Vàhơn bao giờ hêt ở Việt nam và thế giới đang chứng kiến những thay đổi lớn và sự phát triển rấtnhanh chóng của ngành thông tin di động, từ công nghệ 2G chuyển sang 3G là một bước tiếnqu
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Trang 2ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ
1 Họ và tên học viên: Ngô Diên Hưng
Tel: 0936230784 Mail: hung.d.ngo@ericsson.com
2 Chuyên ngành: Kĩ Thuật Điện Tử
3 Lớp: Cao Học Điện Tử 16 - khoá 16
4 Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Giao thông Vận tải
5 Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Hoài Trung
Tel: 0982341176 Mail: hoaitrunggt@yahoo.com
Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp thiết kế các dịch vụ giá trị gia tăng của Ericsson cho mạng di động Vinaphone
Học viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)
Ngô Diên Hưng
Trang 3
PHẦN MỞ ĐẦU I.Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây thông tin di động đã đạt được những thành tựu vượt bậc Thông tin
di động cho phép người sử dụng đàm thoại ở mọi nơi mọi lúc trong vùng phủ sóng, kể cả khiđang di chuyển Ngoài ra thông tin di động còn đáp ứng nhiều dịch vụ khác như: nhắn tintruyền số liệu, truyền thông đa phương tiện, xác định vị trí người sử dụng mà các dịch vụkhác không thể thực hiện được Do vậy, nhu cầu về thông tin di động ngày một tăng lên Vàhơn bao giờ hêt ở Việt nam và thế giới đang chứng kiến những thay đổi lớn và sự phát triển rấtnhanh chóng của ngành thông tin di động, từ công nghệ 2G chuyển sang 3G là một bước tiếnquan trọng trong ngành di động và công nghệ 3G đang được nhắc đến nhiều hơn bao giờ hết.Bởi 3G có khả năng đem lại các dịch vụ dữ liệu băng rộng, thoại và đa truyền thông mới Cụthể hóa bởi tính ưu việt đó là hàng loạt các dịch vụ giá trị gia tăng nổi trội đem lại lợi ích to lớncho người dùng như: quản lí cuộc gọi, cuộc gọi kèm hình ảnh, thông tin dịch vụ tổng hợp, dịch
vụ cộng đồng trên di động hay âm nhạc di động
Vì vậy nghiên cứu giải pháp để phát triển hơn nữa các dịch vụ giá tri gia tăng và tối ưu hóa cácdịch vụ trong 3G là một vấn đề cực kì quan trọng
II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Tìm hiểu thực tại của các nhà mạng tại Việt Nam, những vấn đề tồn tại :cơ sở hạ tầng và dịch
vụ cung cấp của các nhà mạng ở thế hệ 2G, 2.75G Những khó khăn, thách thức khi tiến lênthế hệ tiếp theo 3G Hiểu và nắm rõ về kĩ thuật VAS,vai trò của VAS trong mạng di động 3G
và các dịch vụ ứng dụng
III Đối tượng nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu:
- Nghiên cứu công nghệ 3G: con đường tiến lên 3G, kiến trúc của mạng 3G vànhững tính năng ưu việt của nó, Sự khác biệt so với 2 G: dịch vụ và cơ sở hạ tầng
- Các dịch vụ giá trị gia tăng trong 3 G
- Đề xuất thiết kế các giải pháp dịch vụ giá trị gia tăng trong mạng Vinaphone
IV Phạm vi nghiên cứu
Trang 4Nghiên cứu công nghệ 3G, dịch vụ và các giải pháp thiết kế dịch vụ giá trị gia tăngchomạng di động Vinaphone, và chuẩn bị những bước tiến mới hướng tới thế hệ 4G.
V Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong quá trình làm đề tài:
- Tìm hiểu tài liệu: Website về công nghệ viễn thông, tài liệu của Ericsson về thông tin diđộng thế hệ 3G
- Qua đề xuất thực tế của Ericsson trong việc thiết kế các giải pháp dịch vụ gia tăng choVinaphone
VI Kết cấu của luận văn:
Chương 1: Các hệ thống thông tin di động
Chương 2: Hệ thống thông tin di động 3G
Chương 3: Thiết kế giải pháp một số dịch vụ giá trị gia tăng của Ericsson trong mạng
3G của Vinaphone
NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT
Chương 1: Các hệ thống thông tin di động
1.1 Thế hệ thông tin di động thứ 1
1.2 Thế hệ thông tin di động thứ 2
1.3 Thế hệ thông tin di đông thứ 3
Chương 2: Hệ thống thông tin di động 3G
2.1 Cấu trúc của hệ thống 3G
2.2 Hệ thống VAS
2.3 Các dịch vụ của hệ thống thông tin di động 2G
2.4 Các dịch vụ của hệ thống thông tin di động 3G
Chương 3: Thiết kế giải pháp một số dịch vụ giá trị gia tăng của Ericsson trong
mạng 3G của Vinaphone
Trang 53.1 Cấu trúc của mạng Vinaphone
3.2 Cấu trúc hệ thống VAS của Vinaphone
3.3.Các vấn đề liên quan đến dịch vụ giá trị gia tăng
3.4 Thiết kế giải pháp của Ericsson cho mạng di động Vinaphone
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
VII Dự kiến tiến độ thực hiện
Luận văn dự kiến được hoàn thành trong khoảng 6 tháng (25 tuần) kể từ khi ra
quyết định giao đề tài Cụ thể như sau:
TT
CHƯƠNG MỤC
TIẾN
ĐỘ (tuần)
3 Chương III và phần Kết luận, kiến nghị 15
(Ghi chú: Quá thời hạn nêu trên mà chưa hoàn thành luận văn, học viên phải đến trường để làm thủ tục gia hạn theo quy định)
VIII Tài liệu tham khảo
[1] Ericsson document, WCDMA-Procedures-Protocols-LZT1238772, 2009
[2] Ericsson document, Coverage and capacity dimensioning guideline, 2009
[3] Timo Halnen, Javier Romero, Juan Melero; (2003) GSM, GPRS and EDGE Performance (Evolution Towards 3G/UMTS); John Wiley & Sons, Ltd
[4] Rudolf Tanner, Jason Woodard, WCDMA Requirements and Practical Design (2004), John Wiley & Sons, Ltd
Trang 6[5] Tổng quan mạng WCDMA TS Nguyễn phạm Anh Dũng, 2008
[6] 3GPP, UTRAN System Engineering, 2009
Giáo viên hướng dẫn Bộ môn Kỹ thuật viễn thông
+ Năm 1982, hội nghị quản lý bưu điện và viễn thông ở Châu Âu (CEPT – EuropeanConference of Postal and Telecommunications ad minstrations) thành lập 1 nhóm nghiêncứu, GSM – Group Speciale Mobile, mục đích phát triển chuẩn mới về thông tin di động ởChâu âu
+ Năm 1987, 13 quốc gia ký vào bản ghi nhớ và đồng ý giới thiệu mạng GSM vào năm1991
+ Năm 1988, Trụ sở chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI – European TelecommunicationStandards Institute) được thành lập, có trách nhiệm biến đổi nhiều tiến cử kỹ thuật GSMthành chuẩn European
+ Ngày 01/07/1991 ở Phần Lan (finland) cuộc gọi điện thoại GSM đầu tiên từ công viênHelsinki, đánh dấu GSM900 Phase 1 ở European
Trang 7+ Năm 1995, chuẩn GSM đã phát triển lên Phase 2 Tập trung phát triển vào phát đàm thoại
và những dịch vụ liên quan đến những cuộc gọi đàm thoại
+ Năm 1998, 3GPP (the Third Generation Partnership) phát triển chuẩn GSM lên GPRS vàEDGE
Sự phát triển kỹ thuật từ FDMA -1G, 2G – là kết hợp FDMA và TDMA, 3G – CDMA
1.1.2 Giới thiệu mạng di động GSM
Hệ thống GSM làm việc trong một băng tần hẹp, dài tần cơ bản từ (890-960MHz).
Băng tần được chia làm 2 phần:
Uplink band từ (890 – 915) MHz
Downlink ban từ (935 – 960)MHz
Băng tần gồm 124 sóng mang được chia làm 2 băng, mỗi băng rộng 25MHz, khoảngcách giữa 2 sóng mang kề nhau là 200KHz Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng biệt cho 2đường lên và xuống gọi là kênh song công Khoảng cách giữa 2 tần số là không đổi bằng45MHz Mỗi kênh vô tuyến mang 8 khe thời gian TDMA và mỗi khe thời gian là một kênhvật lý trao đổi thông tin giữa MS và mạng GSM Tốc độ mã từ (6.5 – 13)Kbps
125 kênh tần số được đánh số từ 0 đến 124 được gọi là kênh tần số tuyệt đối ARFCN(Absolute Radio Frequency Channel Number)
Ful(n) = 890 MHz + (0,2MHz) * n
Fdl(n) = Ful(n) + 45MHz
Với 1 <= n <= 124
Cấu trúc của 2 kênh vật lý và kênh logic:
- Các kênh vật lý là một khe thời gian ở một tần số vô tuyến dành để truyền tải thông tin ởđường vô tuyến của GSM Mỗi một kênh tần số vô tuyến được tổ chức thành các khungTDMA dài 4,62ms gồm có 8 khe thời gian (một khe dài 577 s)
- Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữa BTS và MS Các kênh logic nàyđược đặt vào kênh vật lý nói trên Có thể chia các kênh logic gồm 2 loại kênh: các kênhlưu lượng (TCH) và các kênh báo hiệu điều khiển
1.1.2.1 Các thành phần của hệ thống.
PLMN theo chuẩn GSM được chia làm 3 phân hệ:
Trang 8 Phân hệ chuyển mạch: NSS (Network Switching Subsytem): MSC, HLR, VLR, AuC,EIR
Phân hệ vô tuyến: RSS = BSS + MS ( RSS – Radio SubSystem)
-> MS = ME +SIM: Trong SIM chứa các số nhận dạng IMSI, TMSI; số hiệu nhận dạngvùng định vị LAI
- > BSS = TRAU + BSC + BTS: BSS kết nối với NSS qua cổng PCM cơ sở 2Mbps
Phân hệ vận hành và bảo dưỡng (khai thác) – OMS (Operation and MaintenanceSubsystem) Phân hệ khai thác thực hiện 3 chức năng chính: Khai thác và bảo dưỡngmạng, Quản lý thuê bao và tính cước, Quản lý thiết bị di động
Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống GSM
A phân hệ vô tuyến
BSS (Base Station System ) có chức năng cung cấp đường truyền giữa MS với tổng đài
MSC BSS trao đổi thông tin với MS trên giao diện vô tuyến Um và với MSC (SGSN) bằngcác truyến truyền dẫn 2Mbps qua giao diện A(Gb): BSS = BSC + BTS + TRAU (TCE)
BSC ( Base Station Controller) điều khiển 1 vài Cell (1 vài BTS) vàquản lý tất cả giao diện
vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển xa BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấnđịnh, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover) Trong thực tế BSC là
Trang 9một tổng đài nhỏ có vai trò quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao BSC phảithực hiện 1 vài chức năng:
- ước lượng báo hiệu giữa MS và tổng đài (mạng lõi – CN)
- performing gaging in a group of cells for every mobile terminating call (MTC)
- Quản lý tài nguyên vô tuyến đối với mỗi BTS
- Chuyển mạch khe thời gian từ mạng lõi tới đúng BTS
- Cung cấp điểm truy cập bảo trì và vận hành chính cho toàn bộ BSS
- Lưu dữ cấu hình data đối với tất cả những phần tử trong BSS
Handover là 1 thuê bao từ Cell này đến cell khác, yêu cầu mọi BTS phải:
Đánh giá thông báo đo lường được phát từ mọi di động trong xuốt quá trình gọi, đểxác định khi nào thì chuyển giao
Truy cập tới tài nguyên có sẵn trong mỗi BTS hàng xóm;
Có thể thông tin với BTS hàng xóm để yêu cầu tài nguyên cho mỗi mobile cầnhandover, và hợp tác handover
Hợp tác handover(chuyển giao) với tổng đài điện thoại mục đích để nó biết BTS nàođang xử lý mỗi cuộc gọi
BTS (Base Transceiver Station) trong 1 cell BTS có chức năng trao đổi thông tin với MS.
Mỗi BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vôtuyến để cung cấp giao diện vô tuyến cho một cell Dung lượng kênh thoại của mạng GSM,trong bất kỳ một vùng, được xác định bởi số lượng tần số mang trên mỗi cell và mật độ celltrên một vùng nhiệm vụ chính của BTS là:
- Mã kênh (sử dụng FR, HR hoặc EFR), iết mật mã và giải mật mã (chỉ với những kếtnối chuyển mạch kênh)
- đồng bộ một vài mật MS về thời gian và tần số
- Khối vô tuyến tương tự để điều chế, khuyếch đại và phối hợp thu phát
- Khối băng gốc để phối hợp tốc độ truyền thoại, số liệu và mã hoá kênh
- sự ước lượng và optimizatin về chất lượng phát UL và DL (sử dụng nhiều cách đoriêng và những thông báo đo MS)
Trang 10TRAU(TCE): Tín hiệu trên giao diện vô tuyến được mã hoá ở tốc độ 13kbps sử dụng mã
tiền định tuyến tính LPC Để thích ứng tốc độ này với tốc độ mạng thoại cố định PSTN cần
có bộ chuyển đổi mã TRAU để chuyển đổi giữa 13kbps LPC và 64kbps PCM giữa MS vàMSC TRAU có thể đặt tại BTS, BSC hoặc tại MSC Mỗi 20ms chứa 260bit tiếng sẽ được
bổ sung 60bit và tốc độ luồng số mỗi kênh đạt 16kbps Với truyền số liệu, không cầnchuyển đổi mã nhưng tốc độ số liệu thay đổi từ 9,6kbps lên 16kbps để truyền trền giao diệnkênh mặt đất (trong đó có 3kbps TRAU)
ME (Mobile Equiptment) = hardware + software là htiết bị di động ME tương đương số
IMEI = Assigned at the factory
SIM: lưu giữ thông tin nhận thực thuê bao và mật mã hoá/ giải mật mã hoá Các thông tin
lưu dữ trong SIM
Các sô nhận dạng IMSI, TMSI
- Khoá nhận thực Ki
- Khoá mật mã Kc
- Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI (LAI – Location Area ID)
- Danh sách các tần số lân cận
Có 3 lớp khác biệt của thiết bị di đ ộng (ME) GPRS với GSM
- Lớp A: thiết bị có khả năng xử lý cuộc gọi thoại và chuyển gói data ở cùng mộtthời điểm
- Lớp B: Thiết bị có thể xử lý thoại hoặc lưu lượng gói data và có thể đặt việcchuyển gói ở trạng thái trờ để nhận cuộc gọi thoại
- Lớp C: Thiết bị có thể xử lý cả 2 thoại và data
B phân hệ chuyển mạch
MSC ( Mobile service Switching Centre) có nhiệm vụ điều phối việc thiết lập cuộc gọi
đến những người sử dụng mạng GSM Một mặt giao tiếp với BSS, mặt khác giao tiếp vớimạng ngoài (qua GMSC) MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các
bộ điều khiển trạm gốc BSC MSC thực hiện các chức năng: Xử lý cuộc gọi, vận hành vàbảo dưỡng, chức năng tương tác và tính cước MSC có thể triển khai ở 2 dạng: MSC server -
xử lý báo hiệu; CS-MGW xử lý báo hiệu người dùng
Trang 11MSC server điều khiển cuộc gọi từ lúc bắt đầu đến kết thúc trong miền CS, hoàn thànhbáo hiệu và biên dịch vào trong mạng báo hiệu Chứa dữ liệu dịch vụ thuê bao trong VLR và
dữ liệu liên quan CAMEL
CS-MGW (Circuit Switch - Media Gateway Function) giúp chuyển đổi phương tiện,điều khiển vật mang và xử lý kích thước gói qua giao diện Iu H.248 được đề nghị để xácnhận mã phụ thêm và những giao thức đóng khung
IWF (the Interworking Function) nối tới MSC để cung cấp liên kết giữa mạng PLMN và
mạng cố định (ISDN, PSTN và PDNs) Việc giao tiếp với mạng ngoài đòi hỏi cổng thíchứng (các chức năng tương tác IWF) để thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM và cácmạng ngoài Chức năng của IWF là
- phụ thuộc vào dịch vụ và loại mạng cố định
- Chuyển giao thức được dùng trong mạng PLMN sang những giao thức được dùngtrong mạng cố định
GMSC (the Gateway MSC): Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết
cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng GMSC mà không cần biết vị trí hiệnthời của thuê bao.GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao và địnhtuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú).Muốn vậy, trước hết các tổng đài phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúngHLR cần thiết và hỏi HLR này: MSC -> HLR tương ứng -> MSC có MS
- GMSC quyết định điều khiển kết nối với mạng bên ngoài, khi truy vấn tới HLR vàMSC
- Được triển khai trên 2 thực thể: GMSC server – xử lý báo hiệu và CS-MGW
- Nếu cuộc gọi là đàm thoại/quảng bá, thì call được định tuyến trực tiếp tới MSC kết nốivới VBS/VGCS
HLR (the Home Location Register) là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin
về thuê bao
- Các số nhận dạng thuê bao IMSI, MSISDN
- Các thông tin về thuê bao (từ 1-4 triệu thuê bao )
- Danh sách các dịch vụ MS được/hạn chế sử dụng
Trang 12- Số hiệu VLR đang phục vụ MS
AuC (the Authentication Centre) là cơ sở dữ liêu lưu giữ các khoá thuê bao Ki cho tất cả các
thuê bao trọng mạng AuC có chức năng nhận thực và tạo khoá Kc để sử dụng trong cuộcgọi
VLR (the Visition Location Register) là cơ sở dữ liệu trung gian lưu giữ tạm thời thông tin
về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR
- Vị trí hiện thời của MS trong vùng phục vụ MSC nào
- Trạng thái thuê bao (bận-busy, rỗi-idle)
- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI
- Nhận dạng vùng LAI
- Số lưu động trạm di động MSRN
EIR (the Equipment Identity Register) là cơ sở dữ liệu thông tin về tính hợp lệ của thiết bị
ME qua số IMEI Một số thiết bị sẽ có số IMEI thuộc 1 trong 3 danh sách
- Sách trắng: IMEI hợp lệ
- Sách đen: IMEI của MS bị mất cắp
- Sách xám: IMEI của MS bị lỗi không đáp ứng đựơc chuẩn GSM
EIR được truy cập từ MSC của mạng hoặc MSC mạng khác Trong mạng có thể có nhiềuEIR
SMS – GMSC (SMS Gateway MSC) là một giao diện giữa trung tâm SMS và PLMN,
message ngắn được gửi tới MS từ trung tâm dịch vụ (SC – Service Centre)
1.1.2.2 Các giao diện trong mạng GSM
+ Giao diện A giữa BSS – MSC: Là khả năng cung cấp nhiều dịch vụ cho những người dùng
GSM và thuê bao Thêm vào đó, giao diện A cho phép cấp phát tài nguyên phù hợp trongmạng PLMN, vận hành và bảo quản những tài nguyên này
+ Giao diện Abis giữa BSC – BTS: là giao diện giữa BSC và BTS Giao thức sử dụng ở lớp
2 trên Abis là LAPD (Link Access Procedure on D channel) LAPD có chức năng phát hiện
và hiệu chỉnh lỗi, cũng như phân định khung Đó là, thêm vào các cờ (flags) ở đầu và cuốicủa khung
Trang 13Ở lớp 3 hầu hết bản tin, gồm bản tin RR, qua BTS Tuy nhiên, một vài bản tin RR liênquan thiết bị vô tuyến và phải được xử lý bởi BTS Việc biến đổi bản tin RR quan trongđược thực hiện trong BTS Ví dụ bản tin RR là bản tin mật mã, ở đó khóa mã chỉ được gửitới BTS và không tới MS
+ Giao diện B giữa MSC server – VLR: VLR là cơ sở data định vị và quản lý những thuê
bao di động roaming đến khu vực MSC server mà VLR kết hợp Bất kỳ khi nào MSC servercần data liên quan tới MS trong khu vực MSC này, nó sẽ tham chiếu tới VLR Khi MS roamđến một vùng định vị khác, nó sẽ updating thông tin location với MSC server ở nơi đó,MSC server lại thông tin tới VLR để chứa thông tin này Khi một thuê bao kích hoạt dịchphụ hay giảm bớt một vài data gắn với dịch vụ, MSC server thông tin (thông qua VLR) tớiHLR là nơi chứa nhiều sửa đổi và updata tới VLR nếu yêu cầu Giao diện B bên trong MSCserver/VLR
+ Giao diện C giữa HLR và MSC server: GMSC server phải tham chiếu tới HLR thuê bao
yêu cầu để thực hiện định tuyến thông tin cuộc gọi hoặc bản tin ngắn (SMS) tới thuê bao đó
+ Giao diện D giữa HLR và VLR; Giao diện D được dùng để trao đổi data định vị MS và
quản lý thuê bao
+ Giao diện E giữa những MSC server: Khi một MS di chuyển từ một MSC này tới một
MSC khác trong suốt cuộc gọi, tiến trình handover phải thực hiện để duy trì thông tin Do
đó, những MSC server phải trao đổi data để bắt đầu và thực hiện hoạt động
Khi SMS được dịch chuyển giữa MS và trung tâm dịch vụ SMS, giao diện này có chứcnăng dich chuyển message giữa MSC server phục vụ MS và MSC server làm việc với SC
+ Giao diện F giữa MSC server và EIR: Giao diện F dùng để trao đổi data, mục đích để EIR
có thể xác nhận tình trạng IMEI được gửi từ MS
+ Giao diện G giữa những VLR: Tiến trình đăng ký định vị sẽ xảy ra khi thuê bao di động di
chuyển từ VLR này tới VLR khác Tiến trình này gồm việc phục hồi lại IMSI và nhữngtham số xác nhận từ VLR cũ
+ Điểm giao diện Nc giữa MSC server và GMSC server : Trên điểm giao diện Nc, việc điều
khiển cuộc gọi cơ sở giữa mạng - mạng được thực hiện Ví dụ là ISUP hoặc BICC (BICC –Bearer Independent Call Control)
