5.1 Mở đầu.
Phần này trình bày hoạt động của một hệ thống di động. Ta xét lưu đồ cuộc gọi từ MS tới BS tới MSC và đến các phần tử khác của mạng. Lưu đồ này dựa trên mô hình tham khảo TR-45/TR-46 và giao diện A trên cơ sở ISDN. Mô hình ISDN coi rằng các thiết bị đầu cuối ISDN liên kết với chuyển mạch, mỗi thiết bị có một số thoại ở tổng đài. Vì hệ thống tổ ong hay thông tin cá nhân cho phép MS được liên kết với một BS bất kì nên không tồn tại sự tương ứng một một giữa MS và thiết bị đầu cuối ISDN. Vậy với mô hình ISDN, mỗi MS đăng kí ở BS được ấn định một số thư mục tạm thời (còn gọi là số đều cuối ảo hay số thư mục đầu cuối) để hệ thống vô tuyến và chuyển mạch PCS tham chiếu đến MS trong các bản tin báo hiệu ISDN, khi MS này được đăng kí tại BS. Giao diện ISDN và A định nghĩa giao thức ứng dụng PCS (PCSAP) sử dụng báo hiệu ISDN. Bằng ISDN và PCAS cơ sở, MSC có thể hỗ trợ di động đầu cuối. Hệ thống vô tuyến và tổng đài có thể tương tác theo hai phương pháp. Ở phương pháp thứ nhất hệ thống vô tuyến tương đương như một tổng đài nhánh tư nhân PBX và chuyển mạch là một chuyển mạch ISDN chỉ thực hiện điều khiển tối thiểu. Ở phương pháp thứ haihệ thống vô tuyến là một đầu cuối ISDN ảo với cả điều khiển ở ISDN.
Trước khi MS có thể khởi xướng hay thiết lập cuộc gọi nó phải đăng kí với hệ thống di động. Trừ trường hợp gọi khẩn. Trong quá trình đăng kí, MS được cho một số nhận dạng tạm thời TMSI, MIN để xử lý cuộc gọi sau này. Trước hết ta xét quá trình đăng kí, sau đó là các lưu đồ gọi cho các dịch vụ khác. Ngoại trừ các cuộc gọi khẩn, để có thể tiếp cận được các dịch vụ MS phải đăng kí mạng PCS. Các lưu đồ dưới đây dựa trên giao diện A giữa MSC và BS. Các lưu đồ cuộc gọi được trình bày ở đây đại diện cho các tương tác của MS, BS, MSC và mạng PSTN.
5.2.1 Đăng kí.
Đăng kí là quá trình mà MS thông báo cho nhà cung cấp dịch vụ về sự có mặt của nó ở hệ thống và nó mong muốn nhận được dịch vụ từ hệ thống này. MS có thể khởi đầu đăng kí vì nhiều lý do khác nhau.
MS đăng kí ở kênh truy nhập có thể thực hiện bất kì một trong số các kiểu đăng kí sau:
− Đăng kí theo khoảng cách được thực hiện khi khoảng cách giữa BS hiện thời và BS mà MS đăng kí lần cuối cùng vượt quá ngưỡng.
− Đăng kí đặt trước được thực hiện khi hệ thống đặt thông số ở kênh tìm gọi để chỉ thị rằng một số hoặc tất cả các MS phải đăng kí. Đăng kí này có thể thực hiện với một MS đặc biệt hoặc một nhóm MS.
− Đăng kí khi thay đổi thông số được thực hiện khi các thông số hoạt động ở MS bị thay đổi.
− Đăng kí khi tắt nguồn được thực hiện khi trạm di động tắt nguồn.
− Đăng kí theo định thời thực hiện khi bộ định thời ở MS đã chạy hết thời gian. Thủ tục này cho phép xoá dữ liệu của MS nếu MS đã đăng kí là không đăng kí lại sau một khoảng thời gian định trước. Khoảng thời gian này thay đổi được tuỳ theoviệc thiết lập thông số ở kênh điều khiển.
− Đăng kí theo vùng thực hiện khi MS vào một vùng mới của cùng một hệ thống, vùng phục vụ có thể được phân chia thành các vùng nhỏ hơn được gọi là vùng định vị bao gồm một hay nhiều ô. MS nhận dạng vùng định vị hiện thời trên cơ sở các thông số được phát ở kênh tìm gọi đường đi. Đăng kí theo vùng định vị cho phép giảm tải tìm gọi ở hệ thống vì khi này mạng chỉ tìm gọi trong vùng định vị nơi MS đăng kí.
Hai dạng đăng kí xảy ra khi MS thực hiện một số hành động nào đó:
− Đăng kí sảy ra khi MS liên lạc thành công với BS để trả lời tìm gọi hoặc khởi xướng cuộc gọi.
− Đăng kí kênh lưu lượng xảy ra khi MS được ấn định một kênh lưu lượng. BS có thể thông báo cho MS rằng nó đã được đăng kí.
Dưới đây là các bước của lưu đồ gọi để đăng kí MS khi nó đang nghe kênh tìm gọi. 1. MS quyết định rằng nó phải đăng kí với hệ thống.
2. MS đợi nghe kênh tìm gọi để được mật hiệu : RAND.
3. MS gửi đến BS các thông số IMSI, RAND, trả lời nhận thực AUTHR và các thông số khác cần thiết cho việc đăng kí.
4. BS công nhận RAND.
6. MSC nhận bản tin REGISTER và gửi một bản tin đến đến VLR quản lý nó.
7. Nếu MS chưa đăng kí với VLR thì VLR phát REGNOT (thông báo đăng kí) đến HLR của người sử dụng nơi chứa IMSI và các dữ liệu cần thiết khác.
8. HLR nhận bản tin REGNOT và cập nhật cơ sở dữ liệu của mình bằng cách lưu giữ vị trí của VLR phát bản tin REGNOT.
9. HLR phát bản tin REGCAN (huỷ đăng kí) đến VLR cũ nơi trước đây MS đăng kí để VLR này huỷ đăng ký trước đây của MS.
10. VLR cũ gửi trả lại bản tinkhẳng định giá trị đếm quá khứ cuộc gọi CHCNT (Call History CouNT),
11. Khi này HLR gửi trả lại bản tin trả lời REGNOT đến VLR mới và chuyển thông tin mà VLR này cần (chẳng hạn lý lịch người sử dụng, nhận dạng vật mang liên tổng đài, khoá bí mật dùng chung để nhận thực và giá trị hiện thời của CHCNT). Nếu đăng kí thất bại (do IMSI sai, dịch vụ không được phép, không trả tiền cước…) thì bản tin trả lời REGNOT sẽ chứa chỉ thị thất bại.
12. Khi nhận được bản tin trả lời REGNOT từ HLR, VLR ấn định một số nhận dạng trạm di động tạm thờiTMSI sau đó gửi bản tin trả lời thông báo đăng kí đến MSC. 13. MSC nhận được thông tin này, lấy ra số liệu của nó và gửi bản tin ISDN
REGISTER đến BS.
Hình 5.1 Đăng kí MS
Một số hệ thống CDMA sẽ hỗ trợ việc phát TMSI cũ khi MS đăng kí ở hệ thống mới. Khi MS phát đi TMSI cũ của mình, lưu đồ cuộc gọi tương tự nhưng chỉ khác ở chỗ VLR mới liên lạc với VLR cũ để nhận được TMSI trước khi hỏi HLR.
5.2.2 Cuộc gọi khởi xướng từ MS (MOC).
MOC là dịch vụ trong đó người sử dụng MS gọi một máy điện thoại khác trong mạng điện thoại trên toàn thế giới. Đây là hoạt động cộng tác giữa MSC, VLR và BS.
MS BS MSC VLR mới HLR VLR cũ Quyết định đăng kí (1) Nhận thực (2) Đăng ký (3) Xác nhận RAND (4) ISDN REGISTER (5)
REGISTER (6) IS-41 REGNOT (7) Cập nhật dữ liệu (8) IS-41 REGCANC (9) Khẳng định Khẳng định (10) REGISTER Trả lời RECNOT
ISDN REGISTER Trả lời REGNOT (11) (14) (13) (12)
Các bước tiến hành của lưu đồ cuộc gọi được trình bày như sau:
Hình 5.2 Khởi xướng cuộc gọi từ MS.
1. MS xử lý Origination Request (yêu cầu khởi xướng) từ người sử dụng và phát nó đến BS.
2. BS phát PCSAP Qualification Request (yêu cầu phân loại PCSAP) đến VLR.
MS BS MSC VLR HLR Chuyển mạch 1.Khởi xướng cuộc gọi từ MS. 2.Yêu cầu phân loại PCSAP 3.Trả lời yêu cầu phân loại PCSAP 4.Thiết lập ISDN 5. SS7 IAM 6.Đang tiến hành gọi ISDN 7.Ấn định kênh lưu lượng. 8.Khẳng định ấn định. 9.SS7 ACM 10.Báo chuông ISDN
16.ISDN CONN ACK
13.SS7 ANM 14. ISDN CONN 11. Đổ chuông 12.Người sử dụng trả lời. 15.Ngừng báo chuông thực hiện kết nối.
3. VLR gửi trả Qualification Request Response (trả lời yêu cầu phân loại) đến BS. 4. BS xử lý bản tin ISDN Setup (thiết lập ISDN) và gửi nó đến MSC.
5. MSC gửi bản tin địa chỉ khởi đầu (IAM) báo hiệu số 7 (ISUP – Phần người sử dụng ISDN) đến tổng đài kết cuối (cố định hay di động).
6. Đồng thời MS gửi trả bản tin ISDN Call Proceding (đang tiến hành gọi ISDN) đến BS.
7. BS ấn định kênh lưu lượng cho MS.
8. MS điều chỉnh đến kênh lưu lượng và khẳng định ấn định kênh lưu lượng.
9. Tổng đài kết cuối kiểm tra trạng thái máy thoại bị gọi và gửi một bản tin báo hiệu số 7 hoàn thành địa chỉ (ACM) đến MSC.
10. MSC gửi trả bản tin báo chuông ISDN đến BS. 11. MSC thực hiện đổ chuông tại người sử dụng. 12. Người sử dụng kết cuối trả lời.
13. Tổng đài kết cuối gửi bản tin báo hiệu số 7 trả lời (ANM) đến MSC. 14. MSC phát bản tin kết nối ISDN (ISDN CONN) đến BS.
15. MSC ngừng chuông và thực hiện kết nối mạng.
16. BS gửi trả bản tin công nhận kết nối ISDN (ISDN CONN ACK). 17. Hai phía thiết lập truyền tin.
MTC là cuộc gọi trong đó người sử dụng MS nhận cuộc gọi từ một máy thoại khác trong mạng điện thoại toàn cầu. Dưới đây ta xét các cuộc gọi kết cuối ở MS được đăng kí tại MSC thuộc mạng thường trú của nó. Cuộc gọi kết cuối khi MS chuyển mạng sẽ được xét sau. Xử lý cuộc gọi kết cuối là kết hợp của các phần tử MS, VLR và BS.
Lưu đồ chi tiết của cuộc gọi kết cuối được trình bày như sau:
1. Người sử dụng trong mạng điện thoại toàn cầu (cố định hay di động) quay số điện thoại DN (Directory Number) cho MS.
2. Tổng đài khởi xướng phát SS7 IAM đến MSC.
3. MSC yêu cầu VLR đưa ra dang sách các hệ thống vô tuyến (một hay nhiều) mà ở đó có thể tìm gọi MS và TMSI cho MS.
4. VLR gửi lại TMSI và danh mục BS.
5. MSC phát bản tin PCSAP Routing Request (yêu cầu định tuyến) đến tất cả các BS trong danh mục.
6. Từng BS phát quảng bá bản tin tìm gọi ở kênh tìm gọi tương ứng.
7. MS trả lời tìm gọi bằng bản tin Page Response (trả lời tìm gọi) ở một BS.
8. BS phát bản tin PCS Routing Request Response (trả lời yêu cầu định tuyến) đến MSC.
9. BS phát bản tin PCSAP Qualification Detective (chỉ thị phân loại) đến VLR.
10. VLR trả lời bằng bản tin PCSAP Qualification Request Response (trả lời yêu cầu phân loại).
11. MSC phát bản tin ISDN Setup (thiết lập) đến BS. 12. BS phát ấn định kênh lưu lượng đến MS.
13. MS điều chỉnh tần số đến kênh lưu lượng và phát bản tin Traffic Channel Assignment Confirmation (khẳng định ấn định kênh lưu lượng) đến MSC.
14. BS phát bản tin ISDN Alert (báo chuông) đến MSC. 15. MSC phát SS7 ACM đến tổng đài khởi xướng.
16. Tổng đài khởi xướng phát tông báo chuông đến mạng. 17. Người sử dụng trả lời, MS phát bản tin trả lời đến BS. 18. BS phát ISDN CONN (đấu nối) đến MSC.
19. MSC phát bản tin SS7 Answer, ANM (trả lời) đến tổng đài khởi xướng. 20. MSC phát ISDN CONN ACK (công nhận kết nối) đến BS.
21. Dừng báo chuông.
Hình 5.3 Lưu đồ cuộc gọi kết cuối ở MS.
Trong trường hợp tổng đài khởi xướng thuộc mạng cố định hoặc là một MSC khác với MSC đang phục vụ MS được gọi, tổng đài khởi xướng (hoặc GMSC) phải hỏi HLR về vị trí của MS giống như hệ thống GSM.
MS BS MSC VLR HLR Chuyển mạch khởi xướng.
15.SS7 ACM 14.Báo chuông ISDN
12.Ấn định kênh lưu lượng. 3.Hỏi VLR 4.VLR trả lời. 5.Yêu cầu định tuyến PCSAP. 8.Trả lời yêu cầu định tuyến PCSAP 7.Trả lời tìm gọi. 13.Trả lời ấn định kênh lưu lượng. 11.Thiết lập ISDN
10.Trả lời yêu cầu phân loại PCSAP. 9.Yêu cầu phân loại PCSAP
2.SS7 IAM. 1.Người sử dụng quay số. 17.Trả lời. 6.Tìm gọi 16.Tông báo chuông. 18.ISDN CONN. 19.SS7 ANM 20.ISDN CONN ACK 21.dừng báo chuông kết nối. 22. Hai phía hội thoại.
Chức năng xoá cuộc gọi được yêu cầu khi một trong hai phía hội thoại muốn kết thúc cuộc gọi. Lưu đồ xoá cuộc gọi trong trường hợp này phụ thuộc vào phía nào muốn kết thúc cuộc gọi trước. Các phần tử tham gia vào quá trình này gồm MSC, VLR và BS.
Các bước của lưu đồ xoá cuộc gọi khởi xướng từ MS được trình bày như sau: 1. MS đặt máy.
2. MS phát bản tin Release (giải phóng) đến BS.
3. BS phát bản tin ISDN DISconnect (tháo gỡ) đến MSC. 4. MSC phát SS7 REL (giải phóng) đến tổng đài kia. 5. MSC phát SS7 REL (giải phóng) đến BS.
6. Tổng đài kia phát bản tin SS7 REL complete (giải phóng hoàn thành ) đến MSC. 7. BS phát bản tin ISDN REL complete đến MSC.
8. BS phát PCSAP Clear Request (yêu cầu xoá) đến VLR.
9. VLR đóng các bản ghi cuộc gọi và phát PCSAP Clear Request Response (trả lời yêu cầu xoá) đến BS.
Hình 5.4 Xoá cuộc gọi khởi xướng từ MS.
Lưu đồ xoá cuộc gọi khởi xướng từ đầu kia được trình bày như sau: 1. Người sử dụng đầu kia đặt máy.
2. Tổng đài phía kia phát bản tin SS7 REL (giải phóng) đến MSC. 3. MSC phát bản tin ISDN DIS (tháo gỡ) đến BS.
4. BS phát bản tin Release (giải phóng) đến MS.
5. MS khẳng định bản tin này và tháo gỡ kênh lưu lượng. 6. BS phát ISDN REL (giải phóng) đến MSC.
7. MSC phát bản tin ISDN REL Com (giải phóng hoàn thành) đến BS. 8. MSC phát bản tin SS7 REL com đến tổng đài kia.
9. BS phát PCSAP Clear Request (yêu cầu xóa) đến VLR. 4.SS7 REL 6.SS7 REL com. 2.Giải phóng
3. ISDN DISC 5. ISDN REL.
8.Yêu cầu xoá PCSAP. 9.Trả lời yêu cầu xoá PCSAP 7.ISDN REL com
1.Người sử dụng kết thúc cuộc gọi.
MS BS MSC VLR HLR Chuyền mạch.
10. VLR đóng các bản ghi cuộc gọi và phát PCSAP Clear Request Response (trả lời yêu cầu xoá) đến BS.
Hình 5.5 Xoá cuộc gọi từ đầu kia.
5.2.5 Chuyển mạng.
Chuyển mạng là khả năng cung cấp dịch vụ cho các trạm di động ở ngoài vùng đăng kí thường trú của chung. Khi MS chuyển mạng, đăng kí, khởi xướng cuộc gọi và kết cuối cuộc gọi cần thêm các bước bổ sung. Mỗi khi lấy số liệu từ VLR mà số liệu này chưa có, VLR phải hỏi HLR tương ứng để được cung cấp số liệu. Số liệu bao gồm chuyển đổi IMSI vào MIN, tóm tắt dịch vụ, số liệu bí mật dùng chung SSD để nhận thực và các số liệu khác cần thiết để xử lý cuộc gọi. Thời gian hợp lí nhất để lấy số liệu này là lúc MS đăng kí với hệ thống. 2.SS7 REL 5.Khẳng định giải phóng. 3.ISDN DISC 4.Giải phóng. 6. ISDL REL
9.Yêu cầu xoá PCSAP 10.Trả lời yêu cầu xoá PCSAP
8.SS7 REL com 7.ISDN REL com
MS BS MSC VLR HLR Chuyển mạch
1.Người sử dụng
Khi đã lưu giữ số liệu của MS chuyển mạng vào VLR, thì quá trình xử lý cuộc gọi cho mọi dịch vụ khởi xướng (cơ sở hay bổ sung) sẽ giống như đối với các dịch vụ của MS tại nơi thường trú. Tuy nhiên có thể xảy ra trường hợp mà MS khởi xướng cuộc gọi từ trước khi thực hiện đăng kí hay khi số liệu ở VLR chưa có. Khi này phải có thêm các bước bổ sung để VLR nhận số liệu từ HLR. Vậy mọi dịch vụ khởi xướng có hai bước tùy chọn trong đó VLR phát bản tin (sử dụng báo hiệu IS-41 ở SS7) đến HLR để yêu cầu số liệu về MS chuyển mạng. HLR sẽ gửi trả lời bản tin với thông tin tương ứng.
Không thể thực hiện cuộc gọi đến một MS không đăng kí vì mạng không thể biết nó ở đâu. Khi MS đã đăng kí với hệ thống thì có thể chuyển đến nó cuộc gọi. Phần này sẽ xét việc chuyển cuộc gọi đến các MS chuyển mạng.
Có hai trường hợp nối cuộc gọi đến MS chuyển mạng:
1. MS có số thoại danh bạ theo địa lý (phân biệt được số thoại so với mạng cố định). 2. MS có số thoại không theo địa lý.
Khi MS có số thoại theo địa lý, MSC được ấn định một khối các số nằm trong kế hoạch đánh số địa phương cho vùng địa lý thế giới nơi đặt MSC. Khi này định tuyến cuộc gọi được thực hiện theo các thủ tục giống như đối với mạng cố định. Nếu một MS liên kết với một MSC không nằm ở vùng thường trú của mình. MSC sẽ hỏi HLR về vị trí của nó. Sau đó MSC này yêu cầu chuyển hướng cuộc gọi đến MSC đang có MS và kết nối được thực hiện theo các thủ tục như ở 5.2.2. Thủ tục này không hiệu quả vì nó cần hai tập kết nối