Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam

Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay trên thế giới mọi mặt của đời sống xó hội đều phát triển, khụngnhững về kinh tế, khoa học tự nhiờn mà cũn rất nhiều lĩnh vực khỏc Ngànhthụng tin liên lạc được coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm

cơ sở cho cỏc ngành khỏc phỏt triển Nhu cầu trao đổi, cập nhật thụng tin củacon người ở mọi nơi mọi lỳc ngày càng cao Thụng tin di động ra đời và phỏttriển đó trở thành một loại hỡnh dịch vụ, phương tiện thụng tin phổ biến, đỏpứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại Cỏc hệ thống thụng tin di động đang phỏttriển rất nhanh cả về qui mụ, dung lượng và đặc biệt là cỏc loại hỡnh dịch vụmới để đỏp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng

ở Việt Nam, mạng di động số thế hệ thứ hai (2G), sử dụng cụng nghệGSM, đang được phỏt triển rộng khắp cỏc tỉnh và thành phố GSM với tốc độ9,6 kbps chỉ ỏp dụng được cỏc dịch vụ thoại và dịch vụ bản tin ngắn, hạn chếnhiều dịch vụ phi thoại yờu cầu tốc độ cao như hỡnh ảnh, văn bản và đặc biệt lànhu cầu truy nhập Internet Trong khi trờn thế giới, rất nhiều nước đó tiến lờnthế hệ điện thoại di động thứ ba (3G) Thế hệ thứ ba này cú tốc độ truyền dẫncao hơn, cung cấp được nhiều loại hỡnh dịch vụ, đỏp ứng được nhu cầu hiệnnay

Việc xõy dựng, phỏt triển mạng điện thoại di động thứ ba ở Việt Nam hiệnnay là thực sự cần thiết Nhưng nếu đầu tư thẳng lờn 3G thỡ cần lượng vốn bỏ

ra rất lớn mà lại lóng phớ cơ sở hạ tầng mạng di động sẵn cú Vỡ vậy, để tiếntới thế hệ thụng tin di động thứ ba này cần qua một bước trung gian gọi là thế

hệ thụng tin di động 2,5G; đú là dịch vụ thụng tin di động vụ tuyến chuyển

mạch gúi GPRS (General Packet Radio Service) Triển khai GPRS cho phộpvẫn tận dụng cơ sở mạng GSM sẵn cú, đồng thời cú thể đỏp ứng nhu cầu truyền

dữ liệu tốc độ lớn, từng bước xây dựng mạng điện thoại thế hệ thứ ba Đó là lý

do tôi chọn đề tài

“Nghiên cứu triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở Việt Nam”

cho đồ án tốt nghiệp của mình Hy vọng đồ ỏn này sẽ cú thể ỏp dụng trực

tiếp vào việc phỏt triển mạng điện thoại di động của Việt Nam trong điều kiệnhiện tại

Đề tài gồm cỏc nội dung:

- Chương I: Tổng quan hệ thống thụng tin di động GSM

- Chương II: Các đặc điểm cấu trúc chức năng mạng GPRS

- Chương III: Các thủ tục trao đổi báo hiệu trong mạng GPRS

- Chương IV: Triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở Việt Nam

Qua thời gian học tập, nghiờn cứu; được sự hướng dẫn tận tỡnh của cỏcthầy cụ giỏo trường Đại học Bỏch khoa Hà nội Bản đồ ỏn tốt nghiệp đến nay

đó hoàn thành Do khả năng và thời gian cú hạn nờn sẽ khụng trỏnh khỏi nhữngthiếu sút Rất mong nhận được sự gúp ý của cỏc thầy cụ giỏo và bạn bố đồngnghiệp để em cú thể vững vàng thờm kiến thức khi ra trường

Em xin chõn thành cảm ơn các thầy cụ giỏo trong khoa Điện tử – Viễnthụng, bạn bố đồng nghiệp, đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sõu sắc tới Thầygiỏo TS Phạm Văn Bỡnh - bộ mụn Mạch và xử lý tớn hiệu, người đó tận tỡnhchỉ bảo hướng dẫn em hoàn thành đồ ỏn này

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Nguyễn Hải Hà

Chương I: Tổng quan hệ thống

thông tin di động gsm

I Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM

1- Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM)

GSM trước đây được biết như Groupe Spéciale Mobile (nhóm di động đặcbiệt), là nhóm đã phát triển nó, được thiết kế từ sự bắt đầu như một dịch vụ tếbào số quốc tế Giao tiếp vô tuyến của GSM dựa trên công nghệ TDMA ý địnhban đầu là các thuê bao GSM có khả năng di chuyển qua các biên giới quốc gia

sẽ nhận được các dịch vụ di động và các tính năng đi theo cùng với họ

Kiểu GSM của Châu Âu hiện nay hoạt động ở tần số 900 MHz cũng như tần

số 1800 MHz ở Bắc Mỹ, GSM sử dụng cho dịch vụ PCS 1900 tại vùng đôngbắc California và Nevada Do PCS 1900 sử dụng tần số 1900 MHz, nên cácđiện thoại không có khả năng kết nối hoạt động với điện thoại GSM hoạt độngtrong các mạng ở tần số 900 MHz hay 1800 MHz Tuy nhiên vấn đề này có thểkhắc phục được với các máy điện thoại đa băng hoạt động trong nhiều tần số Vào đầu năm 1980, thị trường hệ thống điện thoại tế bào tương tự đã pháttriển rất nhanh ở Châu Âu Mỗi một nước đã phát triển một hệ thống tế bào độc

lập với các hệ thống của các nước khác Sự phát triển không được hợp tác củacác hệ thống thông tin di động quốc gia có nghĩa là sẽ không có khả năng chothuê bao sử dụng cùng một máy di động cầm tay khi di chuyển trong Châu Âu.Không chỉ các thiết bị di động bị hạn chế khai thác trong biên giới quốc gia, màcòn có một thị trường rất hạn chế đối với mỗi kiểu thiết bị, vì thế tiết kiệm chiphí có thể không thực hiện được Ngoài một thị trường trong nước đầy đủ vớicác mẫu chung, có thể không có một nhà chế tạo nào cạnh tranh được trên thịtrường thế giới Hơn nữa, chính phủ các nước nhận thức rõ là các hệ thốngthông tin không tương thích có thể cản trở tiến trình để đạt được một tầm nhìnchiến lược của họ về một Châu Âu với nền kinh tế thống nhất.

Với những cân nhắc nêu trên, hội nghị điện thoại điện báo gồm 26 quốc giaChâu Âu (CEPT) đã thành lập một nhóm nghiên cứu gọi là Groupe SpécialeMobile vào năm 1982 để nghiên cứu và phát triển một hệ thống thông tin liênChâu Âu Đến năm 1986 tình hình trở nên sáng sủa vì một số mạng tế bàotương tự hiện tại có thể sử dụng hết dung lượng vào năm 1990 CEPT khuyếnnghị rằng hai khối tần số trong băng tần 900 MHz được dự trữ cho hệ thốngmới Tiêu chuẩn GSM chỉ rõ các băng tần từ 890 đến 915MHz cho băng thu và

từ 935 đến 960 MHz cho băng phát với mỗi băng được chia thành các kênh 200MHz

Hệ thống thông tin di động được CEPT đưa ra đã đáp ứng được các tiêuchuẩn như sau:

- Cung cấp âm thoại chất lượng cao

- Hỗ trợ chuyển vùng quốc tế

- Hỗ trợ các thiết bị đầu cuối cầm tay

- Hỗ trợ một loạt các dịch vụ và các thiết bị mới

- Cung cấp hiệu quả phổ tần số.

- Cung cấp khả năng tương thích với ISDN

- Cung cấp chi phí dịch vụ và đầu cuối thấp

Vào năm 1989, việc phát triển các đặc tính kỹ thuật của GSM đã đượcchuyển từ CEPT đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) ETSI đượcthành lập vào năm 1988 để thiết lập các tiêu chuẩn viễn thông cho Châu Âu vàhợp tác với các tổ chức tiêu chuẩn khác, các lĩnh vực liên quan đến truyền hình

và công nghệ thông tin văn phòng

ESTI đã ấn bản các đặc tính kỹ thuật giai đoạn 1 của GSM vào năm 1990.Dịch vụ thương mại đã bắt đầu vào giữa năm 1991 Đến năm 1993 đã có 36mạng GSM tại 22 nước, và thêm 25 nước đã lựa chọn hoặc bắt đầu GSM Từ

đó, GSM đã được chấp nhận ở Nam Phi, úc, và rất nhiều nước vùng TrungĐông và Viễn Đông Tại Bắc Mỹ, GSM được dùng để thực hiện PCS Đến cuốinăm 1998 đã có 323 mạng GSM ở 118 nước phục vụ cho 138 triệu thuê bao.Hiện nay, hệ thống GSM được gọi là hệ thống thông tin di động toàn cầu(Global System for Mobilephone)

Mạng thông tin di động GSM là mạng thông tin di động số Cellular gồmnhiều ô (cell) Cell là đơn vị nhỏ nhất của mạng, có hình dạng (trên lý thuyết) làmột tổ ong hình lục giác Trong mỗi cell có một đài vô tuyến gốc BTS (BaseTransceiver Station) liên lạc với tất cả các trạm di động MS (Mobile Station) cómặt trong cell Khi MS di chuyển ra ngoài vùng phủ sóng của cell, nó phải đượcchuyển giao sang làm việc với BTS của cell khác

Đặc điểm của hệ thống thông tin di động Cellular là việc sử dụng lại tần số

và diện tích của mỗi cell khá nhỏ Mỗi cell sử dụng một nhóm tần số kênh vôtuyến Các chữ cái A, B, C, vừa là tên của cell, vừa biểu thị một nhóm xác

định các tần số vô tuyến được sử dụng trong cell đó Nhóm tần số được sử dụngnhiều lần cho các cell với khoảng cách đủ lớn, công suất phát đủ nhỏ để nhiễulẫn nhau không đáng kể.

Thông thường, một cuộc gọi di động không thể kết thúc trong một cell nên

hệ thống thông tin di động cellular phải có khả năng điều khiển và chuyển giao(handover) cuộc gọi từ cell này sang cell lân cận mà cuộc gọi được chuyển giaokhông bị gián đoạn

2 – Các chức năng của hệ thống GSM

Các đặc tính chủ yếu của hệ thống GSM như sau:

• Có thể phục vụ được một số lớn các dịch vụ và tiện ích cho thuê bao cảtrong thông tin thoại và truyền số liệu

* Đối với thoại có thể có các dịch vụ:

- Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện

- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận

- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế

- Giữ cuộc gọi

- Thông báo cước phí

• Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng sẵncó:

* PSTN – Publich Switched Telephone Network (Mạng điện thoại chuyểnmạch công cộng)

* ISDN – Integrated Service Digital Network (mạng số tổ hợp dịch vụ) bởicác giao diện theo tiêu chuẩn chung

Cho phép các thuê bao lưu động (roaming) ở các nước với nhau cùng sửdụng hệ thống GSM một cách hoàn toàn tự động Nghĩa là thuê bao có thểmang máy di động đi mọi nơi và mạng sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trícủa thuê bao đồng thời thuê bao có thể gọi đi bất cứ nơi nào mà không cần biếtthuê bao khác đang ở đâu

• Sử dụng băng tần 900 MHz với hiệu quả cao bởi sự kết hợp giữa haiphương pháp TDMA, FDMA

• Giải quyết sự hạn chế dung lượng Thực chất dung lượng sẽ tăng lên nhờviệc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật chia ô nhỏ, do vậy số thuê bao đượcphục vụ sẽ tăng lên

• Tính linh hoạt cao nhờ sử dụng các loại máy thông tin di động khác nhau:máy cầm tay, máy xách tay, máy đặt trên ô tô

• Tính bảo mật: Mạng kiểm tra sự hợp lệ của mỗi thuê bao GSM bởi thẻđăng ký SIM (Subcriber Identity Module) Thẻ SIM sử dụng mật khẩu PIN(Personal Identity Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sử dụnghợp pháp SIM cho phép người sử dụng sử dụng nhiều dịch vụ và cho phépngười dùng truy nhập vào các PLMN (Public Land Mobile Network) khácnhau Đồng thời trong hệ thống GSM còn có trung tâm nhận thực AuC,

trung tâm này cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm cho từng đường vôtuyến và thay đổi cho từng thuê bao.

3- Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM:

B ¨ n g t Ç n x u è n g ( T õ B T S - M S )

Hình 1.1- Băng tần cơ bản và mở rộng của GSM

Hệ thống GSM làm việc trong băng tần 890 – 960MHz Băng tần này đượcchia làm 2 phần:

- Băng tần lên (Uplink band): 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từtrạm di động đến hệ thống trạm thu phát gốc

- Băng tần xuống (Downlink band): 935 – 960 MHz cho các kênh vôtuyến từ trạm thu phát gốc đến trạm di động

Mỗi băng rộng 25MHz, được chia thành 124 sóng mang Các sóng mangcạnh nhau cách nhau 200KHz Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng biệt, một chođường lên, một cho đường xuống Các kênh này được gọi là kênh song công.Khoảng cách giữa hai tần số là không đổi và bằng 45 MHz, được gọi là khoảngcách song công Kênh vô tuyến này mang 8 khe thời gian mà mỗi khe thời gian

là một kênh vật lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động

Ngoài băng tần cơ sở như trên còn có băng tần GSM mở rộng và băng tần DCS(Digital Cellular System).

4- Phương pháp truy nhập trong thông tin di động

ở giao diện vô tuyến, MS và BTS liên lạc với nhau bằng sóng vô tuyến Đểtài nguyên tần số có hạn có thể phục vụ càng nhiều thuê bao di động, ngoàiviệc sử dụng lại tần số, số kênh vô tuyến được dùng theo kiểu trung kế Hệthống trung kế vô tuyến là hệ thống vô tuyến có số kênh sẵn sàng phục vụ íthơn số người dùng khả dĩ Phương thức để sử dụng chung các kênh gọi làphương pháp đa truy nhập: người dùng khi có nhu cầu thì được đảm bảo về sựtruy nhập vào trung kế

Access): phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau người dùng được

cấp phát một kênh trong tập hợp các kênh trong lĩnh vực tần số Phổ tần sốđược chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng bảo vệ Mỗi dảitần được gán cho một kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dảicòn lại cho liên lạc hướng xuống

Access): khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến được ấn định Các

thuê bao khác nhau dùng chung 1 kênh nhờ cài xen thời gian Mỗi thuê baođược cấp một khe trong cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe

phương pháp trải phổ tín hiệu, thực hiện là gán cho mỗi MS một mã riêng biệtcho phép nhiều MS cùng thu, phát độc lập trên mặt băng tần nên tăng dunglượng cho hệ thống Hiện tại công nghệ CDMA đang được triển khai tại một sốquốc gia Tại Việt Nam hiện có mạng thông tin di động S-Fone của công ty Cổ

phần viễn thông Sài Gòn (SPT) đang sử dụng công nghệ này.và EVN Telecomcủa cụng ty viễn thụng điện lực

Ngoài ra còn có phương pháp truy nhập theo không gian SDMA MạngGSM sử dụng phương pháp TDMA kết hợp FDMA

II Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM

1- Cấu trúc hệ thống

Hệ thống thông tin di động gồm nhiều phần tử chức năng Mạng GSM đượcphân chia thành các phân hệ:

• Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem)

• Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

• Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS (Operation and Support System)

• Máy di động MS (Mobile Station)

PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

ISDN : Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ

PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng

• Phân hệ chuyển mạch NSS bao gồm các khối chức năng:

- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile SwitchingCenter)

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

- Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register)

- Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center)

- Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register)

- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GMSC (GatewayMobile Switching Center)

• Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm các khối chức năng:

- Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Center)

- Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station)

• Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS bao gồm các khối chức năng:

- Trung tâm quản lý mạng NMC (Network ManagementCenter)

- Trung tâm quản lý và bảo dưỡng OMC (Operation &Maintenance Center)

• Trạm di động MS:

- Thiết bị di động ME (Mobile Equipment)

- Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module)

2- Chức năng các phần tử trong mạng GSM

2.1- Phân hệ chuyển mạch NSS

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSMcũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động củathuê bao Chức năng chính của hệ thống chuyển mạch là quản lý thông tin giữanhững người sử dụng mạng GSM và các mạng khác

• Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC

MSC là một tổng đài thực hiện tất cả các chức năng chuyển mạch và báohiệu của MS nằm trong vùng địa lý do MSC quản lý MSC khác với một tổngđài cố định là nó phải điều phối cung cấp các tài nguyên vô tuyến cho thuê bao

và MSC phải thực hiện thêm ít nhất hai thủ tục:

- Thủ tục đăng ký

- Thủ tục chuyển giao

MSC một mặt giao tiếp với BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài MSClàm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng (GMSC), cóchức năng tương tác IWF (InterWorking Function) để thích ứng các đặc điểmtruyền dẫn của GMS và các mạng ngoài Phân hệ chuyển mạch giao tiếp vớimạng ngoài để sử dụng khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyềntải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM.MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số bộ điều khiểntrạm gốc BSC

• Bộ ghi định vị thường trú HLR

HLR là một cơ sở dữ liệu quan trọng trong mạng có chức năng quản lý thuêbao Một PLMN có thể có một hoặc nhiều HLR phụ thuộc vào lượng thuê bao.HLR lưu hai loại số gán cho mỗi thuê bao di động, đó là:

+ MSISDN: số danh bạ (số thuê bao)

- Thông tin thuê bao dịch vụ thoại và phi thoại mang (bearer service)

- Giới hạn dịch vụ (giới hạn roaming)

- Các dịch vụ hỗ trợ HLR chứa các thông số của dịch vụ này; tuy nhiên

nó còn có thể được lưu trong card thuê bao

Như vậy, HLR không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lýhàng ngàn thuê bao Khi mạng có thêm một thuê bao mới, thì các thông tin vềthuê bao sẽ được đăng ký trong HLR

• Trung tâm nhận thực AuC

AuC kết nối với HLR, cung cấp các thông số hợp thức hoá và các khoá mã

để đảm bảo chức năng bảo mật

Các thông tin cần để thiết lập và nhận một cuộc gọi của MS được lưu trong

cơ sở dữ liệu của VLR Đối với một số dịch vụ hỗ trợ, VLR có thể truy vấn cácthông tin từ HLR: IMSI (nhận dạng máy di động quốc tế), MSISDN (ISDN củamáy di động), số chuyển vùng của thuê bao MS (MSRN), số nhận dạng thuêbao di động tạm thời (TMSI), số nhận dạng thuê bao di động nội bộ (LMSI) vàvùng định vị nơi đăng ký MS VLR cũng chứa các thông số gán cho mỗi MS vàđược nhận từ VLR

• Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR

Thực thể chức năng này chứa một hoặc nhiều cơ sở dữ liệu lưu trữ các IMEI(số nhận dạng thiết bị) sử dụng trong hệ thống GSM EIR được nối với MSCqua một đường báo hiệu, nhờ vậy MSC có thể kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị.

• Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC

Để thiết lập một cuộc gọi phải định tuyến đến tổng đài mà không cần biết vịtrí hiện thời của thuê bao GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuêbao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiệnthời GMSC có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tương tác với các phần tử kháccủa hệ thống chuyển mạch

2.2 - Phân hệ trạm gốc BSS

BSS thực hiện kết nối các MS với các tổng đài, do đó liên kết người sử dụngmáy di động với những người sử dụng dịch vụ viễn thông khác BSS cũng phảiđược điều khiển nên được kết nối với OSS

• Trạm thu phát gốc BTS

BTS giao diện với MS xử lý các tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến.Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (khối chuyển đổi mã và thích ứngtốc độ)

• Bộ điều khiển trạm gốc BSC

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điềukhiển từ BTS và MS như ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyểngiao Một BSC có thể quản lý nhiều BTS Số lượng BTS mà BSC có thể quản

lý phụ thuộc vào lưu lượng của BTS

2.3 - Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS

OSS thực hiện chức năng khai thác, bảo dưỡng và quản lý toàn hệ thống

• Trung tâm quản lý mạng NMC

NMC được đặt tại trung tâm của hệ thống, chịu trách nhiệm cung cấp chứcnăng quản lý cho toàn bộ mạng

- Giám sát các nút trong mạng

- Giám sát các trạng thái các bộ phận của mạng

- Giám sát trung tâm bảo dưỡng và khai thác OMC của các vùng và cungcấp thông tin đến các bộ phận OMC

• Trung tâm quản lý và khai thác OMC

OMC cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ phận trongmạng (các BTS, MSC, các cơ sở dữ liệu ).OMC có các chức năng: quản lýcảnh báo, quản lý sự cố, quản lý chất lượng, quản lý cấu hình và quản lý bảomật

2.4 - Trạm di động MS

MS là thiết bị đầu cuối chứa các chức năng vô tuyến chung, xử lý giao diện

vô tuyến và cung cấp các giao diện với người dùng (màn hình, loa, bàn phím ).Một trạm di động gồm hai phần chính:

- ME (Mobile Equipment - thiết bị di động): là phần cứng được dùng để thuê

bao truy nhập vào mạng ME chứa kết cuối di động (MT) phụ thuộc vào ứngdụng và các dịch vụ, có thể kết hợp các nhóm chức năng thích ứng đầu cuối(TA) và thiết bị đầu cuối (TE) khác nhau

- SIM (Subscriber Identity Module – modun nhận dạng thuê bao): gắn chặt

với người dùng trong vai trò một thuê bao duy nhất, có thể làm việc với nhiều

ME khác nhau SIM là một card điện tử thông minh được cắm vào ME để nhận

cứng và phần mềm cần thiết với bộ nhớ có thể lưu trữ thông tin Có hai loạithông tin là thông tin cố định và thông tin thay đổi:

+ Thông tin cố định:

* Số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI Thuê bao sẽ được kiểm tra tínhhợp lệ trước khi truy nhập vào mạng thông qua số nhận dạng IMSI được thựchiện bởi trung tâm nhận thực AuC

* Mã khoá cá nhân Ki

+ Thông tin thay đổi:

* Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI

* Số nhận dạng thuê bao tạm thời TMSI

Một số TMSI sẽ tương ứng với một IMSI được cấp phát tạm thời để tăngtính bảo mật cho quá trình báo hiệu giữa MS và hệ thống TMSI sẽ thay đổi khi

MS cập nhật lại vị trí

III Mạng báo hiệu và các khía cạnh mạng

1 - Các giao thức báo hiệu trong hệ thống GSM

Mạng thông tin di động GSM sử dụng hệ thống báo hiệu số 7 (báo hiệu kênhchung) để thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi Báo hiệu số 7 là mạng dữliệu chuyển mạch gói được thiết kế để trao đổi báo hiệu

B S S M A P ( p a r t o f B S S A P )

c Cung cấp và giải phóng kênh điều khiển (SDCCH) BSC thực hiện cácchức năng này, BTS sẽ xử lý trao đổi các thông tin tới /từ MS.

d Cung cấp và giải phóng kênh lưu lượng (TCH) để thiết lập, xoá vàchuyển giao BSC thực hiện các chức năng này và BTS xử lý các khốikênh liên quan

e Nhận định hoàn thành việc chuyển giao BTS báo với BSC khi nó đã pháthiện có tín hiệu của MS trên kênh lưu lượng mới

f Điều khiển mã/giải mã BTS thực hiện chức năng kích hoạt và giải phóngviệc mã hoá theo yêu cầu của BSC

g Điều khiển các mã thoại và thích ứng tốc độ của các kênh thông tin Thiết

bị thích ứng tốc độ mã hoá - TRAU thường được đặt trong BSC nhưngđược điều khiển bởi BTS xác định các kênh lưu lượng

h Kiểm tra chất lượng truyền dẫn và độ dài tín hiệu trong các kênh hướnglên đang hoạt động và ở chế độ idle (rỗi) Kiểm tra được thực hiện ở BTS

và được thông báo tới BSC

i Giao diện vô tuyến cũng bao gồm các chức năng được tự động xử lý bởiBTS

j Thông tin đồng bộ và số nhận dạng MS được gửi liên tục tới BTS

k Chức năng điều khiển tần số được xử lý bởi BTS, các tín hiệu điều khiểnnày được gửi liên tục từ BTS

Giao diện vô tuyến cũng có các chức năng: mã hoá kênh, ghép kênh, quản lýburst, TDMA và điều chế

Các giao thức giữa MSC-BSC và MSC-MS:

Giao thức báo hiệu BSSAP chứa các phần tử sau: các bản tin BSSMAP,DTAP và INTIAL MS.

* Các bản tin DTAP trao đổi giữa MSC và MS để đăng ký và nhận thực khi MStắt Các bản tin TDAP được chuyển qua BSC và BTS

• Các bản tin khởi tạo MS (IMSI) được truyền giữa MSC và MS để cập nhật

vị trí và nhắn tin

• BSSMAP là giao thức được sử dụng giữa MSC và BSC để nhắn tin, thựchiện cuộc gọi, chuyển giao, cung cấp, duy trì các kênh lưu lượng và để mãhoá trong BTS, MS Giao thức này cũng được dùng để duy trì các khe thờigian trên các kênh PCM giữa MSC và BSC

Các giao thức giữa các trung tâm chuyển mạch di động MSC

Khi thực hiện chuyển giao giữa các MSC, MAP được sử dụng báo hiệuchuyển giao trong khi ISUP được sử dụng để thiết lập và xoá các kết nối

Các giao thức giữa GMSC và MSC

ISUP được sử dụng giống như trong PSTN/ISDN

Các giao thức giữa MSC và HLR, VLR, AuC và EIR

MAP được sử dụng cho tất cả các báo hiệu Nó hỗ trợ đăng ký, báo hiệu các

số roaming, nhận thực và nhận dạng thiết bị

Các giao thức với các mạng ngoài

Sử dụng TUP, ISUP và các giao thức liên quan tới kênh

2 Các giao diện trong hệ thống GSM

A bis: BSC – BTS Um (vô tuyến): MS-BTS

B: MSC – VLR F: MSC – EIRC: MSC – HLR G: VLR – VLRD: VLR – HLR H: HLR – AuC

3 - Các khía cạnh mạng

3.1 - Quản lý tài nguyên vô tuyến

Quản lý tài nguyên vô tuyến là một lớp chức năng trong quản lý mạng, đượcxem xét thông qua việc thiết lập một kênh truyền giữa MS và MSC Các phần tửchức năng chính là MS, BSS và MSC RR quản lý một phiên RR là thời gian màthiết bị di động ở một trạng thái xác định sử dụng các kênh vô tuyến Một phiên

RR được khởi tạo từ MS thông qua một thủ tục truy nhập mạng hoặc cho cuộcgọi đi hoặc nhận bản tin nhắn Khi nào một kênh được cung cấp cho MS hayphân kênh nhắn sẽ được xử lý trong lớp RR Hơn nữa, lớp RR cũng quản lý cảcác đặc tính vô tuyến như điều khiển công suất, truyền nhận gián đoạn và địnhthời

* Chuyển giao (Handover)

Trong mạng cellular, các kênh vô tuyến và cố định không được cấp phát lâudài cho một cuộc gọi Cuộc gọi sẽ được chuyển sang một kênh hoặc một cellkhác, được gọi là chuyển giao Việc kiểm tra và thực hiện chuyển giao tạo nênmột trong những chức năng cơ bản của lớp RR Có 4 loại chuyển giao khácnhau trong hệ thống GSM, được thực hiện giữa:

• Các kênh (các khe thời gian) trong cùng một cell

• Các cell (BTS) do một BSC điều khiển

• Các cell dưới sự điều khiển của nhiều BSC khác nhau nhưng thuộc cùngmột MSC

• Các cell của các MSC khác nhau

Hai loại chuyển giao đầu tiên gọi là chuyển giao cục bộ Để tiết kiệm băngthông báo hiệu, việc chuyển giao chỉ do BSC mà không cần MSC quản lý vàchỉ thông báo cho MSC khi hoàn thành chuyển giao Hai loại chuyển giao cònlại là chuyển giao ngoài do các MSC quản lý

Chuyển giao có thể được khởi tạo từ MS hoặc từ MSC Trong khi các khethời gian ở trạng thái chờ, MS quét kênh điều khiển quảng bá (BCCH) trong 16cell lân cận, chọn ra 6 cell tốt nhất để phục vụ chuyển giao dựa trên độ dài tínhiệu nhận được Thông tin này được truyền tới BSC và MSC ít nhất 1 giây mộtlần

 Chuyển giao trong cùng một BSC:

ở trường hợp này BSC phải thiết lập một đường nối đến BTS mới, dànhriêng một TCH của mình và ra lệnh cho MS phải chuyển đến 1 tần số mới đồngthời cũng chỉ ra một TCH mới Tình huống này không đòi hỏi thông tin gì đếnphần còn lại của mạng Sau khi chuyển giao MS phải nhận được các thông tinmới và các ô lân cận Nếu như việc thay đổi đến BTS mới cũng là thay đổi vùngđịnh vị thì MS sẽ thông báo cho mạng về LAI của mình và yêu cầu cập nhật vịtrí

 Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau nhưng cùng một MSC/VLR:

Trường hợp này cho thấy sự chuyển giao trong cùng một vùng phục vụnhưng giữa hai BSC khác nhau Mạng can thiệp nhiều hơn khi quyết địnhchuyển giao BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR Sau đó có một

đường nối thông mới (MSC/VLR ⇔ BSC mới ⇔ BSC mới) phải được thiết lậpnếu có TCH rỗi TCH này phải được dành cho chuyển giao Sau đó khi MSnhận được lệnh chuyển đến tần số mới và TCH mới Ngoài ra, sau khi chuyểngiao MS được thông báo về các ô lân cận mới Nếu việc thay đổi BTS cùng vớiviệc thay đổi vùng định vị MS sẽ gửi đi yêu cầu cập nhật vị trí trong quá trìnhcuộc gọi hay sau cuộc gọi.

 Chuyển giao giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR:

Đây là trường hợp chuyển giao phức tạp nhất nhiều tín hiệu được trao đổitrước khi thực hiện chuyển giao

Ta sẽ xét 2 MSC/VLR, gọi MSC/VLR cũ (tham gia cuộc gọi trước khichuyển giao) là tổng đài phục vụ và MSC/VLR mới là tổng đài đích Tổng đài

cũ sẽ gửi yêu cầu chuyển giao đến tổng đài đích Sau đó, tổng đài đích sẽ đảmnhận việc chuẩn bị nối ghép tới BTS mới Sau khi thiết lập đường nối giữa haitổng đài cũ sẽ gửi đi lệnh chuyển giao đến MS

3.2 - Quản lý di động

Quản lý di động cũng là một lớp chức năng, là lớp trên lớp RR, xử lý cácchức năng di động của thuê bao và thực hiện nhận thực và bảo mật Quản lý vịtrí liên quan tới các thủ tục cho phép hệ thống biết vị trí hiện tại của thiết bị diđộng để thực hiện định tuyến các cuộc gọi

* Cập nhật vị trí

MS được thông báo có một cuộc gọi đến bởi một bản tin ngắn được gửi quakênh PAGCH của cell Một phần của kênh được sử dụng để nhắn trong mỗi celltrong mạng, một phần được dùng để MS truyền các bản tin cập nhật vị trí ở cấp

độ cell tới mạng Do đó các bản tin nhắn được gửi chính xác tới một cell nhưng

sẽ rất lãng phí băng thông do số lượng các bản tin cập nhật vị trí lớn Một giải

pháp được thực hiện trong GSM là nhóm các cell thành các vùng định vị LA(Location Area) Chỉ khi LA thay đổi, MS mới gửi các bản tin cập nhật và các

MS được nhắn trong các cell của vùng định vị

Các thủ tục cập nhật và định tuyến cuộc gọi thực hiện trong MSC, VLR vàHLR Khi MS vào một LA mới hoặc PLMN của một nhà vận hành khác, nóphải đăng ký với mạng để chỉ ra vị trí hiện tại của mình Thông thường, bản tincập nhật vị trí được gửi tới MSC/VLR mới mà lưu các thông tin về vùng định

vị, sau đó gửi các thông tin này tới HLR của thuê bao Thông tin được gửi tớiHLR là địa chỉ SS7 của VLR mới, nó có thể là số định tuyến Nếu thuê baođược phép sử dụng dịch vụ, HLR gửi một tập các thông tin cần cho việc điềukhiển cuộc gọi tới MSC/VLR mới và gửi một bản tin tới MSC/VLR cũ để xoáđăng ký cũ

Để đảm bảo độ tin cậy, GSM thực hiện một thủ tục cập nhật vị trí định kỳ.Thủ tục này liên quan tới cập nhật vị trí là gán và tách IMSI (IMSIattach/detach) Thực hiện detach chỉ ra rằng mạng không thể đạt tới MS nữa vàkhông phải cấp phát các kênh và gửi bản tin nhắn Một Attach tương tự như cậpnhật vị trí thông báo cho mạng MS trở lại trạng thái hoạt động

* Nhận thực và bảo mật

Vì tài nguyên vô tuyến có thể được truy nhập bởi bất kỳ người nào, nên việcnhận thực người sử dụng là thành phần rất quan trọng trong mạng di động.Nhận thực được thực hiện giữa SIM card trong MS và trung tâm nhận thựcAuC Mỗi thuê bao có một khoá bảo mật, được lưu đồng thời trong SIM vàAuC Trong khi nhận thực AuC sẽ phát số ngẫu nhiên tới MS Cả MS và AuCsau đó sử dụng số ngẫu nhiên này cùng với mã bảo mật của thuê bao và thuật

toán mã hoá để phát một đáp ứng được ký hiệu (SRES) lại AuC Nếu số đượcgửi từ MS giống với số được tính toán trong AuC, thuê bao sẽ được nhận thực.Một cấp bảo mật khác được thực hiện trong MS, mỗi thiết bị GSM đượcnhận dạng bởi số IMEI và được nhận thực bởi số này.

3.3 – Quản lý truyền thông

Quản lý truyền thông (CM) là lớp trên cùng, phục vụ điều khiển cuộc gọi,quản lý dịch vụ hỗ trợ và quản lý dịch vị bản tin ngắn Mỗi chức năng đượcxem xét là một phân lớp trong lớp CM Các chức năng của một phân lớp baogồm thiết lập, lựa chọn một dịch vụ và xoá một cuộc gọi

* Định tuyến cuộc gọi

Không giống như định tuyến một cuộc gọi trong mạng cố định mà thiết bịđược kết nối với bộ phận trung tâm, người sử dụng GSM có thể chuyển vùngquốc gia và quốc tế Số quay trực tiếp để đạt tới thuê bao di động được gọi làMSISDN, được định nghĩa bởi kế hoạch đánh số E.164

Một cuộc gọi kết cuối di động được gửi tới chức năng GMSC GMSC là một

bộ chuyển mạch kết nối với HLR lấy các thông tin định tuyến Do đó nó có mộtbảng các MSISDN tới HLR tương ứng Thông tin định tuyến được gửi lạiGMSC là số roaming di động (MSRN) Các MSRN liên quan tới kế hoạch đánh

số vùng địa lý, không được cung cấp cho thuê bao

Thủ tục định tuyến thường được sử dụng nhất bắt đầu với việc truy vấn HLRcủa thuê bao bị gọi để lấy MSRN HLR chỉ lưu các địa chỉ SS7 VLR hiện tạicủa thuê bao mà không có MSRN HLR do đó phải truy vấn VLR hiện tại củathuê bao mà cung cấp tạm thời MSRN MSRN này được gửi lại HLR vàGMSC, sau đó cuộc gọi được định tuyến tới MSC mới Tại MSC mới, IMSI

tương ứng MSRN được kiểm tra và thiết bị di động được nhắn trong vùng định

vị hiện tại đang có mặt

IV giao tiếp vô tuyến

Giao tiếp vô tuyến là tên gọi chung của đấu nối giữa MS và BTS Giao tiếp

sử dụng khái niệm TDMA với một khung TDMA cho một tần số mang Mộtkhung, gồm 8 khe thời gian (Time Slot - TS)

1- Khái niệm về các kênh vô tuyến :

Mạng GSM/PLMN được dành 124 kênh sóng mang, sóng này ở dải tần:

- Đường lên ( MS - BTS ) : 890 - 915 MHz

- Đường xuống ( BTS - MS ) : 935 - 960 MHz

Băng tần đường lên 890,2 – 914,8 MHz và đường xuống 935,2 – 959,8MHz Mỗi tần số sóng mang cách nhau 200 KHz, trên mỗi sóng mang thực hiệnghép kênh theo thời gian, thực hiện ghép khung TDMA ta có số kênh bằng: 124

x 8 (TS) = 992 kênh

1.1- Kênh vật lý:

Kênh vật lý là một khe thời gian ở một tần số vô tuyến dành để truyền tảithông tin ở đường vô tuyến của GSM Mỗi một kênh tần số vô tuyến được tổchức thành các khung TDMA dài 4,615 ms gồm có 8 khe thời gian (một khe dài

577 µs) Tại BTS, các khung TDMA ở các kênh tần số ở cả đường lên và đườngxuống đều được đồng bộ, mỗi MS được cấp một khe thời gian có cùng số thứ tự

ở hướng lên hay hướng xuống để truyền bán song công

Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo cấutrúc khung, đa khung, siêu đa khung, siêu siêu khung như hình vẽ:

• Kênh lưu lượng (TCH - Traffic Channel):

Các kênh lưu lượng này gồm hai loại được định nghĩa như sau:

- Bm hay TCH toàn tốc (TCH/F - Traffic Channel at Fullrate): Kênh nàymang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 22,8 Kbps

- Lm hay TCH bán tốc (TCH/H - Traffic Channel at Halfrate): Kênh nàymang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 11,4 Kbps

Các kênh báo hiệu điều khiển được chia làm ba loại: Kênh điều khiểnquảng bá, kênh điều khiển chung, kênh dành riêng

- Kênh điều khiển quảng bá (BCCH - Broadcast Common Control Channel): Kênh phát quảng bá các thông tin chung về ô Các bản tin này gọi là

thông tin hệ thống, BCCH chỉ sử dụng cho đường xuống

Kênh tìm gọi (PCH - Paging Channel) sử dụng cho đường xuống để tìm gọimáy di động

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH - Random Access Channel) được MSdùng để yêu cầu cung cấp một kênh dành riêng SDCCH

Kênh cho phép thâm nhập (AGCH - Access Grant Channel) chỉ được sửdụng ở đường xuống để chỉ định một kênh SDCCH cho MS

- Các kênh điều khiển dành riêng (DCCH-Dedicated Control Channel) gồm:

Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình (SDCCH - Stand Alone DCCH)chỉ được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS

Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH - Slow Associcated ControlChannel) liên kết với một TCH hay một SDCCH.

Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH - Fast Associcated ControlChannel) liên kết với một TCH FACCH làm việc ở chế độ lấy lén bằng cáchthay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng báo hiệu

Kênh quảng bá (CBCH - Cellular Broadcast Channel): Chỉ được dùngđường xuống để phát quảng bá các bản tin ngắn (SMSCB) cho các tế bàoCBCH sử dụng cùng kênh vật lý như kênh SDCCH

2- Sắp xếp các kênh logic ở các kênh vật lý:

Xét một BTS với n sóng mang (truyền song công, mỗi sóng mang Co, ,Cn)

có 8 khe thời gian Ts Với Co đường xuống, TSo được dùng chỉ định sắp xếpcác kênh điều khiển

BCCH CCCH đường xuống

Ghép các BCH và CCCH ở TS0:

- TsO ở sóng mang Co, đường lên xuống chứa các kênh FCCH, SCH vàBCCH, nó được dùng để thâm nhập BCCH, FCCH, SCH, FCH, AGCH đườngxuống riêng RACH ở đường lên

51 khung TDMA liên tiếp

- Đối với TS1 được sử dụng để sắp xếp các kênh điều khiển dành riêng lêncác kênh vật lý, do tốc độ bit trong quá trình thiết lập cuộc gọi và đăng ký kháthấp nên có thể 8 SDCCH ở một TS1, sử dụng TS hiệu quả hơn.

- CDCCH + SACCH đường xuống

- SDCCH + SACCH đường lên

ở TS1 thông tin của khe sẽ được sử dụng cho các kênh lưu thông TCH.TS2 - TS7 gọi là kênh thông tin lưu không logic với chu kỳ lặp lại là 26 TS

TS0: Là các kênh điều khiển logic, chu kỳ lặp lại là 51 Ts

TS1: Các kênh điều khiển logic, chu kỳ lặp lại là 102 Ts

- Với các sóng mang C1 - CN dành cho TS0 - TS7 đều là TCH

đó, GSM có các nhóm dịch vụ sau:

1 Dịch vụ thoại:

Là dịch vụ quan trọng nhất của GSM Nó cho phép các cuộc gọi haihướng diễn ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một mạng điệnthoại nói chung nào

Dịch vụ cuộc gọi khẩn là một loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ thoại.

Nó cho phép người dùng có thể liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp như cảnh sáthay cứu hoả mà có thể có hay không SIM Card trong máy di động

Một dịch vụ khác nữa là VMS, cho phép các bản tin thoại có thể được lưutrữ rồi lấy ra ở thời điểm bất kỳ

2 Dịch vụ số liệu:

GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều dịch vụ số liệu Các dịch vụ số liệuđược phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử dụng điệnthoại PSTN, ISDN hoặc các mạng đặc biệt ), bởi bản chất các luồng thông tinđầu cuối (dữ liệu thô, Fax, Videotex, Teletex ), bởi phương tiện truyền dẫn(gói hay mạch , đồng bộ hay không đồng bộ ) và bởi bản chất thiết bị đầucuối

Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động Một trongcác vấn đề đó là do yêu cầu thiết bị đầu cuối khá cồng kềnh, chỉ phù hợp vớimục đích bán cố định hoặc thiết bị đặt trên ô tô

3 Dịch vụ bản tin ngắn:

Dịch vụ bản tin ngắn khá phù hợp với môi trường di động Các bản tinngắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất nhỏ

Có hai loại dịch vụ bản tin ngắn:

- Dịch vụ bản tin ngắn truyền điểm - điểm (giữa hai thuê bao) Loại nàycũng chia làm hai loại:

+ Dịch vụ bản tin ngắn kết cuối di động, điểm - điểm (SMS - MO/PP):cho phép người sử dụng GSM nhận các bản tin ngắn

+ Dịch vụ bản tin ngắn khởi đầu từ Mobile, điểm - điểm (SMS MI/PP):cho phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác.

- Dịch vụ bản tin ngắn phát quảng bá: cho phép bản tin ngắn gửi đến máy diđộng trong một vùng địa lý nhất định

4 Các dịch vụ phụ:

Các dịch vụ sửa đổi và làm phong phú thêm các dịch vụ cơ bản, chủ yếu chophép người sử dụng lựa chọn cuộc gọi đến và đi sẽ được mạng xử lý như thếnào hoặc cung cấp cho người sử dụng các thông tin cho phép sử dụng dịch vụhiệu quả hơn

Các dịch vụ thường là:

- Chặn hướng cuộc gọi (CB)

- Giữ cuộc gọi (CH)

- Chuyển cuộc gọi (CF)

- Hiển thị số máy chủ gọi (CLIP)

- Cấm hiển thị số máy chủ gọi (CLIR)

- Đợi cuộc gọi (CW)

- Tính cước cho thuê bao

- Hội nghị (MPTY)

- Nhóm thuê (CUG)

- Cho phép thuê bao chuyển vùng

- Cho phép thuê bao chuyển mạng

VI kết luận

Chương I đã giới thiệu tổng quan về mạng thông tin di động GSM: đặcđiểm, kiến trúc logic và các thủ tục trao đổi báo hiệu giữa các phần tử trongmạng GSM là thế hệ di động thứ hai có tốc độ tối đa là 9,6 kbps, dựa trên cơ sở

kỹ thuật chuyển mạch kênh Với tốc độ như vậy chỉ áp dụng được các dịch vụthoại và dịch vụ bản tin ngắn (SMS), không thể áp dụng với các dịch vụ phithoại yêu cầu tốc độ cao

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng về tốc độ, chất lượng vàcác loại hình dịch vụ, thế hệ thông tin di động thứ ba (3G) ra đời nhằm đáp ứngnhững gì mà thế hệ thông tin di động thứ hai chưa thực hiện được Một trongnhững bước tiến để từ GSM lên 3G là thế hệ di động thứ 2,5G (GPRS) GPRS

là mạng di động được triển khai trên nền mạng GSM nhưng có tốc độ cao hơn

do đó có nhiều dịch vụ hơn Chương II và III sẽ đề cập tổng quan về mạngGPRS

Chương II: các đặc điểm cấu trúc

chức năng mạng GPrs

I Giới thiệu

Cùng với dịch vụ thoại truyền thống được đưa vào khai thác trên mạng GSMđầu những năm 80, trong thời gian từ đó đến nay, các nhà khai thác cũng nhưngười sử dụng đều nhận thấy các dịch vụ chuyển mạch kênh hiện nay trên thực

tế không hoàn toàn phù hợp với một số những ứng dụng Các dịch vụ số liệu đã

ra đời và từng bước đưa ra áp dụng cho hệ thống GSM Đó là hai dịch vụ:

- Dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD

- Dịch vụ số liệu chuyển mạch gói GPRS

Dịch vụ HSCSD truyền số liệu vẫn dựa trên nguyên tắc chuyển mạch kênhcủa hệ thống GSM hiện nay, chỉ nâng cấp thêm một số phần mềm mới và hoàntoàn không có thay đổi lớn nào về thiết bị phần cứng

Dịch vụ GPRS ra đời dựa trên nền mạng GSM nhưng cơ chế truyền trongmạng dựa trên nguyên tắc chuyển mạch gói, phù hợp với các ứng dụng trong đólưu lượng truyền đi dưới dạng burst

Sau đây ta chỉ nghiên cứu về dịch vụ chuyển mạch gói GPRS

1 GPRS là gì?

GPRS (General Packet Radio Service) là một chuẩn dữ liệu gói trong hệthống GSM do uỷ ban truyền thông Châu Âu (ETSI) đưa ra GPRS cung cấpmột nguyên tắc truyền dần các gói tin trong truyền thông vô tuyến giữa các thiết

bị di động của GSM với các mạng chuyển mạch gói khác GPRS được triểnkhai trên nền mạng GSM là mạng chuyển mạch kênh Chuyển mạch gói cắt dữliệu thành các gói tin rồi truyền độc lập đến người sử dụng GPRS được hìnhthành theo hai phase và ta sẽ đề cập tới mạng GPRS phase 2

Phase 1 (giai đoạn 1) bao gồm:

Phase 2 (giai đoạn 2) bao gồm:

- Các dịch vụ điểm - đa điểm

- Các dịch vụ hỗ trợ

Bằng cách thêm chức năng GPRS vào mạng PLMN, các thuê bao có thể sửdụng hiệu quả các tài nguyên vô tuyến để truy nhập trực tiếp vào các mạngcông cộng dựa trên giao thức Internet (IP, X.25) Người sử dụng dịch vụ GPRS

đăng ký vào một APN (tên một điểm truy nhập) và được cấp một địa chỉ giaothức tiêu chuẩn (IP, X.25) Thiết bị di động của GPRS có thể dùng từ một đến 8kênh trên giao diện không gian tuỳ thuộc vào kiểu thiết bị MS GPRS, các kênhnày được cấp phát động cho MS khi tiến hành thu phát các gói tin Trong mạngGPRS, các kênh đường lên và đường xuống được phục vụ tách riêng nên MS cóthể sử dụng được nhiều khe thời gian đồng thời Do đó dung lượng đường lên

và đường xuống có thể thay đổi khác nhau Việc ấn định nguồn kênh trongmạng GPRS linh hoạt tuỳ theo nhu cầu sử dụng và khả năng cho phép củanguồn kênh Các gói tin có thể được gửi trên các khoảng thời gian rỗi giữa hailần hội thoại Mạng GPRS cũng hỗ trợ dịch vụ bản tin ngắn SMS và các truynhập ngầm định

* Tốc độ truyền dữ liệu cao hơn

Tốc độ của GPRS có giới hạn từ 14,4 kbps (sử dụng một khe thời gian) đến

115 kbps (sử dụng tổng hợp các khe thời gian) Tuy nhiên tốc độ cực đại theo lýthuyết có thể đạt được là 171,2 kbps khi sử dụng đồng thời 8 khe thời gian chomột thiết bị di động Tốc độ này lớn gấp ba lần tốc độ truyền dữ liệu qua các

mạng cố định và mười lần so với các mạng GSM hiện nay Bằng cách gán chứcnăng GPRS cho phép thông tin được truyền nhanh hơn, hiệu quả hơn, cước phí

sử dụng dịch vụ GPRS sẽ ít hơn Nhưng trung bình tốc độ chỉ khoảng 56 kbps,phụ thuộc vào việc cấp phát tài nguyên cho từng thuê bao Tốc độ dữ liệu caohơn cho phép thuê bao sử dụng thêm nhiều dịch vụ

* Luôn luôn kết nối

Không giống như các dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh, truy nhập mạngGPRS không cần thủ tục thiết lập kết nối mạng trước khi gửi và nhận dữ liệu.Đặc tính này cho phép dữ liệu được gửi và nhận ngay khi có nhu cầu

Kiến trúc Publich/Subcriber là một mô hình ứng dụng hoàn hảo cho môitrường GPRS, cho phép các ứng dụng tự động đưa thông tin tới người sử dụng

Ví dụ như ứng dụng trong thị trường chứng khoán, người sử dụng di động yêucầu được thông báo ngay khi nào cổ phiếu lên tới một giá cổ phần xác định.Server sẽ đưa thông tin này tới người sử dụng mà không cần thiết lập một cuộcgọi chuyển mạch kênh yêu cầu có thông báo đó

Giải pháp kết nối liên tục này của GPRS đã làm tăng lợi ích của các ứngdụng và làm phong phú thêm nhiều nhu cầu của người sử dụng Tuy nhiên cũng

có một vấn đề khi thực hiện kết nối liên tục là MS không ở trạng thái truyềnnhận dữ liệu gói trong khi server muốn truyền bản tin Chẳng hạn như một MSđang ở trong trạng thái thoại mà không ở trạng thái kết nối dữ liệu Trongtrường hợp này, phải có một đường truyền dữ liệu đan xen Có thể dịch vụ SMSđược sử dụng để thông báo cho người sử dụng di động biết rằng họ sẽ nhận một

bản tin Khi nhận được thông báo, người sử dụng sẽ chuyển MS từ trạng tháithoại sang trạng thái dữ liệu để nhận bản tin ứng dụng.

* Tính trực tiếp

Các phương tiện GPRS kết nối khi thông tin được gửi và nhận trực tiếp Đốivới mạng Internet, muốn truy nhập cần có một modem kết nối Nhưng đối vớimạng GPRS, không cần modem kết nối quay số vẫn có thể truy nhập vào cácmạng công cộng và các mạng cơ vụ

* Đánh địa chỉ IP động

Trong hệ thống GSM, mục tiêu thiết kế để phục vụ thoại di động là chính.Còn đối với GPRS, mục tiêu chính của nó là tạo ra khả năng truy nhập tới cácmạng dữ liệu tiêu chuẩn (IP, X.25) Các mạng này coi GPRS là chỉ là mộtthành phần mạng con thông thường Do đó mạng GPRS cũng sử dụng một cơchế đánh địa chỉ giao thức Internet (IP Addressing) Tuy nhiên các địa chỉ này

có hạn do đó giới hạn số lượng người sử dụng Internet cũng như các mạngkhông dây thế hệ 3G Một phương pháp để giải quyết vấn đề này là cấp phátđộng các địa chỉ IP cho các thiết bị di động Như vậy người sử dụng di động sẽ

có một địa chỉ mạng dữ liệu tĩnh hoặc động và lưu lượng dữ liệu sẽ luôn sửdụng gateway do địa chỉ này chỉ dẫn Một địa chỉ tĩnh (địa chỉ IP) có thể dùngtuỳ chọn Trong trường hợp đó, địa chỉ này được cấp lâu dài cho một thuê bao

Nó sẽ hướng tới một gateway của mạng chủ, gói dữ liệu sẽ luôn được địnhtuyến qua mạng chủ Một địa chỉ động cấp phát cho người sử dụng chỉ trongthời gian một kết nối

* Các dịch vụ được ưu tiên hoá

Khi một thiết bị kết nối tới mạng GPRS, một thông số QoS (chất lượng dịchvụ) luôn đi kèm kết nối này Nó chỉ ra khả năng đáp ứng yêu cầu của khách

hành về tốc độ dữ liệu GPRS có chức năng cho phép làm tăng hoặc giảm phầntài nguyên của mạng ấn định cho GPRS dựa trên khả năng phân bổ động vàđược điều hành bởi nhà điều hành mạng.

GPRS có một số chỉ tiêu về chất lượng dịch vụ QoS Nó có thể cung cấp chokhàch hàng các loại QoS khác nhau

- Mức độ ưu tiên của dịch vụ: cao/ trung bình/ thấp

160 kí tự, không đáp ứng được nhiều ứng dụng không dây cần tốc độ cao

Mạng GPRS dựa trên IP cho phép thuê bao truy nhập tất cả các ứng dụngInternet như các dịch vụ email, chat qua mạng di động; các dịch vụ hình ảnhđộng; các dịch vụ cung cấp thông tin (gia cả thị trường chứng khoán, thời tiết,mua vé xem phim, ); truyền file GPRS cung cấp chức năng Internet di động

bằng cách phối hợp hoạt động giữa mạng Internet và mạng GPRS.

3 Một số ứng dụng của GPRS

Chat: cho phép người sử dụng di động sử dụng ngay các nhóm chat Internet

hiện có mà không cần thiết lập một nhóm chat của riêng mình

Các dịch vụ thông tin về văn bản và đồ họa: nội dung thông tin trong các

dịch vụ này là giá cổ phiếu, kết quả thể thao, bản tin thời tiết, tin tức thời sự,các thông tin về giao thông, bản đồ và kết quả sổ xố,

Hình ảnh tĩnh: như tranh, ảnh (được scan hoặc từ máy camera số), bưu

thiếp,

Chia sẻ tài liệu và cộng tác làm việc từ xa: cho phép mọi người ở những nơi

làm việc khác nhau cùng sử dụng một tài liệu về vấn đề liên quan tới chuyênmôn như ngành y tế, báo chí, phòng chữa cháy,

Audio reports: cho truyền thông quảng bá và phân tích, các clip hình ảnh và

âm thanh chất lượng cao (ví dụ để phục vụ cảnh sát làm bằng chứng), yêu cầukích thước file lớn cần có tốc độ truyền cao

Email tập thể: cho phép các nhân viên có thể truy nhập hệ thống email cục

bộ từ LAN của họ trong một cơ quan

LAN: cho phép mọi nhân viên ứng dụng bằng máy tính cá nhân trong toàn

công ty

Internet email: hầu hết người sử dụng Internet email không được thông báo

có thư mới trên máy di động Họ phải quay số định kỳ để check mail Tuy nhiênbằng cách kết nối Internet sử dụng cơ chế cảnh báo như SMS hay GPRS, người

sử dụng sẽ được thông báo khi có thư mới