Phần 4: CÁC NGHI THỨC TRONG GSM
4.4 Nghi thức truyền
Nghi thức truyền liên quan tới việc vận chuyển về mặt vật lý dữ liệu thô trong mạng GSM và các nghi thức khác liên quan đến chức năng này.
Hình 4.2: Nghi thức truyền trong GSM
Ở mức truyền dẫn, lớp vật lý cung cấp các kênh tốc độ 13kbps. Tuy nhiên, để thích ứng với các nhược điểm của giao diện vô tuyến, phát hiện và tự sửa lỗi được thực hiện dựa vào các mào đầu (overhead).
Thêm vào đó, lớp truyền dẫn điều khiển các quá trình mã hóa và truy nhập FDMA/TDMA trên giao diện vô tuyến.
Tại một số giai đoạn, các kênh 13kbps được chuyển thành 64kbps để vận chuyển qua mạng PSTN. Chức năng này được thực hiện bởi phần tử mạng TRAU (Transcoder and Rate Adaption Unit).
Chức năng chính của TRAU là chuyển các kênh thoại 16 kbps thành các kênh PCM 64 kbps trên đường lên và ngược lại ở đường xuống. Chức năng này cần thiết vì MSC chỉ có thể chuyển mạch ở mức kênh 64 Kbps.
Do đó, khi thực hiện cuộc gọi giữa hai MS, kênh khởi đầu phải chuyển từ 16 Kbps thành 64 Kbps, chuyển mạch bởi MSC và sau đó chuyển lại thành 16 Kbps để truyền tới MS đích. Việc chuyển đổi tốc độ được thực hiện dựa theo luật A. Về mặt kỹ thuật TRAU có thể đặt ở BTS, BSC hay MSC nên có thể cài đặt nhiều cấu hình khác nhau.
Hình 4.3: Cấu hình TRAU.
Nếu TRAU được cài đặt ở BTS, mỗi kênh GSM 16 Kbps sẽ được ánh xạ thành các kênh PCM 64 Kbps. Do đó, cấu hình này gây lãng phí 75% băng thông truyền dẫn trên giao diện Abis và A.
Tuy nhiên, nếu TRAU được đặt ở MSC thì bộ ghép 4 kênh 16Kbps thành kênh PCM 64Kbps có thể được đặt tại BTS. Với cấu hình này, việc chuyển đổi 16kbps sang 64kbps chỉ cần thiết khi đến MSC, do đó, hiệu suất sử dụng truyền dẫn đạt giá trị tối đa bằng cách tăng số kênh trên một PCM 2048 từ 30 lên 120 kênh.
Bằng cách tập trung chức năng TRAU ở MSC, số lượng TRAU trong mạng sẽ giảm đáng kể.
G.703: TRAU chuyển các kênh GSM thành ISDN kênh D theo khuyến nghị của G.703. G.703 chỉ rõ các đặc tính vật lý, điện của các giao diện theo mức tốc độ bit (G.702). Các giao diện được định nghĩa các tính chất, đặc điểm ở đầu vào, đầu ra, kết nối chéo giữa các điểm, luật mã hóa,…
Hình 4.4: Nghi thức báo hiệu Báo hiệu trong GSM gồm có các nghi thức:
Nghi thức lớp 1:
TDMA – đa truy nhập phân chia theo thời gian G.703 – cấu trúc khung PCM (ITU)
MTP – message transfer part
Nghi thức lớp 2
LAPDm nghi thức truy nhập di động kênh D LAPDm nghi thức truy nhập kênh D
Nghi thức lớp 3
RR – quản lý tài nguyên vô tuyến MM – quản lý di động
CM – quản lý kết nối BTSM – quản lý BTS
BSSMAP – BSS management application part DTAP – Direct transfer application part
Lớp 1:
Môi trường vật lý ở lớp 1 là đường vô tuyến UHF được điều chế GMSK. Cấu trúc truyền dựa vào cấu hình kênh D ISDN 16Kbps, sử dụng phương pháp truy nhập TDMA. Lớp 1 bao gồm chức năng nén, mã hóa kênh để tự sửa lỗi (FEC), chèn bit, mật mã, điều chế.
Lớp 2:
Lớp 2 dùng nghi thức LAPDm, phiên bản chỉnh sửa từ nghi thức ISDN
LAPD của mạng cố định. LAPD và LAPDm khác nhau ở chỗ chức năng phát
hiện và sửa lỗi trên giao diện Um được thực hiện ở lớp1. Các khung trên LAPD có thể dài hơn nhiều so với khung LAPDm vì các khung LAPDm phải vừa với các burst.
Chức năng chính của lớp 2 là vận chuyển các bản tin một cách trong suốt giữa các entities lớp 3. Chức năng lớp 2 còn bao gồm setup - giải phóng kết nối, bảo đảm dữ liệu truyền theo đúng thứ tự và hoạt động theo chế độ acknowledged hay unacknowledged.
Lớp 3: các bản tin báo hiệu ở lớp 3 thực hiện một trong 3 chức năng: quản lý điều khiển cuộc gọi, quản lý di động, quản lý tài nguyên vô tuyến.
4.7 Nghi thức trên giao diện Abis
Giao diện Abis kết nối giữa BTS và BSC trong khối BSS. Môi trường vật lý trên giao diện này có thể là cáp đồng, cáp quang hay vi ba.
Lớp 1: cấu trúc đường truyền vật lý dựa vào cấu hình kênh D ISDN 16kbps. 4
kênh D được ghép kênh trên một kênh B ISDN và sau đó ghép kênh trên đường E1 2048 Kbps (32 kênh 64 Kbps).
Lớp 2: nghi thức lớp liên kết dữ liệu giao diện Abis dựa vào nghi thức truy nhập
kết nối kênh D (LAPD). Bản thân nghi thức này lại dựa vào nghi thức HDLC (High-level data link control). LAPD hoạt động tương tự như LAPDm nhưng trên giao diện Abis giữa BTS và BSC.
Lớp 3 sử dụng nghi thức quản lý BTS (BTSM). Hầu hết các bản tin RR đều truyền thông qua BTS đến BSC và ngược lại. Chỉ có một số thông tin RR mà BTS cần dịch như thông tin truy nhập ngẫu nhiên của MS, bắt đầu ciphering và tìm gọi. BTSM bao gồm các chức năng để xử lý bản tin và quản lý BTS.
4.8 Nghi thức trên giao diện A
Giao diện A giữa BSC và MSC được xem như một phần của mạng lõi GSM. Khác với các giao diện Um và Abis, giao diện A hoạt động theo chuẩn báo hiệu SS7. Các nghi thức trên giao diện này được chỉ rõ trong loạt tài liệu 08 của ETSI.
Lớp 1: tương tự như lớp 1 trên giao diện Abis.
Lớp báo hiệu 1 và 2: báo hiệu giao diện A dựa trên nghi thức SS7 bao gồm lớp
1 và lớp 2 theo mô hình chuẩn. Các bản tin trong mạng SS7 được vận chuyển qua MTP (message transfer part). MTP’ là phiên bản điều chỉnh của MTP để bảo vệ việc vận chuyển các bản tin báo hiệu trên giao diện A.
Lớp 3: lớp 3 sử dụng nhiều nghi thức cho nhiều chức năng khác nhau. Báo hiệu
giữa BSC và MSC dùng BSSAP. BSSAP được chia thành BSSMAP và DTAP. Ngoài ra, các bản tin lớp 3 được vận chuyển qua SCCP.
DTAP dùng để vận chuyển các bản tin giữa MS và MSC như CC và MM.
Tại giao diện A, các bản tin này truyền được từ MSC bằng DTAP, chuyển tiếp qua BSS trên giao diện Abis đến MS, BTS không cần dịch bản tin.
BSSMAP là nghi thức dùng cho quản trị tài nguyên vô tuyến. Tuy nhiên, một
số chức năng cần có sự tham gia của MSC như một số trường hợp handover, giải phóng kết nối hay giải phóng kênh. Các hoạt động này được bắt đầu và điều khiển bởi MSC.
SCCP: các transaction báo hiệu giữa MSC và MS (CM và MM) cần phải