Bao gồm cỏc hoạt động quản lý đăng ký thuờ bao. Nhiệm vụ đầu tiờn là nhập và xoỏ thuờ bao khỏi mạng. Đăng ký thuờ bao cũng cú thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và cỏc tớnh năng bổ sung. Nhà khai thỏc cú thể thõm nhập được cỏc thụng số núi trờn. Một nhiệm vụ quan trọng khỏc của khai thỏc là tớnh cước cỏc cuộc gọi rồi gửi đến thuờ bao. Khi đú HLR, SIM - Card đúng vai trũ như một bộ phận quản lý thuờ bao.
2.2.4.3. Quản lý thết bị di động
Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện. EIR lưu trữ toàn bộ dữ liệu liờn quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC qua đường bỏo hiệu để kiểm tra tớnh hợp lệ của thiết bị. Trong hệ thống GSM thỡ EIR được coi là thuộc phõn hệ chuyển mạch NSS.
2.3. Giao diện vụ tuyến số
Cỏc kờnh của giao diện vụ tuyến bao gồm cỏc kờnh vật lý và cỏc kờnh logic
2.3.1. Kờnh vật lý
Kờnh vật lý tổ chức theo quan niệm truyền dẫn. Đối với TDMA kờnh vật lý là một khe thời gian ở một tần số súng mang vụ tuyến được chỉ định.
GSM 900
Dải tần số : 890 ữ 915 Mhz cho đường Uplink ( từ MS đến BTS ) 935 ữ 960 Mhz cho đường xuống Downlink ( từ BTS đến MS )
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Dải thụng tần của một kờnh vật lý là 200 Khz. Dải tần bảo vệ ở biờn cũng rộng 200 Khz
FL = 890,2 Mhz + 0,2 ( n-1) Mhz FU = FL (n) + 45 Mhz
1 ≤ n ≤ 124
FL là tần số ở nữa băng thấp, FU là tần số ở nửa băng cao, 0,2 Mhz là khoảng cỏch giữa cỏc kờnh lõn cận, 45 Mhz là khoảng cỏch thu phỏt, n là số kờnh tần vụ tuyến.
Cỏc kờnh từ 1 ữ 124 được gọi là cỏc kờnh tần số vụ tuyến tuyệt đối ARFCN ( Absolute Radio Frequency Channel Number ). Kờnh 0 là dải phũng vệ.
Vậy GSM 900 cú 124 tần số bắt đầu từ 890,2 Mhz. Mỗi dải thụng tần là một khung TDMA cú 8 khe thời gian. Như vậy số kờnh vật lý ở GSM 900 sẽ là 992 kờnh. Một khe thời gian bắt đầu cú độ lõu 15/26 = 577às = 0,577 s . 8 khe thời gian của một khung TDMA cú độ lõu gần bằng 4,62 ms. Tại BTS, cỏc khung TDMA ở cỏc kờnh tần số ở cả đường lờn và đường xuống đều được đồng bộ, tuy nhiờn khung đường lờn trễ 3 khe so với khung đường xuống. Nhờ cú trễ này mà cú thể sử dụng một khe thời gian cú cựng số thứ tự ở cả đường lờn lẫn đường xuống để truyền tin bỏn song cụng.
2.3.2. Kờnh Logic
Kờnh Logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, cỏc kờnh này được đặt vào cỏc kờnh vật lý. Cỏc kờnh logic được đặc trưng bởi thụng tin truyền giữa BTS và MS. Cú thể chia kờnh logic thành hai loại : Kờnh lưu lưọng TCH và kờnh bỏo hiệu điều khiển CCH.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Hỡnh 2.3. Phõn loại kờnh logic
2.3.2.1. Kờnh lưu lượng TCH
Mang tiếng được mó hoỏ hoặc số liệu của người sử dụng, gồm hai dạng kờnh:
−Bm hay kờnh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kờnh này mang thụng tin tiếng hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s.
−Lm hay kờnh lưu lượng bỏn tốc (TCH/H), kờnh này mang thụng tin ở tốc độ 11,4 kbit/s
2.3.2.2. Cỏc kờnh điều khiển CCH
Mang tớn hiệu bỏo hiệu hay số liệu đồng bộ, gồm ba loại sau:
- Cỏc kờnh quảng bỏ (BCH):
+ Kờnh hiệu chỉnh tần số (FCCH): mang thụng tin để hiệu chỉnh tần số của MS.
+ Kờnh đồng bộ (SCH): mang thụng tin để đồng bộ khung (số khung TDMA) của MS và nhận dạng BTS (BSIC). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Kờnh điều khiển quảng bỏ (BCCH): phỏt quảng bỏ thụng tin chung trờn cơ sở một kờnh cho một BTS.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
- Cỏc kờnh điều khiển riờng (DCCH):
+ Kờnh điều khiển riờng đứng một mỡnh (SDCCH): được sử dụng để bỏo hiệu hệ thống khi thiết lập một cuộc gọi trước khi ấn định một TCH. Kờnh đường lờn/xuống, điểm đến điểm.
+ Kờnh điều khiển liờn kết chậm (SACCH): liờn kết với một TCH hay một SDCCH, là kờnh số liệu liờn tục mang thụng tin liờn tục như cỏc thụng bỏo đo đạc từ trạm di động về cường độ tớn hiệu thu từ ụ hiện thời và cỏc ụ lõn cận. Thụng tin này cần cho chức năng chuyển giao. Kờnh này cũng được sử dụng để điều chỉnh cụng suất của MS và để đồng bộ thời gian. Kờnh đường lờn/xuống, điểm đến điểm.
+ Kờnh điều khiển liờn kết nhanh (FACCH): là kờnh liờn kết với TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cỏch thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng bỏo hiệu.
- Cỏc kờnh điều khiển chung (CCCH):
+ Kờnh tỡm gọi (PCH): được sử dụng để tỡm gọi MS.
+ Kờnh thõm nhập ngẫu nhiờn (RACH): MS sử dụng kờnh này để
yờu cầu dành SDCCH hoặc để trả lời tỡm gọi, hoặc để thõm nhập khi khởi đầu, hoặc đăng ký cuộc gọi MS.
+ Kờnh cho phộp thõm nhập (AGCH): được sử dụng để dành một SDCCH hay trực tiếp một TCH cho một MS.
2.4. Cỏc mó nhận dạng sử dụng trong GSM
Trong GSM, mỗi phần tử mạng cũng nhử mỗi vựng phục đều được địa chỉ húa bằng một số gọi là mó ( Code ). Trờn phạm vi toàn cầu, hệ thống mó này là đơn vị duy nhất cho mỗi đối tượng và được lưu trữ rải rỏc trong tất cả cỏc phần tử mạng.
2.4.1. Mó xỏc định khu vực LAI ( Location Area Identity ) :
LAI là mó quốc tế cho cỏc khu vực được lưu trữ trong VLR và là một thành phần trong mó nhận dạng tế bào toàn cầu CGI ( Cell Global Identity ). Khi một thuờ bao cú mặt tại một vựng phủ súng nào đú, nú sẽ nhận CGI từ BSS, so sỏnh LAI nhận được trước đú để xỏc định xem nú đang ở đõu. Khi hai số liệu này khỏc nhau, MS sẽ nạp LAI mới cho bộ nhớ. Cấu trỳc của LAI như sau :
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
MCC MNC LAC
2.4.2. Cỏc mó số đa dịch vụ toàn cầu ( International ISDN Numbers )
Cỏc phần tử của mạng GSM như MSC, VLR, HLR/AuC, EIR, BSC đều cú một mó số tương ứng đa dịch vụ toàn cầu. Mó cỏc điểm bỏo hiệu được suy ra từ cỏc mó này được sử dụng cho mạng bỏo hiệu CCS7 trong mạng GSM.
HLR/AuC cũn cú một mó khỏc, gồm hai thành phần. Một phần liờn quan đến số thuờ bao đa dịch vụ toàn cầu – MSISDN (International Mobile Subscriber ISDN Number) được sử dụng trong việc thiết lập cuộc gọi từ một mạng khỏc đến MS trong mạng. Phần tử khỏc liờn quan đến mó nhận dạng thuờ bao di động quốc tế - IMSI ( International Mobile Subscriber Identity ) được lưu trữ trong AuC
2.4.3. Mó nhận dạng tế bào toàn cầu CGI ( Cell Global Identity )
CGI được sử dụng để cỏc MSC và BSC truy nhập cỏc tế bào
CGI = LAI + CI.
CI ( Cell Identity) gồm 16 bit dựng để nhận dạng Cell trong phạm vi của LAI và CI được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của MSC/VLR
2.4.4. Mó nhận dạng trạm gốc BSIC ( Base Station Identity Code )
Cấu trỳc của mó nhận dạng trạm gốc như sau :
NCC ( Network Color Code ) là mó màu của mạng GSM được sử dụng để phõn biệt với cỏc mạng khỏc trong nước.
BCC ( BTS Color Code ) là mó màu của BTS dựng để phõn biệt cỏc kờnh sử dụng cựng một tần số của cỏc trạm BTS khỏc nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.4.5. Số thuờ bao ISDN của mỏy di động – MSISDN ( Mobile Subscriber ISDNNumber ) : Number ) :
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Mỗi thuờ bao di động đều cú một số mỏy MSISDN được ghi trong danh bạ điện thoại. Nếu một số dựng cho tất cả cỏc dịch vụ viễn thụng liờn quan đến thuờ bao thỡ gọi là đỏnh số duy nhất, cũn nếu thuờ bao sử dụng cho mỗi dịch vụ viễn thụng một số khỏc nhau thỡ gọi là đỏnh số mở rộng
MSISDN được sử dụng bởi MSC để truy nhập HLR khi cần thiết lập cuộc nối. MSISDN cú cấu trỳc theo CCITT
CC NDC SN
CC ( Country Code ) : Mó nước, là nơi thuờ bao đăng ký nhập mạng
NDC ( National Destination Code ) : Mó mạng GSM, dựng để phõn biệt cỏc mạng GSM trong cựng một nước.
SN ( Subscriber Number ) : Số thuờ bao, tối đa được 12 số trong đú cú 3 số để nhận dạng HLR
2.4.6. Nhận dạng thuờ bao di động toàn cầu IMSI ( International MobileSubscriber Identity ) Subscriber Identity )
IMSI là mó số duy nhất cho mỗi thuờ bao trong một vựng hệ thống GSM. IMSI được ghi trong MS và trong HLR và bớ mật với người sử dụng. IMSI cú cấu trỳc :
MCC MNC MSIN
MCC (Mobile Country Code): mó nước cú mạng GSM, do CCITT qui định để nhận dạng quốc gia mà thuờ bao đang cú mặt.
MNC (Mobile Network Code): mó mạng GSM.
MSIN (Mobile Subscriber Identification Number): số nhận dạng thuờ bao di động, gồm 10 số được dựng để nhận dạng thuờ bao di động trong cỏc vựng dịch vụ của mạng GSM, với 3 số đầu tiờn được dựng để nhận dạng HLR.
MSIN được lưu giữ cố định trong VLR và trong thuờ bao MS. MSIN được VLR sử dụng khi truy nhập HLR/AUC để tạo lập “Hộ khẩu thường trỳ” cho thuờ bao.
2.4.7. Nhận dạng thuờ bao di động cục bộ - LMSI ( Location Mobile SubscriberIdentity ) Identity )
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Gồm 4 octet. VLR Gồm 4 octet. VLR lưu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả cỏc thuờ bao hiện đang cú mặt tại vựng phủ súng của nú và chuyển LMSI cựng với IMSI cho HLR. HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển cỏc mẩu tin liờn quan đến thuờ bao tương ứng để cung cấp dịch vụ.
2.4.8. Số vóng lai của thuờ bao di động – MSRN ( Mobile Station RoamingNumber ) Number )
MSRN do VLR tạm thời tạo ra yờu cầu của HLR trước khi thiết lập cuộc gọi đến một thuờ bao đang lưu động đến mạng của nú. Khi cuộc gọi kết thỳc thỡ MSRN cũng bị xoỏ. Cấu trỳc của MSRN bao gồm CC, NDC và số do VLR tạm thời tự tạo ra.
2.4.9. Số chuyển giao HON ( Handover Number )
Handover là việc di chuyển cuộc nối mà khụng làm giỏn đoạn cuộc nối từ tế bào này sang tế bào khỏc (trường hợp phức tạp nhất là chuyển giao ở những tế bào thuộc cỏc tổng đài MSC khỏc nhau). Vớ dụ khi thuờ bao di chuyển từ MSC1 sang MSC2 mà vẫn đang sử dụng dịch vụ. MSC2 yờu cầu VLR của nú tạm thời tạo ra HON để gửi cho MSC1 và MSC1 sử dụng HON để chuyển cuộc nối sang cho MSC2. Sau khi hết cuộc thoại hay thuờ bao rời khỏi vựng phủ súng của MSC1 thỡ HON sẽ bị xoỏ.
2.4.10. Nhận dạng thiết bị di động quốc tế - IMEI ( International MobileEquipment Identity ) Equipment Identity )
IMEI được hóng chế tạo ghi sẵn trong thiết bị thuờ bao và được thuờ bao cung cấp cho MSC khi cần thiết. Cấu trỳc của IMEI:
TAC FAC SNR
TAC (Type Approval Code): mó chứng nhận loại thiết bị, gồm 6 kớ tự, dựng để phõn biệt với cỏc loại khụng được cấp bản quyền. TAC được quản lý một cỏch tập trung.
FAC (Final Assembly Code): xỏc định nơi sản xuất, gồm 2 kớ tự.
SNR (Serial Number): là số Seri, dựng để xỏc định cỏc mỏy cú cựng TAC và FAC. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
2.5. Cỏc trường hợp thụng tin và thủ tục nhập mạng 2.5.1. Tổng quan
Trước khi khảo sỏt cỏc thủ tục thụng tin khỏc nhau, hóy khảo sỏt cỏc tỡnh huống đặc biệt của 1 PLMN cú tất cả cỏc thuờ bao di động, vỡ thế ta quan sỏt MS ở một số tỡnh huống sau:
-Tắt mỏy:
Mạng sẽ khụng thể tiếp cận đến mỏy vỡ MS khụng trả lời thụng bỏo tỡm gọi. Nú sẽ khụng bỏo cho hệ thống về vựng định vị (nếu cú) và MS sẽ được coi là rời mạng.
- MS bật mỏy, trạng thỏi rỗi:
Hệ thống cú thể tỡm gọi MS thành cụng, MS được coi là nhập mạng. Trong khi chuyển động, MS luụn kiểm tra rằng nú được nối đến một kờnh quảng bỏ được thu phỏt tốt nhất. Quỏ trỡnh này được gọi là lưu động (Roaming). MS cần thụng bỏo cho hệ thống về cỏc thay đổi vựng định vị, quỏ trỡnh này được gọi là cập nhật vị trớ.
- MS bận:
Mạng vụ tuyến cú một kờnh thụng tin (kờnh tiếng) dành cho luồng số liệu tới và từ MS trong quỏ trỡnh chuyển động MS phải cú khả năng chuyển đến một kờnh thụng tin khỏc. Quỏ trỡnh này được gọi là chuyển giao (Handover). Để quyết định chuyển giao hệ thống phải diễn giải thụng tin nhận đuợc từ MS và BTS. Quỏ trỡnh này được gọi là định vị.
2.5.2. Lưu động và cập nhật vị trớ
Coi rằng MS ở trạng thỏi tớch cực, rỗi và đang chuyển động theo một phương liờn tục MS được khoỏ đến một tần số vụ tuyến nhất định cú CCCH và BCH ở TS0. Khi MS rời xa BTS nối với nú cường độ tớn hiệu sẽ giảm. Ở một thời điểm nào đú khụng xa biờn giới lý thuyết giữa hai ụ lõn cận nhau cường độ tới mức mà MS quyết định chuyển đến một tần số mới thuộc một trong cỏc ụ lõn cận nú. Để chọn tần số tốt nhất nú liờn tục đo cường độ tớn hiệu của từng tần số trong số tần số nhất định của ụ lõn cận. Thường MS phải tỡm được tần số BCH/CCCH từ BTS cú cường độ tớn hiệu tốt hơn tần số cũ. Sau khi tự khoỏ đến tần số mới này, MS tiếp tục nhận thụng bao tỡm
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
gọi cỏc thụng bỏo quảng bỏ chừng nào tớn hiệu của tần số mới vẫn đủ tốt. Quyết định việc thay đổi tần số BCH/CCCH sẽ được thực hiện mà khụng cần thụng bỏo cho mạng. Nghĩa là mạng mặt đất khụng tham gia và quỏ trỡnh này.
Khả năng chuyển động vụ định đồng thời với việc thay đổi nối thụng MS ở giao tiếp vụ tuyến tại thời điểm cần thiết để đảm bảo chất lượng thu được gọi là lưu động “ Roaming ”.
- Khi MS chuyển động đến giữa hai cell thuộc 2 BTS khỏc nhau:
Ta biết rằng MS khụng hề biết cấu hỡnh của mạng chứa nú. Để gửi cho MS thụng tin về vị trớ chớnh xỏc của nú hệ thống gửi đi mó nhận dạng vựng định vị (LAI) liờn tục ở giao tiếp vụ tuyến bằng BCCH.
Khi đi vào cell thuộc BSC khỏc MS sẽ nhận thấy vựng mới bằng cỏch thu BCCH. Vỡ thụng tin về vị trớ cú tầm quan trọng lớn nờn mạng phải thụng bỏo về sự thay đổi này, ở điện thoại di động quỏ trỡnh này được gọi là “ đăng ký cưỡng bức”. MS khụng cũn cỏch nào khỏc là phải cố gắng thõm nhập vào mạng để cập nhật vị trớ của mỡnh ở MSC/VLR. Quỏ trỡnh này được gọi là cập nhật vị trớ.
Sau khi đó phỏt vị trớ mới của mỡnh lờn mạng, MS tiếp tục chuyển động ở trong vựng mới như đó mụ tả ở trờn.
- Khi MS chuyển động giữa hai vựng phục vụ khỏc nhau
Trong trường hợp cú một cuộc gọi vào cho MS, việc chuyển từ một vựng phục vụ MSC/VLR này sang một vựng phục vụ MSC/VLR khỏc cú nghĩa là tuyến thụng tin đi qua mạng cũng sẽ khỏc. Để tỡm được định tuyến đỳng, hệ thống phải tham khảo bộ ghi định vị thường trỳ HLR vỡ thế MSC/VLR sẽ phải cập nhật HLR về vị trớ của MSC/VLR cho MS của chỳng ta.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Hỡnh 2.5. Quỏ trỡnh cập nhật vị trớ
Sau khi cập nhật vị trớ thành cụng ở HLR hệ thống sẽ huỷ bỏ vị trớ cũ, HLR thụng bỏo huỷ bỏ vị trớ cho tổng đài MSC/VLR cũ để xoỏ vị trớ cũ của MS cú liờn quan.
2.5.3. Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu
Khi MS bật mỏy nú sẽ quột giao tiếp vụ tuyến để tỡm ra tần số đỳng, tần số mà MS tỡm kiếm sẽ chứa thụng tin quảng bỏ cũng như thụng tin tỡm gọi BCH/CCCH cú thể cú. MS tự khoỏ đến tần số đỳng nhờ việc hiệu chỉnh tần số thu và thụng tin đồng bộ
Vỡ đõy là lần đầu MS sử dụng nờn phần mạng chịu trỏch nhiệm xử lý thụng tin tới / từ MS hoàn toàn khụng cú thụng tin về MS này, MS khụng cú chỉ thị nào về nhận dạng vựng định vị mới. Khi MS cố gắng thõm nhập tới mạng và thụng bỏo với
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});