chuyển giao , định tuyến, kịch bản cập nhật vị trí,chuyển giao , định tuyến, kịch bản cập nhật vị trí,chuyển giao , định tuyến, kịch bản cập nhật vị trí,chuyển giao , định tuyến, kịch bản cập nhật vị trí,chuyển giao , định tuyến, kịch bản cập nhật vị trí,chuyển giao , định tuyến, kịch bản cập nhật vị trí,
Trang 1Công việc chung - Tìm hiểu tài liệu.
- Làm word
- Làm Slide
Cập nhật vị trí
Tổng kết
Trang 2LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, thông tin liên lạc đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu trong mỗi chúng ta Ngoài các dịch vụ mà mạng điện thoại cố định cung cấp như: thoại, fax, dữ liệu, nhắn tin…, mạng di động còn cung cấp nhiều tính năng ưu việt của nó ở chất lượng dịch vụ, tính bảo mật thông tin, thiết bị nhỏ gọn, di chuyển linh hoạt và quan trọng hơn là đa dạng về dịch vụ.
Một trong những công nghệ được sử dụng rộng rãi không chỉ ở Việt Nam mà còn rất phổ biến ở các nước trên thế giới Đó là công nghệ GSM (Global System for Mobile communication- Hệ thống thông tin di động toàn cầu) Được phát triển từ năm 1982, với kĩ thuật phân chia theo thời gian (TDMA) giúp tăng dung lượng hệ thống, mã hóa tín hiệu, đảm bảo chất lượng dịch vụ GSM sử dụng SIM-CARD được gắn vào máy di động để nhận dạng thiết bị Việc duy trì một cuộc gọi khi đang di chuyển là một điều rất khó khăn Vì thế, trong bài tiểu luận hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về cách mà các thiết bị vô tuyến cập nhật vị trí, chuyển giao cũng như định tuyến các cuộc gọi trong mạng GSM Bài tiểu luận gồm 5 phần:
Phần 1: Tổng quan về báo hiệu trong GSM
Trang 3PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU TRONG GSM
1.1 Tổng quan về GSM
GSM (Global System for Mobile Communication): Hệ thống thông tin di độngtoàn cầu được đề xuất vào năm 1982 GSM là GSM là hệ thống thông tin tế bào số tíchhợp và toàn diện, được phát triển đầu tiên ở Châu Âu và nhanh chóng phát triển trên toànthế giới GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890 MHz-915 MHz và 935MHz-960 MHz, hiện nay là 1.8 GHz
Cấu trúc của một hệ thống GSM gồm 3 phần chính:
Trạm di động MS ( Mobile Station ) do thuê bao giữ.
Hệ thống con trạm gốc BSS ( Base Station Subsystem ): điều khiển liên kết với trạm di động.
Mạng và hệ thống con chuyển mạch NSS ( Network Switching Subsystem )
là phần chính của trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động, thực hiện chuyển mạch cuộc gọi giữa những người sử dụng điện thoại di động , và giữa di động với thuê bao cố định.
Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống GSM
Trang 41.2 Tổng quan về báo hiệu trong GSM
Mạng báo hiệu là một hệ thống truyền dẫn thông tin báo hiệu phục vụ các yêu cầu sử dụng khác nhau như: điện thoại, số liệu, khai thác và bảo dưỡng, Một mạng báo hiệu bao gồm các điểm báo SP ( Signaling Poin ) và các đường truyền báo hiệu SL ( Signaling Link ), hay cụ thể hơn mạng truyền dẫn bao gồm một số các tổng đài ( điểm nút ) thông tin với nhau qua kênh báo hiệu Hệ thống GSM sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 ( CCSN7: Common Channel Signalling Number 7 ) Ở CCSN7 đường báo hiệu tách riêng với đường tiếng, trong mạng này không cần phải có một kênh báo hiệu trên mọi đường nối Điều này có nghĩa là các bản tin báo hiệu có thể có các đường truyền khác nhau so với đường tiếng để đến điểm thu, để tránh nhầm lẫn người ta gán nhãn cho từng bản tin Kênh báo hiệu có thể chiếm một khe thời gian bất kỳ trên các đường truyền dẫn 2Mb/s ( trừ TS0 ) và được sử dụng để truyền tất cả các báo hiệu của các kênh thoại ở đường nối tương ứng.
Báo hiệu trong GSM gồm:
Báo hiệu giữa các MSC và các phần tử chuyển mạch NSS, bao gồm các giao thức cho báo hiệu kênh chung số 7 giữa MSC với VLR, HLR, GMSC và PSTN.
Báo hiệu giữa MSC và BSC của phân hệ trạm gốc BSS được thực hiện qua giao diện A
Báo hiệu giữa BSC và BTS trong phân hệ trạm gốc qua giao diện Abis.
Báo hiệu giữa BTS và MS thông qua giao diện vô tuyến Um
Trang 5Hình 1.2: Báo hiệu trong hệ thống GSM
Sau đó tìm đến kênh đồng bộ SCH để nhận được khung TDMA cho đồng bộ
Cuối cùng nó thực hiện cập nhật vị trí để thông báo cho VLR phụ trách HLR về vịtrí của mình Các cơ sở dữ liệu này sẽ ghi lại LAI hiện thời MS Giống như ở cậpnhật vị trí bình thường thông tin về LAI được MS nhận từ kênh BCCH
Bắt đầu từ lúc MSC/VLR công nhận là MS tích cực và đnáh dấu cờ “truy nhập tíchcực” vào trường dữ liệu cảu mình Cờ này gắn với một số nhận dạng thuê bao: IMSI
Trang 6Hình 2.1: Đăng kí lần đầu khi bật nguồnKhi tắt nguồn một trạm MS hoặc lấy SIM ra sẽ xảy ra quá trình rời bỏ IMSI Các traođổi báo hiệu trong trường hợp này được thực hiện như sau:
MS yêu cầu một kênh báo hiệu để phát di bản tin thông báo cho rằng MS chuẩn bịvào mạng trạng thái không tích cực Điều này có nghĩa rằng mạng không thể đạtđến MS nữa
MSC sẽ gửi bản tin IMSI đến VLR, bản tin này không được trsr lời công nhận vì
MS sẽ không nhận được trả lời này, VLR sẽ thiết lập cờ rời bỏ IMSI và từ chối cáccuộc gọi đến trạm MS này
Thông tin rời bỏ IMSI có thể được lưu giữ tại VLR tuỳ chọn cờ rời, mạng cỏ thểcũng được thiết lập ở HLR và xác nhận được gửi trở lại VLR
2.2 Cập nhật vị trí
Tồn tại 2 dạng cập nhật vị trí:
MS di chuyển giữa 2 ô đều trực thuộc cùng 1 MSC/VLR Trong trường hợp nàycập nhật không cần thông báo đến HLR vì HLR chỉ quản lý vị trí MS đến tổng đàiMSC đang phục vụ nó
MS di chuyển giữa 2 ô thuộc 2 tổng đài MSC khác nhau, cập nhật vị trí đượcthông báo cho HLR để nó ghi lại vị trí của MSC/VLR mới Ngoài ra thông tin vềthuê bao cũng được ghi lại ở VLR mới và xóa đi ở VLR cũ
a Cuộc gọi từ thuê bao cố định đến thuê bao di động
Cập nhật trong BSS
Trang 7MS thực hiện việc cập nhật vị trí (LU) với một vài nguyên nhân Cập nhật vị tríxảy ra khi trạm di động đang ở trạng thái rỗi nhưng nó di chuyển từ một cùng định vị nàysang một cùng định vị khác Khi này trạm di động phải thông báo cho mạng về vị trí mớicủa nó để mạng ghi lại vị trí mới vào VLR hoặc nếu cần thiết vào HLR( khi chuyển sangvùng phục vụ MS mới)
Hình 2.2a: Cập nhật vị trí trong BSS
Đầu tiên MS yêu cầu một kênh điều khiển từ BSC bằng cách gửi bản tinCHAN_REQ tới BTS, BTS sẽ mã hóa bản tin tính toán khoảng cách giữa MS vàBTS( dựa vào thời gian đề xuất) và chuyển tiếp tất cả thông tin tới BSC bao gồm
cả thông tin ban đầu của MS và cả thông tin mà BSC thêm vào
Tiếp theo BTS sẽ gửi một bản tin CHAN_RQD tới BSC, sau khi bản tin này đượcnhận và xử lý, BSC sẽ truyền cho BTS thông tin về kiểu kênh, số kênh đã được nódành riêng cho bằng bản tin CHAN_ACT
BTS xác nhận và xử lý bản tin CHAN_ACT rồi đáp lại bằng bản tinCHAN_ACT_ ACK
BSC sẽ gửi một bản tin IMM_ASS_CMD bản tin này đã kích hoạt kênh dànhriêng trước đó BTS gửi thông tin này qua kênh AGCH cho MS MS tìm thấyIMM_ASS_CMD của nó bởi những yêu cầu tham chiếu mà nó chứa sẵn trong bảntin CHAN_REQ
Ở lớp 2 kết nối LAPDm đã sẵn sàng được kích hoạt MS sẽ gửi một bản tin SABMtới BTS, ở trường hợp này là bản tin LOC_UPD_REQ Đây là một bản tin yêu cầucập nhật vị trí
Trang 8Hình 2.2b: Cập nhật vị trí trong BSS
BTS xác nhận một kết nối LAPDm được thiết lập bằng cách gửi một bản tin UAtrả lời MS, bản tin mang nội dung của bản tin MS yêu cầu Đồng thời nó chuyểnbản tin này tới BSC Đây là một thông báo MM trong suốt nhưng BSC vẫn xử lý,xong BSC đóng gói LOC_UPD_REQ và LAC hiện thời với CI vào trong một bảntin có nhãn là CL3I ( chú ý là trog LOC_UPD_REQ từ BS vẫn chứa LAC, CI cũ),sau đó gửi nó cùng với bản tin SCCP( đây là một thông điệp yêu cầu thành lập 1kết nối)( bản tin CR) tới MSC
Nếu MSC có khả năng đáp ứng kết nối SCCP thì yêu cầu CR được đáp lại bằngbản tin CC( Connection Confirmed) Và kể từ thời điểm này một kết nối logicđược thành lập từ MS tới MSC/VLR
MSC/VLR trả lời LOC_UPD_REQ bằng một bản tin AUTH_REQ Bản tin nàychuyển tới BSC thoogn qua kết nối SCCP đã được thiết lập vsf tiếp tục chuyển tớiBTS rồi mới tới MS Nội dung bản tin là những tham số ngẫu nhiên, những tham
số quan trọng nhất đối với quá trình cập nhật
MS( chính xác hơn đó là SIM) sau khi nhận được bản tin RAND( số ngẫu nhiên128bit) từ mạng và kết hợp với khóa mã Ki được lưu trong SIM thông qua giảithuật A3 cho ta SRES 13bit và MS dung nó gửi trong bản tin AUTH RSP tớiMSC/VLR, đây là một bản tin trong suốt VLR sẽ so sánh SRES với giá trị đượccung cấp bởi HLR
Trang 9Hình 2.2c: Quá trình nhận thực trong GSM
Hình 2.2d: Cập nhật vị trí trong BSS
MSC/VLR sẽ kiểm tra thông tin SRES nếu chứng thực nó sẽ gửi thông tin tới MS
và BTS BTS sau khi nhận được bản tin sẽ giải phóng một phần bản tinENCR_CMD( nó sẽ khóa mã Ke), bản tin này sau đó được thuật toán A4 biếnthành chuỗi ngẫu nhiên và gửi các bản tin CIPH_MOD_CM tới MS MS xác nhậnbằng cách gửi bản tin CIPH_MOD_COM tới BSC và được BSC xử lý chuyểnthành bản tin CIPHER_MODE_CMP tới MSC/VLR mã hóa để kịch hoạt
Nếu thiết bị kiểm tra là tích cực thì MSC/VLR sẽ gửi bản tin IDENT_REQ trongsuốt qua BTS và BSC tới MS yêu cầu MS cung cấp IMEI
MS nhận được yêu cầu và gửi IMEI của nó cho MSC/VLR trong bản tinIDENT_RSP Bản tin này cũng trong suốt với BTS và BSC IMEI của MS đượcEIR kiểm tra sự chứng thực là tích cực hay không
MSC/VLR gán TMSI( đây là thông tin được sử dụng thay cho IMSI để theo dõinhững thuê bao khó hơn) TMSI được sử dụng để xác định tạm thời một thuê baovào bản tin TMSI_REAL_CMD, một bản tin trong suốt với BTS và BSC và gửi
Trang 10tới cho MS Chú ý việc ấn đinh một TMSI mới có thể xảy ra vào lúc cuối bêntrong LOC_UPD_ACC.
Hình 2.2e:
MS xác nhận bằng bản tin TMSI_REAL_COM, thông báo là một TMSI mới đãnhận được và đã được lưu trữ Đây cũng là một bản tin trong suốt qua BTS vàBSC tới MSC/VLR
MSC/VLR đáp lại bằng bản tin trong suốt LOC_UPD_ACC co MS rằng đã lưu trữ
vị tí Lai mới Đến đây một tiến trình cập nhật vị trí là hoàn thành Kênh chiếm giữtrên giao diện Air có thể được giải phóng để nhường cho việc cập nhật mới
Để giải phóng MSC gửi một bản itn CLR_CMD tới BSC, bSC xử lý và chuyển tớiBTS trong bản tin CHAN RE và qua MS Đồng thười BSC cũng gửi một gói tin
DEACT SACCH yêu cầu BTS ngừng gửi bản tin SACCH MS phản ứng lại bằngbản tin DISC( LAPDm) tới BTS để yêu cầu giải phóng kết nối tại lớp 2 BST xácnhận bằng bản tin UA và xác nhận giải phóng kết nối của giao diện khoongkhisAir bằng bản tin REL_IND và BSC chuyển tiếp tới MSC bằng bản tin CLR CMP,BSC yêu cầu TRX trong bản tin RF_CAHN_REL để giải phóng nguồn chiếm giữtrên giao diện Air cho BTS MSC gửi bản tin RLSD yêu cầu giải phóng nguồnSCCP BTS gửi bản tin RF_CHAN_REL_ACK cho BSC xascnhaanj giải phóngtrên giao diện Air, đồng thời BSC cũng gửi cho MSC bản itn RLC để xác nhậnviệc giải phóng của nguồn SCCP
Cập nhật trong NSS
Khi cập nhật vị trí làm thay đổi VLR thì luôn phải truy nhập với thông tin trongHLR, còn nếu như việc cập nhật vị trí mà không làm thay đổi VLR thì không cần truy
Trang 11cập thông tin ở HLR Trong HLR luôn chỉ có thông tin về vùng VLR của thuê bao, nókhông có thông tin về cụ thể về vùng định vị Mọi trạng thái của MS luôn được EIR kiểmtra.
Hình 2.3: Cập nhật vị trí trong NSS
VLR mới yêu cầu chứng thực dữ liệu (SRES RAND.Ki) từ VLR cũ sau khi nhậnđược bản tin LOC_UPD_REQ từ BSC qua giao diện A VLR mới gửi thông tinnhận dnagj dữ liệu TMSI cũ cho VLR cũ nhờ HLR( dữ liệu ban đầu), sự chứngthực dữ liệu sẽ được đáp lại cho VLR mới
Sau khi gửi bản tin LOC_UDP_ACC, VLR mới xác nhận với HLR rằng MS đãchueyrn vùng VLR mới VÀ gửi bản tin chứa IMSI và LMSI mưới cho HLR cậpnhật HLR gửi bản tin yêu cầu VLR cũ xóa dữ liệu về thuê bao để cập nhật dữ liệu
về vị trí mưới của thuê bao, và được VLR cũ đáp lại bằng bản tin tương tự thôngbáo đã hủy CÙng lúc này VLR mới nhận được từ HLR tất cả dữ liệu thuê baotrong một bản itn ‘insertSubcriberData’
VLR mới đáp trả bản tin tương tự để thông báo là đã cập nhật và HLR gửi bản tin
‘updataLocation’ tới cho VLR mới thông báo thủ tục cập nhật có thể khép lại cả 2bên
Việc cập nhật và chứng thực vị trí một MS còn nhằm mục đích làm giảm ăn trộmthiết bị viễn thông Hệ thống NSS là cơ sở dữ liệu của thuê bao còn EIR chứa một khóanhận dạng bí mật IMEI nhằm kiểm tra chứng thực thuê bao trong mạng GSM Việc kiểmtra có thể tiến hành qua các bước sau:
Khi thiết bị kiểm tra là tích cực, MSC/VLR mới yêu cầu mã nhận dạng thiết bịIMEI từ MS bằng một bản tin IDENT_REQ thông qua BSC và BTS như đã trình
Trang 12bày Và việc đáp ứng yêu cầu là điều tất nhiên bằng một bản tin IDENT_RSP chứaIMEI cho MSC/VLR mới chứng thực.
Để chứng thực MSC/VLR gửi nó thông qua bản tin yêu cầu kiểm tra IMEI choEIR thông qua bản tin check IMEI, và việc kiểm tra sẽ được EIR tiến hành
Một kết quả chứng thực sẽ được gửi trở lại MSC/VLR, nếu IMEi không bao gồmtrong ‘back list’
Hình 2.4: Kiểm tra IMEI
b Cuộc gọi từ thuê bao cố định đến thuê bao di động
Cuộc gọi MTC (Mobile Terminal Call) mặc dù không xuất phát từ MS nhưng vẫn cónhiều điểm giống MOC tuy nhiên vẫn có nhiều điểm khác nhau:
CHAN_REQ của MS trong MTC là sự trả lời cho PAGING_REQ còn trogn MOCthì nó là yêu cầu của MS cho khởi tạo cuộc gọi
Bản tin đầu tiên trên một SDCCH mới không phải là CM_SERV_REQ mà làPAG_RSP
Bản tin SETUP trong MTC được khởi tạo MSC/VLR chứ không phải từ MS
Cập nhật trong BSS
Trang 13 Khi mà tìm được MS bị gọi lập tức nó đưuọc gán một kênh điều khiển do BSC chỉđịnh CCCH và gửi một bản tin trả lời sựu phân trang trở lại CHAN_REQ qua BTS
nó được mã hoad tính toán khaonrg cacsch MS tới BTS và chuyển thông tin trongbản tin CHAN_RQD tới cho BSC
Sau khi nhận được BSC xử lý và gửi đáp lại một bản tin cho BTS biết về kiểukênh và số kênh sẽ đưuọc gán bằng bản tin CHAN_ACT
BTS xử lý và xác nhận đáp lại một bản tin CHAN_ACT_ACK về số khung choBSC
Hình:
Để kích hoạt kênh đã được BSC dành riêng trước đó nó gửi bản tinIMM_ASS_CMD cho MS và được BTS gửi trên kênh AGCH MS xử lý và thamchiếu với yêu cầu của nó trong CHAN_REQ
Sau đó nó gửi bản tin PAG_RSP trong khung SABM trên kênh SDCCH đã thiếtlập yêu cầu thiết lập kết nối lớp 2(LAPDm).Bản tin là trong suốt qua sự xác nhậnbản tin UA trở lại cho MS của BTS và chuyển bản tin PAG_RSP qua cho BSC.BSC xử lý một phần ( phần nó cần là Mon=bile Station Classmark) va ftheemLAC, CI Tất cả thông tin được đóng gói trong bản tin CL3I và chuyển nó choMSC/VLR đnag phục vụ, bẩn tin CR yêu cầu một kết nối SCCP
Nếu MSC có khả năng phụ vụ nó sẽ đáp lại bằng bản tin CC, từ đây một kết nối logic giữa MS và MSC/VLR đã được thiết lập
Trang 14 MSC/VLR gửi chuỗi số ngẫu nhiên RAND và CKSN trong bản tin AUTH_REQ
là trong suốt với BRS và NSC cho MS
MS(chính xác hơn đó là SIM) sau khi nhận được bản tin RAND( số ngẫu nhiên 128bit) từ mạng và kết hợp vưới kháo mã Ki được lưu trong SIM thông qua giải thuật A3 cho ta SRES 13bit và MS dung nó gửi trong bản tin AUTH_REQ tới MSC/VLR, đây là một bản tin trong suốt với BTS và BSC
Hình:
VLR sẽ so sánh SRES với giá trị được cung cấp bởi HLR Sự chứng thcuwj làthành công, nếu cả 2 là phù hợp MS/VLR sẽ kiểm tra thông tin SRES nếu chứngthực nó sẽ gửi thông tin tới MS và BTS BTS sau khi nhận được bản tin sẽ giảiphóng 1 phần bản tin tới MS và bTS BTS sau khi nhận được bản tin này sau đóđược thuật toán A4 biến thành chuỗi ngẫu nhiên và gửi phần còn lại của bản tinCIPH_MOD_COM tới MSC và được BSC xử lý chuyển thành bản tinCIPHER_MOD_CMP tới MSC/VLR mã hóa để kích hoạt
Nếu thiết bị kiểm tra là tích cực thfi MSC/VLR sẽ gửi bản tin IDNET_REQ trongsuốt qua BTS và BSC tới MS yêu cầu MS cung cấp IMEI
MS nhận được yêu cầu và gửi IMEI của nó cho MSC/VLR trogn abrn tinIDENT_RSP Bản tin này cũng tron suốt với BTS và BSC IMEI của MS đượcEIR kiểm tra sựu chứng thực là tích cực hay không
MSC/VLR gán TMSI mới (đây là thoogn tin được sử dụng thay cho IMSI để theodõi những thue bao khó hơn) TMSI được sử dụng để xác định tạm
Thời một thuê bao bằng bả tin TMSI_REAL_CMD, một bản tin trong suốt vớiBST và BSC và gửi tới cho MS
SM xác nhận với bản tin TMSI_REAL_COM rằng TMSI dã được lưu trữ
Cập nhật trong NSS