CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG
2.2. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG UMTS
2.2.3.2. Nút B (Trạm gốc)
Chức năng chính của nút B là để thực hiện xử lý ở lớp 1 giao diện vơ tuyến (ghép xen và mã hố kênh, thích ứng tốc độ, trải phổ .v.v.). Nĩ cũng thực hiện một số hoạt động quản lý tài nguyên vơ tuyến như là điều khiển cơng suất vịng bên trong. Về mặt logic nĩ tương thích với trạm gốc GSM.
2.2.4 Cấu trúc mạng lõi
Cấu trúc mạng lõi CN của hệ thống UMTS chủ yếu kế thừa các phần tử của hệ thống GSM, các thành phần của mạng lõi :
2.2.4.1 MSC/VLR
Tổng đài di động MSC (Mobile Switching Center) thực hiện chức năng chuyển mạch kênh cho các thuê bao di động thơng qua trường chuyển mạch của nĩ. MSC quản lý việc thiết lập cuộc gọi, điều khiển cập nhật vị trí và thủ tục chuyển giao giữa các MSC. Việc cập nhật vị trí của thuê bao cho phép tổng đài di động MSC nhận biết được vị trí của các thuê bao di động trong quá trình tìm gọi trạm di động MS. MSC cĩ tất cả các chức năng của một tổng đài cố định như tìm đường, định tuyến, báo hiệu... Điều khác biệt giữa tổng đài của mạng cố định (PSTN, ISDN,...) và MSC là MSC thực hiện xử lý cho các thuê bao di động, thực hiện chuyển vùng giữa các Cell. Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC. Các MSC được nối đến các mạng ngồi qua GMSC.
VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng. Nĩ được nối với một hay nhiều MSC và cĩ nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nĩi trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC. Cả SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là VLR/SGSN và VLR/MSC.
2.2.4.2 GMSC (MSC cổng)
Chức năng của tổng đài MSC ngồi việc kết nối với các phần tử của mạng di động nĩ cịn kết nối với các phần tử của mạng khác như mạng điện thoại cố định PSTN, mạng ISDN, mạng truyền số liệu PSPDN, CSPDN và mạng di động mặt đất cơng cộng PLMN khác. MSC thực hiện chức năng trên gọi là MSC cổng (GMSC). Các GMSC làm thêm nhiệm vụ chuyển đổi giao thức để phù hợp với từng loại mạng. Tổng đài cổng cung cấp các dịch vụ kết nối từ mạng di động đến các mạng khác (di động hoặc cố định).
2.2.4.3 Mơi trường nhà
Mơi trường nhà (HE: Home Environment) lưu các hồ sơ thuê bao của hãng khai thác. Nĩ cũng cung cấp cho các mạng phục vụ (SN: Serving Network) các thơng tin về thuê bao và về cước cần thiết để nhận thực người sử dụng và tính cước cho các dịch vụ cung cấp. Tất cả các dịch vụ được cung cấp và các dịch vụ bị cấm đều được liệt kê ở đây.
Bộ ghi định vị thường trú (HLR)
HLR là một cơ sở dữ liệu cĩ nhiệm vụ quản lý các thuê bao di động. Một mạng di động cĩ thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng.
Cơ sở dữ liệu này chứa IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động quốc tế), ít nhất một MSISDN (Mobile Station ISDN: số thuê bao cĩ trong danh bạ điện thoại) và ít nhất một địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gĩi). Cả IMSI và MSISDN cĩ thể sử dụng làm khố để truy nhập đến các thơng tin được lưu khác. Để định tuyến và tính cước các cuộc gọi, HLR cịn lưu giữ thơng tin về SGSN và VLR nào hiện đang chịu trách nhiệm thuê bao. Các dịch vụ khác như chuyển hướng cuộc gọi, tốc độ số liệu và thư thoại cũng cĩ trong danh sách cùng với các hạn chế dịch vụ như các hạn chế chuyển mạng.
HLR và AuC là hai nút mạng logic, nhưng thường được thực hiện trong cùng một nút vật lý. HLR lưu giữ mọi thơng tin về người sử dụng và đăng ký thuê bao, thơng tin tính cước, các dịch vụ nào được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối và thơng tin chuyển hướng cuộc gọi. Nhưng thơng tin quan trọng nhất là hiện VLR và SGSN nào đang phụ trách người sử dụng.
Trung tâm nhận thực (AuC)
AUC (Authentication Center) lưu giữ tồn bộ số liệu cần thiết để nhận thực, mật mã hĩa và bảo vệ sự tồn vẹn thơng tin cho người sử dụng. Nĩ liên kết với
HLR và được thực hiện cùng với HLR trong cùng một nút vật lý. Tuy nhiên cần đảm bảo rằng AuC chỉ cung cấp thơng tin về các vectơ nhận thực (AV: Authetication Vector) cho HLR.
Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR)
EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity). Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối. Cơ sở dữ liệu này được chia thành ba danh mục: danh mục trắng, xám và đen. Danh mục trắng chứa các số IMEI được phép truy nhập mạng. Danh mục xám chứa IMEI của các đầu cuối đang bị theo dõi cịn danh mục đen chứa các số IMEI của các đầu cuối bị cấm truy nhập mạng. Khi một đầu cuối được thơng báo là bị mất cắp, IMEI của nĩ sẽ bị đặt vào danh mục đen vì thế nĩ bị cấm truy nhập mạng. Danh mục này cũng cĩ thể được sử dụng để cấm các seri máy đặc biệt khơng được truy nhập mạng khi chúng khơng hoạt động theo tiêu chuẩn.
2.2.4.4 SGSN (Nút hỗ trợ GPRS phục vụ)
SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node - Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) cĩ chức năng tương đương với một MSC trong hệ thống GSM, chịu trách nhiệm định tuyến dữ liệu gĩi tới từ vùng phục vụ địa lý mà nĩ đảm nhận, nhận thực và bảo mật truy cập vơ tuyến, quản lý kết nối vật lý tới các MS. SGSN lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: thơng tin đăng ký thuê bao và thơng tin vị trí thuê bao.
Số liệu thuê bao lưu trong SGSN gồm: IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động quốc tế) ; Các nhận dạng tạm thời gĩi (P-TMSI: Packet- Temporary Mobile Subscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động tạm thời gĩi) ; Các địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gĩi).
Số liệu vị trí lưu trên SGSN gồm: Vùng định tuyến thuê bao (RA: Routing Area); Số VLR; Các địa chỉ GGSN của từng GGSN cĩ kết nối tích cực.
2.2.4.5 GGSN (Node cổng hỗ trợ GPRS)
GGSN (Gateway GPRS Support Node – Nút hỗ trợ GPRS cổng) là giao diện giữa mạng di động và mạng IP qua 3 giao diện Gn, Gi và Gc. Nhìn từ ngồi vào GGSN giống như một Router cổng thơng thường. Giao diện Gn cho phép liên lạc với SGSN trong mạng PLMN. Gn là một giao diện mở cho phép nhiều nhà cung cấp cĩ thể giao tiếp được với nhau. Gn cơ bản dựa trên giao thức GTP-C và GTP-U.
Để GGSN cĩ khả năng định tuyến thơng tin, nĩ phải lưu trữ các thơng tin quản lý di động đối với MS và ngồi ra cịn lưu trữ các thơng tin phục vụ việc tính cước.