Nghiên cứu ảnh hưởng của việc triển khai dịch vụ GPRS đến dung lượng thoại trong mạng GSM đang khai thác

A Giao diện giữa MSC và BSCAMPS Advanced Mobile Phone System Hạ tầng mạng thông till di động lương lự sử dụng phổ biến ờ Bắc Mỹ AN A c j c s s Network Mạng truy nhập AUC Authentication C

NGUYỄN THÊ' NGỌC

VỤ GPRS ĐẾN DUNG LƯỢNG THOẠI TRONG MẠNG GSM

ĐANG KHAI THÁC

Chuyên ngành:

K Ỹ T H U Ậ T VÔ T U Y Ế N Đ IỆ N T Ử VẢ T IIÔ N C , T IN L IK N L Ạ C

Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC

ĐAI HỌC GUỐC G!A HA Nỏ' ị 'TI-UNnĩ/ 'T!i-

NGƯỜI IIƯỚNG DẦN KIIOA MỌC:

TS CHU NGỌC ANII

HÀ NÔI 5 - 2002

CH ƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỂ HỆ THỐNG (ỈSM 4

1.6 Mộl sò trường hợp Ihông tin diễn ra trong mạng CìSM X

2.1 Câu Irúc mạng GPRS xay dựng trên cơ sơ mạng GSM ;.K2.2 Các giao diện và các điểm chuẩn Irong mạng GPRS j I

CHƯƠNG 3 ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC TRIÍÌN KHAI <6

DỊCH VỤ GPRS ĐỐI VỚI DUNG LƯỢNG THOẠI TRONÍỈ

MẠNG GSM.

3.1 Một số phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của việc Iriổn khai ¿7mạng GPRS đối với dung lượng thoại trong mạng GSM

Iriển khai GPRS đối với dung lưựng thoại trong mạng GSM (lính trong một cell) khi lưu lượng GPRS lliấp.

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc triển khai dịch vụ GPRS đối với dung lương thoại irong mạng GSM dùng phương pháp mô phỏng liên máy tính

CHƯƠNG 4 MẠNG GSM Ở VIỆT NAM VẢ NHỮNG ĐÁNH GIÁ BƯỚC ĐẦU VỂ ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC TRIỂN KHAI DỊCH vụ GPRS TRÊN c ơ SỞ MẠNG GSIYI ĐANG K H \I THÁC.

Hiện trạng rnạng Ihông lin di dộng ở Việt Nam

Dự báo thị trường ihông tin di động Việt Nam

Những đánh giá bước đầu vồ ảnh hưởng của việc triển khai clịcli

vụ GPRSđối với dung lượng thoại GMS đang kliai thác

1.5 Cấu hình kênh trên giao diện vổ luyến

1.6 Mộl số trường hợp thông lin diễn ra trong inạng GSM IX

2.1 Cấu trúc mạng GPRS xây dựng trên cơ sở mạng CiSM 2X

2.2 Các giao diện và các điổm chuẩn trong mạng GPRS 3 I

CHƯƠNG 3 ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC TRIỂN KHAI 46

DỊCH VỤ CỈPRS ĐỐI VỚI DUNG LƯỢNG THOẠI TRONíỉ

MANG GSM.

3.1 Mội số phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của việc triển khai 47 mạng GPRS đối với (Jung lượng thoại irong mạng CÍSM

A Giao diện giữa MSC và BSC

AMPS Advanced Mobile Phone System Hạ tầng mạng thông till di

động lương lự sử dụng phổ biến ờ Bắc Mỹ

AN A c j c s s Network Mạng truy nhập

AUC Authentication Centrer Trung lâm nhận thực

BCCI1 Broadcast Control Chanel Kônli dieu khiển quảng há

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSSGP BSS GPRS Protocol Giao lliức giao liếp giữa BSS

và GPRS

B I S Base Traneeiver Slalion Tram lim plìál gốc

CD MA Code Division Multiple Access Đa Iruy nhập phân chia theo

mãCDR Call Detail Record Bản ghi chi liếl cuộc gọi

CSD Circuit Switched Dala ÌVuyền dữ liệu chuyển mạch

kênhEIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhạn dạng lliiêt hịETSI Eutopcan Télécommunications Viện liêu chuẩn viễn Ihòng

FDM Frequency Division Multiplexing Phân kênh Iheo lần số

Motorola phái Iriổn

GPRS Support Node Home Location Register High-Speed Circuit Switched Data

Internet Message Access Protocol

Intenational Mobile Equipment Identity

Intenational Mobile Station Identity

Intelligent Network

HDLCGiao diện giữa SGSN và BSC Giao diện giữa GGSN và HLR

Giao diện giữa SGSN và SMSC

Giao diện giữa SGSN và E1R Nút hỗ trợ GPRS cổng

Giao diện giữa GGSN và các mạng dữ liệu bôn ngoài Giao diện giữa hai CrSN trong cùng một mạng PLMN Giao diện giữa hai GSN ớ hai mạng PLMN khác nhan Cấp dịch vụ

Dịch vụ vô luyến gói chung

Hệ thống thông tin di dộng toàn cầu

Giao diện giữa SGSN và HLR

Giao diện giữa SGSN vàMSC/vLr

Nút hỗ trợ GPRS

Bộ định vị thường trúTruyền số liệu chuyển mạchkênh tốc độ cao

Giao thức dùng để nhận thưđiện lử

Nhận dạng thiết bị di động quốc tố

Nhận dạng trạm di dòng quốc tế

Mạng thông minh

IP Internet Protocol Giao thức Inlernct

ISDN Integrated Services Digital

Network

Mạng số đa dịch vụ

thácPACCH Packet Associated Control Kênh diều khiển kết hợp gói

ChanelPAGCH Packet Access Gram Chanel Kênh cấp truy nhập gỏiPBCCI-1 Packcl Broadcast Control Chanel Kênli điều khiển quảng há

góiPCCCH Packol Common Control Chanel Kênh diều khiển chung gói

PDA Personal Digital Assistant Thiốl bị hỗ Irợ cá nhân sốPDC Personal Digital Cellular Hạ lầng mạng Ihông tin di

động truyền cả (hoại và số liệu lại Nhại Bản

PDTCH Packet DataTraffic Chanel Kênh lưu lượng dữ liệu góiPLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặl đất cổng

cộngPNCH Packet Notification Chanel Kênh thông háo gói

ppp Point -lo Poinl Protocol Giao ihức điểm nối đicmPRACH Packet Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên

góiPSPDN Packet Switched Public Data Mạng dữ liệu công cộng

P-TMSI Packet-Temporary Mobile

Subsciber Identity dộng lạm thời gói

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS hiện hànhSMPP Short Message Peer to Peer Giao thức kết nối SMS điểm

SMS-GMSC Short Message Service Gateway

thời gian

UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền nằm trong

bộ giao thức TCP/IPUMTS Universal Mobile Telephone Tiêu chuẩn mạng thông tin

với tốc độ truyền số liệu lên lới 2MBps

VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú

WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không

dây

MỞ ĐẦU

Từ khi ra đời, mạng thông lin di động GSM đã góp phần đáng kê’ I ro lili việc ihúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của thị liường thông lin di dộng ihố giới Nhưng cũng như các công nghệ khác, sau gần 20 năm phái Ilion, thòng liu di dộng ihố hệ 2 hắt đầu bộc lộ những khiếm kliuyốl cúa nỏ khi nhu cầu dịch vụtruyền dữ liệu và các dịch vụ băng rộng ngày càng Irử nôn cấp tliiốl lình Irạiiũ

iphái Iriển các mạng di động ihế hệ Ihứ hai(2G) quá nhiều phái sinh ra mội loại các vấn đề cần phải giải quyếl như phân bổ tần số bị hạn chế, cluiyển vùng phức tạp và không kinh tế, chấl lượng chưa đạl được mức của diện llioại có định Những nhược điểm cơ bản của hệ ihống GSM là chuyển mạch kênh không thích ứng được với các tốc độ số liệu cao, và sự lãng phí tài nguyên do một kênh luôn luôn ỏ' Irạng thái mở ngay cá khi không có lưu lượng đi qua Sự phát trien của mạng Internet cũng đòi hỏi khả năng hỗ trự Iruy cập Internet và thực hiện thương mại điện tử di động Trước lình hình này, việc chuyển sang sử ilụng hệ thống lliông tin di động thế hộ ihứ 3 là quá Irình íất yếu Tuy nhiên, cho đốn nay chưa có các tiêu chuẩn chung thống nhấl cho thông Ún di động thố hệ llìứ ha lum nừa, việc chuyển đổi trực liếp đòi hỏi chi phí đẩu lu' quá lớn cần cỏ mộl giai pháp quá độ có ihể chấp nhận đưực cả lừ phía nhà sản xuất, nhà khai lliác và khách hàng Đó chính là công nghệ Ihế hệ 2+ mà liêu biểu là Dịch vụ vô luyến gói chung GPRS GPRS có Ihể khắc phục được các nhược điểm chính của mạng CìSM dồng llìời cho phép sử dụng cư sử hạ lầng sẩn cỏ của mạng GSM Tronụ mạnii GPRS, lài nguyên vô luyến được sử dụng hiệu quả hơn do kênh Iruyén chí phái phục vụ khi ihực sự có dữ liệu cần phái hoặc Ihu Tốc độ lối đa có tlic dại được iheo lý thuyết là 171,2kb/s với điều kiện sử dụng ca <s khc ihời gian và không sửa lỗi

Khi triển khai GPRS trên cơ sử hạ tầng của mạng GSM, việc nghiên cứu ánh hưởng của việc triển khai dịch vụ GPRS đối với dung lượng thoại Irons; mạnụ GSM là rất can thiết Trong luận văn này lác giả chỉ đề cập lới ảnh hướng của việc triển khai GPRS lên dung lượng thoại trong mạng GSM thông qua việc dưa

ra một số phương pháp lính loán tham số cấp độ dịch vụ (GOS) của mạng GSM Iroim trường hợp triển khai dịch vụ GPRS

Luận văn gồm có 4 chương: Chương 1 nêu khái quát cấu trúc mạng CÌSM với các thành phần cơ bản nhâì nhằm giúp cho việc giới thiệu mạng CìPRS ứ chương 2 được dễ dàng hơn Chương 2 giới thiệu về dịch vụ GPRS, cấu trúc mạng, các giao điện mới, các giao thức mới Chươnn 3 đề cập den một SŨ phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của việc triển khai dịch vụ GPRS dối với dung lượng thoại trong mạng GSM, đưa ra một số phương pháp phân chia các kênh lưu lượng vì- những đánh giá ảnh hương llieo các cách phân chia này Tronu chương 3 cũng giới thiệu chương Irình mô phỏng sử dụ nu, để tính luán anil hướng trong trường hợp các kênh lưu lượng được cấp phái cố định cho dịch vụ CỈPkS Kết quả mô phỏng cùng với phương pháp đánh giá ánh hưởng của việc (l ien khai dịch vụ GPRS đối với dung lượng thoại của mạng GSM dựa Iren kết C|iiii mô phỏnu được Irình bày ở cuối chương 3 Chương 4 là những đánh giá hước đau vé

ánh hưởng của việc triển khai dịch vụ GPRS đối với dung lượng Ihoại iroim Irưòĩig hợp mạng GSM ử Việt nam

Cuối cùng là kốl luận và các kliuyốn nghị

Do hạn chố về mặl thòi gian, nguồn tài liệu tham khao cũng như khá lũum

mô phỏng hệ Ihống, trong luận văn này lác giả chí đề cập đốn mộl kliía cạnh nhỏ liên quan đốn mang GSM/GPRS và dưa ra mộl số đánh giá han đầu nhầm h u tr<í việc nghiên cứu Il'ie’n khai dịch vụ GPRS Những Ihiếu SÓI , hạn chế là không l h ê

Iránh khỏi Tác ¿2iả rấi mong nhận đưực những ý kiến đóng góp đổ ban luân vãn được hoàn thiện hơn.

Tôi xin được bày tỏ lòng biếl ơn sâu sắc tới tiến sĩ Chu Ngọc Anil, lliầv Huỳnh Hữu Tuệ, các ihầy cô giáo trong khoa Công Nghệ-Đại Học Quốc Gia I là Nội và lập ihể các cán hộ nghiên cứu thuộc phòng Vô Tuyến - Viện Kỹ Tliuậi Bưu Điện, những nguòĩ dã lận lình chí báo, giúp đỡ lôi hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG (ỈSMVào đầu những năm HO, ử một số nước châu Âu đã xuấl hiện các hệ ihonu lliông lin di động số với kỹ ihuẠl đa truy cập phân chia llico lliời gian TDMA (Time División Múltiple Access) do các hãng lliiếl bị viễn Ihổng như Errieson Acatcl sản xuấl Các hệ Ihống này không lương Ihíclì với nhau làm cho mạng thông tin di động chỉ bỏ họp trong từng quốc gia Trước lình hình đó, vào tháiìũ 9-1987, trong hội nghị Châu Âu về bưu chính viễn ihông, 17 quốc gia ChAu Âu dang sử dụng điện Ihoại di động số đã ký mộl hiên han ghi nhớ làm 11011 lánu cho mạng thông tin di dộng số ihống nhấl toàn Châu Âu, Năm 1988, Viện liêu chuẩn viễn ihông Châu Âu(ETSI - Eroupc Telecommunication Standard Inslitutc) dã lliành lập nhóm chuyên Irách về dịch vụ thông tin (Ji dộng GSM ( Từ viết lắt của cụm từ Groupc Spccial Mơbilc sau này đổi lại là Global System ỉbr Mobilc Tclccommunicalion - Hộ thống thông tin di động loàn cầu) Nhóm này có nhiệm

vụ đưa ra các liêu chuẩn thống nhất cho hệ Ihống thông lin di dộng số GSM ilưứi dạng các khuyến nghị làm cơ sử cho việc xây dựng mạng thông liII di i1ộn.g thốn'4 nhấl

Chương nàv chí đề cập đến những nét cơ bản nhấl của mạng GSM

1.1 Các đặc tính của mạng thông tin di động GSM

Từ các khuyến nghị của GSM, la cỏ thổ lổng hợp nên các đặc lính chù yếu

của mạng thòng lin di động số mặl đất iheo tiêu chuẩn GSM như sau :

GSM cung cấp một số lượng lớn các dịch vụ và liộn ích cho thuê hao cá troim thông tin ihoại và truyền số liệu Các dịch vụ trong GSM tương Ihícli vói các dịch

vụ của mạng sẵn có (PSTN ISDN) hơi các giao diện llieo liêu chuẩn cliiing Mộl

hệ ihống GSM quốc gia có thể clio nhập mạng và quản lý mọi máy thuê hao diđộng liêu chuẩn GSM Mạng GSM lự động định vị và cập nhại vị Irí cho mọi thuê

hao di động Việc sử dụng hăng lần ở 900Mh/, với hiệu qua cao bới sự kốt họp giữa hai phưưng pháp TDMA và FDMA Dung lượng mạng lăng lên nhò' việc sử dụng lần số lôì hon và kỹ lluiậl ỏ nhỏ do vậy số Ihuô hao được phục vụ cũ nu sẽ

vụ dịch vụ Ihoại đang và SC là mội phần quan trọng cúa mạng GSM

Các dịch vụ ihoại hao gồm :

- Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện

- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê hao (Ji động hận

- Chuyển hướng cuộc gọi khi không trả lời

- Chuyển hướng cuộc gọi khi không đốn được trạm di dộng

- Chuyển hướng cuộc gọi khi ứ nghẽn vò luyến

- Cấm tất cả các cuộc gọi ra

- Cấm lất cá các cuộc gọi đốn

- Cấm lấl cả các cuộc gọi đến khi lưu động ỏ' ngoài nước cỏ PLMN

- Giữ cuộc gụi

- Đợi cuộc gọi

- Chuyển giao cuộc gọi

- Hoàn Ihành các cuộc gọi đến các lliuc bao hận

- Nhóm người sử dụng khép kín

- Dịch vụ ba phía

- Thông báo cước phí

- Dịcli vụ diện llioại không tra cước

Hình 1.1 minh hoa cấu Irúc mạng GSM với những lliành phần co' hiín

CÁC TIIÁNH PHẦN CỦA MẠNG GSM

Hệ Ihống GSM gồm hai phẩn chính là phần cơ sở hạ lần Vi mạng (cò định ) và các thuê bao di động Phẩn cơ sở hạ lổng mạng lại phan chia lliànlì các mạni; nhỏ hơn(gọi là các phân hệ mạng) :

- Phân hệ vò luyến BSS(Basc Slalion Syslom)

- Phân hệ mạng NSS(Nelwork SubSyslcm)

- Hộ llìống con khai Ihác và hảo dưỡng OMSS (Operation & Maintenace Subsystem)

1.3.1 T rạm cli (lộng MS

MS là thiêì bị được các thuê bao sử dụng đổ truy cập dịch vụ Trạm di động bao gồm hai phần chính là máy di dộng và lliê vi mạch cá nliàn SIM(Subcribcr Idcntily Module) đưực gắn Iren máy di dộng Sự nhận thực dưực kiểm Ira bới mạng, xét xem liệu tlniê bao cỏ hợp pháp khi sử dụng các clịcli vụ của mạng không, sau đó nỏ mới được nhập vào hệ thống Một mã nhận tlạnụ cá nhàn được dùng kèm iheo SIM- PlN(Pei\sonal Idenlily Number Code) de cliôn»: lại sự sử dụng trái phép thẻ SIM

Trạm di động có mộl số nhận dạng liêng là số nhận dạng ihiốl bị trạm ili động quốc lố(Inlernalional Mobile Equipment Identity) IMEI bao ụồiiì inã cỏitu nhận kiểu TAQType Appraval Code) theo liêu cluiẩn GSM và số thứ lự sán phẩm do nhà sán xuấl đặl Khi nhận thực, mạng sẽ thăm dò IBM í so sánh với IEMI ghi trong cư sơ dữ liệu mạng lừ khi đăng kí thuê bao VÌ1 sẽ khóng chấp nhận lliuê bao nếu so sánh này khổng tương ứng

1.3.2 Phân hệ vỏ tuyến BSS

BSS lliực hiện nhiệm vụ giám sál các đường ghép nối vô luyến, liên koi kênh vỏ luyến với máy phát và quản lý cấu hình các kênh này.

Phân hệ BSS gồm 2 phần :

- Khối điều khiển vô luyến số BSC(Base Slalion Controller) : ỈỈSC tliựvhiện các chức năng quản lý mạng vỏ tuyến, quản lý Irạm l!ìII phát gnc và (lieukhiên nối Ihông máy di động BSC cũng diều khiển quá trình chuyển uiiH) eú;i máy di động Ngoài ra, BSC còn có chức năng quản lý các đườnụ huyền <l;m lii BTS đốn MSC đô’ dam bảo cho Ihông tin đúng và chính xác

- Các trạm thu phát gốc BTS( Base Transcciver Slalion): B i'S cmm cap cáckC’iih vô luyến cho việc háo hiệu và cho lưu lượng dữ liệu của người sử dụm; Ngoài ra, BTS còn có chức năng xử lý tín hiệu thức như mã hoá, giái rníi

Khối chuyển đổi mã và Ihích ứng lốc độ(TRAU):

TRAU là một bộ phận của BTS TRAU Ihực hiện chuyển dổi lliòng liu lù kênh vô luyến có Lốc độ thấp 16kb/s sang kênh có lốc đô tiêu chuẩn 64kb/s lie chuyên đốn lổng đài GSM và ngược lại

1.3.3 Phân hệ chuyển mạch NSS

Phân hệ chuyến mạch gồm các khối chức năng sau :

- Trurg tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC

- Bộ ghi định vị thường Irú MLR (Home Location Remisier)

- Bộ ghi định vị lạm thòi VLR(Vissiler Localion Rcgisler)

- Trung lâm nhạn ihựe AUC(Aullienliricalion Ccnlcr)

- Bộ ghi nhân dạng lliiôì bị LìlR(Equipmcnl klcnliricalioiì Rcụisier)

a) Trung tâm chuyên mạch các nghiệp VII di dộng MSC :

MSC có nhiệm vụ định luyến và kết nối các phần tử mạnu, Iliiiè hao (li động với nhau hay với ihuê hao của mạng PSTN và ISDN Các kiểu dữ liệu liOn

quan tlốn llniè bao di dộng ilưực cung câ’|) lừ lll.k , VLR, AUC, I.UK Cfinj: III

khỏi này, các liu lức báo liiỌu cần lliiốl sẽ dược pliál ra các giao diện ngoại vi C I IM mạng chuyên mạch, MSC cỏ giao diện với lfứ cà các pliÀn ui' lining (BSS/1ILR/VLR/AUC/EIR/OMC) và với mạng cố dịnh PSTN hay ISDN M.sc còn thực hiện CU11!; câp các dịch vụ cùa mạng cho lluic bao Ngoài ra IU) CÒM clnia

dữ liệu và lliực hiện các quá trình chuyổn gi;u)( Handover) Trong cho (lộ llioíú mội bộ Iriộl liếng vọng(12clio Canceller) sẽ được dặt ụiiĩa MSC và mạng l\STN ik Iriột liènụ vọnụ giìy ra ớ các hộ bien dổi 2-4 (lây trong mạng PSTN

b) Bộ ghi (lịnh vị thường (rú IILR :

HLR là c</sở dữ liệu tiling lAm, Cịuan Irọng nliAÌ cúa họ lliốug CỉvSM (j (lú Ill'll l i l i các dữ liệu V C time bao đãng ký Irong mạng ciia lit» V i l lliực hiện mộl so chức năng liêng của mạng Ihông lin di dộng Trong cơ sỡ dữ liệu này lưu lui' nluĩnụ sô liộu vổ liạng lliái lluiê bao, Cịuyổn tham nliíiị) của tlitiô bao, các clk.t V I I

mà thuê hao tlĩing ký, số liệu dộng về vùng mà ở dó đang chứa lluiC hao cú;i I1Ó

Troll“ I ILR còn llìực hiên việc lao háo hiệu số 7 Iron giao diện với MSC

(') Bộ ghi (lililí vị Una thòi VLR :

VLR chứa các thông Ún vồ lấl cá các lluiè hao (.li (.lộng ilang nằm Iron«', villi«; phủ sóng cùa MSC này, gán cho các 1 huê bao lừ vimj; pluie V I I MS('/Vl.lv khác lới mội sỏ lhuê hao tạm thời VLR còn lliực hiện liao c-ldi lining liu V C 11U l e

bao Roaming giữa I ILK no'i lime hito dăng ký Chí có llìố MSC moi c<’> tliỏ Iliii'1 l;ìp được (.lường glicp nối vô luyen vói MvS với các liườiiịi lio'p ihólijLi lili

Ü) Trung (am nhận III ực AUC:

Trong hộ ihống CìSM có nhiều biện pluíp an loàn kliiíc nhau (lirực diliiü ill' Iránh sự sử tlụng liai pliép, clu) plióp hám và ghi cuộc gọi Dưòng vô luyen ciinu dược AUC cimg cấp mã hâo mật cliống sự Hglic liộm, mã này dược ihay (loi l iòiụ’

biệl cho lừng ihuê hao Cơ sở dữ liêu của AUC còn ghi nhiều lliỏng till cán llúCi

vồ thuê bao và phái được bảo vệ chống mọi Ihâm nhập trái phép

c) Bộ ghi nhận dạng thiết l)ị EỈR: EIR giúp cho việc hao vệ mạng PLMN khỏi sự ihâm nhập của những lliuê bao trái phép bằng cách so sánh sỏ IM RI ciut lime bao này gửi lới khi thiết lập lliông lin với số IMEI(ỉĩUemalional Mobile Equipement Identity- Nhộn dạng thiết bị Irạm di động quốc lê*) lưu lrũ' Irony, IHR nếu không lương ứng, Ü1UC bao sẽ không Ihể truy nhập được

1.3.4 T rung tâm VÛ11 hành và bảo dưỡng OM C

OMC hao gồm cho cá phẩn vô luyến và phần clniyen mạch CMC l;ì mòi mạng máy lính cục bộ (LAN) Hệ thống này được nối với các phần tứ eúa manu, như MSC, HLR/AUC, VLR BSC, BTS qua giao diện X25 nhằm giám sái diều hành, báo dưỡng mạng và quản lý llniô hao mộl cách lập Irung Hộ ilion»: I1HV cũng là nơi cung cấp các thông lin quan trọng cho việc lập kế hoạch xây dựiiu và

mớ rộng mạng

Các chức năng chính cúa OMC trong việc quản lý mạng:

• Thống kê các sự kiện xảy ra Iron g các phần lử cua mạng

• Thu ihặp và lưu giữ các số liệu xuất hiện trong quá trình khai thác cúa các phần lử của mạng

• Tiếp nhận và lưu giữ các thông lin trạng thái gửi lới lừ các phần lử cúa manu

• Xử lý các Ihổng tin nhận được lừ Irong mạng

• Quản lý sự cố trên các phần tử của mạng

• Quán lý cấu hình mạng

• Kiêm soát hoạt động của lấl ca các phần tử trên mạng

« Bác) đám an loàn số liệu và phần mềm Irong các hệ lliống quán lý manu

• Quản lý ihuê hao, bảo mậl các số liệu lliuô hao

1.4 Các giao diện trong mạng GSM

( ì i í t o d i ệ n

n u o ạ i vi

ỉlình ¡ 2 Cúc iỊĨưo diện cơ bản íroiiỊị num ỉ» ( ÌSM

Các giao dién nội hộ mạng GSM dùng hệ t h ố n g báo hiệu CCS7 I r o i m C|iiá trình diều khiên việc trao đổi Ihông lin giữa các phần lử trong mạng, cung cấp các dịch \ II

cho thuê hao và quản lý mạng Các giao (Jiện quản lý mạng lliông dụng hiện nay c hua được liêu chuẩn hoá, nhưng da số các hãng sử dụng X25. Những giao diện nuoai vi với các mạng khác như PSTN, ISDN, PSDN hoặc PLMN khác sử dụng R2 CCS7 hay X25 luỳ tluiộc vào diều kiện cụ thổ của lừng mạng

1.4.1 Các giao diện nội bộ mạng

a) Giao diện vô luyến:

Là çiao diện giữa Br['S và lliiốt bị thuê bao di dộnụ (MS) Đày là uiati (licit quan trọng và dặc sác nhài, đồng thòi quyết dịnh lớn Iihấl tiến chất lượn ụ dich MI

của mạng GSM Trong mạng GSM, giao diện vô luyến sứ (.lụng kốl l i Ợ p hai phương pháp đa Iruy cập theo lần số và theo thời gian (FDMA và '['DMA)

h) (jiao diện Abis:

Giao diệu Ahis là giao diện giữa BTS và BSC Giao diện nàv được sử ilụnu

d ê t r a u đổi ihông lin ihuê hao và Ihông tin điều khiển ( như thông ùn háo hiệu, ilfnm bộ ) BSC kiổm soát các BTS qua giao diện này Abis sử dụng đườnu truyền clnmn PCM 32 (2 Mb/s) với mã sửa sai CRC4 Ihco c c ir r , G732 Giao 111 ức Hon- kênh háo hiệu tuân theo chuẩn CCITT ( LAPD)

c) Giao diện A

Là giao diện giữa MSC và BSC, qua bộ chuyển đổi mã TRAU Tuy Hicn lliiốl kếcúa lừng hãng cụ lliổ, TRAU cỏ llìổ được gắn liền vó'i BSC hoặc tách lòi Giônụ như giao òiện A his, giao (Jiện A sử dụng cát: luồng chuẩn PCM M

(2Mb/s) Báo hiệu Irôn giao diện là CCS7 hao hỏm MTP, SCCP và BSSAP

cl) (jiao diện B

Là giao diện giữa MSC và VLR đã được liêu chuẩn lioá ứ GSM pliit I Giao diện nàv sử dụng CCS7 đổ Irao đổi số liêu giữa MSC và VLK nliư Cík so liệu về quyền Iruy nhập của lliuê bao, các iham s ố xung quanh việc cluiycn U I Ọ C

nôi số nhạn dạng sô của ihuô hao vãng lai và các số liệu chuẩn cẩn trao dổi ụiừa lổng đài và thuê bao Irong thời gian nối mạch

c) (Hao diện c

Là giao diện giữa MSC và HLR Giao diện này sứ dụng CCS7 và di rực- qui định phần ứng dụng riêng cho GSM- MAP (Mobile Application Part) MSC' sử dụng giao diện này đê Iruy nhập HLR lấy số liệu Irong các lru'0'nu hợp :

• Số roaming của MS khi cỏ cuộc gọi lừ mạng PSTN vào PLMN qua (ÌMSC

• Thônu tin định luyến lừ HLR lới GMSC klú có cuộc gọi lừ mạng PSTN vào mạnu di động PLMN

f) (Jiao diện I)

Giao diện D là giao diện giữa VLR và MLR D sử dung MAI’ đê’ Irao d:>i soliệu về các lliuC hao (Ji động giữa các cơ sở dữ liệu của MLR và VLR Ví dụ như :

• Các tham số về quyền truy cập mạng của thuê hao

• Tái ihiốl lập lại số liệu của thuO hao trong VLR khi cần lliiốl

• Khi có cu<)c gọi lừ mạng PSTN vào mạng GSM 1ILR sẽ chuyển c á c yêucầu của GMSC VC MSRN cho VLR

• Tliiốl lập mới các số liệu của thuê hao cho VLR khi MS di chuyển lừ vìmu phục vụ khác lói

• Xứ lý và lưu giữ các Ihồng till liên quan đến dịch vụ phụ khi có tluiê bao nào đỏ yêu cầu

i>) (jiao diện Li

Giao diện lì là giao diện giữa các lổng đài trong mạng CìSM CìiiK) iliện I ! được sứ dụng Ihiết lạp các cuộc nối giữa các thuê hao thuộc vùng kiểm sn;il C'IIíI các lổng dài khác nhau Giao diện này sử dụng các luồng PCM 32 cùng cát/ kênh CCS7 Phần ứng dụng của CCS7 là MAP và ISUP

- Một số chức năng cua MAP:

• Di chuyển cuộc nối từ MSC lới MSC khác khi đang nối mạch cho mộl lluiOhao đang di chuyển (Handover)

® Trao dổi các thông tin điều khiển cuộc gọi giữa MSC và MS khi X i í y i;i chuyển giao(handover)

- Mộl số chức năng của 1SUP : thiết lập, huỷ hay kốl Unie cuộc <"■ MSC qua MSC khác

í>) Giao diện ư

Là giao diện giữa EIR và MSC Giao diện F sử dụng MAP đồ MSC Into dối số liệu vồ việc nhận dạng Ihiếl bị Ihuê bao quốc lố IMEỈ với cơ sớ tlữ liệu đã dược ghi sẵn trong E1R khi cần kiểm tra các Ihuê hao MS.

Il ) (jiao diệìì G

Trong mạng GSM, G là giao diện giữa các VLR Giao diện này dược các VLR sử dụng để Irao đổi số liệu VC MS Irong quá liình tạo lạp và lưu giữ "hộ kháu tạm li'ú" của các MS đó Giao diện G sử dụng CCS7 với phần ứng dụng là MAP de Irai) đổi thông tin Ví dụ như:

• Gửi các yêu cầu VC 1MSI lừ VLR cũ sang VLR mới

• Gửi các yêu cầu vé lliam số quyền truy cập của thuê hao lừ VI.R này sanụVLR khác khi di chuyển giữa hai MSC tương ứng

i) Alcr

Aler là giao diện giữa BSC và TRAU Qua giao diện này, TRAU sẽ cliiiycn các kênh IraiTic tì' BSC có lốc độ 16kb/s Ihành kênh liêu chuẩn cú lốc độ 64kb/s

và ngược lại

1.4.2 Các giao diện ngoại vi

a) Giao diện với OMC

Đày là giao diện giữa OMC và các phẩn tứ của mạng như MSC VLk MLR, EIR, BSC do chức năng của phần BSS và NSS khác nhau nên hiện nay OMC được lliiốl kế riêng cho lừng phần hệ thống Tuy nhiên Irong lifting lai có thổ ca mạng sẽ có một OMC duy nhấl Giao diện này nhỉun mục dich diều hành, khai lliác và báo dưỡng các phần tử Irong mạng

b) Giao diện với P S iN

Giao diện giữa mạng GSM với mạng thoại PSTN được chuẩn hoá hằng các luồng PCM32, với hệ thống báo hiệu CCS7(TUP) hoặc MFC : R2 luv llniộc vito

mạng thoại Chi có các dịch vụ có mặt ử cả hai mạng mới cung cấp được cho các cuộc nổi liên quan đốn thuê hao trong mạng thoại.

(') Giao diện với ISDN

Giao diện mạng GSM với ISDN dược chuẩn hoá llico liêu chuẩn giao diện của ISDN (giao diện sơ cấp) và sử dụng hệ thống háo hiệu CCS7 (ISUP) đổ CU11U cấp các dịch vụ thoại, số liệu

íl) (jiao diện với PLMN qua PSTN/ISDN

Giao diện giữa các mạng GSM với nhau thông qua mạng PSTN hoặc ISDN được liêu chuẩn hoá cho GSM Giữa các MSC của hai mạng có hai loại háo 'ìiỌu dược trao đổi khi nối mạng :

• Các chức nỉing xử lí cuộc gọi cơ bản, phụ Ihuộc vào hệ thống háo hiệu cùa mạng cố định (CCS7-ỈSUP, R2)

• Các chức năng của MAP dành riêng cho GSM được qui (.lịnh Iron Li SCCP của hệ thống báo hiệu số 7

1.5 C á u h ìn h k ê n h t r ê n g i a o d iệ n v ô tu y ế n

Giao diện vỏ luyến ià giao diện giữa giữa BTS và lliiết bị (lì lie hao di clòiiu (MS) Giao diện vô luyến là giao diện quan trọng nhấl, dóng vai trồ quyết tlịnli den chất lượng dịch vụ của mạng GSM Trong mạng GSM, giao diện vỏ tuyên sử dụng kốl liỢp hai phương pháp đa truy cập llico lần số và Iheo llùíi gian (I I3MA

và TDMA) Trên giao diện vô luyến người la đưa ra khái niệm kênh vậl lý VÌI kênh logic

• Băng lần xuống(Downlink band) với dải lần 935 - 960 MI I/ cho các kênli

vô luyến lừ trạm Ihu phái gốc đốn trạm di động

Như vậy hai hăng này, mỗi hăng có độ rộng 25 Mil/ Trong CiSM 25 Mh/

này dược chia thành 124 sóng mang, các sóng mang gần nhau cách nlìau

200Kh/ Mỗi kênh sử dụng hai tần sô riêng hiệl, mộl dược dùng ello luyen lèn \à

mộl dược (Jùng cho luyen xuống, các kênh này được gọi là kènli song C Ù I1U

Khoang cách giữa hai tần số nói Iren là khổng dổi và bằng 45MỈ1/ dược gọi là

khoảng cách song công Kênh vô luyến này mang K khe thòi gian TS crime Slot)

và mỗi khe thò'i gian là mội kênh vậl lý Irao đổi thông lin giữa mạnụ và trạm ili

động Thông tin được phái đi trong mội khe Ihời gian gọi là một cụm (bursl)

Sò kênh vậl lý trong GSM là 992 kC’nh( có 124 sóng mang, mồi SÓIIU

mang cỏ 8 kênh \ậ t lý)

1.5.2 Kênh lũiỊÌc

Ngoài khái niệm kênh vật lý, Iren giao diện vô luyến người la còn lilla ra

khái niệm kênh logic Có nhiều loại llìổng liu cần truyền giữa BTS và MS (ilíí liệu

của người sử dung, thòng tin háo hiệu, Ihồng lin điều khiển ) Với các loiii Ihônụ

tin cần truyền khác nhau la sẽ có khái niệm về các kênh logic khác nhau Các

kêuli logic được ấn định ở những kênh vật lý nhấl định và trong những klioánu

lliởi gian nhấl định của quá trình trai) đổi thông liu

Cỏ hai loại kênh logic là kênli lưu lượng TCI I (Traffic Clkinnd) vil c;k'

kênh điều khiển

1.5.2.1 Kênh hùi lượng : Là kênh mang Lhong tin llioại và sò’ liệu được mã hoá của người sử dụng Đây là kênh ở cả hai đường lên và xuống, truyền lữ đièm

lới diem

Có hai loại kênh TCH là kênh loàn tốc FR(Full Ralc) và kênh hán lốc

1 lR(Hall Ralc) cỏ lốc độ hằng một nửa kênh loàn lốc

1.5.2.2 Cúc kênh điền khiển

Các kênh báo hiệu điều khiển được chia thành ba loại : Các kênh quáng há BCCH, các kênh dieu khiển chung CCCH và các kênh điều khiển liêng DCCII

a) Các kênh điều khiển quảng bú BCCII :

* Các kênh hiệu chỉnh lẩn số FCCH mang ihông lili cùa hộ llìốnu lie điều chính lần số cho MS Đây là kênh đương xuống, kốl nối điểm - đa điểm

* Kênh đổng hộ SCTI mang thông lin đồng bộ khung cho MS và mã iilụm dạng Irạm BTS , là kênh dường xuống, kết nối điểm - đa điểm

* Kênh điều khiển quảng bá BCCH mang các llìông lin ciia hộ ihốnu Iilur

số LAI, các Ihông số của ô BCCM là kênh chí dùng clì() đường xuống

b) Kênh diều khiển c/imiiỊ CCCIÌ :

* Kênh tìm gọi PCH : dùng đổ phái lliồng báo tìm gụi MS (paging) PCI I

là kênh dùng cho dường xuống

* Kênh Ihâm nhập nlìẫu nlìiên RACH : là kênh MS sử dụng đổ yêu cầu được cung cấp 1 kênh DCCH, trả lời thông háo lìm gọi, đồng Ihừi đổ thực hiện các Uni lục khởi dầu khi đãng kí cuộc gọi (nhân thực, chuyển số gọi ) RAOI

là kênh đường lên, kết nối đi cm- đa điổm

* Kênh cho phép lliAm nhập AGCH là kênh B IS sử dụng lliônu háo cho

MS de dành mội kenh DCCH hay dành u ực liếp mộl kênh TCI ! dổ kêì nòi \(Vi

MS AGCI I là kênh đường xuống, kết nối điểm - điểm

(•) Các kênh điền khiển riêng DCCll

* Kênh điều khiển riêng dứng đơn lé SDCCH dùng dể báo hiệu hệ lliống khi lliiếl lập cuộc gọi (đăng kí, nhận thực, quay số ) Inrớc khi ấn định mộl kênh TCH SD CCH dùng ở cả đường lên và xuống, kết nối diổm - điểm

* Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH : kênh này không di mộl mình

mà liên kếl với một kênh SDCCH hoặc một kênh TCTI Đây là kênh số liệu liên

tục mang các ihông báo đo đạc lừ MS về cường độ Irường và cliấl lượng Ihn ciia ú hiện lliời và các ô lân cận Các lliỏng báo này được chuyển về BSC dể quyêì ilịnli chuyổn giao (Handover) , ở đường xuống nó mang ihông tin để điều chính cù ne suâì phái của MS và thông số định thời Irước TA đổ đồng hộ ihời gian.

• Kênh điều khiển liêu kết nhanh FACCH liên kết với mội kênh 'PCI I Ilieo chê'độ “lấy lén” Khi tốc độ thông tin cần Irao đổi lớn hon nhiều kliã năm’ của SACCH, hệ ihống sẽ “lấy lén” mộl cụm 20ms của rrci I Đây là mrờim hợp khi Handover, rất nhiều Ihông tin cần được Irao đổi vứi MS 20ms tiếng hay số liệu bị “lấy lén” sẽ được Ihay Ihố hằng môl chuỗi nội suy ớ

hộ giái mã

Khuôn mẫu Ihông tin ở một khe Ihời gian được gọi là mội cụm c ỏ năm loại cụm là: Cụm bình Ihường(NB), cụm hiệu chính lần SỐ(FB), cụm tlồnu bộ(SB) cụm uiả (DB) và cụm Iruy nhâp(AB) Các Ihông lin chi tiết liên lịuan đốn các loại cụm này xin xem ihêm trong [3|

1.5.3 Sắp xếp các kênh logic à kênh vật lý

Đổ thực hiện Irao đổi thông lin giữa MS và mạng cổn sử dụng nhiều kênh logic Nếu mỏi kênh logic chiếm mội kênh VỘI lí ihì kha năng kliòny the đáp ứng dược, hơn nữa lưu lượng hán tin cũng rất nhỏ, <Jo đó cftn thực hiện ụliép I i l i i c u

kênh logic Iren m()l kênh vật lí Việc sắp xếp các kênh logic liên kc*nh vật lí tlược

dề cẠp chi liếl Irong lài liệu lliam khảo số |3|

1.6 Một số trường hợp thông tin diễn ra Irong mạng GSM

Đổ có llic xél lác động đến dung lượng Ihoại t r o n g I i i ạ n u CÌSM khi I r i ò n

k h a i d ị c h v ụ GPRvS, la cần xcl đốn c á c Irường hựp Ihông l i n d i ễ n ra I r o n g m ạ n g

1.6.1 Các liạiiỊị lliái cùa máy cli động (MS).

il) MS lấl máy: mạng không lliổ liếp cận đốn máy di động vì nó không Ini lời llìỏng báo lìm gọi (paging), nó cũng không gửi Ihông háo cập nhật vị Irí Mạim cho rằng MS đã rời mạng.

b) MS b ậ l máy, trạng lliái rỗi: hệ lliống có thể tìm gọi MS MS được coi là dã nhập mạng Trong khi chuyển động, MS liên lục kiểm Ira xem nó có luôn dược nối v n 'i mộl kênh quảng b á hay không Trong Irạng Ihái này, MS CUII'J, thông háo cho hệ thống những ihồng tin về cập nliậl vị Irí sau những khoảng lliời ¿lian filial định

íl) MS hận : có một kênli TCH song công nối giữa mạnụ và MS Khi chuyên động MS cỏ lliể chuyển đến một kênh thông tin mới, lỊUií trinh này gọi là ilưoV

¡.6.2 Thú lục nhập mạng- đũng kỷ lần đầu.

Khi MS bậl máy, nó SC quel teil cả 124 lổn số dể lìm ra tần số có CƯỜI] í.: đọ lớn nhất Tần số mà MS lìm kiêm sẽ chứa thông tin quang bá cũng nhu' thòng tin lìm gọi BCH/CCCTI có thổ cỏ MS sc lự khoá đến lần số đúng nhờ việc hiệu chính lần số Ihu và Ihông lin đổng hộ Khi dó MS sẽ cố gắng lliâm nliiỊp đốn mạnụ và lliỏng háo cho hệ lliống lằng nỏ là MS mới ỏ vùng (lịnh vị billig cách gửi thõng háo cập nhụi vị trí- nhập mạng đến MSC/VLR (LAI là hộ phận ciiii lliònu

li lì quang bá được phái liên lục ở giao liếp vô luyến) Lúc này MSC/VLK rl)(i;i

có lliỏng tin gì về MS này, nó gửi yêu cáu cập nhại vị trí tới I ỈLR kèm llico 111 tiiu till về vị Irí HLR Ihực hiện các 111 ú lục nhận thực, xác nhận Uuiê hao là hợp lộ và ghi lliồng tin về vị lií vào trường dữ liệu của MS này (Irưìmg lạo ra khi (huê bao dănu kí) MLR gửi thông háo xác nhận cập nhạt cho MvSC/VLR Từ (lây MSC/VLR sẽ coi rằng MS hoại động và đánh dấu Irườnụ dữ liệu của MS bằnu mội cò' nlìập mạng, cờ này liên quan đến ỉ MSI

1.0.3 ill'll dộHỊi (roaniiiiiị) và cập Ììhậl vị trí.

Khi MS đang ờ trạng thái hậl máy và chuyển động iheo một plurơng liên lục, nó được khoá đến một tần số vô luyến nhất định có CCCH và BCI ! ờ khe thời gian TSO Khi rời xa BTS nối với nó, cường độ tín hiệu Ihu đưực sẽ giám chill ỏ' một điếm gần biên giới lý Ihuyốl giữa hai ổ, cường độ lín hiệu llui dược uiíHii đốn mức mà MS quyếl định chuyển sang tần số mới lliuộc mội trong các ò lân cạn cỏ cường độ lín hiệu lớn hơn so với khi nỏ ở tần số cũ Sau klìi lự khoa đốn lần số mới này, MS lại liếp lục nghe các lliông háo lìm gọi và các lliông tin họ thống Quyốl định về việc lliay đổi tổn số vô luyến của MS không cần ihônịi háo cho mạng trừ khi lần số cũ và mới không thuộc cùng một vùng dịnlì vị LA MS nhận hiel điều này khi lìm hic’u số nhân dạng vùng định vị LAI trong ihỏng liu hệ lliống plìát Iron các kênh BCH Khi đó MS sc lliflm nhập vào mạng đe cạp nlifil vị Irí Cỏ hai Irường hợp phải cập nhậl vị trĩ là :

+ Di chuyền giữa các vùng định vị khác nhau của cùng mội MSC/VLK Vùng định vị của MS đưực ghi ờ VLR Vì MS không chuyển đốn vùng phục vụ MSC/VLR mới nòn quá trình cập nhật vị trí là : MS gửi llìông háo yêu cầu cập nliậl vị Irí và giá trị LAI mới, MSC liếp nhận lliông háo, cập nhọt giá li ị mới Iii'iv Imng cơ sớ dữ liệu của VLk và gửi thông háo xác nhện cập nhụi vị li í

+ Di chuyển giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR MS uứi lliông háo yèu c ẩu cập nhậl vị trí cho MSC/VLR mới cùng với số nhận dạng của I1Ó MSC/VLR sẽ

u ử i c á c lliông tin này đốn MLR của mạng yêu CÀU nhậu lliựe Sail khi MLR uửi thòng háo xác nhận Ihuê bao là hợp lệ, đã dăng kí troiu» mạng cho MvSC/VLR

hiện thời , đồng i l i ừ i xoá giá trị vùng phục vụ MSC/VLR c ũ ihay hằng giá trị

m ớ i VLR cũ 1112, ghi các số liệu của MS vào cơ sở dữ liệu của nó như 1(1 một lililí* hao l ạ m ihời và gửi thông báo cập nlĩâl vị Irí chơ MS

¡.6.4 Tlni lục rời mạiiiị

Khi lắt nguồn máy hoặc ra khỏi vùng phủ sóng, MS sẽ gửi thông háo cuối cùng chứa yêu cầu cho thủ lục rời mạng và các số nhận dạng của 11Ó Khi llui dược ihòng háo này, MSC/VLR sẽ đánh dấu cờ rời mạng vào địa chí 1 MSI tương ứng trong VLR T rường lìựp này HLR không được lliỏng háo và cũng khônụ có lliông háo xác nhận cập nhại vị trí gửi lới MS Khi cỏ cuộc gọi lới MS này vì có

à i rời mạng nên ihông báo lìm gọi sẽ không được pliál ra, làm giam lái trên các trung kố và kênh quảng há

1.6.5 Các trường hợp cuộc gọi

* Cuộc gọi đưực phái đi lừ thuê bao di động

Giả sử có một lliuê bao di động A muốn Ihiếl lập cuộc gọi đốn time bao B (B là hấl kì) Khi đỏ thuê bao A bát đầu nhấn phím lương ứng với sự nhấc máy của máy cố định, và gửi di một yêu cẩu thâm nhập đến mạng trên kênh RACII MSC sẽ nhận thông báo này và yêu cầu 13SC cung cấp cho MS mội kcnlì SIX'C’I I

đỏ cho các Ihú lụt: nhân thực và đánh dấu trạng Ihái hận của lliuC hao này tránh việc phát các ihông háo tìm gọi khác BSC gửi thông háo chấp nliẠn tliAm Iihiìp Iron kcMih AGCH cho MS, trong đó có các Ihổng till VC vSDCCI I Các số nhạn dạng được MS gửi đến MSC/VLR Iren kônh SDCC11 Cho các thù lục nliận lliực Nếu thuê bao chú gọi là hợp lệ, MSC/VLR sẽ chấp nhận yêu cầu llùim nhập, YÌI MSC sẽ gửi tín hiệu mời quay số đốn MS Khi dỏ MS này sẽ gửi ihông báo và so ilute bao bị gọi

Tuỳ theo thuê bao bị gọi là (Ji dộng hay cố định, số ciìa thuê hao này ilirực phân lích dể Ihỉốl lập cuộc nối là đốn mạng cố định hay quay trơ lại mạng di dộng Khi kênh nổi đã sẩn sàng, Ihông báo thiết lạp cuộc gọi từ MS được MSI' cùng nhân và cấp cho MS mộl kênh TCH liêng Tín hiệu lliiêì lập là có sự trá lùi của lliuô bao bị gọi

* Cuộc gọi tới ihuê bao di động

Thuê bao A quay số của thuê bao B lliuộc mạng GSM-PLMN Sò lluiô hao

B là số MS ISDN

Tổng đài địa phương của thuê hao A sẽ nhận các số được quay, sau đó phân lích và định hướng lới lổng đài chuyển liếp Tổng đài cluiyển liếp pliiln tích các số đốn và lựa chọn mội hướng lới lổng đài cổng CiMSC của GSM PLMN Số thuê bao B (MS ISDN) được phân lích ở GMSC Việc sử dụng phươnu liệu hói

dò, dó là phương tiện dể liui dược lliông tin lừ MLR vé vị Irí hiện lại cùa lluiò bao

di dộng GMSC gửi MS ISDN lới MLR và yêu cầu một sô lưu dộnụ lạm lliùi MSRN MSRN là một số lạm Ihời được GMSC sử dụng Nó chứa đựnu lấl cá các thông tin cần lliiêì cần cho GMSC đổ định luồng yêu cáu cuộc gọi tó'i MSC/VLR dúng ớ vùng dịch vụ mà MS này có mặl

IILR có các: thông liu như số thuê bao, Ihông tin các dịch vụ phụ thò Iniii thuê hao và llión¿ lin đinh vi về lất cả các thuê bao nằm Irong mang CìvSM PLMN Nó cũng lưu trữ một bộ ba được sử dụng cho nhận llụrc Những số này được lạo ra (V Irung lâm nhận thực và được gửi lởi MSC/VLR dể kiểm tra việc sử

<Jụnu không dược phép của mạng và số lliuê hao

Quá Irìnli nhân lliực được khỏi lập khi MS bắl đầu liíĩ lời lìm gọi, IT1Ộ1 yêu cầu cạp nhật vị Irí, hay yêu cầu dịch vụ MLR dịch số MS ISDN thành sò nhàn dạng lliuê hao di động quốc lố IMS! IMSI chí là định nghía môt lime bao lữi CJSM PLMN HLR gửi iMSI lới VLR ử vùng phục vụ hiện lại mà llniê hao lì đang cỏ mặt và yêu cầu mộl số MRSN VLR lìm số lưu dộng MvSRN và lạm llùíi (lioni; khoang lliời gian cuộc gọi) nối nó lói IMS! của lluiô hao H VLR uửi MSRN lới MLR và MLR gửi liếp số lới GMSC Sử dụng MSRN CIIÒC uọi ilifcfc dịnh luyến tới MSC phù hợp ở vùng phục vụ mà Ihuê hao B đang tới Từ lio MSRN được cluiyi’ 11 liếp lới VLR

MSC ử vùng phục vụ tạm trú có trách nhiệm khới lạo CIIÔC gọi, diều kliicn

và lính cước

/.0.6 Các trường hợp chuyên giao (Handover)

Chuyển giao là quá trình diễn ra khi mội trạm di động đang ờ Irạng lliái hận và chuyển dộng xa dần BTS mà nỏ đang nối (V đường vô luyen bằng các kC'iih TCI ỉ và SACCH, chất lượng đường vô luyến sẽ giảm (lần Đốn một lúc nào dó chất lượng sẽ đốn mức không thổ chấp nhận dược và mạng sẽ háo đám việc chuyển sang kênh llìồng tin mới có chấl lượng lốt hơn

Mạng quyết định chuyển giao nhờ các Ihông số đo cường độ trườnu và chài lượng truyền dẫn vô tuyến lừ MS và BTS (các thông báo đo) Khi chuyến giao, lốc độ số liệu điều khiển lớn mà kênh SDCCH không đáp ứng được , hệ Ihỏng phái sứ dụng kênh FACCH để trao đổi thông tin điều khiển

Cỏ thổ xảy ra các khả năng chuyển giao sau :

- Chuyển giao Irong cùng một BSC

Trong trường hợp nàv BSC phải ihiếl lập đường nối đôn B IS mới,ấn (-lililí một kênh TCI 1 của BTS này đổ chuẩn bị Ihiốl lập I Iandover, lệnli cho MS chuyến tán số sang kênh vô luyến mới, đồng thời cũng chí ra khc lliời gian của kcnli 'PCI 1 này Handover này hoàn loàn có Lhổ được xử lí ở BSC mà MSC khòiiu can hiel Sau khi chuycn giao, MS cẩn phải nhộn được thông liu về các ổ lân cận IIIÓÌ Nếu việc chuyển giao dẫn đến việc thay đổi vùng định vị, lili MS sẽ lliònu báo cho MSC/VLR để cập nhật vị trí

- Chuyển giao giữa các BSC của cùng lĩiộl MSC/VLR

Mạng phái can thiệp nhiều hơn khi quyốl định chuyển giao ÍÌSC yêu <mi chuyển giao lừ MSC/VLR, sau đó mộl đường nối mới từ MSC-BSC-BTS mới được IhicL lập và ìnột kênh TCI I được dành cho Handover lien giao liếp vô luyến Sau dó MS được lệnh chuyển đốn lần số mới với TC1! mới Sau khi Handover

xonu, MSdưực lliông háo về các ô lân cận Yêu cầu nhập vị trí nếu có cũng dược

lliực hiện từ MS

- Chuyển giao giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR

Đây là trường hợp phức lạp nhất với nhiều tín hiệu được trao đối trước khi

chuyên giao Xól 2 MSC/VLR : MSC cũ (lliain gia vào cuộc gọi trước khi chuyển

giao) và MSC mới là tổng đài đích Tổng đài phục vụ sẽ phái gửi yêu cầu cluiycn

giao đốn lổng đài đích Sau đỏ lổng đài đích sẽ đảm nhận việc nối ghép đốn BTS

mó'i Sau khi lliiếl lập đường nối giữa hai tổng đài, lổng đài phục vụ sẽ gửi lộnli

chuyển giao đốn MS

1.6.7 Các ilìií lục khi ihiêì lập cuộc gọi, kết cuối cuộc ÍỊỌỈ M(>l)ilc'Mộ[ cuộc uọi lới thuê hao di động luôn đưực định luyến tới GMSC, ờ đỏ sẽ liếp lục ilịnli

luyen ló'i MSC hiện thời của MS Sau khi GMSC thăm dò Irong MLR tìể lìm vùng

dinh vi của MS, hỏi số Roaming của MS, nó sẽ gửi llìônu, háo địa chỉ khới dầu

(llui lục TUP hay 1SUP) tới MSC hiện thời Trong thống háo này có số MSRN VĨ1

yêu cầu Ihiốl lẠp cuộc gọi rI'ừ đây các thủ lục Ihông tin sau sẽ dược hắl dầu

a) PctiỊÌng : MSC/VLR lìm số liệu về Ihuô hao Irong cơ sở dữ liệu cíia nó và bắt

đầu llìủ lục lliiốt lập cuộc gọi bằng cách gửi ihông báo paging (lìm gọi) lứi BSC

chứa vùng định vị MS Thông tin này bao gồm LAi, 1MSI hoặc TMS1

b) PaiỊÌitạ Commaiid : BSC gửi thông háo này lới lấl cả các BTS tronu vùnụ

định vị dược chí ra bởi LAI Thông lin này hao gồm số IMS! hoặc TMSI

thông háo nhắn tin, nhẠn dạng máy phát, loại kênh và số Time Slot

c) Pagiiiíị Reqiiiỉsí: Ihông báo này dược gửi liên kênh PCI 1 trêu giao liếp vò

luyến để lìm gọi MS Thông tin gồm một IMSI hoặc TMSI

cl) Clianel Request : MS sau khi nhận được thông báo lìm gọi sẽ Ira lòi hium

cách gửi mội cụm Iruy nhập ngắn liên kênh RACH Khi thu Ihônụ háo này

BTS sẽ ghi nhận thời gian trỗ truyền dãn

c) Chanel Required: là thông báo của BTS cho BSC vổ giá trị trỗ Ihâm nhập

f) Chanel Activation: BSC chọn mội kênh SDCCII CÒ11 rỗi và yêu cầu BTS kích hoạt kênh này

Ị>) Chattel Activation Acknowledge : BTS Irả lời chấp nhân kích lioạl kênh

li) Immediate Assignment: Thông báo này được truyền thông suôi lới MS l ien giao diện vỏ luyến, nỏ đưực mang hởi kênh AGCII Nội dung thòng báo này gồm tần sỏ' vỏ luyến, số khe llìời gian, số kènh SDCCII mà MS cú (hê

sử dụng cũng như Ihông báo chính Ihời gian dể MS có lliổ định thừi Inróv các cụm của nó

i) Paging Response : Ihồng báo này được sử dụng kênh SDCCI i Nội ilưng hao gồm 1MSI hoăc TMSI và dấu hiệu lớp trạm di động Thông háo này (lược gọi là thông háo MS kliởi đầu và được gửi tới MSC/VLR Khi qua BSC SC đươc bổ sung lliêm CG1

ị) Aulhciìlicalion Request : là thòng báo lừ MSC, Ihòng lin quan trọng Iilìiíi Irong thủ lục nhận Ihực này là số ngẫu nhiên RAND Khi nhận được sò' này,

MS sẽ kốl hợp với số Ki (Subcriber Authcnlicalion Key) cúa nó dược lưu lien the SIM (1c tính ra hai giá trị khác Kc (Ciphering Key) và SRES (Signed Response) Kc được dùng Irong ihuât loán mã khoá cho số liệu trên đuVtng truyền vô luyốn

k) Authentication Response : MS Ira lời nhạn thực hằng SRES

ỉ) Ciphering Mode Command : đây là lệnh từ MSC/VLR yêu cầu mã klioá dưỡng vô luyến Lệnh có mang giá trị Kc sẽ đirực lưu giữ Irong BTS cùn lệnh không có Kc sẽ đưực gửi lới MS Iren kênh SDCCII

lỉi) Ciphering Mode Complete : MS sử dụng KC đã lính loán được VÌ1 gửi Ihònu háo hoàn llìành chế độ mã khoá (lliổng háo này cũng dược mã klioá) trên kênh SDCCl ỉ

n) Setup : sự khởi đầu cuộc gọi được bắl đầu khi MSC gửi thông háo Setup tới

MS, thông báo này chứa các ihông tin yêu cẩu dịch vụ : thoại, số liệu hay lax

0) Call Confirmed : nếu MS có các dịch vụ mà MSC yêu cầu nó sẽ gửi thòng háo chấp nhận cuộc gọi lới MSC/VLR

p) Assignment Request : MSC yêu cầu BSC llìiết lập mội kênlì thoại lới MS.MSC dành riêng một kênh Ihoại liên đường PCM nối với 13SC (giao diện A)

đô gửi mã nhận dạng mạch C1C

(/) Chanel Activation : lieu BSC tìm thấy một kônh TCH trên giao liếp vò luyến nó sẽ mri tới Ihông háo lới BI S yêu cẩu kích hoại kênh

r) Chaud Activation Acknowledge : BTS trả lời chấp nhận phân hố kênh

s) Assignment Command : BTS gửi thông báo lới MS Iren kênh SDCC11 yêu cầu MS chuyển đến kênh TCH đã ấn đinh

1) Assignment Complete : MS chuyển đến kênh TCH (Jo BSC ấn định, trước liên nó sẽ gửi ihồng háo cho biết kênh này có dạng chuẩn xác nhện sự ấn định kổnli

u) Radio Frequency Chanel Release / Release AcknowlecIi>emenl : sự liuy ho kênh vồ luyến mang kênh SDCCH khi bắt đáu cuộc gọi và kênh được đánh dấu “rỏi” Irong BSC

v) Alert : MS gửi Ihông báo này tới MSC đồng thời với việc lạo háo hiệu chuồng tại máy di động

H’j Connect', khi lliuê hao di động trả lời (ấn phím nhấc máy ) llìỏng háo Cìhóp nôi được gửi tới MSC/VLR Lúc này cuộc gọi hoàn loàn dược 111iêl lập tròn kênh TCH

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU DỊCH v ụ GVRS

Hệ thống GPRS kết hợp các dịch vụ truyền lải chuyển mạch gói vào họ thống GSM đang sử dụng Trong hệ thống GPRS, người sử dụng cỏ thổ li uy cập các mạng dữ liệu (.ỏng cộng một cách trực liếp hằng cách sử dụng các giao lluíc chuẩn (1P.X25) Máy di động GPRS có thể sử dụng lừ mộl đốn tám kênli C|iia

ui ao diện vỏ tuyến pliụ lliuộc vào loại máy và các kênh này được cấp phát động khi có các gói dữ liệu được lliu hay phái Trong mạng GPRS, các kênh ilưừng lòn

và đường xuống cỏ Ihổ sử dụng số klic Ihời gian khác nhau Các lài nụuỵèn đtrực cấp phái động cho mạng GPRS theo yêu cầu và phụ Ihuôc vào độ sẩn có cũ a lài nguyên Các gỏi dữ liệu cỏ thổ được lliu hay phát vào khoang ihừi gian rồi uiữa các cuộc gọi thoại Với hệ thống GPRS có llid Ihực hiện truyền lliỏng diéin - diêm hoặc điểm - đa điểm , và hộ Ihổng GPRS cũng hỗ trợ dịch vụ híHi lin Iiụắn

và Iruv cập giấu lên tới mạng Thông lượng cực dại trong hệ Ihống CìPRS có Ihc dạl tói 171,2 khps đối với máy di động sử dụng cả lám kênh và không sửa lỏi '1 hòi gian ihiôl lập kốl nối ngắn hơn so với Ihời gian Ihiếl lập kốt nối Imng mạng GSM Lượng dữ liệu đốn hay đi (lừ điểm đốn đidm) có thổ được lính cước tlựa lien chấl lượng dữ liệu Iruyền, giao Ihức sử dụng, chiều dài của kốl nối

2.1 Cấu trúc mạng GPRS xây dựng trên co sỏ mạng GSM

Hình 2.1 Cấu trác mạng GPRSỈGSM với các thành phần cơ bản

sung IhOin mội sô thành phẩn mạng mới vào mang GSM Những thành phần quan trọng nliAÌ là núl hỗ trự GPRS dịch vụ (SGSN) và nul hỗ Irự GPRS cổng (CỈGSN) Các Ihành phần quan trọng khác trong mạng nhưng chưa được xác định

rõ là Trung lâm dịch vụ điểm- đa điổm(PTM-SC) được dành riêng cho các dịch

vụ PTM Lrong mạng GPRS Ngoài ra còn cỏ Gatcgway ngoại biên BG (Border Gateway) (dược sử dụng chú yếu với chức năng hảo mật và được sử dụng ở kêì nối với mạng trục PLMN khác), Gateway lính cước (Charging Gateway) và Gateway chặn (Interception Gateway)

Trong khi mạng GSM hiện lại được thiết kế chủ yếu phục vụ cho dịch vụ thoại llù mạng GPRS lập trung chủ yếu phục vụ dịch vụ dữ liệu Các mạng dữ liệu chuẩn như TCP/IP, X25 xem mạng GPRS như mội mạng con lỉìông thường

GGSN Irong mạng CiPRS đỏng vai trò như mội hộ định luyến (router) nain ẩn trong các đặc Irưng riêng của GPRS Các máy di động của ihuC hao có lliô’ đưoe cấp phái địa clìỉ động hoặc tĩnh Irong mạng dữ liệu và dữ liệu được Iruycn đi luôn

sử dụng gateway được chí định bởi địa chỉ này

CÁC TIỈÀNIỈ PIỈẦN C ơ BẢN CỦA MẠNG GPRS

2.1.1 Các máy (li động GPRS

Các máy di động GPRS (viết lắt là MS GPRS) được phân chia thành ha lớp A, B và c :

Các máy di động lớp A có khả năng sử dụng đồng thời các dịch vụ GPRS

và dịch vụ chuyển mạch kônh ( ví dụ: tại cùng một thời đidm MS lóp A có thổ vừa thực hiện cuộc gọi thoại thông thường vừa liếp nhận số liệu GPRS ) Các

MS GPRS lớp B có thể kết nối lới cả hai hộ ihống GSM và GPRS một cách dồng lliời MS GPRS lớp B luôn chò thông tin Um gọi từ cả hai hộ lhống( C ị u a các kêiilì lìm gọi GPRS) nhưng lại mội thời điểm nỏ chỉ có thể sử dụng rnộl Irong liai clịcli

vụ : chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gỏi

Các MS GPRS lớp c chỉ có thể chọn kết nối lới mạng CivSM hoặc kốl nòi tới mạng GPRS và không có chế độ hoại động đổng lliòi

Trong hệ lliống GSM, MS sử dụng mội kênh cho lưu lượng đưòng lên và một kênh cho lưu lượng dường xuống Trong hệ Ihống GPRS, các MS GPRS có Ihể sử dụng nlìiều kênh( khc thời gian) cho đường lên và đường xuống Số kênh dùng cho dường lên và dường xuống có ihể khác nhau

2.1.2 Ilệ thống trạm gốc (BSS)

BSS được nâng cấp với các giao thức GPRS mới ờ giao diện giữa BSS Víì SGSN( giao diện Gh) và cải liên các giao ihức RLC/MAC ơ giao <Jiện vô luyến Giao diện giữa BTS và BSC (giao diện Abis) cũng đưực nâng cấp đổ hỗ trự GPRS

BSS cấp phát dộng các lài nguyên mạng cho các MS klii có dữ liệu illII hoặc phát

và ihu hổi ngay sau khi hoàn ihành việc truyền dữ liệu

2.1.3 M SC/HLR

HLR dược nâng cấp và chứa dữ liệu lliuê bao GPRS c ỏ lliể Iruy cập MLR

lừ SCỈSN qua giao diện Gr và lừ GGSN qua giao diện Gc Đối vói các MS (li chuyến, cần cỏ HLR nằm trong mạng PLMN khác với mạng PLMN hiện lliời của SGSN Toàn hộ các MS đều sử dụng HLR nằm Irong mạng chủ PLMN IILR được nâng cấp với chú yếu là các thông tin về thuê hao GPRS

MSC/VLR có ihể được cải liến nhằm lăng lính hiệu quả Irong việc phối kốl hợp các dịch vụ CiPRS với các dịch vụ không phải là GPRS (non-GPRS) và hổ sung Ihêm giao diện Gs sử dụng các giao Ihức BSSAP+ (là một lộp CO M của các giao lliức BSSAP) Việc tìm gọi đối với các cuộc gọi chuyển mạch kênh có the thực hiện hiệu quả hưn thông qua SGSN, như vậy, có Ihể kết hợp việc cập nliậl dữ liệu vi li í cho cá ihuô hao GPRS và non-GPRS Giao diện Gs cho phép 111 ici kế

MS GPRS lớp B dỗ dàng hem

2.1.4 Nút Ỉ1Ỗ trợ GPRS dịch vụ ( SGSN)

SGSN là mội Irong số các thành phán quan trọng nliấl của mạng CÌPRS SGSN thực hiện các chức năng như quản lý di động, nhận Ihựe và dăng ký SCỈSN kốl nối với BSC và là điểm truy cập dịch vụ tới mạng GPRS của các thuê hao GPRS (hình 2.1) SGSN thực hiện chuyển đổi giao lỉiức lừ giao thức IP (.lùng Irong mạng Irục sang giao 111 ức SNDCP và LLC sử dụng giữa SGSN và MS Các lóp này lliực hiện việc nén và mã hoá SGSN cũng Ihực hiện việc nhận 111 ực cho

MS GPRS Khi việc nhận thực thành công, SGSN đăng ký MS với mạng CìPRS và quán lý di động dối với MS này Khi MS muốn Irao đổi dữ liệu với mạng bên ngoài, SGSN chuyển tiếp dữ liệu lới GGSN thích hợp

2.1.5 Nút hỗ trợ GPRS cổng ( GGSN)

GGSN được kc'l nối với mạng bên ngoài nlur Internet và X25. Nhìn lừ các mạng bên ngoài GGSN đóng vai trò là bộ định luyến lới mội mạng nhó vì CKÌSN

ẩn trong cơ sơ hạ tầng mạng GPRvS Khi GCiSN nhận được dữ liệu chuyển lói mộl thuê hao xác định, nó kiểm tra xem thuê hao này đang ở trạng llnti nào rồi quyốl (.lịnh chuyển tiếp dữ liệu lới SGSN phục vụ thuê bao hay loại bỏ dữ liệu Các gói lin lừ MS nguồn được định tuyến tới đúng mạng đích nliờ GGSN

2.1.6 Các mạng trục

Các mạng Irụe là các mạng 1P cư sử Nhà khai thác sử dụng các mạng Irục

đò trao đổi ihông tin trong nội bộ hoặc giữa các hệ Ihống GPRS Có hai loại mạng trục trong hệ Ihống GPRS Mạng trục hên trong PLMN cho phép các SCÌSN của cùng mội nhà khai thác trao đổi lliông tin với nhau Mạng Irụe giữíi các PLMN cho phép các SGSN của nhiều nhà khai ihác trao đổi Ihỏng tin với nhau Mạng trục bên trong PLMN sử dụng mạng ỈP riêng đổ đảm bảo hao mội và hiệu suất mạng GPRS Loại mạng trục giữa các PLMN dược các nhà khai thác lựa chọn dựa trên cơ sơ ihoả llniận về việc di chuyển giữa các PLMN (maming)

2.1.7 Khối điều khiển gói (PCU).

Chức năng của khối điều khiển gói là hiến dổi dữ liệu gói thành dạng tín hiệu cỏ Ihể Iruyền qua giao diện vô tuyến, quản lý các lài nguyên vô luyen và thực hiện các phép đo chấl lưựng dịch vụ (QoS) Thông thường PCU được đặl ớ BSQhình 2.1)

2.2 Các giao điện và các điểin chuẩn trong mạng GPRS

Bên cạnh các giao diện chuẩn của mạng GSM, trong mạng CiSM/CìPRS

CÒ11 cỏ thèm các giao diện G

Hình 2.2 Cúc giao diện và rác điểm chuẩn trong HÌỌH}> GSM/GPRS

1 lình 2.2 mô lả cấu trúc logic với các giao diện và các điểm chuẩn của mạng GSM/GPRS

• Giao diện Gb : Là giao diện giữa SGSN và BSS Gh dùng để li uyền lliông tin báo hiệu và dữ liệu GPRS giữa mạng vô luyến GSM (BSS) và phần GPRS Giao diện này sử dụng Frame Relay để truyền các thông tin

• Giao diện Gc: Là giao diện giữa GGSN và HLR GGSN có thể yêu cẩu lliông lin cập nliậl vị 11 1 đối với NRCA thông qua giao diện luỳ chọn này Trong liêu chuẩn cũng xác định việc sử dụng mộl Proxy CiSN nlur là một hộ chuyển dổi