Thủ tục rời mạng liên quan đến IMSI. Thủ tục rời mạng của IMSI cho phép MS thông báo cho mạng rằng thuê bao di động sẽ tắt nguồn. Lúc này tìm kiếm thuê bao di động bằng tìm gọi sẽ không xảy ra.
Một máy di động ở trạng thái hoạt động đợc đánh dấu là “đã nhập mạng” (cờ IMSI). Khi tắt nguồn MS gửi thông báo cuối cùng đến mạng, thông báo này chứa yêu cầu thủ tục rời mạng. Khi thu đợc thông báo đã rời mạng MSC/VLR đánh dấu cờ IMSI đã rời mạng tơng ứng.
ở hình 4b bộ ghi định vị thờng trú (HLR) không đợc thông báo, chỉ có bộ ghi định vị tạm trú (VLR) đợc cập nhật thông tin “đã rời mạng”.
Hình 4b: Thủ tục rời mạng 5.5. Tìm gọi: LA1 LA2 VLR __________________________________________________________________________ 39 IMSI “rời mạng” IMSI được đăng ký rời mạng
VLR Tắt máy MSC BSC BSC BSC MSC
Hình 4c:Tìm gọi một MS ở LA2
Cuộc gọi đến MS sẽ đợc định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký. Khi đó MSC/VLR sẽ gửi một thông báo tìm gọi đến MS. Thông báo này đợc phát quảng bá trên toàn bộ vùng định vị (LA) nghĩa là các trạm phát thu cơ sở BTS trong LA sẽ gửi thông báo tìm gọi đến MS. Khi chuyển động ở LA và nghe thông tin CCCH, MS sẽ nghe thấy thông báo tìm gọi và trả lời ngay lập tức. (Hình 4c).
5.6. Cuộc gọi đang tiến hành, định vị:
Bây giờ ta sẽ xét xem điều gì sẽ xảy ra khi một máy di động ở trạng thái bận chuyển động xa dần BTS mà nó nối đến ở đờng vô tuyến. Nh ta vừa thấy, MS sẽ sử dụng một kênh TCH riêng để trao đổi tín hiệu/số liệu của mình với mạng. Khi càng rời xa BTS, suy hao đờng truyền cũng nh các ảnh hởng của phadinh sẽ làm hỏng chất lợng của truyền dẫn vô tuyến số. Tuy nhiên, hệ thống có khả năng đảm bảo sự chuyển sang BTS bên cạnh.
Quá trình thay đổi đến một kênh thông tin mới trong quá trình thiết lập cuộc gọi hay ở trạng thái bận đợc gọi là chuyển vùng (handover). Mạng sẽ quyết định về sự thay đổi này. MS chỉ gửi các thông tin liên quan đến cờng độ tín hiệu và chất lợng truyền dẫn đến trạm thu phát gốc (BSS). Quá trình này đợc gọi là cập nhật.
Dễ hiểu là MS và mạng phải có khả năng trao đổi thông tin về báo hiệu trong quá trình cuộc gọi. Nếu không thì làm sao chúng chuyển vùng đợc? Trong quá trình hội thoại ở kênh TCH dành riêng MS phải tập trung lên TCH này, vì thế không thể một kênh khác chỉ riêng cho báo hiệu. Một lý do nữa là số lợng các kênh chỉ có hạn nên hệ thống không sử dụng 2 kênh ở cùng một hớng cho
__________________________________________________________________________
một cuộc gọi. Vì thế việc tổ chức truyền dẫn số liệu trên TCH đợc thực hiện sao cho cuộc nói chuyện cũng nh thông tin về báo hiệu đợc gửi đi trên một kênh. Luồng số liệu sẽ đợc phát đi theo một trình tự chính xác để cả MS lẫn BTS có thể phân biệt giữa cuộc nói chuyện và thông tin về báo hiệu.
Hình 5a: Đo tín hiệu ở MS và BTS
__________________________________________________________________________ 41 Cường độ tín hiệu chất lượng truyền dẫn ở TCH Cường độ tín hiệu VLR chất lượng truyền dẫn ở TCH Đánh giá và quyết định chuyển vùng
Báo cáo đo từ MS
Kết quả đo từ BTS
kết quả đo từ MS Cường độ tín hiệu từ BTS lân cận
MSC
Hình 5b: Các kết quả đo đợc gửi đến BSC.
Bây giờ ta quay lại việc định vị, trớc hết BTS sẽ thông báo cho MS về các ô lân cận (các BTS lân cận) và các tần số BCH/CCCH. Nhờ thông tin này MS có thể đo cờng độ tín hiệu ở các tần số BCH/CCCH của các trạm gốc lân cận. Nh vẽ ở hình trên, MS đo cả cờng độ tín hiệu lẫn chất lợng truyền dẫn ở TCH “bận” của mình. Tất cả các kết quả đo này đợc gửi đến mạng để phân tích sâu hơn, cuối cùng BSC sẽ quyết định việc chuyển vùng. BSC sẽ phân tích kết quả đo do BTS thực hiện ở TCH “bận” (hình 5a). Tóm lại BSC sẽ phải quyết định 2 vấn đề quan trọng:
- khi nào quyết định chuyển vùng?
- Phải thực hiện chuyển vùng đến BTS nào?
Sau khi đánh giá tình huống và quyết định bắt đầu quá trình chuyển vùng, BSC sẽ chịu trách nhiệm thiết lập một đờng nối đến BTS mới. Có thể xảy ra các trờng hợp sau:
Chuyển giao trong cùng một BSC:
ở trờng hợp này BSC phải thiết lập một đờng nối đến BTS mới, dành riêng một TCH của mình và lệnh cho MS chuyển đến một tần số mới đồng thời cũng chỉ ra TCH mới. Tình huống này không đòi hỏi thông tin gửi đến phần còn lại của mạng. Sau khi chuyển giao MS phải nhận đợc thông tin mới về các ô lân cận. Nh vẽ ở hình 5b, một số ô lân cận đã thay đổi. Nếu nh việc thay đổi đến BTS mới cũng là sự thay đổi vùng định vị. MS sẽ thông báo cho mạng về LAI mới của mình và yêu cầu cập nhật vị trí.
__________________________________________________________________________
42
VLR
đường nối mới
đường nối cũ MSC
Hình 5c: Chuyển giao giữa 2 BTS thuộc cùng BSC.
- Chuyển giao giữa 2 BSC khác nhau nhng trong cùng một vùng phục vụ MSC/VLR:
Hình 5d: Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau nhng trong cùng một vùng phụcvụ
Trờng hợp này cho thấy một sự chuyển giao trong cùng một vùng phục vụ MSC/VLR nhng giữa các BSC khác nhau. Mạng can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyển giao. BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR. Sau đó một đờng nối mới (MSC/VLR-BSC mới-BTS mới) phải đợc thiết lập và nếu có TCH rỗi, TCH này phải đợc dành cho chuyển giao. Sau đó khi MS nhận đợc lệnh chuyển đến tần số mới và TCH mới, Ngoài ra sau khi đã thực hiện chuyển giao, MS sẽ đợc thông báo về các ô lân cận mới.
Nếu việc thay đổi BTS đi cùng với việc thay đổi vùng định vị, MS sẽ gửi yêu cầu cập nhật vị trí trong quá trình cuộc gọi hay sau cuộc gọi.
- Chuyển giao giữa 2 vùng phục vụ khác nhau:
__________________________________________________________________________ 43 VLR
đường nối mới đường nối cũ
MSC
BSC
Đây là trờng hợp phức tạp nhất, nhiều tín hiệu đợc trao đổi trớc khi thực hiện chuyển giao.
Ta phải xét hai MSC/VLR. Gọi MSC/VLR cũ (tham gia cuộc gọi trớc khi chuyển giao) là tổng đài phục vụ và MSC/VLR mới là tổng đài đích. Tổng đài phục vụ sẽ phải gửi yêu cầu chuyển giao đến tổng đài đích. Sau đó tổng đài đích sẽ đảm nhận việc chuẩn bị nối ghép đến BTS mới. Sau khi thiết lập đờng nối giữa 2 tổng đài, tổng đài phục vụ sẽ gửi lệnh chuyển giao đến MS.
Hình 5e: Chuyển giao giữa 2 vùng phục vụ khác nhau.
5.7. Cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động:
Calling subriber 1 bss 2 sss 3 4 __________________________________________________________________________ 44 BTS/BSC/TRAU VLR MSC VLR VLR
đường nối mới đường nối cũ
MSC
BSC
MSC
plmn Called subcriber
Hình 6: Cuộc gọi khởi đầu từ MS Fixed network
(E.g:PSTN/ISDN)
Trớc khi MOC bắt đầu, một vùng định vị đợc đăng ký với sự xác nhận đăng ký vị trí thuê bao.
1. MS gửi thông tin quay số bằng máy di động tới MSC.
2. MSC yêu cầu thông tin cuộc gọi từ VLR (chủ yếu thông tin xác nhận) nhận dạng thuê bao bằng IMSI hoặc TMSI.
3. Sau khi phân công một kênh lu thông MSC thiết lập liên kết tới GMSC và từ đó thiết lập liên kết tới tổng đài PSTN.
5.8. Thuê bao cố định gọi thuê bao di động MTC:
Called subcriber 7 7 8 9 7 6 4 3 2 5 4 1 PLMN __________________________________________________________________________ 45
BTS/BSC/TRAU BTS/BSC/TRAU BTS/BSC/TRAU
VLR HLR
MSC
Calling subcriber
Fixed network (E.g: PSTN/ISDN)
Hình 7: Sơ đồ cuộc gọi từ thuê bao cố định đến thuê bao di động
1. Cuộc gọi từ mạng cố định đợc đa đến GMSC yêu cầu nối mạch tới thuê bao di động.
2. GMSC sử dụng thông tin quay số (MSISDN) tới thiết lập HLR cài đặt báo hiệu liên kết với nó.
3. HLR gửi yêu cầu tới HLR hỏi thuê bao hiện đang ở vùng nào.
4. VLR gửi trở lại HLR một mã số: MSRN (số vãng lai của thuê bao) và HLR gửi MSRN cho GMSC để định tuyến cuộc gọi.
5. Trên cơ sở MSRN, GMSC sẽ định tuyến thông tin cần thiết tới MSC. 6. MSC yêu cầu VLR cung cấp các thông tin về thuê bao để thiết lập cuộc gọi.
7. MSC tiến hành gọi thuê bao di động tại tất cả các trạm BTS thuộc nó kiểm soát vì MSC không biết hiện tại thuê bao di động ở đâu.
8. Sau khi thuê bao nhấc máy, bắt đầu quá trình thay đổi thông tin giữa thuê bao và mạng để kiểm tra SIM và cách thức mã hoá tín hiệu trên đờng truyền vô tuyến.
9. Khi cuộc nối kết thúc, các kênh truyền dẫn logic và các số liệu liên quan chứa trong các phần tử mạng đợc giải phóng và MSC ghi các số liệu về tính cớc vào băng từ hoặc đĩa cứng để tính cớc.
__________________________________________________________________________
Chơng VI. Hệ Thống Trạm Gốc
6.1. Tổng quát:
Hệ thống trạm gốc BSS chịu trách nhiệm chủ yếu tất cả các chức năng vô tuyến ở hệ thống, quản lý thông tin vô tuyến với các máy di động. Nó cũng điều khiển việc chuyển giao các cuộc gọi đang tiến hành giữa các ô đợc điều khiển bởi BSC này. BSS chịu trách nhiệm quản lý tất cả các tiềm năng vô tuyến của mạng và số liệu về cấu hình của ô. BSS cũng điều khiển các mức công suất vô tuyến ở các trạm gốc cũng nh trạm di động (hình 8). __________________________________________________________________________ 47 BSC AXE10 RBS 200 RBS 200 RBS 200 Giao tiếp A Giao tiếp A SS
Hình 8: Hệ thống trạm gốc BSS
Hệ thống trạm gốc BSS chứa bộ điều khiển trạm gốc BSC và các trạm vô tuyến gốc (RBS).
Bộ điều khiển trạm gốc BSC:
BSC ở CME đợc thực hiện theo công nghệ AXE điều này làm cho BSC linh hoạt thích hợp với toàn bộ dải dung lợng từ các ứng dụng nông thôn nhỏ đến thành phố lớn.
BSC đủ mạnh để điều khiển một số lợng lớn RBS (đến 256) nhờ vậy quản lý hiệu quả các tiềm năng vô tuyến. Các chức năng chính của BSC là:
- Giám sát các trạm vô tuyến gốc: bằng kiểm tra các phần mềm bên trong và kiểm tra đấu vòng ở đờng tiếng.
- Quản lý các tiềm năng ở BSS: BSC lập cấu hình cho từng ô bằng các kênh lu thông và kênh điều khiển.
- Điều khiển nối thông đến các máy di động: BSC chịu trách nhiệm để thiết lập và quản lý các nối thông đến máy di động bắt đầu từ MSC.
- Định vị và chuyển giao: BSC điều khiển việc chuyển giao, quyết định chuyển giao dựa trên các kết quả từ chức năng định vị, chức năng này liên tục phân tích chất lợng của các cuộc nối tiếng.
+ Khai thác và bảo dỡng của BSS:
Các chức năng nh quản lý số liệu hệ thống, mạng phần mềm, chặn/giải toả chặn các thiết bị, cảnh báo, điều khiển, thu thập số liệu đo và kiểm tra máy thu phát là các thí dụ về các nghiệp vụ khai thác và bảo dỡng ở BSC .
Khai thác và bảo dỡng ở BSC bình thờng đợc thực hiện qua hệ thống khai thác và hỗ trợ, nhng cũng có thể đợc thực hiện từ BSC hay từ các phần khác của hệ thống kể cả RBS.
+ Quản lý mạng truyền dẫn:
BSC định cấu hình dành và giám sát các mạch (Kênh) 64kb/s tới trạm vô tuyến gốc (RBS).
__________________________________________________________________________
+ Chức năng chuyển đổi mã gồm cả ghép 4 kênh lu thông GSM toàn bộ tốc độ vào 1 kênh 64kb/s.
Mã hoá tiếng (giảm tốc độ bit tiếng xuống 13kb/s) sẽ đợc thực hiện ở BSC. Vì thế một đờng PCM 64kb/s có thể truyền 4 cuộc nối tiếng.
- Trạm vô tuyến gốc RBS:
RBS đợc điều khiển bởi BSC. Nó gồm chủ yếu các bộ thu phát độc lập để đảm bảo giao tiếp vô tuyến với máy di động.
RBS cũng có chứa 1 giao tiếp thu phát ở xa(TRI). Chuyển mạch thời gian ở TRI đợc sử dụng nh một khối chéo. Nó cho phép lập kế hoạch trớc mạng truyền dẫn ở BSS.
Các chức năng của RBS là: Biến đổi truyền dẫn, các phép đo vô tuyến, phân tập anten, mật mã, nhảy tần, truyền dẫn không liên tục, đồng bộ thời gian, giám sát và kiểm tra.
RBS đợc lắp ở các tủ máy 19inxơ. Mỗi tủ máy có thể chứa đến 4 TRX. Bộ kết hợp phát cho phép đấu nối 16 TRX đến cùng 1 anten.
6.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC:
6.2.1. Mô hình hệ thống:
Mức 1: Mức hệ thống 1 Mức 2: Mức hệ thống 2 Mức 3: Mức hệ thống con
Mức 4: Mức khối chức năng (Phần mềm hay phần cứng) Mức 5: Mức đơn vị chức năng (Phần mềm hay phần cứng)
Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4 __________________________________________________________________________ 49 AXE APT APZ
Mức 5
Hình 9: Cấp bậc chức năng của AXE
BSC là một phần tử của họ sản phẩm AXE và cấu trúc hệ thống của nó tuân theo tất cả các quy tắc đợc đề ra cho AXE.
Khái niệm chính để xây dựng AXE là tính modun chặt chẽ ở các mức, các bậc khác nhau cho phép hệ thống AXE đạt đợc dài ứng dụng rộng lớn. ở
cấp cao nhất AXE đợc chia thành hệ thống điều khiển APZ và hệ thống ứng dụng APT.
APZ đảm bảo khả năng xử lý số liệu cần thiết và APT thực hiện chức năng ứng dụng mà ở trờng hợp này là BSC.
Hai hệ thống APZ và APT lại đợc chia thành các hệ thống con, các hệ thống con này đợc chia thành các khối chức năng. Mỗi khối chức năng thực hiện một tập hợp chức năng (nó chứa cả phần cứng lẫn phần mềm).
6.2.2. Cấu trúc phần cứng:
Cấu trúc phần cứng bao gồm các khối: CP: Bộ xử lý trung tâm.
SP: Bộ xử lý hỗ trợ. RP: Bộ xử lý vùng.
TR: Bộ điều khiển máy thu phát. STC: Đầu cuối báo hiệu trung tâm.
TRAU: Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ. ST7: Đầu cuối báo hiệu số 7.
ETC: Mạch đầu cuối tổng đài.
- CPS: Hệ thống con xử lý trung tâm:
__________________________________________________________________________
Bộ xử lý trung tâm đợc thực hiện ở hệ thống con CPS. Phần cứng ở CPS bao gồm CP với các bộ nhớ, bộ xử lý vùng PPH và khồi bảo dỡng tự động AMU.
ở trạng thái bình thờng 2 bộ xử lý làm việc đồng bộ với nhau, nhng ở chế độ hoạt động song song tiểu đồng bộ. Khối bảo dỡng tự động giám sát 2 bộ xử lý và quyết định bộ nào thờng trực. Chuyển mạch phía thờng trực mất cha đến (10ms) và không gây nhiễu đối với thông tin.
- RPS: Hệ thống con xử lý vùng:
RPS thực hiện công việc đòi hỏi có khả năng nh xử lý giao thức, nó chứa RP và các bộ xử lý vùng modun mở rộng (EMRP) bằng các vi chơng trình và thờng trực để xử lý mềm.
RP làm việc ở chế độ chung tải và EMRP cũng có thể đợc dự phòng. Bộ đìều khiển máy thu phát (TRH) là một bộ xử lý vùng, với 1 mạch đa giao thức HDLC để kết cuối báo hiệu từ giao tiếp A-bis. Trách nhiệm của TRH là xử lý đo lờng cho thuật toán định vị.
- SPS: Hệ thống con xử lý hỗ trợ.
SPS cung cấp cốt lõi của hệ thống để quản lý việc thực hiện chơng trình ở bộ xử lý hỗ trợ SP. Các thủ tục khởi động lại, giám sát tiến trình và các chức năng nghiệp vụ cho các chơng trình đợc thực hiện ở SP. SPS gồm bộ xử lý hỗ trợ cũng nh phần cứng lu giữ ở SP và CP.
- TAS: Hệ thống con quản lý máy thu phát:
TAS là quản lý trạm vô tuyến gốc. Hệ thống con này bao phủ các phần còn lại, sự thực là một máy thu phát không phải là một bộ phận liên kết mà là tập hợp của các phần tử.
Việc phân tách chức năng quản lý máy thu phát có u điểm là khi các trạm gốc của các hãng sản xuất khác nhau đợc đa vào hệ thống chỉ cần thay đổi TAS