Mạng không dây và di động MobileWirelessNetwork c3

... riêng, gọi) Không giao tiếp với mạng di động sở, mà dùng kiến thức giải thuật gán kênh mạng để dự đoán kênh rỗi để dùng cho CDPD Đƣợc dùng nhƣ dịch vụ không dây mở rộng cho PSTN mạng liệu (nhƣ... CDPD Giao di n không khí CDPD (Air Interface)     CDPD channel streams: 19.2Kbps duplex wireless link Dùng kênh di động RF rỗi CDPD transmission không đƣợc giao thoa với voice di động Forward...NỘI DUNG      Báo hiệu mạng Báo hiệu mạng IS-41 Chuyển tiếp liên hệ thống chứng thực IS-41 Báo hiệu mạng PACS Dữ liệu gói dạng số cho mạng di động College Of Information & Communication

Trang 1

MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG

(Mobile & Wireless Network)

CHƯƠNG 3

BÁO HIỆU MẠNG VÀ DỮ LIỆU GÓI DẠNG SỐ

CHO MẠNG DI ĐỘNG

(NETWORK SIGNALING & CELLULAR DIGITAL PACKET DATA)

College Of Information & Communication Technology

Department of Computer System & Data Communication

Nguyễn Hoàng Việt

Trang 2

 Báo hiệu mạng

 Báo hiệu trong mạng IS-41

 Chuyển tiếp liên hệ thống và chứng thực trong IS-41

 Dữ liệu gói dạng số cho mạng di động

NỘI DUNG

Trang 3

BÁO HIỆU MẠNG

(Network Signaling)

 Nối kết giữa PCS Network (PCN) và PSTN nhằm:

 Mobility management: theo dõi vị trí của người dùng di động

 Call control: thiết lập đường đi cho cuộc gọi (call path) giữa một

người dùng di động và các thành phần khác

 Interconnection interfaces: các giao diện kết nối giữa chúng

 Message routing: chọn đường trao đổi thông tin

 Mobile Identification Number (MIN): phương tiện chính để

nhận dạng một MS (Mobile Station)

 Universal Personal Telecommunication (UPT) number:

một số gắn liền với một thuê bao di động (mobile subscriber)

Trang 4

BÁO HIỆU TRONG MẠNG IS

Signaling System No 7

 Giao thức báo hiệu PSTN

 Kết nối giữa PCN (PCS Network) and the PSTN

STP

MSC SSP Trunk

 SSP: Service Switching Point

 STP: Signal Transfer Point

 SCP: Service Control Point

Trang 5

 SSP (Service Switching Point)

 Thực hiện xử lý cuộc gọi

 MSC trong UMTS là một SSP

 SCP (Service Control Point)

 Lưu trữ Cơ sở dữ liệu

Signaling Links

Trunk

PSTN

PCN (PCS Network)

(SCP)

Trang 6

Có 6 dạng link báo hiệu:

 A link (access link):

 Nối kết một điểm cuối báo hiệu (như

SCP/SSP) đến một STP.

 Các thông điệp xuất phát hoặc đến từ các

điểm cuối báo hiệu dùng A link

 B link (bridge link):

 Nối kết các STP chính (Peer/Primary STP),

là các STP từ mạng này đến mạng khác.

 C link (cross link):

 Nối kết các STP thực hiện các chức năng đặc thù theo dạng cặp đôi.

 C link chỉ được dùng khi một STP không có một đường đi sẵn dùng đến một điểm báo hiệu đích.

 Các SCP cũng có thể được triển khai thành cặp để cải thiện độ tin cậy, tuy nhiên các cặp SCP không được nối kết bằng các link báo hiệu

Trang 7

 D link (diagonal link):

 E link (extended link):

 Nối kết một SSP với một STP thay thế

 Cung cấp một đường đi thay thế nếu một

SSP không thể đến được STP chính (home)

của nó thông qua một A link

 Không thường được dùng, trừ khi muốn tăng cường độ tin cậy

 F link (fully associated link):

Trang 8

Truyền thông tin báo hiệu

 MTP Level 1 định nghĩa các đặc điểm về

chức năng và điện của các nối kết báo hiệu

dạng số

 MTP level 2 bảo đảm việc truyền tín hiệu

qua link báo hiệu (điều khiển luồng, kiểm

soát thứ tự, kiểm soát lỗi)

 MTP Level 3 làm nhiệm vụ vach đường và

quản trị mạng

 TCAP (Transaction Capabilities

Application Part)

 Cung cấp khả năng trao đổi dữ liệu dạng

không nối mạch giữa các ứng dụng qua

mạng SS7 với dịch vụ SCCP không nối kết

 Thông điệp TCAP truyền các Yêu cầu và trả

lời giữa SSP và SCP OSI Reference Model and the SS7 Protocol Stack

OMAP MAP TCAP

SCCP

MTP Level 3 MTP Level 2 MTP Level 1

OSI Layers Application

Presentation Session

Transport

Network

Data Link Physical

The SS7 Layers

ISDN-UP

Trang 9

Control Part)

 Cung cấp các dịch vụ mạng theo

hướng nối kết và không nối kết

 Dịch địa chỉ Global Title Translation

(GTT) tại MTP Level 3

 Global Title là một địa chỉ (như mobile

subscriber identification number,

calling card number,…) được dịch sang

destination point code và subsystem

number

 ISUP (Integrated Services Digital

Network User Part)

OMAP MAP TCAP

SCCP

MTP Level 3 MTP Level 2

Transport

Network Data Link

The SS7 Layers

ISDN-UP

Trang 10

 TUP (Telephone User Part)

 Vài nước (China, Brazil), phần này

được dùng để hỗ trợ thiết đặt cuộc

SCCP

MTP Level 3 MTP Level 2 MTP Level 1

Transport

Network

Data Link Physical

The SS7 Layers

ISDN-UP

Trang 11

Nối Nối kết kết giữa giữa PCN PCN và và PSTN PSTN

Trang 12

Nối

Nối kết kết giữa giữa PCN PCN và và PSTN PSTN

 Signaling Interface biểu thị cho nối kết liên kết báo hiệu vật lý giữa PCN và PSTN

 A-Link signaling interface bao gồm các A-Link từ một MSC đến một cặp PSTN STP (hình a và c)

 D-Link signaling interface bao gồm các D-Link từ một cặp PCN STP đến một cặp PSTN STP (hình b và d)

 Trunk Interface biểu thị cho nối kết giữa PCN và PSTN, đƣợc hỗ trợ bởi tầng vật lý SS7

 Dạng 2A (Type 2A) với SS7 trunk interface cung cấp nối kết giữa PCN và một PSTN tandem switch (hình a và b)

 Dạng 2B (Type 2B) với SS7 trunk interface cung cấp nối kết giữa PCN và một PSTN end office switch (hình c và d)

 Cả hai dạng 2A và 2B đều đƣợc hỗ trợ bởi multi-frequency (MF) signaling protocols

Trang 13

Vạch

Vạch đường đường tin tin nhắn nhắn (Message Routing) (Message Routing)

 Vạch đường tin nhắn SS7 được thực hiện tại MTP và SCCP củamột nút (SSP, STP hoặc SCP)

 Tại mức MTP, tin nhắn báo hiệu được phát ra với địa chỉ thực củanút đích

 Mức MTP nhận các tin nhắn từ một nút gần kề hoặc từ TCAP,SCCP, ISUP layer của cùng nút đó

 DPC (destination point code) của tin nhắn dùng nhận dạng nút đích

 Vạch đường đến nút đích được xác định bởi MTP dựa vào cácbảng tìm kiếm

 Mỗi MS được gán một Mobile Identification Number (MIN)

Trang 14

 Các thao tác, quản trị và bảo trì

 TCAP message bao gồm 2 phần:

 Transaction: định nghĩa 4 dạng của package

 QueryWithPermission, Response

 ConversationWithPermission, Unidirectional

 Component: định nghĩa số và dạng của component (opreation)

Trang 15

Quản

Quản lý lý di di động động dùng dùng TCAP TCAP

Trang 16

STP1 STP2 STP3

HLR

RegistrationNotification (INVOKE) RegistrationNotification (INVOKE)

RegistrationNotification (RETURN RESULT)

RegistrationNotification (RETURN RESULT) RegistrationCancellation (INVOKE)

T4

T5

T1

Trang 17

Quản

 Luồng thông điệp IS-41 TCAP cho MS registration

Trang 18

Quản

 Luồng thông điệp IS-41 TCAP cho MS registration

Trang 19

PCN/PSTN Call Control PCN/PSTN Call Control dùng dùng ISUP ISUP

IAM COT ACM ANM

Step 1

Step 2

Step 3 Step 4

1 2 3 4 5

Signaling path from PSTN to PCN

Trang 20

PCN/PSTN Call Control

PCN/PSTN Call Control dùng dùng ISUP ISUP

 Dòng tin nhắn tiêu biểu cho dạng 2A với SS7 land-to-mobile call setup và release bao gồm một tandem switch

 Khi MIN đƣợc gọi, end office (EO) thông báo rằng số này dùngcho wireless service

 Giả sử rằng EO có khả năng gởi yêu cầu đến HLR

Local Directory Number) của MS

 Các tin nhắn đƣợc trao đổi trong số các switch, VLR và HLR làcác tin nhắn TCAP

Trang 21

 Step 1

Message (IAM) đến PCN MSC để khởi tạo báo hiệu cho thiết lậptrunk

 Khi IAM đƣợc gởi, IAM timer đƣợc đặt tại EO

 EO chờ nhận trả lời từ MSC trong thời gian timeout

 Step 2

 Nếu IAM gởi từ EO đến tandem chỉ định việc kiểm tra tính liên tục(continuity check), trunk đƣợc chọn từ tandem đến EO sẽ đƣợc kiểmtra để bảo đảm thoả mãn yêu cầu nối kết

Trang 22

 Step 3

 Khi IAM đến tại MSC, MSC gởi trang cho MS

 Một trong ba sự kiện sau xuất hiện:

 MS được nối kết với call khác

 Tình huống này được xem là đụng độ call

 Call được xử lý với call forwarding hoặc call waiting, hoặc MSC trả về tin nhắn REL (Release Message) tới EO với nguyên nhân đường dây bận

 MS rỗi

 MSC gởi Address Complete Message (ACM) đến EO

 Message thông báo cho EO về thông tin của MS, chỉ định tính phí, và to-end protocol yêu cầu

end- Khi EO nhận ACM, IAM timer dừng

 MS không trả lời trang

 MSC trả lại tin nhắn REL cho EO

Trang 23

 EO gởi một Release Message (REL) để chỉ rằng trunk đƣợc chỉ định

bị xoá khỏi nối kết

 Trunk không đƣợc đặt vào trạng thái rỗi đến khi tin nhắn Release Complete Message (RLC) đƣợc nhận

 Step 6

Trang 24

CHUYỂN TIẾP LIÊN HỆ THỐNG IS

(Intersystem Handoff in IS (Intersystem Handoff in IS 41) 41)

 Handoff giữa 2 kênh vô tuyến được điều khiển bởi 2 MSC khác nhau

 Các vấn đề liên quan:

 Phối hợp nhận dạng cell giữa 2 MSC láng giềng

 Phối hợp nhận dạng điều kiện nối kết MSC giữa 2 MSC láng giềng

 Hỗ trợ các tính năng của MS sau khi handoff

 Giới hạn chiều dài của chuỗi handoff

 Các chức năng của intersystem handoff:

 Handoff forward

 Handoff back

 Path minimization

Trang 25

hiện tại sang MSC mới

bằng cách tạo một

Trang 26

Trang 27

 MSC A sẽ kiểm tra trunk nối kết giữa nó và C:

 Nếu sẵn dùng: thiết lập HandoffToThird giữa nó và MSC C, báo về cho MSC B

đã thực hiện tốt

Trang 28

 Dựa trên A-key và SSD (Shared Secret Data)

 Các chức năng của Authentication:

Trang 29

CHỨNG THỰC TRONG IS

Chia Chia sẻ sẻ SSD (SSD Sharing) SSD (SSD Sharing)

 Các chức năng của việc chia sẻ SSD:

Center) và Hệ thống phục vụ (SS: Serving system) quản lý việcchia sẻ nhiệm vụ chứng thực cho một MS viếng thăm

thực của MS viếng thăm

 Sinh mã SSD

 IS-41 dùng một single master key called (A-Key 64 bit)

 A-Key đƣợc đƣa vào giài thuật Cellular Authentication and VoiceEncryption (CAVE) + thông tin không bí mật (nhƣ ESN của phone)+ vài dữ liệu ngẫu nhiên duy nhất → sinh ra 2 key mới:

Trang 30

Chia Chia sẻ sẻ SSD (SSD Sharing) SSD (SSD Sharing)

Trang 31

Global Challenge/Unique Challenge

 Chức năng của global challenge (hiệu lệnh chung):

 SS đƣa ra hiệu lệnh chứng thực số (NAC: numeric authenticationchallenge) đến tất cả các MS đang dùng một kênh điều khiển vôtuyến xác định

 Chức năng của unique challenge (hiệu lệnh duy nhất):

 SS đưa ra hiệu lệnh chứng thực số (NAC: numeric authenticationchallenge) đến MS và kiểm tra sự chính xác trong trả lời NAC củaMS

Trang 32

Cập Cập nhật nhật SSD SSD

 Cập nhật SSD:

 SSD trong MS sẽ bị thay đổi sang giá trị mới dưới sự điều khiểncủa AC

 Chỉ AC có thể thực hiện thao tác này

 Môt hiệu lệnh duy nhất sẽ được thực thi ngay sau việc cập nhậtSSD để xác định là MS đích đã thay đổi giá trị của nó thành công

 Cập nhật call history count:

không) sẽ điều khiển MS cập nhật giá trị COUNT của nó

trường hợp A-Key và SSD được dàn xếp

 COUNT được bảo quản bởi MS và Authentication Controller

Trang 33

BÁO HIỆU MẠNG PACS

 PACS (Personal Access Comunications System)

 Wireless telephone network

Trang 34

 PACS hỗ trợ:

 Điều khiển cuộc gọi (call control)

 Quản lý chuyển tiếp (handoff)

Advanced Intelligent Network (AIN) với:

 AIN switch

 AIN Service Control Point (SCP)

Trang 35

Kiến

Kiến trúc trúc của của PACS PACS

Trang 36

 RPCU phải giải quyết các vấn đề:

 Inter-RPCU handoff (tương tự inter-BSC handoff)

 Inter-radio port (inter-RP) handoff

 Chú ý:

 AM cũng có trong AIN SCP

đường ống cho các thông điệp ISDN REGISTER, thông qua AIN

Trang 37

AIN/ISDN Switch

 AIN/ISDN switch dùng:

 SS7 ISUP để thiết lập trunk và cho inter-system handoff

điệp AIN giữa switch and SCP

 Thông điệp AIN, thực tế là remote procedure calls (RPC) đến SCP

 Call control (standard ISDN)

 Automatic link transfer (ALT) (thông điệp FACILITY cho handoff)

 Báo hiệu non-call associated (NCA) (ví dụ, liên lạc giữa RPCU and VLR)

 Đăng ký và chứng thực, thông điệp REGISTER (đƣợc đóng gói trong một thông điệp AIN NCA-Data)

AIN/ISDN switch cũng cung cấp:

Trang 38

AIN Service Control Point (SCP)

 Cung cấp các dịch vụ, dữ liệu và thao tác nhằm hỗ trợ:

 Home Location Register (HLR)

 Visitor Location Register (VLR)

 Authentication Center (AC)

 Liên lạc với:

 External PCS databases qua giao thức IS-41

Trang 39

PACS Intersystem Handoff

 PACS Intersystem Handoff/Automatic Link Transfer (ALT) theo phương pháp IS-41 anchor switch

Trang 40

3

3 phương phương pháp pháp inter inter RPCU handoff RPCU handoff

 Để giảm ảnh hưởng của inter-RPCU handoff trên AIN SSP, một số phương pháp đã được đề nghị

 Switch loopback:

 Old RPCU gọi đến new RPCU để tạo nối kết thông qua switch

 Khuyết điểm: handoff dùng thêm 2 link giữa switch và các RPCU

 Direct connection:

 Các RPCU được nối kết bằng các trunk

phải có giao thức inter-RPCU handoff

 Three-way calling connection:

 Dùng phương tiện three-way calling có sẵn trong AIN switch

 Chỉ điều chỉnh nhỏ trong RPCU, không cần dùng thêm các trunk

Trang 41

3

3 phương phương pháp pháp inter inter RPCU handoff RPCU handoff

Trang 42

DỮ LIỆU GÓI DẠNG SỐ CHO MẠNG DI ĐỘNG (CDPD)

 CDPD (Cellular Digital Packet Data):

 Được AT&T Wireless Services phát triển năm 1992

 Là giao thức dùng lại mạng AMPS hoặc IS-136

 Truyền các gói tin (~1.5Kilobytes) qua các kênh truyền tiếng nóirỗi (hoặc đƣợc gán riêng, hoặc giữa các cuộc gọi)

thức về giải thuật gán kênh của mạng này để dự đoán khi nàokênh rỗi để dùng cho CDPD

một mạng dữ liệu (nhƣ Internet)

Trang 43

Kiến Kiến trúc trúc của của CDPD CDPD

 Hai lớp cơ sở của các thực thể mạng:

 Intermediate System (IS)

Trang 44

Các Các thực thực thể thể của của CDPD CDPD

 Mobile End System (M-ES):

 Mặc dù vị trí vật lý của M-ES có thể thay đổi theo thời gian việc truycập mạng liên tục vẫn đƣợc bảo đảm

Trang 45

Các

Các thực thực thể thể của của CDPD CDPD

 Mobile Database Station (MDBS):

 Điều khiển giao diện vô tuyến

 Cấp phát kênh vô tuyến

 Điều khiển truy cập đường truyền vô tuyến

 Dùng một modem-transceiver cho một cặp kênh vô tuyến (up &down link)

xử lý bởi máy tính điều khiển

 M-ES chỉ có thể giao tiếp với thế giới bên ngoài thông qua MDBS

Trang 46

Các

Các thực thực thể thể của của CDPD CDPD

 Mobile Data-Intermediate System (MD-IS):

 Kết nối một số MDBS thông qua nối kết cable hoặc vi ba

 Bao gồm frame relay switch, packet router, và workstation

 Nhận dữ liệu từ một mạng và chuyển nó đến một mạng khác

network protocol

Trang 48

Giao

Giao diện diện không không khí khí CDPD (Air Interface) CDPD (Air Interface)

 CDPD channel streams: 19.2Kbps duplex wireless link

 Dùng các kênh di động RF rỗi

 CDPD transmission không đƣợc giao thoa với voice di động

 Forward link: nối kết từ MDBS đến M-ES

 MD-IS gởi các khung đến MDBS trên forward link

 Chỉ các M-ES có NEI (Network Entity Identifiers) hợp lệ mới có

thể giải mã dữ liệu nhận đƣợc

Trang 49

Giao

Giao diện diện không không khí khí CDPD CDPD

 Reverse link: nối kết từ M-ES đến MDBS:

 Dùng DSMA (digital sense multiple access)

 MDBS quảng bá sự sẵn dùng của reverse link bằng cờ điều khiển idle/busy

 Nếu không có tín hiệu truyền trên reverse channel, MDBS đặt cờ điều

khiển là idle

 M-ES có thể truyền dữ liệu trên reverse link tại trang thái idle

 Nếu M-ES phát hiện trạng thái busy

 Chờ đợi sau khoảng thời gian ngẫu nhiên

 Kiểm tra lại trạng thái của cờ điều khiển

 Nếu 2 M-ESs phát hiện trạng thái idle và cùng truy cập reverse link

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	1,45 MB