Đề tài: Hệ thông thông tin di động GSM potx

Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ.Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp các k

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN ĐTVT

Hệ thông thông tin di động GSM

Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : Vũ Ngọc Oánh

Vũ Văn Tiến Lớp : Đ4LT – ĐTVT3

Nam Định, 10 - 2010

Lới Nói Đầu

Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời gian khoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại

di động Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người, trong mọi lĩnh vực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau không phân biệt khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về địa lý mọi người đều có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp phần to lớn trong việc trao đổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia một cách tích cực vào cuộc sống của con người kể từ khi điện thoai di động ra đời nó đã trở thành thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành vật dụng thiết yếu đối với mỗi con người trong cuộc sống và sinh hoạt Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã có những bước tiến đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà con người cần thiết

Chính sự quan trọng của công nghệ di động đối với cuộc sống và sự đam mê đối với nghành công nghệ còn khá mới mẻ này Là một sinh viên khoa điện tử viễn thông em đã quyết định chọn đề tài “hệ thống thông tin di động mang GSM” để nghiên cứu.

SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch

AUC: Trung tâm nhận thực

VLR: Bộ ghi định vị tạm trú

HLR: Bộ ghi định vị thường trú

EIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị

MSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di độngBTS: Base station system –hệ thống trạm gốc

BSC: Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc

MS: Máy di động

OSS: Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác và giám sát

OMC: Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác và bảo dưỡng

ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ

PSTN: Mạng điện thoại mặt đất công cộng

CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch

PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng

MS: Máy di động

Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) và

hệ thống trạm gốc (BSS) Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô

vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ.Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến.Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận để tránh giao thoanhiễu Một bộ điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhóm BTS BSC điều khiểncác chức năng như một trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC điềukhiển một số trạm BTS MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyểnmạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng diđộng mặt đất công cộng PDN, và có thể là các mạng riêng Ở mạng cũng có một

số các cơ sở dữ liệu để theo dõi như:

- Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chứa thông tin về thuê bao như các dịch vụ

bổ xung các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS

- Trung tâm nhận thực AUC được nối đến HLR Chức năng của AUC là cung cấpcho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng cho các khóabảo mật

- Bộ ghi định vị tạm trú VLR : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MShiện đang phục vụ của vùng MSC, Mỗi MSC có một VLR

- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR được nối với MSC qua một đường báo hiệu nócho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị,chuyển giao, điều khiển công suất

1.2 Cấu trúc địa lý của mạng

Mọi mạng điện thoại đều có một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộcgọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi Trong mạng di độngcấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng

Hình 1.2 Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của

mạng di động cellular (GSM)

a Vùng mạng

Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay cácmạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Trong mộtmạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều được định tuyến đếnmột tổng đài vô tuyến cổng (GMSC) GMSC làm việc như một tổng đài trung kếvào cho GSM/PLMN Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi chocác kết cuối di động

Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN

b Vùng phục vụ: MSC/VLR

Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được MSC quản lý Để định tuyến cuộcgọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC ở vùngphục vụ MSC nơi thuê bao đang ở

Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở

đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ở một bộghi tạm trú, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùngphục vụ MSC/LVR

c Vùng định vị (LA: Location Area )

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị Vùngđịnh vi là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyểnđộng tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí tổng đài MSC/VLR Hệ thống

có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng đinh vị LAI.Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao Đang ở trạng thái hoạt động

d Ô (Cell)

Vùng định vị được chia thành một số ô Ô là một vùng bao phủ vô tuyếnđược mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell Global Identity)

Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc(BISC Base station Identity Code )

Các vùng ở GSM có mối liên hệ chặt chẽ với nhau Mối quan hệ giữa cácvùng của GSM (được thể hiện ở hình 1.3)

1.3 Hệ thống chuyển mạch (ss- swictching subsytem)

Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính củaGSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di độngcủa thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sửdụng của mạng GSM với nhau và với mạng khác

a Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC –Mobile service switching centre)

Ở SS chức năng chính chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụchính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụngmạng GSM Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp vớimạng ngoài được gọi là MSC cổng Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảothông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng SS cũngcần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạngnày cho việc truyền tai số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tửcủa mạng GSM Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7(CCS7), mạng này bảo đảm hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trongnhiều hay một mạng GSM MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lýmột số các bộ điều khiển trạm gốc BSC Một tổng đài MSC thích hợp cho mộtvùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trungbình)

Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểmtruyền dẫn của GSM với các mạng này Các thích ứng này được gọi là các chứcnăng tương tác IWF bao gồm một số thiết bị để thích ứng giao tiếp truyền dẫn

Nó cho phép kết kết nối với các mạng: PSTPDN (Packet swictched public dâtnetwork: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (Circuit sichedpublic daat network: Mạng số liệu chuyển mạch công cộng chuyển mạch theomạch), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN IWF

có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ởtrường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở

b Bộ ghi định vị thường trú ( HLR –Home Location Register)

Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu Các thông tin liên quan đếnviệc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vịtrí hiện thời của thuê bao HLR cũng chứ các thông tin liên quan đến vị trí hiệnthời của thuê bao Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năngchuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm thuê bao Một chức năng concủa HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiêm vụ của trung tâm này

là quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép

c Bộ ghi định vị tạm trú (VRL-Lisitor –location register)

VRL là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM Nó được nối với một haynhiều MSC và có nhiện vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiệnđang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về

vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính sác hơn HLR Mỗi MSC có mộtHLR Ngay khi MS lưu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu

cầ số liệu về MS này từ HLR Đồng thời HLR sẽ thông báo là MS đang ở vùngphục vụ nào Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VRL sẽ có tất cảthông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR Có thể coi VLRnhư một HLR phân bố

- Dữ liệu bổ xung được lưu giữ ở HLR gồm:

+ Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời…)

dây số 7 (CCS7) để có thể tương tác với các phần tử khác của SS Về phươngdiện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cũng đứng riêng mà thường được kếthợp với MSC.

e Trung tâm nhận thực (AUC-Authentication Center)

Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho HLR các thông sốnhận thực và các khóa mật mã Trung tâm nhận thực liên tục cung cấp các bộ bacho từng thuê bao Các bộ ba này được coi như là số liệu liên quan đến thuê bao.Một bộ ba (RAND, SRES, khóa mật mã (Ks) được sử dụng để nhận thực mộtcuộc gọi để tránh trường hợp Card thuê bao (card thông minh) bị mất Ít nhất phảiluôn có bộ ba mới (cho một thuê bao) ở HLR để luôn có thể cung cấp bộ ba nàytheo yêu cầ của MSC/VLR AUC chủ yếu chứa một số các máy tính cá nhân gọi làPC- AUC để tạo ra các bộ ba và cung cấp chúng đến HLR

PC- AUC được coi như thiết bị vào/ra (I/O)

Trong AUC các bước sau đây để tạo ra bộ ba:

- Một số ngẫu nhiên không thể đoán trước được (RAND) được tạo ra

- RAND và Ki được sử dụng để tính toán trả lời được mật hiệu (SRES) và khóamật mã (Kc) bằng hai thuật toán:

Kc = A8 (RAND, Ki)

- RAND, SRES và Kc cũng được đưa đến HLR như một bộ ba

- Qúa trình nhận thực sẽ luôn diễn ra mỗi lần thuê bao truy cập vào mạng của hệthống

Qúa trình nhận thực diễn ra như sau:

VLR có tất cả thông tin yêu cầu để thực hiện quá trình nhận thực (Kc, SRES,RAND) Nếu các thông tin này không sẵn có ở VLR thì VLR sẽ yêu cầu chúng từHLR/AUC

1 Bộ ba (Kc, SRES, RAND) được lưu giữ nó trong VLR

2 VLR gửi RAND qua MSC và BSS tới MS ( không được mã hóa)

3 MS sử dụng các thuật toán A3 và A8 và tham số Ki được lưu giữ trongSIM card của MS, cùng với RAND nhận được từ VLR, sẽ tính toán các giá trịcủa SRES và Kc

4 MS gửi SRES không mã hóa tới VLR

5 Trong VLR giá trị của SERS được so sánh với SRES mà nhận được từ máy

di động Nếu hai giá trị này là phù hợp thì nhận thực là thành công

6 Máy di động tính toán Kc từ RAND và Ki (Ki ở trong SIM) bằng thuật toán A8

7 Dùng Kc, thuật toán A5 và số siêu siêu khung sự mã hóa giữa MS và BSSbây giờ có thể xảy ra qua giao diện vô tuyến

f Chức năng tương tác (IWF –Interworking function)

IWM cung cấp chức năng để đảm bảo hệ thống GSM có thể giao tiếp với nhiềudạng khác nhau của mạng số liệu tư nhân và công cộng đang được sử dụng

Các đặc điển cơ bản của IEM gồm:

- Sự thích hợp tốc độ dữ liệu

- Sự chuyển đổi giao thức

Một số hệ thống yêu cầu nhiều khả năng của IWM hơn các hệ thống khác,điều này phụ thuộc vào mạng mà IWM được nối tới

CCS7 phụ thuộc quy định của từng nước, một hãng khai thác GSM có thể

có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung Nếu hãng khai thác có mạng báo hiệunày thì riêng các điểm chuyển giao báo hiệu (STP) có thể là một bộ phận của SS

và có thể được thực hiện ở các điểm nút riêng hay trong cùng một MSC tùy thuộcvào hoàn cảnh kinh tế Tương tự, một nhà khai thác GSM cũng có thể có quyềnthực hiện một mạng riêng để định tuyến các cuộc gọi giữa GMSC và MSC haythậm chí định tuyến cuộc gọi ra đến điểm gần nhất trước khi sử dụng mạng cốđịnh Lúc này các tổng đài quá giang có thể sẽ là một bộ phận của mạng GSM và

có thể được thực hiện như một nút đứng riêng hay kết hợp với MSC

1.4 Hệ thống trạm gốc BSS.

Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất

tổ ong vô tuyến của GSM BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động (MS)thông qua giao diện vô tuyến Vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đườngtruyền vô tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khác BSS thực hiện giao diệnvới các tổng đài SS Tóm lại BSS thực hiện đấu các MS với tổng đài và nhờ vậyđấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễnthông khác BSS cũng phải được điều khiển và ít vậy nó được đấu nối với OSS

BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện vớiMSC

a Trạm thu phát gốc (BTS –Base transceiver station)

Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù chogiao diên vô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một

số các chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU TRAU là thiết

bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiếnhành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ truyền, trường hợp truyền số liệu.TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chítrong nhiều trường hợp được đặt giữa BSC và MSC

Các chức năng chính của BTS là :

- Biến đổi truyền dẫn (dây dẫn –vô tuyến)

- Các phép đo vô tuyến

- Đồng bộ thời gian.

- Giám sát và kiểm tra

Mỗi BTS có thể có tối đa 4 bộ thu phát (TRX –Transceiver) Bộ thu phát chophép đấu nối 16 TRX trên cùng một anten Có thể đấu nối 32 TRX đến cùng mộttrạm anten thu

b BSC

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điềukhiển từ xa BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vôtuyến và quản lý chuyển giao (Handover) Một phía BSC được nối với BTS cònphía kia được nối với MSC của SS Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khảnăng tính toán đáng kể Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vôtuyến và chuyển giao Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụthuộc vào lưu lượng của các BTS này Giao diện giữa BSC với MSC được gọi làgiao diện A, còn giao diện giữa nó với BTS được gọi là giao diện Abis

BSC có các chức năng chính sau:

- Giám sát các trạm vô tuyến gốc

- Quản lý mạng vô tuyến

- Điều khiển nối thông đến các máy di động

- Định vị và chuyển giao

- Quản lý tìm gọi

- Khai thác bảo dưỡng của BSS

- Quản lý mạng truyền dẫn

- Chức năng chuyển đổi máy (gồm cả ghép 4 kênh lưu thông GSM toàn bộ tốc

độ vào một kênh 64kbit/s)

- Mã hóa tiếng (giảm tốc độ bít xuống 13kbit/s) sẽ được thực hiện ở BSC Vì vậymột đường PCM có thể truyền được 4 cuộc nối tiếng

1.5 Trạm di động MS

Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyênnhìn thấy của hệ thống MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô hay thiết bị xách tayhay cầm tay Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất.Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và sử lý giao diện vô tuyến, MScòn phải cung cấp giao diện với người sử dụng (như mic, loa, màn hình, bàn phím

để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị khác như giao diện với máytính cá nhân, fax… Hiện nay người ta đang cố gắng sản suất các thiết bị đầu cuốigọn nhẹ để đấu nối với trạm di động Việc lựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để

mở cho các nhà sản suất Ta có thể liệt kê ba chức năng chính:

- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên kết qua mạng GSM

- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ởgiao diện vô tuyến

- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuốivới kết cuối di động Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm

di động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối – modem

Cấu trúc của một máy di động:

Máy di động gồm thiết bị di động ME (Mobile equipment) và modun nhậndạng thuê bao SIM

Modun nhận dạng thuê bao:

SIM là một modun tháo rút được để cắm vào mỗi khi thuê bao muốn sửdụng MS và rút ra khi MS không có người hoặc lắp đặt ở MS khi ban đầu đăng kýthuê bao Có hai phương án được đưa ra:

- SIM dạng card IC

- SIM dạng cắm

a) SIM dạng card IC: Là một modun để có một giao tiếp với bên ngoài theo các

tiêu chuẩn ISO về các card IC SIM có thể là một bộ phận của card đa dịch vụtrong đó viễn thông di động GSM là một trong số các ứng dụng

b) SIM dạng cắm: Là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hóa trong hệ

thống GSM Nó được dự định lắp đặt bán cố định ở ME Các khai thác mạngGSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xóa một cuộc gọi Khi sử dụng ở ME,SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác của mạng GSM:

- Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (như IMSI) và thực hiện các

cơ chế nhận thực và tạo khóa mật mã

- Khai thác PIN người sử dụng (nếu cần mã PIN) và quản lý

- Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ được thực hiện khai thácmạng GSM khi SIM có một IMSI đúng

- SIM phải có khả năng sử lý một số nhận dạng cá nhân (PIN), kể cả khi khôngbao giời sử dụng nó PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số Một PIN ban đầu được nạpbởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng ký Sau đó người sử dụng có thể thayđổi PIN cũng như độ dài PIN tùy ý Người sử dụng cũng có thể sử dụng chứcnăng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME được gọi là chức năng cấmPIN Việc cấm này giữ nguyên cho đến khi người sử dụng cho phép lại kiểm traPIN Nhân viên được phép của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PINkhi đăng ký thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN không cònlựa chọn nào khác là sử dụng PIN Chặn SIM nghĩa là đặt nó vào trạng thái cấmkhai thác mạng GSM, có thể dùng khóa giải tỏa chặn cá nhân để giải tỏa chặn Ngoài ra SIM phải có bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối thông tinnhư:

- Số seri: Là số đơn vị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản suất, thế hệđiều hành, số SIM,…

- Trạng thái SIM (chặn hay không)

- Khóa nhận thực

- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI)

- Khóa mật mã

- Số trình tự khóa mật mã

- Nhận dạng số thuê bao di động tạm thời (TMSI)

- Loại điều khiển thâm nhập thuê bao

- Số nhận dạng cá nhân (PIN)

1.6 Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSS

OSS thực hiện ba chức năng chính sau:

- Khai thác và bảo dưỡng mạng

- Quản lý thuê bao và tính cước

- Quản lý thiết bị di động

Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:

a Khai thác và bảo dưỡng mạng

Khai thác là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi củamạng như: tải của hệ thống, mức độ chậm, số lượng chuyển giao (handover) giữahai ô…, nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ vật chất của dịch vụ

mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời sử lý sự cố Khai thác cũng bao gồmviệc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề suất hiện ở thời điểm hiện thời, đểchuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, để tăng vùng phủ Việc thay đổi mạng cóthể được thực hiện “mềm” qua báo hiệu, hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự canthiệp tại hiện trường Ở hệ thống viễn thông hiện đại khai thác được thực hiệnbằng máy vi tính và được tập trung ở một trạm

Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị, sữa chữa các sự cố và hỏnghóc Nó có một số quan hệ với khai thác Các thiết bị hiện đại của mạng viễnthông có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểmtra Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bi để khi có sự cố có thểthay thế bằng thiết bị dự phòng Sự thay thế này có thể được thực hiện bằng điềukhiển từ xa Bảo dưỡng cũng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thayđổi thiết bị có sự cố.

Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được thực hiện trên nguyên lýTMN (Telecommunication Management Network: mạng quản lý viễn thông) Lúcnày một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến phần tử của mạngviễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì thâmnhập đến BTS được thực hiện qua BSC) Mặt khác hệ thống khai thác và bảodưỡng lại được nối đến máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy Theo tiêuchuẩn GSM hệ thống được gọi là OMC

b Quản lý thuê bao

Bao gồm các hoạt động đăng ký quản lý thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên lànhập và xóa thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng rất phức tạp, bao gồmnhiều dịch vụ và tính năng bổ sung Nhà khai thác phải có thể thâm nhập vào tất

cả các thông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của nhà khai thác là tínhcước các cuộc gọi Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao Quản lý thuêbao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạnmạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch vớithuê bao SIM card cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuêbao

c Quản lý thiết bị di động

Quản lý thiết bị di động được đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (EquimentIdentity Register) thực hiện EIR lưu giữa tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm diđộng MS EIR Chứa số liệu phần cứng của của thiết bị đó là nhận dạng thiết bị diđộng quốc tế ( IMEI) IMEI là duy nhất đối với một thiết bị di động (ME) nhưng nókhông phải là duy nhất đối với thuê bao mà đang sử dụng nó thiết lập hay nhậnmột cuộc gọi EIR được nối với MSC qua một đường báo hiện Nó cho phép MSCkiểm tra sự hợp lệ của thiết bị, bằng cách này có thể cấm một MS có dạng khôngđược chấp thuận Cơ sở dữ liệu của EIR chứa danh sách của các IMEI được tổchức như sau:

- Danh sách trắng: Chứa các IMEI mà được dùng để ấn định trước sự hợp lệ củathiếp bị di động

- Danh sách đen: Chứa các IMEI của MS mà được thông báo là bị mất cắp hay bị

từ chối phục vụ vì một số lý do khác

- Danh sách sám: Chứa các IMEI của MS mà có vấn đề (ví dụ: lỗi phần mềm).Tuy nhiên chúng chưa đủ lý do xác đáng để đưa vào danh sách đen.

d Trung tâm quản lý mạng

OMC cung cấp khả năng phân phối việc quản lý mạng được phân vùnghóa theo phân cấp của một hệ thống GSM hoàn chỉnh NMC chịu trách nhiệm chokhai thác và bảo dưỡng ở mức mạng NMC nằm ở đỉnh của cấu trúc mạng vàvùng cấp mạng quản lý toàn cầu

e Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

OMC cung cấp một điển trung tâm mà từ đó điều khiển và giám sát cácthực thể khác của mạng (như: các trạm cơ sở, các chuyển mạch, cơ sở dữ liệu

…) cũng như giám sát chất lượng dịch vụ mà được cung cấp

Có hai loại OMC là:

- OMC (R): điều khiển BSS

- OMC (S): điều khiển NSS

OMC cung cấp các chức năng sau: - Quản lý, cảnh báo sự kiện

- Quản lý việc thực hiện

- Quản lý cấu hình

- Quản lý an toàn

Chương II : Các giao diện và thông tin trong hệ

thống GSM

2.1 Các giao diện nội bộ mạng.

Hình 2.1 hệ thống các giao diện của mạng GSM 2.2 Giao diện vô tuyến Um (MS – BTS).

Giao diện vô tuyến là giao diện giữ BTS và thiết bị thuê bao di động MS.Đây là giao diện quan trọng nhất của GSM, đồng thời nó quyết định lớn nhấtđến chất lượng dịch vụ

Trong GSM, giao thức vô tuyến sử dụng phương thức phân kênh theo thời gian

và phân kênh theo tần số: TDMA, FDMA, GSM sử dụng băng tần 900MHz và1800MHz Ở đây ta xét GSM900

U

F B

C

E

Abits

Mỗi kênh được đặc trưng bở một tần số sóng mang gọi là kênh tần số RFCH

(Radio Frequency Channel) cho mỗi hứng thu phát, các tần số này cách nhau 200KHz.Tại mỗi tần số, TDMA lại chia thành 8 khe thời gian hay 8 khe thời gian được truyền bởi một sóng mạng Trong tương lai khi ứng dụng GSM pha

2 hay tốc độ “Half-rate” (bán tốc) thì số khe sẽ là 16 Trong GSM900, mỗi kênhvật lý là một khe thời gian ở một sóng mạng vô tuyến được chỉ định

Dải thông tần một kênh vật lý là 200KHz, dải tần ở biên cũng rộng 200KHz Với GSM900 có 124 kênh tần số RFCH (890  915)Mhz cho đường lên và RFCH (935  960)Mhz cho đường xuống

Ta có thể tính được tần số trung tâm cho đường lên và dường xuống ở mỗi dải theo công thức sau:

Đường lên: FL(n) =890 + 0,2.n ( MHz)

Đường xuống: FU(n) = FL(n) + 45MHz ( MHz)

Trong đó n là số lượng dải thông tần 1  n  124

Mỗi kênh vật lý chứa một cặp kênh tần số RFCH cho mỗi hướng thu, phát.Một kênh được dùng để truyền một nhóm kênh nhất định thông tin được gọi làkênh logic Mỗi kênh vật lý có thể gán cho một hoặc một số kênh logic

Kênh logic được phân thành 2 loại: kênh lưu lượng TCH (Trafic Channel) vàkênh điều khiển CCH (Control Channel)

 Kênh lưu lượng TCH mang thông tin thoai hoặc số liệu Có 2 loại kênh lưulượng:

 Kênh toàn tốc TCH/F: 22,8Kb/s

 Kênh bán tốc TCH/H:11,4Kb/s

Đường xuống

960MHz935MHz

915MHz890MHz

45MHzĐường lên

Kênh điều khiển CCH được dùng để truyền các thông tin quản lý giao diện Um(truyền kết quả đo cường độ trường từ MS đến BTS) hoặc các gói số liệu (nhưdịch vụ bản tin ngắn SMS: (Short Message Service) kênh điều khiển có 3 loại:

 Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel)

 Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel)

 Kênh điều khiển chuyên dụng DCCH (Dedicate Control Channel)

Kênh điều khiển quảng bá BCCH: Phát thông tin quảng bá liên quan đến vùng

định vị và các thông tin về hệ thống BCCH chỉ dùng cho tuyến xuống(BTS MS):

- Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): Hiệu chỉnh tần

số trong MS với tần số hệ thống (BTS MS)

- Kênh đồng bộ SCH (Synchronous Channel): SCH mang thông tin đồng bộkhung TDMA giữa MS vớ tần số hệ thống MS luôn luôn đo đạc cường độtrường ở 6 cell lân cận để thông báo về hệ thống thông qua kênh FACCH.Các thông tin đồng bộ được lưu trữ để khi MS chuyển giao xang cell khác thì

nó được tái đồng bộ

Kênh điều khiển chung CCCH: Bao gồm các kênh phục vụ cho quá trình thiết

lập cuộc gọi hoặc tìm gọi cũng như quảng bá các bản tin trong tế bào CCCH làmviệc cho cả hướng lên và hướng xuống:

- Kênh điều khiển truy cập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel) MSdùng để truy cập và hệ thống để yêu cầu một kênh dành riêng SDCCH

- Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel): Mang thông tin để xác định một MStrong vùng định vị thông qua số nhận dạng IMSI để tìm trạm di động

- Kênh cho phép truy nhập AGCH (Access Grant Channel): chỉ được dùng ởđườnng xuống AGCH được dùng để gán tài nguyên để chỉ định một kênhdành riêng SDCCH cho MS

- Kênh quảng bá cell CBCH (Cell Broadcast Channel): CBCH được dùng đểtruyền bản tin quảng bá tới tất cả MS trong ô (cell) như thông tin về lưu lượng,

sử dụng kênh vật lý như kênh SDCCH

Kênh điều khiển chuyên dụng DCCH: DCCH được gán cho MS để thiết lập

cuộc gọi và hợp thức hoá thuê bao DCCH bao gồm :

- Kênh điều khiển chuyên dụng đơn lẻ SDCCH: (Stand alone DedicateChannel):dùng cho cả hướng lên và hướng xuống, phục vụ cập nhật và quátrình thiết lập cuộc gọi trước khi một kênh lưu lượng TCH được chỉ định.

- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Assocated Control Channel):Mỗi kênh SACCH liên kết với một kênh SDCCH hoặc một kênh TCH để mangthông tin về điều khiển công suất hoặc chỉ thị cường độ trường thu được

- kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH (Fast ACCH): FACCH mang thông tin

về cập nhật hoặc chuyển giao, FACCH liên kết nhanh với TCH ở chế độ lấycắp “Stealing mode” Bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng báohiệu

- Phương thức báo hiệu trên giao diện vô tuyến sử dụng giao thức lớp 2 trong

mô hình OSI là LAPDm không có chức năng báo hiệu, sửa sai, bản tin LAPDm

phải đặt vừa vào các cụm Còn lớp 3 (Lớp ứng dụng), giao thức được phânthành nhiều loại tuỳ thuộc vào chức năng mạng:

2.3.Giao diện AbitS để điều khiển BTS (BSC BTS)

AbitS là giao diện giữa BTS và BSC, đặt cách xa trên 10m (cấu hình đặt xa)được sử dụng để trao đổi thông tin tức thuê bao (thoại, số liệu,) và thông tin điềukhiển (đồng bộ) AbitS sử dụng đường truyền chuẩn PCM32 (2Mb/s) với mã sửasai CRC4 của CCITT, G732 Giao thức báo hiệu theo chuẩn CCITT là LAPD

Các hệ thống có TRAU đặt tại BSC thì kênh lưu lượng tới MSC là 64kb/s

- Quản lý tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource Menagement): Xử lý việcthiết lập, duy trì, kết thúc cuộc nối của dịch vụ di động

- Quản lý di động MM ( Mobile Menagement): Nhiệm vụ chính của quản

lý di động MM là thực hiện nhận thực và cập nhật vị trí, cấp phát lai TMSI vàbảo mật của trạm di động

- Quản lý nối thông CM (Interconnection Menagement): quản lý nối thông là lớpcon cao nhất trong các lớp con ở lớp 3 Việc này trao đổi các mẩu tin giữa

mạng với thuê bao chủ gọi cũng như thuê bao bị goi được sử lý ở lớp connày Quản lý nối thông được chia thành 3 phần:

+ Điều khiển cuộc gọi (Call Control)

+ Hỗ trợ các dịch vụ dặc thù SSS (Subplementery Service Support)

+ Dịch vụ bản tin ngắn SMS (Short Messsage Service)

2.5 TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

Trong thông tin di động, để truyền thông tin và mạng PLMN GSM người ta sửdụng thiết bị vô tuyến Bất cứ ai đi lại bằng xe và đồng thời nghe đài truyền thanh,nghe điện thoại, chắc chắn nhận thấy rằng chất lượng của tín hiệu thu được thayđổi theo thời gian và vận tốc di chuyển của xe Đây là sự việc gây khó chiu mà tacần xét đến trong lĩnh vực thông tin vô tuyến

Trong chương này ta sẽ xét đến một số vấn đề chính xẩy ra ở lĩnh vực thôngtin vô tuyến tổ ong cùng với các biện pháp giải quyết vấn đề này

2.5.1 suy hao đường truyền và pha đinh

Suy hao đường truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảngcách giữ máy di động và trạm gốc ngày càng tăng Đối với không gian tự do: Làkhông gian giữ anten phát T(x) và anten thu R(x) không có vật cản, với một antencho trước thì mật độ công suất thu tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (d)giữa T(x) và R(x)

Suy hao không gian tự do:

Ls  d2 f2 Hay: Ls = 32,4 + 20logf + 20logd (dB)

Trong đó: Ls: Suy hao trong không gian tự do

f: Tần số làm việc (MHz)

d: Khoảng cách giữa anten thu và anten phát (km)

Do mặt đất không lý tưởng, cường độ tín hiệu trung bình giảm tỷ lệ với đạilượng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thừa bậc 4 (d4) Tuy nhiên vấn đề nàykhông gây trở ngại đối với hệ thống vô tuyến tổ ong, vì khi mất liên lạc ta phải thiếtlập một đường truyền mới qua một trạm gốc khác

Trong thực tế, giữa trạm di động và trạm gốc thường có chứa trướng ngại vật như: đồi núi, toà nhà….Điều nay dẫn đến hiệu ứng che khuất làm giảm cường độ

tín hiệu thu Khi di động cùng với máy di động cường độ tín hiệu giảm và tăng cho

dù giữa anten T(x) và R(x) có hay không có trướng ngại vật Đây là một loại pha đinh Các chỗ “giảm” được gọi là chỗ trũng pha đinh Loại pha đinh do hiệu ứng che tối gây ra được gọi là pha đinh chuẩn loga

Do vậy độ thuê bao ở các thành phố lớn, đòi hỏi phải có nhiều trạm thu phát gốc Việc sử dụng trạm di động ở thành phố gây ra hiệu ứng nhiều tia và được gọi

là pha đinh nhiều tia hay pha đinh Raileght Hiệu ứng này sẩy ra khi tín hiệu truyền nhiều đường từ anten phát đến anten thu do tín hiệu bị phản xạ nhiều đường Điều này nghĩa là tín hiệu thu có thể là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nhưng khác pha Khi ta cộng các tín hiệu này như là cộng các vectơ, có thể có vectơ gần bằng không, nghĩa là cường độ tín hiệu gần bằng không, đây là chỗ trũng pha đinh nghêm trọng

Khoảng thời gian giữa hai chỗ trống pha đinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyểnđộng cũng như tần số phát

Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu thấp nhất mà máy thu có thể thu được Dopha đinh sẩy ra trên đường truyền nên để đường truyền dẫn không bị gián đoạnthì giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ nhạy máy thu một lượng (dB) bằngchỗ trũng pha đinh mạnh nhất, chẳng hạn Y(dB) Khi đó ta cần dự trữ pha đinh Y(dB)

2.5.2 Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh

2.5.2.1.Phân tập anten

Phân tập tập sử dung đồng thời hai anten thu (hoặc nhiều hơn) chịu ảnh hưởng pha đinh độc lập, ý niệm này dẫn đến hai anten R(x) độc lập thu cùng một tín hiệu Vì thế chúng chịu tác động của các đường bao pha đinh khác nhau Tuy nhiên khoảng cách giữa các anten phải đủ lớn để tương tác giữa các tin hiệu ở hai anten là nhỏ

mà MS phải tuân theo MS được báo về danh sách các tần sô sẽ được dùng đểnhải tần Các kênh logic căn bản không có nhảy tần: FCCH, SCH, BCCH Có 217lần nhảy tần trong 1 giây tức là 1200bit/1bước nhảy.

2.5.2.3.Mã hoá kênh.

Ở truyền dẫn, người ta thường đo chất lượng của tín hiệu đường truyền bằng

số lượng các bit thu được chính xác Nó được biểu diễn bằng tỷ số lỗi bit BER (Bit Error Rate) BER càng nhỏ thì càng tốt

Tuy nhiên do đường truyền dẫn luôn thay đổi nên ta không thể giảm hoàn toàn xuống không nghĩa là phải cho phép một lượng lõi nhất định và có khả năng khôi phục lài thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để không thể sử dụng thông ti này vì nhầm nó là đúng Điều này đặc biệt quan trọngkhi phát đi số liệu

Bằng mã hoá kênh ta có thể phát hiện và sửa lỗi ở luồng bit thu Nghĩa là cómột loại dư thừa giữa các bit, ta mở rộng thông tin từ một số bit thành một sốlượng bit lớn hợn, tuy nhiên ta phải gửi đi nhiều bit hơn Ta đã biết đầu ra CODEC

là dòng số 260bit/20ms, 260bit này được phân cấp theo tầm quạn trọng Các cấpkhác nhau được bảo vệ khác nhau để cho việc bảo vệ hiệu quả nhất

Lớp Ia Lớp Ib Lớp II 50bit 132bit 78bit

50bit 132bit

Mã hoá khối của các

bit lớlow Ia+3bit

CRC

Mã hoá vòng xoắn R=1/2, k=5

Các bit cấp

II không cần bảo vệ

Hình 2.2 Mã hoá khối và mã hoá vòng xoắn đối với kênh thoại

CRC (Cyclic Redundancy Check): Mã kiểm tra theo chu kỳ.

3bit CRC để mã hoá khối cho các bit cấp Ia

4bit “o” để khởi tạo lại bộ mã hoá

- Cấp Ia: 50bit hệ số bộ lọc, biên độ nhóm, thông số LTP

- Cấp Ib: 132bit con trỏ RPE, xung RPE, thông số LTP

- Cấp II: 78bit xung RPE, thông số bộ lọc

Mã hoá kênh được thực hiện qua hai bước mã hoá khối (block Code) và mãhoá vòng xoắn (Convolutional Code) Mã khối là một mã chu kỳ để phát hiện lỗicho 50bit cấp Ia Nếu thêm vào 3bit CRC thì có thể huỷ bỏ toàn bộ cửa sổ sét và

bộ ngoại suy sẽ lấp lỗ trống này

Mã hoá vòng xoắn cho phép sửa sai lỗi và được phép áp dụng cho các bit cấp

Ia, Ib ở mã hoá xoắn bộ mã hoá tạo ra khối các bit mã hoá không chỉ phụ thuộcvào các bit của khối bản tin hiện thời được dịch vào bộ mã hoá mà còn phụ thuộcvào các khối bản tin trước

Cả hai phương pháp trên đều được sử dụng ở GSM Trược hết một số bitthông tin được mã hoá khối để tạo nên một khối thông tin các bit chẵn lẻ (kiểmtra) Sau đó các bit này được mã xoắn để tạo nên các bit được mã hoá Cả haibước trên đều áp dụng cho cả thoại và số liệu, mặc dù sơ đồ mã hoá cho chúngkhác nhau Lý do sử dụng mã hoá kép là vì ta muốn sửa lỗi nếu có thể (mã hoáxoắn) và sau đó có thể nhận biết (mã hoá khối) xem liệu thông tin bị lỗi có dùngđược hay không

2.5.5.4 Quá trình chuyển giao:

Khi một trạm di động đang ở trạng thái bận và đang chuyển động ra xa dầnBTS mà nó đang được nối ở đường vô tuyến bằng các kênh TCH và SACCH thìtín hiệu thu giảm dần Lúc này MS quét và đo đạc tín hiệu mà MS nhận từ BTS vàcác BTS lân cận Các BTS lân cận cũng đo đạc cường độ tín hiệu mà MS xét phátđến Khi đó MSC có quyết định chuyển giao hay không khi sử lý các tin tức báocáo nói trên.Để chất lượng cuộc gọi được đảm bảo thì mạng phải chuyển giaosang cell lân cận có tín hiệu mạnh hơn Có hai trường hợp chuyển giao sau:

- Chuyển giao bên trong ô (Intracell Handover)

- Chuyển giao giữa các ô (Intercell Handover)

Handover trong cùng một BSC:

1 Trong quá trình gọi MS luôn luôn đo cường độ trường và chất lượng ở kênhTCH của mình và cường độ trường của các ô lân cận MS lấy giá trị trungbình kết quả đo Hai lần trong một giây nó gửi kết quả đo đến BTS cùng vớikết quả đo của các ô lân cận tốt nhất

2 BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH và gửi báo cáo vềBSC ở BSC chức năng định vị được tích cực để quết định có cần chuyểngiao cuộc gọi đến ô khác do nhiễu, chất lượng sấu hay không

Hình 2.3 Chuyển giao cuộc gọi trong BSC.

3 Trường hợp chuyển giao BSC sẽ lệnh cho BTS ở ô mới được chọn tích cực một kênh TCH

4 Lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số và khe thời gian cần chuyển đến

5 MS điều chỉnh tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao (HO) MS không sử dụng sự định thời trức nào cả, Vậy HO ngắn chỉ có 8bit

6 MS nhận công suất sử dụng ở kênh FACCH lấy cắp từ kênh tiếng

7 BSC nhận thông tin từ BTS là chuyển giao thành công khi MS gửi bản tin hoànthành chuyển giao

8 Đường tiếng trong chuyển mạch nhóm thay đổi vầ BTS cũ ra lệnh tháo gỡ TCH cũ cùng với kênh liên kết SACCH

BSCMS

BT

2 4

1

7 3

8

4567

2.5.5.5 Quá trình cuộc gọi.

Cuộc gọi đến MS sẽ được định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký Khi

đó MSC/VLR sẽ gửi một thông báo tìm gọi đến MS Thông báo này được phát quảng bá trên toàn vùng định vị LA, nghĩa là tất cả các trạm thu phát gốc BTS trong LA sẽ gửi thông báo tìm gọi đến MS Khi chuyển động ở LA và “Nghe” thông tin CCCH, MS sẽ nghe thấy thông báo tìm gọi và trả lời ngay lập tức

Chương III : Tổng quan về báo hiệu số 7

3.1.Giới thiệu về mạng báo hiệu số (CCS7)

Trong mạng viễn thông thì báo hiệu được coi là phương tiện để truyền thôngtin và chỉ thị từ một điểm này tới một điểm khác hay từ một thiết bị đầu cuối nàyđến thiết bị đầu cuối khác Trong đó các thông tin và chỉ thị đều có thể liên quanđến thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi

Tập đường truyền

Báo hiệu

:Kết nối tiếng :Đường truyền báo hiệu

Các ký hiệu:

SP: Signalling Point = Điểm báo hiệuSTP: Signalling Transfer Point = Điểm truyền báo hiệu

Hình 3.1 Mạng báo hiệu.

Hệ thống báo hiệu nói chung được chia làm hai loại sau:

- Báo hiệu đường dây thuê bao (Subcriber Signalling)

- Báo hiệu liên tổng đài (Interswitching)

STP

SP

SP

Tổng đài B

Tổng đài CTổng đài A

3.1.1.Báo hiệu đường dây thuê bao (Subcriber Loop Signalling).

Là báo hiệu thực hiện giữa thuê bao và tổng đài nội hạt mà thuê bao được nốitới Ví dụ như trong mạng PLMN thì đó là loại báo hiệu giám sát trạng thái bật, tắt,

âm mời quay số…

3.1.2.Báo hiệu tổng đài (Inter Exchange Signalling)

Báo hiệu tổng đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau Ví dụ báo hiệu thông

báo trạng thái bận, rỗi của các đường trung kế, báo hiệu tắc nghẽn của tổng đài,báo hiệu giữa các mã số thuê bao bị gọi…

 Báo hiệu giữa các tổng đài có thể chia làm hai loại tuỳ thuộc chức năng củabáo hiệu đó:

- Báo hiệu đường dây (Line Signalling): được sử dụng trong toàn bộ cuộc gọi,

có trức năng giám sát trạng thái đường dây Ví dụ báo hiệu này cho biết trạngcuae đường trung kế như bận hay rỗi…

- Báo hiệu thanh ghi (Register Signalling): báo hiệu này được sử dụng trongpha thiết lập gọi để chuển các thông tin địa chỉ và thuộc tính thuê bao

3.1.3.Các chức năng của báo hiệu.

Các chức năng báo hiệu không kể là báo hiệu đường dây hay là báo hiệu liêntổng đài mà nó được chia ra các chức năng như sau:

- Chức năng giám sát

- Chức năng tìm gọi

- Chức năng vận hành

 Chức năng giám sát.

Được sử dụng để nhận biết sự thay đổi về trạng thái hoặc điều kiện của một

số phần tử, phản ánh tình trạng bật, tắt máy của thuê bao

- Bật máy chiếm

- Bật máy trả lời

- Tín hiệu giải phóng hướng đi

- Tín hiệu giải phóng hướng về

- Báo hiệu giám sát đường dây trung kế

- Báo hiệu thông báo đường dây trung kế rỗi

- Báo hiệu thông báo chiếm đường dây trung kế

Các tín hiệu với các chức năng giám sát nhận biết mọi sự thay đổi từ trạng thái rỗi xang trạng thái bận và ngược lại.

Các chức năng tìm gọi liên quan đến việc thiết lập và đấu nối cho một cuộc gọi

mà trực tiếp là thời gian trễ quay số đó là khoảng thời gian kể từ khi thuê bao chủgọi hoàn thành việc quay số đến khi thuê bao đó nhận được tín hiệu hồi âmchuông Trong khi đó thời gian trễ là một tiêu chuẩn cần thiết mà các thiết bị tổngđài hướng tới để thâm nhập trực tiếp vào mạng có hiệu quả Yêu cầu đặt ra trongtổng đài là chức năng này phải có hiệu quả, độ tin cậy cao để đảm bảo chính xácchức năng chuyển mạch thiết lập cuộc gọi

 Chức năng vận hành mạng

Chức năng này có liên quan trực tiếp tới quá trình sử lý cuộc gọi do đó giúp

cho việc sử dụng mạng có hiệu quả bao gồm:

- Báo hiệu nhận biết tắc nghẽn xảy ra trong mạng sau đó truyền thông tin trongmạng Thông thường ở đây là thông tin về trạng thái đường truyền từ tổng đài

bị tắc nghẽn cho tổng đài chủ gọi

- Thông báo về trạng thái lỗi của các thiết bị, các đường trung kế đang làm việchay đang bảo dưỡng…

- Cung cấp thông tin về tính cước

- Cung cấp các phương tiện để đánh giá, đồng chỉnh cảnh báo từ các tổnh đàikhác…

- Tín hiệu báo hiệu thanh ghi (Register): gồm các tín hiệu liên quan đến chứcnăng tìm chọn, khai thác.

3.2.2 Báo hiệu đường.

Các tín hiệu báo hiệu đường hướng đi bao gồm:

- Tín hiệu chiếm đường

- Tín hiệu giải phóng hướng đi

Các tín hiệu báo hiệu đường hướng về bao gồm:

- Tín hiệu xác nhận chiếm

- Tín hiệu trả lời

- Tín hiệu giải phóng hướng về

- Tín hiệu khoá hệ thống báo hiệu R2 được thiết kế sao cho có thể thích ứngdùng cho cả hệ thống tương tự (Analog) và hệ thống số (Digital)

3.2.3 Báo hiệu thanh ghi:

Các tín hiệu báo hiệu hướng đi bao gồm:

- Thông tin con số địa chỉ gọi

- Thuộc tính thuê bao chủ gọi

- Thông báo kết thúc gửi địa chỉ bị gọi

- Thông tin về số thuê bao chủ gọi cho tính cước chi tiết

Các tín hiệu báo hiệu hướng về bao gồm:

- Tín hiệu thông báo tổng đài bị gọi sẵn sàng nhận các số địa chỉ của thuê bao bịgọi

- Các tín hiệu điều khiển: xác nhận kiểu của thông tin

- Thông tin kết thúc quá trình tìm gọi

- Thông tin về tính cước

3.2.4 Nguyên lý truyền báo hiệu.

Trong quá trình kết nối cuộc gọi từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi thì cóthể có một vài tổng đài khác nhau cùng tham gia vào việc nối thông Do đó việctruyền thông tin báo hiệu giữa tổng đài chủ gọi và tổng đài bị gọi được chia làm 3loại:

 Truyền báo hiệu từng chặng (Link By Link).

Đó là kiểu báo hiệu mà trong đó các thông tin báo hiệu thanh ghi được truyềnlần lượt qua tổng đài trung gian trong quá trình định tuyến cuộc gọi Khi một tổngđài nào đó đẵ nhận đầy đủ các báo hiệu thanh ghi thì các thông tin báo hiệu thanhghi ở tổng đài trước nó sẽ được giải phóng Các thao tác này thường được thựchiện ở tổng đài trung chuyển kết nối cuộc gọi

 Truyền báo hiệu kiểu xuyên suốt.

Là kiểu báo hiệu mà các tổng đài trung gian chỉ nhận các thông tin cần thiết dotổng đài chủ gọi gửi đến để thực hiện định tuyến cuộc gọi Như vậy số địa chỉ thuêbao sẽ được truyền xuyên suốt từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi Với kiểutruyền báo hiệu kiểu này cho phép truyền báo cuộc gọi cho phép nhanh hơn sovới kiểu báo hiệu từng chặng, làm giamr thời gian trễ quay số

 Kiểu báo hiệu hỗn hợp (Mixed).

Là kiểu truyền báo hiệu địa chỉ từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi dùng kếthợp gữa hai kiểu báo hiệu trên

3.3 Hệ thống báo hiệu số 7

3.3.1.Sơ lược về báo hiệu số 7.

Những năm 1960, khi các tổng đài được điều chỉnh bằng trương trình lưu trữđược đưa vào sử dụng trong mạng thoại đã nảy sinh yêu cầu cần phải có mộtphương thức báo hiệu mới với nhiều đặc tính ưu việt hơn so với các phương thức

cổ điển Trong phương thức này, các đường số liệu tốc độ cao được nối giữa các

bộ sử lý của tổng đài SPC để mang mọi thông tin báo hiệu

Các đường trung kế

Đường báo hiệu