỉ ra rằng T102started là một vị trí cổng vào hoặc ra.
Hình 3.24: Trang HandoverPosible
Toàn bộ sự chuyển tiếp trong trang ngoại trừ recHND_DET, tạo ra trạng thái các sự thay đổi bởi việc di chuyển của các trạng thái thẻ bài tới các place trạng thái thực thể khác. Lý do là recHND_DET không biến đổi trạng thái của thực thể, được mô hình hoá bởi các thẻ bài trạng thái quay lại trạng thái đầu vào tiếp theo sau phần thảo luận về chuyển mạch sớm và muộn. Mô hình này thực hiện cả chuyển mạch sớm lẩn muộn bởi vì MSC không đòi hỏi nhận bản tin HND_DET trước khi nhận bản tin HND_CMP.
FallBackToOldBSS
Kết quả có thể thứ hai của chuyển giao là cuộc gọi có thể quay trở lại BSS cũ và tiếp tục như chưa có vấn đề gì xảy ra, điều này đả được mô hình hoá trên trang FallBackToOldBSS. Chúng ta có các giao diện truyền thông ở phần dưới cùng của trang. Trên phần đỉnh chúng ta có các trạng thái thực thể như sau: WaitChanAlloc T101running và WaitMSAccess T102running. Hai sự chuyển tiếp T101Timeout sendCLR_CMD và recHND_FAIL sendCLR_CMD là hành động có thể để khởi tạo sự quay trở lại hoàn toàn. Trong cả hai kết quả đều gửi bản tin CLR_CMD tới cho BSC mới. Viển cảnh kết thúc vởi việc nhận bản tin CLR_CMP và cuộc gọi đựơc tiếp tục trong BSS cũ.
Hình 3.25: Trang FallBackToOldBSS
ReleaseCallNecessary
Kết quả cuối cùng có thể của chuyển giao là chúng ta phải giải phóng cuộc gọi vì hết tài nguyên vô tuyến để cấp cho cuộc gọi cần chuyển giao. Các giao diện truyền thông được đặt tại phần đáy của trang. Phần trên đỉnh chúng ta dùng để mô hình vị trí các trạng thái thực thể. Hai sự chuyển tiếp recCLR_REQ sendCLR_CMD và T102Timeout sendCLR_CMD được thể hiện ở các sự việc hướng dẫn hoàn thành giải phóng cuộc gọi. Cả hai sự kiện sẻ khởi tạo sự giải phóng với bản tin CLR_CMD tới cho BSS cũ. Sự chuyển tiếp thay thế Release All Resource kết thúc giải phóng trong BSS mới và cuộc gọi đả được giải phóng, khi một thẻ bài được đặt trên CallReleased. Trang được thể hiện trên hình 3.26.
Hình 3.26: Trang ReleaseCallNecssary
ReleaseAllResources
Trang này mô hình hoá giải phóng tài nguyên trong cả hai BSS. Nó giải phóng các tài nguyên liên tiếp sau sự bắt đâu với BSS củ.
Hình 3.27: Trang ReleaseAllResources
Trang OldBSC phối hợp với các vấn đề bao hàm của BSC củ trong chuyển giao. Tồn tại hai trạng thái: WaitForHND_CMD và WaitForCLR_CMD, giữa những sự chuyển tiếp thay thế sử dụng các trạng thái mà được chia sẻ giữa các trang. Mục đích đặc trưng của chúng trong viễn cảnh được giải thích trên các trang.
Hình 3.28: Trang BSC củ
SuccessfulOldBSC
Trang SuccessfulOldBSC mô hình hoá bao gồm BSC củ trong cuộc chuyển giao thành công. Theo hướng thẳng và được mô tả bởi các đường vòng cung dày đặc. Chuyển tiếp bản tin sendHND_RQD khởi tạo chuyển giao và chỉ phép chuyển tiếp trong trạng thái khởi tạo. Trang này được biểu diễn trên hình 3.29.
Hình 3.29: Trang SuccessfulOldBSC
ReleaseResourcesBSC
Trang ReleaseResourcesBSC được phân phối giữa BSS mới và cũ và được cố gắng để cấp lại trong các trang con này. Tính logic của việc giải phóng là đơn giản hơn và được mô hình sự bao hàm của BSC trong bản tin thứ 22, 23 và 24 trong hình 3.10.
Hình 3.30: Trang ReleaseResourcesBSC
AbnormalCasesOldBSC
Trang con AbnormalCasesOldBSC mô hình hoá toàn bộ các trường hợp khác thường của chuyền giao bên trong BSC củ. Các trường hợp này mất đường vô tuyến tới MS, và nhận bản tin HND_FAI từ MS và bộ định thời T3103 hết thời gian định thời. Việc mất điều kiện đường truyền vô tuyến được mô hình hoá trên trang con Loss Of Radio Path và timeout được mô hình hoá trên trang TimeoutT3103. Việc nhận ra chuyển giao thất bại được mô hình hoá bởi sự chuyển tiếp recHND_FAI sendHND_FAIL.
Hình 3.31: Trang AbnormalCasesOldBSC
Trang TimeoutT3103 là một trang con của trang AbnormalCasesOldBSC và mô hình hoá timeout của trang, bộ định thời T3103 đả được mô tả trong phần trước. Timeout có thể xảy ra khi BSC củ đợi bản tin CLR_CMD từ MSC. Khi bộ định thời T3103 hết thời gian định thời tài nguyên đả cấp sẻ được giải phóng. Điều này được mô hình hoá trong trang ReleaseResourcesBSC (đặc trưng bởi sự chuyển tiếp thay thế Release Resources). Như được miêu tả ở phần trước, BSC đả thực hiện giải phóng tài nguyên của nó khi mà bản tin CLR_REQ được gửi tới MSC nhưng chúng ta chọn đợi cho bản tin CLR_CMD đến từ MSC trước việc giải phóng tài nguyên. Với lý do này mà việc dùng lại trang ReleaseResourcesBSC khi chúng ta đợi bản tin CLR_CMD, sự giải phóng đồng nhất với được khởi tạo bởi MSC. Tuy nhiên sự lựa chọn của chúng ta phù hợp với sự giới thiệu bởi vì chúng ta nói nó được phép bắt đầu sự giải phóng trước khi nhận bản tin CLR_CMD nhưng không cần thiết.
Hình 3.32: Trang TimeoutT3103
Vị trí trạng thái tồn tại TimedOut được sử dụng lưu trạng thái của BSC khi sự mô phỏng hoàn thành để xem kỹ các kết quả.
Hình 3.33: Trang LossOfRadioPath
Trang LossOfRadioPath giống hệt như trang TimeoutT3103. Một sự khác biệt nhỏ là chúng không lưu trạng thái thiết bị trên một vị trí trạng thái thực thể riêng biệt. Sự chuyển tiếp RadioPathLost sendCLR_REQ được trình bày như nó là một sự chuyển tiếp timeout, nhưng nó cũng là một sự chuyển tiếp chuyển đổi bản tin. Chúng ta chọn cách trình bày timeout để làm rỏ rằng xử lý chuyển tiếp là trạng thái không xãy ra.
NewBSC
Hình 3.34: Trang NewBSC
Trang NewBSC mô hình hoá hoạt động của BSC mới trong khi chuyển giao bên trong MSC. Giao diện với MSC (giao diện A) được đặt trên cùng của trang và giao diện với BSC (giao diện Abis) được đặt dưới cùng của trang. Sự chuyển tiếp thay thế rộng phía dưới giao diện A, trường hợp thành công, mô hình hoá chuyển giao thành công. Trong khi chuyển giao, một sự thất bại hay timeout trong cả MSC và BSS củ có thể xảy ra. Cũng như sự thất bại được trình bày ở BSS mới bởi MSC để nó giải phóng tài nguyên của nó với một bản tin CLR_CMD. Xử lý sự thất bại đựơc mô hình hoá bởi sự chuyển tiếp thay thế Release Ressources, đựơc nói tới ở trang ReleaseResourcesBSC.
Nếu MS thất bại tới việc đồng bộ với BSS mới (hết thời gian định thời Ny1 của bộ định thời T3105), BTS mới gửi một bản tin CONN_FAIL tới cho BSC mới. BSC mới khởi tạo sự giải phóng tài nguyên của nó và đợi sự xác nhận từ MSC. Điều này được mô hình hoá ở phần dưới cùng của hai trang recCONN_FAIL sendCLR_REQ và CONN_FAILrec WaitForCLR_CMD.
SuccessfulNewBSC
Hình 3.35: Trang SuccessfulNewBS
Trang SuccessfulNewBSC mô hình hoá hoạt động của BSC mới trong chuyển giao thành công. Thông thường thì các đường mủi tên dày đặc trong phần chính giữa hướng tới đích. Hình 3.35 mô tả trang SuccessfulNewBSC cụ thể là các phần của BSC của các bản tin thứ 4-7, 13-14, 16 và 19-20 trong hình 3.10.
Old BTS
Trang OldBTS mô hình hoá các thành phần liên quan của BTS của chuyển giao trong cùng MSC. Phần trên cùng của trang là quản lý kênh được mô hình hoá trong sự chuyển tiếp thay thế (Channel Management). Trong phần này bản tin được trao đổi riêng biệt giữa BSC và BTS. Bản tin được trao đổi với MS không được xữ lý bởi BTS và thông qua chuyển mạch trong suôt tới cho MS. Điều này được mô hình hoá bởi 2 sự chuyển tiếp relay RLM và recHND_FAI relay it.
Hình 3.36: Trang OldBTS
ChannelManagement
Trang ChannelManagement là trang con của trang OldBTS và NewBTS mô hình hoá giao tiếp bên trong giữa BTS và BSC. Trang này có thể được tách đôi để giữ các tính năng từ BTS củ phân biệt rỏ với BTS mới nhưng bởi vì tính đơn giản của trang chúng ta quyết định giữ cả hai phần này cùng nhau. Chuyển tiếp cao nhất mô hình hoá bản tin 5-6 trong hình 3.10 và phần dưới cùng mô hình hoá hai bản tin thứ 22 và 24 cũng trong hình 3.10.
Hình 3.37: Trang ChannelManagement
NewBTS
Trang NewBTS mô hình hoá hoạt động chuyển giao của BTS. Ở phần giữa được chỉ rỏ bởi các đường mủi tên là trường hợp chuyển giao thành công, mô hình hoá sự trao đổi bản tin trong hình 3.10 mà BTS mới có liên quan (5-6, 11-13 và 15-19). Trên đỉnh đầu của trang, giữa các vị trí trao đổi bản tin cho giao diện Abis, là chuyển tiếp thay thế ChannelManagement nói tới ở trang con cùng tên. Chỉ tình trạng thất bại của BTS mới có thể liên quan với timeout của bộ timer T3105, hoặc đúng hơn đạt tới
thời gian tối đa Ny1. Điều này được mô hình hoá bởi sự chuyển tiếp Ny1xT3105 Timeout. Vị trí T3105 TimedOut cho sự nghiên cứu trạng thái của BTS mới sau khi mô phỏng trang NewBTS.
Hình 4.38: Trang NewBTS
MS
Trang cuối cùng là mô hình trang MS, sự mô hình hoá các thành phần của MS liên quan trong chuyển giao. Phần chính giữa các đường mủi tên chỉ trường hợp thành công. Chỉ một trường hợp thất bại là có thể trong MS khi bộ định thời T3124 hết thời gian định thời. Kết quả của timeout là MS cố gắng để quay lại hoàn toàn tới BTS cũ. Ở đây chúng ta không mô hình hoá thực tế quá trình trở lại này.
KẾT LUẬN
Luận văn này đả sử dụng mô hình CPN và ngôn ngữ SDL để phân tích các giao thức chuyển giao trong mạng GSM. SDL là một ngôn ngữ thường được sử dụng để phân tích giao thức trong mạng viễn thông và dựa trên ngôn ngữ đó chúng ta sẻ cài đặt mô hình CPN. Thông qua mô hình chúng ta đả có cách nhìn hoàn thiện hơn về các thủ tục hoạt động chuyển giao trong mạng GSM. Đi từ nền tảng ban đầu đến việc phân tích chi tiết các bản tin trao đổi trong quá trình chuyển giao, giới hạn có lựa chọn việc nghiên cứu chi tiết một loại chuyển giao tổng quát và đặc trưng nhất của chuyển giao giúp cho người đọc dể hiểu và hiểu một cách cận kẽ và sâu sắc hơn các quá trình đó. Mô hình là sự gói gọn các vấn đề thích đáng từ hệ thống thực, miêu tả đi sát với thực tế một cuộc chuyển giao trong hệ thống thực. Mô hình thiết kế CPN mang lại cho ta sự am hiểu linh động và sát với thực tế của chuyển giao mà nếu như chúng ta chỉ quan sát trên ngôn ngữ SDL thì không thể có được điều đó. Sử dụng cách thức phân tích đối chiếu với các kiến từ lý thuyết với mô hình để chứng tỏ rằng chuyển giao bên trong MSC là môt giao thức tiến bộ và hoàn chỉnh, các thiết bị có liên quan trong quá trình chuyển giao đều có thể biết được tình trạng hoạt động của một cuộc gọi sau một kết quả của chuyển giao dù nó có thành công hay không. Mô hình đả cho ta thấy giao thức chuyển giao không những đảm bảo cho cuộc gọi được giữ khi di chuyển mà còn đảm bảo cho hệ thống hoạt động hiệu quả nhất, không lảng phí tài nguyên và đăc biệt là dần tới tối ưu hoá các quá trình xữ lý. Đặc biệt mô hình rất đi sát với hệ thống thực tế của mạng sử dụng công nghệ GSM và có thể áp dụng mô hình vào thực tế các mạng này. Từ việc đi sâu phân tích chuyển giao giúp em hiểu được các thủ tục cách thức mà các bản tin trao đổi với nhau trong mạng GSM, đi sâu tìm hiểu giao thức báo hiệu giúp em hiểu bản chất của những hoạt động trong mạng, hiểu được để thực hiện một cuộc gọi thì mạng cần làm gì và MS cần làm những gì ? và đặc biệt hơn và là mục đích của khoá luận là đả tìm hiểu được giao thức chuyển giao, một giao thức đặc trưng quan trọng nhất trong thông tin di động. Có thể kết luận câu “có chuyển giao mới có di động”. Khi một MS muốn di chuyển đi xa mà vẩn đảm bảo được cuộc gọi nó cần thiết phải chuyển giao. Từ việc phân tích chuyển giao giúp cho ta hiểu và xử lý tối ưu được mạng; ví dụ như việc tối ưu các bản tin khi xảy ra một quá trình chuyển giao, vì cần phải rút ngắn nhất có thể khoảng thời gian này mà vẩn đảm bảo được chất lượng cuộc gọi, hay là việc tính toán lắp đặt các trạm BTS. Kết hợp với việc đo kiểm chất lượng thu phát của trạm BTS để đưa ra giải pháp tối ưu mạng mà một người kỷ sư tối ưu mạng cần phải luôn làm điều đó.
Tuy nhiên quá trình phân tích cũng không tránh khỏi những thiếu sót ví dụ như vẩn chưa đưa ra các dữ liệu thực tế một quá trình chuyển giao để chứng minh, bởi quá trình phân tích cần phải gắn liền với dữ liệu thực tế để giúp ta so sánh xem mô hình