SGSN thực hiện các chức năng định tuyến, quản lý di động, nhận thực, quản lý phiên, bảo mật và tính cước. Khi mạng hoạt động, SGSN thực hiện trao đổi báo hiệu với các phần tử trong mạng MSC/HLR, HLR/AuC, EIR thông qua thông qua mạng báo hiệu SS7 thông qua các giao diện:
Gd: giữa SMS-GMSCvà SGSN cho phép sử dụng hiệu quả dịch vụ SMS.
Gr: giữa SGSN và HLR. Cho phép SGSN truy nhập tới các thông tin về thuê bao trong HLR.
Gs: giữa SGSN và MSC. SGSN có thể gửi dữ liệu vị trí tới MSC hoặc nhận các yêu cầu nhắn tin từ MSC thông qua giao diện này tuỳ chọn.
GGSN cũng có chức năng định tuyến, bảo mật, quản lý phiên và quản lý di động. Nó trao đổi thông tin báo hiệu với HLR thông qua giao diện Gc và với mạng ngoài thông qua giao diện Gi.
1- Các giao thức của báo hiệu số 7
* L1: Định rõ các đặc tính vật lý, đặc tính điện và các đặc tính chức năng đường báo hiệu đấu nối các thành phần của SS7. Đường báo hiệu là kênh truyền dẫn dữ liệu hai chiều tốc độ 64 kbps.
* MTP (phần chuyển giao tin báo): cung cấp phương tiện truyền dẫn tin cậy thông tin người sử dụng qua mạng báo hiệu. Người sử dụng MTP là ISUP, TUP, SCCP và DUP. Các cấp chức năng của MTP:
- MTP mức 2: chức năng kênh báo hiệu, cung cấp một đường truyền số liệu cho chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu.
Các chức năng kênh báo hiệu: phát hiện lỗi, sửa lỗi, đồng bộ ban đầu kênh báo hiệu, giám sát lỗi kênh báo hiệu, điều khiển luồng.
- MTP mức 3: chức năng mạng báo hiệu, cung cấp điều khiển chuyển giao các bản tin báo hiệu. Chức năng mạng bao gồm:
+ Điều khiển các bản tin báo hiệu + Quản lý mạng báo hiệu
* SCCP (phần điều khiển và kết nối báo hiệu):
SCCP bổ xung các chức năng cho phần MTP phục vụ cho cả kết nối định hướng connection-oriented và không kết nối connectionless qua mạng báo hiệu SS7. Các chức năng chính của SCCP được cài đặt trong phần mềm:
- Điều khiển kết nối định hướng: thiết lập, truyền dữ liệu và giám sát các kết nối báo hiệu logic.
- Điều khiển không kết nối: xử lý chuyển giao không kết nối các đơn vị dữ liệu.
- Quản lý SCCP: xử lý trạng thái thông tin của mạng liên quan tới khả năng của các điểm báo hiệu và người sử dụng khác trong mạng, được sử dụng để cập nhật trong các bảng định tuyến bản tin.
- Định tuyến SCCP: xử lý định tuyến các bản tin trong mạng SS7.
* TCAP (phần ứng dụng khả năng thông dịch): TC cung cấp các phương tiện kết nối không liên quan tới kênh mạch giữa hai nút trong mạng báo hiệu, trao đổi và trả lời qua một quá trình hội thoại.
Khi sử dụng MAP trao đổi giữa các tổng đài trong hệ thống chuyển mạch, chức năng định tuyến SCCP sẽ gửi bản tin tới TCAP cùng với MAP thực hiện các ứng dụng. TCAP được sử dụng cho nhiều ứng dụng, có giao diện chuẩn với tất cả các ứng dụng, được sử dụng như một giao thức truyền thông trong mạng.
* MAP (phần ứng dụng di động): MAP là một giao thức được xây dựng đặc biệt cho mạng di động. Nó được sử dụng giữa các tổng đài trong hệ thống chuyển mạch. MAP chỉ sử dụng báo hiệu connectionless. MAP sử dụng các giao thức lớp dưới TCAP, SCCP và MTP.
MAP được chia thành 5 phần ứng dụng: MAP-MSC, MAP-HLR, MAP- VLR, MAP-EIR, MAP-AuC để trao đổi báo hiệu cho các ứng dụng. Dịch vụ MAP cung cấp các thông tin như số MSRN, IMSI,...và các thủ tục: cập nhật vị trí (VLR-HLR), xoá bỏ vị trí, cung cấp số chuyển vùng, chèn/xoá số liệu thuê bao, phát các thông số, tác động đến các dịch vụ bổ sung và thủ tục chuyển giao...
* BSSAP (phần ứng dụng hệ thống trạm gốc): là thủ tục báo hiệu qua giao diện A. BSSAP sử dụng báo hiệu số 7, nghĩa là MTP và SCCP được sử dụng để truyền tải và đánh địa chỉ. BSSAP cho phép cả báo hiệu theo kiểu kết nối connection và connectionless. Các bản tin hỗ trợ các thủ tục dành riêng được pháy đi bằng các dịch vụ connection của BSSAP. Các thủ tục ấn định và chuyển giao các bản tin MS ban đầu được phát đi ở chế độ connectionless.
2- Các đường báo hiệu giữa GSN và các phần tử trong mạng
T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P H L R G r S G S N
Hình III.5 – Báo hiệu giữa SGSN và HLR
Báo hiệu giữa SGSN và HLR thông qua giao diện Gr. Giao thức phần ứng dụng di động MAP hỗ trợ trao đổi dữ liệu với HLR. TCAP, SCCP, MTP 3 và MTP 2 tương tự các giao thức hỗ trợ MAP trong các mạng di động GSM.
•SGSN – MSC/VLR B S S A P + M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P S G S N G s M S C / H L R B S S A P +
Hình III.6 – Báo hiệu giữa SGSN và MSC/VLR
SGSN trao đổi báo hiệu với MSC/VLR thông qua giao diện Gs, để SGSN có thể gửi dữ liệu vị trí tới MSC hoặc nhận các yêu cầu nhắn tin từ MSC. Giao diện này sử dụng giao thức BSSAP+ là một tập các thủ tục BSSAP hỗ trợ báo hiệu giữa SGSN và MSC/ VLR.
T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P E I R G f S G S N
Hình III.7 – Báo hiệu giữa SGSN vàEIR
•SGSN – SMS/GMSC và SGSN – SMS/IWMSC T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P S M S - M S C G d S G S N
Hình III.8 – Báo hiệu giữa SGSN và SMS/GMS SGSN và SMS/IWMSC
•GGSN – HLR
Đường báo hiệu này cho phép GGSN trao đổi thông tin báo hiệu với HLR. Nếu SS7 được cài đặt trong GGSN, giao thức MAP được sử dụng giữa GGSN và HLR. Nếu SS7 không được cài đặt trong GSN, giao thức GTP-MAP được thực hiện để chuyển đổi cho phép báo hiệu giữa GGSN và HLR.
T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P H L R G c G G S N
Hình III.9 – Báo hiệu giữa GGSN và HLR sử dụng MAP
+ Báo hiệu giữa GGSN – HLR dựa trên MAP và GTP
T C A P M A P U D P M T P 3 M T P 2 I P L 2 L 1 L 1 G T P S C C P T C A P M A P M T P 3 M T P 2 L 1 S C C P U D P I P L 2 L 1 G T P I n te r w o r k i n g G G S N G n G S N G c H L R
Hình III.10 – Báo hiệu giữa GGSN – HLR dựa trên MAP và GTP
Giao thức Tunnelling (GTP): giao thức đường hầm cho các bản tin báo hiệu giữa SGSN và GSN chuyển đổi giao thức trong mạng đường trục GPRS.
Interworking: chức năng thực hiện kết nối giữa thủ tục GTP và MAP cho báo hiệu giữa SGSN và HLR.
IV. Kết luận
Chương II và III đã trình bày khái quát những đặc điểm cơ bản của dịch vụ số liệu gói GPRS. Sự ra đời của GPRS với nguyên tắc chuyển mạch gói rất phù
hợp với lưu lượng số liệu, khả năng sử dụng tối ưu nguồn kênh vô tuyến của mạng cho phép đạt tốc độ cao hơn, thời gian truy nhập ngắn hơn và tính cước dựa trên lưu lượng phát đi. Vì triển khai trên nền mạng GSM nên hạ tầng cơ sở mạng không phải thay đổi hoàn toàn mà chỉ bổ sung các nút mạng và các giao diện mới. Hai nút mới bổ sung vào mạng là nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) và nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN). Hai nút này có cùng chức năng với MSC và GMSC nên hiện nay hai nút này có thể tích hợp vào một MSC nhưng có cài đặt thêm một số phần mềm chức năng điều khiển mới. Do hạn chế về nhiều mặt nên chương III chỉ xét các thủ tục báo hiệu chủ yếu giữa các nút hỗ trợ GPRS (GSN) trong mạng và đường truyền báo hiệu giữa các phần tử trong mạng.
Hiện nay, trên thế giới nhiều nước đã triển khai mạng GPRS và đã tiến tới sử dụng mạng di dộng thế hệ thứ ba. Tại việt Nam cũng đã bắt đầu triển khai mạng GPRS từ đầu năm 2002. Chương IV sẽ đề cập tới nhu cầu của khách hàng và tình hình triển khai mạng GPRS trên nền mạng thông tin di động ở Việt Nam.
thông tin di động GSM việt nam
Trước nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng về các dịch vụ mới của mạng di động, đặc biết là các dịch vụ số liệu thì việc triển khai dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao theo nguyên tắc chuyển mạch gói GPRS là rất cần thiết. Hiện nay ở Việt Nam có hai nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động lớn nhất là VMS (Mobilephone) và GPC (Vinaphone). Thực chất hai mạng này hoạt động song song độc lập với nhau nhưng cùng được quản lý bởi một nhà kinh doanh dịch vụ viễn thông là VNPT, cùng sử dụng công nghệ GSM, cơ sở hạ tầng của mạng không có gì khác nhau. Tuy nhiên, khi đưa vào triển khai dịch vụ số liệu thì hai mạng có khác nhau về các bước triển khai và lựa chọn thiết bị của các hãng, cả hai mạng đã từng bước thực hiện từ đầu năm 2002.
Sau đây sẽ đề cập tới hiện trạng và nhu cầu của hai mạng VMS và Vinaphone và cấu trúc mạng GPRS chung của hai mạng.
I. Đánh giá hiện trạng và nhu cầu
1. Cấu trúc mạng
1.1- Cấu trúc mạng VMS
VMS là mạng thông tin di động GSM đầu tiên hoạt động tại Việt Nam. Đây là công ty hoạt động theo hình thức hợp đồng hợp tác kinh doanh giữa VNPT và tập đoàn Comvik của Thụy Điển.
Cấu trúc mạng VMS được chia theo ba khu vực:
- Khu vực 1 (Hà Nội và các tỉnh phía Bắc): PLMN 1 là loại PLMN của Alcatel gồm một số MSC và các HLR cùng VLR.
Khu vực 2 (TP Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam): gồm hai PLMN là loại PLMN của Ericsson. Mạng VMS khu vực 2 hiện nay có 4 tổng đài MSC, 2
HLR và các VLR. Một MSC của Ericsson đóng vai trò là GMSC cho khu vực 2.
- Khu vực 3 (Đà Nẵng và các tỉnh miền Trung): PLMN 3 là loại PLMN của Ericsson.
1.2- Cấu trúc mạng Vinaphone
Mạng thông tin di động Vinaphone ra đời từ năm 1996, dùng công nghệ GSM của Siemens. Tổ chức mạng hình thành trên ba trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC) sử dụng tổng đài EWSD (Siemens) đặt tại 3 khu vực chính trong nước là Hà Nội, TP Hồ chí Minh và Đà Nẵng. Các MSC đều được nối với nhau và có đường thông ra mạng PSTN cũng như các mạng khác. Hệ thống điều khiển trạm gốc BSC gồm 11 trạm, trong đó Hà Nội có 4 trạm, TP Hồ Chí Minh 5 trạm và Đà Nẵng 2 trạm. Các trạm BTS được phân bố trên khắp các tỉnh thành trong cả nước với tổng số 214 trạm. Trong đó, Hà Nội có 87 trạm, TP Hồ Chí Minh có 94 trạm và Đà nẵng có 33 trạm. Đường kết nối giữa BTS và BSC sử dụng hệ thống vi ba hoặc cáp quang.
2. Dịch vụ
Hiện nay, mạng VMS và Vinaphone cung cấp các dịch vụ: - Thoại: là dịch vụ chính hiện nay
- Fax
- Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS: đang đi vào khai thác có hiệu quả - Các dịch vụ trả trước (Card): đã triển khai và sử dụng rộng rãi
- Truyền số liệu: dịch vụ này chưa phát triển do bị hạn chế về tốc độ truyền.
3. Số lượng thuê bao của mạng
Hai mạng đã phủ sóng toàn quốc, đã thực hiện roaming trong nước và một số nước khác. Với ưu thế vượt trội về vùng phủ sóng so với VMS, số thuê bao của mạng vinaphone đã phát triển nhanh chóng vướt quá cả dự báo trước đây. Tại thời điểm năm 2000, số lượng thuê bao di động của Vinaphone vào khoảng trên 300.000 thuê bao. Dự kiến đến năm 2010 sẽ đạt trên 1.000.000 thuê bao.
4. Đánh giá nhu cầu
Theo Tổng công ty Bưu chính Viễn thông, dự báo số lượng thuê bao di động (của VMS và vinaphone) tính tới năm 2005 như sau:
Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005
VMS 334.000 346.000 585.000 669.000 718.000 767.000
Vinaphone 321.000 455.000 609.000 768.000 946.000 1.155.000
Tổng số 655.000 801.000 1.194.000 1.437.000 1.664.000 1.922.000
Căn cứ theo dự báo phát triển thuê bao di động của hai nhà cung cấp dịch vụ di động Vinaphone và VMS, số lượng thuê bao di động cũng như tỷ trọng của các thuê bao có nhu cầu đối với dịch vụ số liệu như sau:
N ¨ m 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5
D ©n s è ( tr i Öu ) 8 2 ,2 2 5 8 3 ,6 3 9 8 5 ,0 1 5 8 6 ,3 8 2 8 7 ,7 9 3 8 8 ,9 6 7
T æn g th u ª b a o 6 5 5 .0 0 0 8 0 1 .0 0 0 1 .1 9 4 .0 0 0 1 .4 3 7 .0 0 0 1 .6 6 4 .0 0 0 1 .9 2 2 .0 0 0
S è m ¸ y / 1 0 0 d ©n 0 ,7 9 6 3 0 ,9 5 7 7 1 ,4 0 4 4 1 ,6 6 3 4 1 ,8 9 6 5 2 ,1 6 0 4
N ¨ m 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0
D ©n s è ( tr i Öu ) 9 0 ,1 9 0 9 1 ,2 7 3 9 2 ,3 6 8 9 3 ,4 7 6 9 4 ,5 9 8
T æn g th u ª b a o 2 .2 1 0 .0 0 0 2 .5 4 2 .0 0 0 2 .9 2 3 .0 0 0 3 .5 0 8 .0 0 0 4 .2 1 0 .0 0 0
S è m ¸ y /1 0 0 d ©n 2 ,4 5 0 7 2 ,7 8 4 9 3 ,1 6 4 6 3 ,7 5 2 5 4 ,4 4 9 6
M u l ti m e d i a c a o 6 6 .3 0 9 4 2 0 .9 2 9 4 2 0 .9 2 9 4 2 0 .9 2 9 4 2 0 .9 2 9
Như vậy, theo kết quả dự báo ta nhận thấy số lượng thuê bao di động sẽ tăng lên từ 600 nghìn (năm 2000) lên tới trên 4 triệu (năm 2010). Trong đó, số thuê bao di động sử dụng dịch vụ số liệu nói chung xuất hiện vào cuối năm 2001 và sẽ tăng từ 5% (năm 2002) lên 30% (năm 2008). Tính từ 2008 đến 2010, trong số thuê bao di động có nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu nói chung (chiếm 30% tổng số) thì chỉ có 5% sử dụng dịch vụ đa phương tiện (mutilmedia). Với kết quả dự báo đó thì từ nay đến năm 2010, việc triển khai dịch vụ số liệu tốc độ cao dựa trên công nghệ chuyển mạch gói vô tuyến GPRS của các nhà khai thác di động GSM tại Việt Nam là hợp lý cả về góc độ đầu tư nâng cấp tận dụng hệ thống GSM hiện có, cũng như đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ phù hợp với nhu cầu về loại hình dịch vụ và mức độ tăng trưởng về số lượng khách hàng.
II. Một số đề xuất triển khai dịch vụ GPRS
1. Những vấn đề liên quan đến dung lượng khi triển khai dịch vụ số liệu trên mạng GSM liệu trên mạng GSM
Khi triển khai dịch vụ số liệu, mạng sẽ xuất hiện đồng thời cả lưu lượng thoại và số liệu. Đối với phần lưu lượng số liệu thì khả năng thông tải phụ thuộc chính vào chất lượng của giao diện không gian. Việc nghẽn mạng sẽ giảm đáng kể khả năng thông tải nhất là đối với dịch vụ HSCSD và GPRS khi lưu lượng
thoại GSM có mức ưu tiên cao hơn. Đối với việc triển khai dịch vụ GPRS, cần lưu ý một số điểm quan trọng dưới đây khi xác dịnh dung lượng:
Trong giai đoạn đầu, khi số lượng thuê bao ít hơn, phần lưu lượng chuyển mạch kênh (thoại GSM, HSCSD) thường có mức ưu tiên dịch vụ cao hơn so với lưu lượng GPRS. Bởi vậy, trước tiên các cell sẽ được tính toán cho đủ dung lượng đáp ứng cho chuyển mạch kênh với một xác suất nghẽn cho trước, sau đó sẽ tính cho lưu lượng của GPRS nếu mạng còn khả năng cung cấp.
Thông thường, mạng sẽ dành ra một số lượng nhất định (1 hoặc 2) khe thời gian gán cho GPRS. Do vậy, khả năng thông tải của GPRS sẽ được xác định bởi những khe thời gian này cùng với những khe thời gian khác mà GPRS có thể được cấp phát thêm khi tình trạng tải lưu lượng của chuyển mạch kênh cho phép. Trong giai đoạn sau, khi tỷ trọng của thuê bao số liệu trong mạng lớn hơn thì mức ưu tiên của lưu lượng GPRS ngang bằng với chuyển mạch kênh. Các khe thời gian đã được cấp phát và được GPRS sử dụng sẽ không bị thu hồi cho chuyển mạch kênh khi dung lượng của mạng không đủ đáp ứng. Lúc này, cuộc gọi đến của chuyển mạch kênh sẽ bị nghẽn.
2. Triển khai dịch vụ GPRS
2.1- Các phương án chia dung lượng
Khi đưa dịch vụ GPRS vào hệ thống GSM, việc phân chia dung lượng hiện