logo

ĐỒ ÁN " MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM -PHẦN 1 ( CHƯƠNG 1 CẤU TRÚC MẠNG GSM)

Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) và hệ thống trạm gốc (BSS). Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc (BTS) làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa. Một bộ điều khiển trạm gốc (BSC) điều khiển...
NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp PhÇn I :Tæng quan m¹ng th«ng tin di ®éng GSM Ch−¬ng 1 CÊu tróc m¹ng GSM 1.1 Tæng quan m¹ng GSM CÊu h×nh m¹ng GSM : SS VLR HLR AUC ISDN MSC PSPDN EIR CSPD PSTN BSS PLMN BSC OSS BTS TruyÒn b¸o TruyÒn l−u l−îng MS H×nh 1.1 CÊu tróc m¹ng GSM 4 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp Trong ®ã: SS : Switching System - HÖ thèng chuyÓn m¹ch AUC : Trung t©m nhËn thùc VLR : Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró HLR : Bé ghi ®Þnh vÞ th−êng tró EIR : Equipment Identified Reader - Bé ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ MSC : Mobile Switching Central - Trung t©m chuyÓn m¹ch c¸c nghiÖp vô di ®éng BSS : Base Station System - HÖ thèng tr¹m gèc BTS : Base Television Station - §μi v« tuyÕn gèc BSC : Base Station Control - §μi ®iÒu khiÓn tr¹m gèc MS : M¸y di ®éng OSS :Operating and Surveilance System - HÖ thèng khai th¸c vμ gi¸m s¸t. OMC : Operating and Maintaining Central - Trung t©m khai th¸c vμ b¶o d−ìng ISDN : M¹ng sè liªn kÕt ®a dÞch vô PSTN : M¹ng ®iÖn tho¹i mÆt ®Êt c«ng céng CSPDN : M¹ng chuyÓn m¹ch sè c«ng céng theo m¹ch PLMN : M¹ng di ®éng mÆt ®Êt c«ng céng MS : M¸y di ®éng HÖ thèng GSM ®−îc chia thμnh hÖ thèng chuyÓn m¹ch (SS hay NSS) vμ hÖ thèng tr¹m gèc (BSS). HÖ thèng ®−îc thùc hiÖn nh− mét m¹ng gåm nhiÒu « v« tuyÕn c¹nh nhau ®Ó cïng ®¶m b¶o toμn bé vïng phñ sãng cña vïng phôc vô. Mçi « cã mét tr¹m v« tuyÕn gèc (BTS) lμm viÖc ë mét tËp hîp c¸c kªnh v« tuyÕn. C¸c kªnh nμy kh¸c víi c¸c kªnh ®−îc sö dông ë c¸c « l©n cËn ®Ó tr¸nh nhiÔu giao thoa. Mét bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc (BSC) ®iÒu khiÓn mét nhãm BTS. BSC ®iÒu khiÓn c¸c chøc n¨ng nh− chuyÓn giao vμ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt. Mét trung t©m chuyÓn m¹ch c¸c nghiÖp vô di ®éng (MSC) ®iÒu khiÓn mét sè BSC. MSC ®iÒu khiÓn c¸c cuéc gäi ®Õn vμ tõ m¹ng chuyÓn m¹ch ®iÖn tho¹i c«ng céng (PSTN), m¹ng sè liªn kÕt ®a dÞch vô (ISDN), m¹ng di ®éng mÆt ®Êt c«ng céng (PDN) vμ cã thÓ lμ c¸c m¹ng riªng. ë m¹ng còng cã mét sè c¸c c¬ së d÷ liÖu ®Ó theo dâi nh− : Bé ®¨ng ký ®Þnh vÞ th−êng tró (HLR) chøa c¸c th«ng tin vÒ thuª bao nh− c¸c dÞch vô bæ sung, c¸c th«ng sè nhËn thùc vμ th«ng tin vÒ vÞ trÝ cña MS. 5 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp Trung t©m nhËn thùc (AUC ) ®−îc nèi ®Õn HLR. Chøc n¨ng cña AUC lμ cung cÊp cho HLR c¸c th«ng sè nhËn thùc vμ c¸c kho¸ mËt m· ®Ó sö dông cho b¶o mËt. Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró (VLR) : lμ mét c¬ së d÷ liÖu chøa th«ng tin vÒ tÊt c¶ c¸c MS hiÖn ®ang phôc vô cña vïng MSC. Mçi MSC cã mét VLR. Thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ (EIR) ®−îc nèi víi MSC qua mét ®−êng b¸o hiÖu. Nã cho phÐp MSC kiÓm tra sù hîp lÖ cña thiÕt bÞ. HÖ thèng khai th¸c vμ hç trî (OSS) ®−îc nèi ®Õn tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ë hÖ thèng chuyÓn m¹ch vμ nèi ®Õn BSC. 1.2 CÊu tróc ®Þa lý cña m¹ng Mäi m¹ng ®iÖn tho¹i ®Òu cÇn mét cÊu tróc nhÊt ®Þnh ®Ó ®Þnh tuyÕn c¸c cuéc gäi vμo ®Õn tæng ®μi cÇn thiÕt vμ cuèi cïng ®Õn thuª bao bÞ gäi. Trong m¹ng di ®éng cÊu tróc nμy rÊt quan träng do tÝnh l−u th«ng cña c¸c thuª bao trong m¹ng. VÒ mÆt ®Þa lý mét m¹ng di ®éng gåm : − Vïng m¹ng. − Vïng phôc vô. − Vïng ®Þnh vÞ. − ¤ (Cell). 1. Vïng m¹ng C¸c ®−êng truyÒn gi÷a m¹ng GSM/PLMN vμ m¹ng PSTN/ISDN kh¸c hay c¸c m¹ng PLMN kh¸c sÏ ë møc tæng ®μi trung kÕ quèc gia hay quèc tÕ. Trong mét m¹ng GSM/PLMN tÊt c¶ c¸c cuéc gäi kÕt cuèi di ®éng ®Òu ®−îc ®Þnh tuyÕn ®Õn mét tæng ®μi v« tuyÕn cæng (GMSC). GMSC lμm viÖc nh− mét tæng ®μi trung kÕ vμo cho GSM/PLMN. §©y lμ n¬i thùc hiÖn chøc n¨ng hái ®Þnh tuyÕn cuéc gäi cho c¸c kÕt cuèi di ®éng. GMSC GMSC_PLMN X X ISDN PLMN 6 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp X PSTN H×nh 1.2 Vïng m¹ng GSM/PLMN : C¸c ®−êng 2. Vïng phôc vô : MSC / VLR c¸c m¹ng kh¸c nhau vμ m¹ng truyÒn gi÷a GSM/PLMN Vïng phôc vô lμ bé phËn cña m¹ng ®−îc mét MSC qu¶n lý. §Ó ®Þnh tuyÕn mét cuéc gäi ®Õn thuª bao di ®éng, ®−êng truyÒn qua m¹ng sÏ nèi ®Õn MSC ë vïng phôc vô MSC n¬i thuª bao ®ang ë. Vïng phôc vô lμ bé phËn cña m¹ng ®−îc ®Þnh nghÜa nh− mét vïng mμ ë ®ã cã thÓ ®¹t ®Õn mét tr¹m di ®éng nhê viÖc tr¹m MS nμy ®−îc ghi l¹i ë mét bé ghi t¹m tró, Mét vïng m¹ng GSM/PLMN ®−îc chia thμnh mét hay nhiÒu vïng phôc vô MSC/VLR. 3. Vïng ®Þnh vÞ (LA: Location Area) Mçi vïng phôc vô MSC/VLR ®−îc chia thμnh mét sè vïng ®Þnh vÞ. Vïng ®Þnh vÞ lμ mét phÇn cña vïng phôc vô MSC/VLR mμ ë ®ã mét MS cã thÓ chuyÓn ®éng tù do mμ kh«ng cÇn cËp nhËt th«ng tin vÒ vÞ trÝ cho tæng ®μi MSC/VLR ®iÒu khiÓn vïng ®Þnh vÞ nμy. Vïng ®Þnh vÞ nμy lμ vïng mμ ë ®ã mét th«ng b¸o t×m gäi sÏ ®−îc ph¸t qu¶ng b¸ ®Ó t×m MS bÞ gäi. Vïng ®Þnh vÞ cã thÓ cã mét sè « vμ phô thuéc vμo mét hay vμi BSC nh−ng nã chØ thuéc mét MSC/VLR. HÖ thèng cã thÓ nhËn d¹ng vïng ®Þnh vÞ b»ng c¸ch sö dông nhËn d¹ng vïng ®Þnh vÞ LAI (Location Area Identity). Vïng ®Þnh vÞ ®−îc hÖ thèng sö dông ®Ó t×m mét thuª bao ®ang ë tr¹ng th¸i ho¹t ®éng. 4. ¤ (Cell) Vïng ®Þnh vÞ ®−îc chia thμnh mét sè «. ¤ lμ mét vïng bao phñ v« tuyÕn ®−îc m¹ng nhËn d¹ng b»ng nhËn d¹ng « toμn cÇu (CGI - Cell Global Identity). Tr¹m di ®éng tù nhËn d¹ng mét « b»ng c¸ch sö dông m· nhËn d¹ng tr¹m gèc (BSIC - Base Station Identity Code). C¸c vïng ë GSM cã mèi quan hÖ chÆt chÏ víi nhau. Mèi quan hÖ gi÷a c¸c vïng cña GSM ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 1.3. 7 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp Vïng phôc vô GSM (tÊt c¶ c¸c n−íc thμnh viªn) Vïng phôc vô PLMN (mét hay nhiÒu vïng ë mét n−íc) Vïng phôc vô MSC (vïng ®−îc ®iÒu khiÓn bëi mét MSC) Vïng ®Þnh vÞ (Vïng ®Þnh vÞ vμ t×m gäi) Cell («) (vïng cã mét tr¹m gèc riªng) H×nh 1.3 VÝ dô vÒ ph©n cÊp cÊu tróc ®Þa lý cña m¹ng di ®éng cellular (GSM) 1.3 HÖ thèng chuyÓn m¹ch (SS - Switching Subsystem) HÖ thèng chuyÓn m¹ch bao gåm c¸c chøc n¨ng chuyÓn m¹ch chÝnh cña GSM còng nh− c¸c c¬ së d÷ liÖu cÇn thiÕt cho sè liÖu thuª bao vμ qu¶n lý di ®éng cña thuª bao. Chøc n¨ng chÝnh cña SS lμ lμ qu¶n lý th«ng tin gi÷a nh÷ng ng−êi sö dông m¹ng GSM víi nhau vμ víi m¹ng kh¸c. 1.3.1 Trung t©m chuyÓn m¹ch c¸c nghiÖp vô di ®éng (MSC - Mobile Service Switching Centre) ë SS chøc n¨ng chÝnh chuyÓn m¹ch chÝnh ®−îc MSC thùc hiÖn, nhiÖm vô chÝnh cña MSC lμ ®iÒu phèi viÖc thiÕt lËp cuéc gäi ®Õn nh÷ng ng−êi sö dông m¹ng GSM. Mét mÆt BSC giao tiÕp víi hÖ thèng con BSS, mÆt kh¸c giao tiÕp víi m¹ng ngoμi ®−îc gäi lμ MSC cæng. ViÖc giao tiÕp víi m¹ng ngoμi ®Ó ®¶m b¶o th«ng tin cho nh÷ng ng−êi sö dông m¹ng GSM ®ßi hái cæng thÝch øng ( c¸c chøc n¨ng t−¬ng t¸c IWF :Interworking Function ). SS còng cÇn giao tiÕp víi m¹ng ngoμi ®Ó sö dông c¸c kh¶ n¨ng truyÒn t¶i cña c¸c m¹ng nμy cho viÖc truyÒn t¶i sè liÖu cña ng−êi sö dông hoÆc b¸o hiÖu gi÷a c¸c phÇn tö cña m¹ng GSM. Ch¼ng h¹n SS cã thÓ sö dông m¹ng b¸o hiÖu kªnh chung sè 7 (CCS 7), m¹ng nμy ®¶m b¶o ho¹t ®éng t−¬ng t¸c gi÷a c¸c phÇn tö cña SS trong nhiÒu hay mét m¹ng GSM. MSC th−êng lμ mét tæng ®μi lín ®iÒu khiÓn vμ qu¶n lý mét sè c¸c bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc 8 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp (BSC). Mét tæng ®μi MSC thÝch hîp cho mét vïng ®« thÞ vμ ngo¹i « cã d©n c− vμo kho¶ng mét triÖu (víi mËt ®é thuª bao trung b×nh ). §Ó kÕt nèi MSC víi mét sè m¹ng kh¸c cÇn ph¶i thÝch øng c¸c ®Æc ®iÓm truyÒn dÉn cña GSM víi c¸c m¹ng nμy. C¸c thÝch øng nμy ®−îc gäi lμ c¸c chøc n¨ng t−¬ng t¸c. IWF ( Interworking Function ) bao gåm mét sè thiÕt bÞ ®Ó thÝch øng giao thøc truyÒn dÉn. Nã cho phÐp kÕt nèi víi c¸c m¹ng : PSPDN ( Packet Switched Public Data Network : m¹ng sè liÖu c«ng céng chuyÓn m¹ch gãi ) hay CSPDN ( Circuit Switched Public Data network : m¹ng sè liÖu c«ng céng chuyÓn m¹ch theo m¹ch) , nã còng tån t¹i khi c¸c m¹ng kh¸c chØ ®¬n thuÇn lμ PSTN hay ISDN. IWF cã thÓ ®−îc thùc hiÖn trong cïng chøc n¨ng MSC hay cã thÓ ë thiÕt bÞ riªng, ë tr−êng hîp hai giao tiÕp gi÷a MSC vμ IWF ®−îc ®Ó më. 1.3.2 Bé ghi ®Þnh vÞ th−êng tró (HLR - Home Location Register) Ngoμi MSC, SS bao gåm c¶ c¸c c¬ së d÷ liÖu. C¸c th«ng tin liªn quan ®Õn viÖc cung cÊp c¸c dÞch vô viÔn th«ng ®−îc l−u gi÷ ë HLR kh«ng phô thuéc vμo vÞ trÝ hiÖn thêi cña thuª bao. HLR còng chøa c¸c th«ng tin liªn quan ®Õn vÞ trÝ hiÖn thêi cña thuª bao. Th−êng HLR lμ mét m¸y tÝnh ®øng riªng kh«ng cã kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch nh−ng cã kh¶ n¨ng qu¶n lý hμng tr¨m ngμn thuª bao. Mét chøc n¨ng con cña HLR lμ nhËn d¹ng trung t©m nhËn thùc AUC mμ nhiÖm vô cña trung t©m nμy lμ qu¶n lý an toμn sè liÖu cña c¸c thuª bao ®−îc phÐp. 1.3.3 Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró (VLR - Visitor Location Register) VLR lμ c¬ së d÷ liÖu thø hai trong m¹ng GSM. Nã ®−îc nèi víi mét hay nhiÒu MSC vμ cã nhiÖm vô l−u gi÷ t¹m thêi sè liÖu thuª bao cña c¸c thuª bao hiÖn ®ang n»m trong vïng phôc vô cña MSC t−¬ng øng vμ ®ång thêi l−u gi÷ sè liÖu vÒ vÞ trÝ cña c¸c thuª bao nãi trªn ë møc ®é chÝnh x¸c h¬n HLR. Mçi MSC cã mét VLR. Ngay khi MS l−u ®éng vμo mét vïng MSC míi, VLR liªn kÕt víi MSC sÏ yªu cÇu sè liÖu vÒ MS nμy tõ HLR. §ång thêi HLR sÏ ®−îc th«ng b¸o lμ MS ®ang ë vïng phôc vô nμo. NÕu sau ®ã MS muèn thùc hiÖn mét cuéc gäi, VLR sÏ cã tÊt c¶ c¸c th«ng tin cÇn thiÕt dÓ thiÕt lËp cuéc gäi mμ kh«ng cÇn hái HLR. Cã thÓ coi VLR nh− mét HLR ph©n bè. D÷ liÖu bæ sung ®−îc l−u gi÷ ë HLR gåm : T×nh tr¹ng cña thuª bao (bËn, rçi, kh«ng tr¶ lêi ... ). NhËn d¹ng vïng ®Þnh vÞ (LAI). NhËn d¹ng cña thuª bao di ®éng t¹m thêi (TMSI). Sè l−u ®éng cña tr¹m di ®éng (MSRN). 9 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp C¸c chøc n¨ng VLR th−êng ®−îc liªn kÕt víi chøc n¨ng MSC. 1.3.4 Tæng ®μi di ®éng cæng (GMSC - Gate MSC) SS cã thÓ chøa nhiÒu MSC, VLR, HLR. §Ó thiÕt lËp mét cuéc gäi ®Õn ng−êi sö dông GSM, tr−íc hÕt cuéc gäi ph¶i ®−îc ®Þnh tuyÕn ®Õn mét tæng ®μi cæng ®−îc gäi lμ GMSC mμ kh«ng cÇn biÕt hiÖn thêi thuª bao ®ang ë ®©u. C¸c tæng ®μi cæng cã nhiÖm vô lÊy th«ng tin vÒ vÞ trÝ cña thuª bao vμ ®Þnh tuyÕn cuéc gäi ®Õn tæng ®μi ®ang qu¶n lý thuª bao ë thêi ®iÓm hiÖn thêi ( MSC t¹m tró ). §Ó vËy, tr−íc hÕt c¸c tæng ®μi cæng ph¶i dùa trªn sè danh b¹ cña thuª bao ®Ó t×m ®óng HLR cÇn thiÕt vμ hái HLR nμy. Tæng ®μi cæng cã mét giao diÖn víi c¸c m¹ng bªn ngoμi th«ng qua giao diÖn nμy nã lμm nhiÖm vô cæng ®Ó kÕt nèi c¸c m¹ng bªn ngoμi víi m¹ng GSM. Ngoμi ra tæng ®μi nμy còng cã giao diÖn b¸o hiÖu sè 7 ( CCS 7 ) ®Ó cã thÓ t−¬ng t¸c víi c¸c phÇn tö kh¸c cña SS. VÒ ph−¬ng diÖn kinh tÕ kh«ng ph¶i bao giê tæng ®μi cæng còng ®øng riªng mμ th−êng ®−îc kÕt hîp víi MSC. 1.3.5 Trung t©m nhËn thùc (AUC - Authentication Center) Trung t©m nhËn thùc AUC cã chøc n¨ng cung cÊp cho HLR c¸c th«ng sè nhËn thùc vμ c¸c kho¸ mËt m·. Trung t©m nhËn thùc liªn tôc cung cÊp c¸c bé ba cho tõng thuª bao. C¸c bé ba nμy ®−îc coi nh− lμ sè liÖu liªn quan ®Õn thuª bao. Mét bé ba (RAND, SRES, ho¸ mËt m· (Kc) ) ®−îc sö dông ®Ó nhËn thùc mét cuéc gäi ®Ó tr¸nh tr−êng hîp Card thuª bao (Card th«ng minh) bÞ mÊt. Ýt nhÊt ph¶i lu«n cã mét bé ba míi (cho mét thuª bao) ë HLR ®Ó lu«n cã thÓ cung cÊp bé ba nμy theo yªu cÇu cña MSC/VLR. AUC chñ yÕu chøa mét sè c¸c m¸y tÝnh c¸ nh©n gäi lμ PC - AUC ®Ó t¹o ra c¸c bé ba vμ cung cÊp chóng ®Õn HLR. PC - AUC ®−îc coi nh− mét thiÕt bÞ vμo/ra (I/O). Trong AUC c¸c b−íc sau ®©y ®−îc thùc hiÖn ®Ó t¹o ra bé ba : Mét sè ngÉu nhiªn kh«ng thÓ ®o¸n ®−îc (RAND) ®−îc t¹o ra. RAND vμ Ki ®−îc sö dông ®Ó tÝnh to¸n tr¶ lêi ®−îc mËt hiÖu (SRES) vμ kho¸ mËt m· (Kc) b»ng hai thuËt to¸n : o SRES = A3 (RAND , Ki) o Kc = A8 (RAND , Ki) RAND, SRES vμ Kc cïng ®−îc ®−a ®Õn HLR nh− mét bé ba. Qu¸ tr×nh nhËn thùc sÏ lu«n diÔn ra mçi lÇn thuª bao truy cËp vμo m¹ng cña hÖ thèng. Qu¸ tr×nh nhËn thùc diÔn ra nh− sau : 10 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp VLR cã tÊt c¶ c¸c th«ng tin ®−îc yªu cÇu ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh nhËn thùc (Kc, SRES, RAND). NÕu c¸c th«ng tin nμy kh«ng s½n cã ë VLR th× VLR sÏ yªu cÇu chóng tõ HLR / AUC. 1. Bé ba (Kc, SRES, RAND) ®−îc l−u gi÷ trong VLR. 2. VLR göi RAND qua MSC vμ BSS tíi MS (kh«ng ®−îc m· ho¸). 3. MS sö dông c¸c thuËt to¸n A3 vμ A8 vμ tham sè Ki ®−îc l−u gi÷ trong SIM card cña MS, cïng víi RAND nhËn ®−îc tõ VLR, sÏ tÝnh to¸n c¸c gi¸ trÞ cña SRES vμ Kc. 4. MS göi SRES kh«ng m· ho¸ tíi VLR. 5. Trong VLR gi¸ trÞ cña SRES ®−îc so s¸nh víi SRES mμ nhËn ®−îc tõ m¸y di ®éng. NÕu hai gi¸ trÞ nμy lμ phï hîp th× nhËn thùc lμ thμnh c«ng. 6. NÕu m· ho¸ ®−îc sö dông, th× Kc tõ bé ba mμ ®· ®−îc dù ®Þnh tr−íc sÏ ®−îc göi tíi BTS. 7. M¸y di ®éng tÝnh to¸n Kc tõ RAND vμ Ki (Ki ë trong SIM) b»ng thuËt to¸n A8. 8. Dïng Kc, thuËt to¸n A5 vμ sè siªu siªu khung sù m· ho¸ gi÷a MS vμ BSS b©y giê cã thÓ x¶y ra qua giao diÖn v« tuyÕn. 1.3.6 Chøc n¨ng t−¬ng t¸c (IWF - Interworking Function) IWF cung cÊp chøc n¨ng ®Ó ®¶m b¶o hÖ thèng GSM cã thÓ giao tiÕp víi nhiÒu d¹ng kh¸c nhau cña c¸c m¹ng sè liÖu t− nh©n vμ c«ng céng ®ang ®−îc sö dông. C¸c ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña IWF gåm : Sù thÝch hîp tèc ®é d÷ liÖu. Sù chuyÓn ®æi giao thøc. Mét sè hÖ thèng yªu cÇu nhiÒu kh¶ n¨ng cña IWF h¬n c¸c hÖ thèng kh¸c, ®iÒu nμy phô thuéc vμo m¹ng mμ IWF ®−îc nèi tíi. CCS 7 Phô thuéc quy ®Þnh cña tõng n−íc, mét h·ng khai th¸c GSM cã thÓ cã m¹ng b¸o hiÖu CCS 7 riªng hay chung. NÕu h·ng khai th¸c cã m¹ng b¸o hiÖu nμy riªng th× c¸c ®iÓm chuyÓn giao b¸o hiÖu ( STP : Signaling Transfer Point ) cã thÓ sÏ lμ mét bé phËn cña SS vμ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn ë c¸c ®iÓm nót riªng hay trong cïng mét MSC tuú thuéc vμo hoμn c¶nh kinh tÕ. T−¬ng tù mét nhμ khai th¸c GSM còng cã thÓ cã quyÒn thùc hiÖn mét m¹ng riªng ®Ó ®Þnh tuyÕn c¸c cuéc gäi gi÷a GMSC vμ MSC hay thËm chÝ ®Þnh tuyÕn cuéc gäi ra ®Õn ®iÓm gÇn nhÊt tr−íc khi sö dông m¹ng cè ®Þnh. 11 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp Lóc nμy c¸c tæng ®μi qu¸ giang ( TE :Transit Exchange ) cã thÓ sÏ lμ mét bé phËn cña m¹ng GSM vμ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn nh− mét nót ®øng riªng hay kÕt hîp víi MSC. 1.4 HÖ thèng tr¹m gèc BSS Cã thÓ nãi BSS lμ mét hÖ thèng c¸c thiÕt bÞ ®Æc thï riªng cho c¸c tÝnh chÊt tæ ong v« tuyÕn cña GSM. BSS giao diÖn trùc tiÕp víi c¸c tr¹m di ®éng ( MS ) th«ng qua giao diÖn v« tuyÕn. V× thÕ nã bao gåm c¸c thiÕt bÞ ph¸t vμ thu ®−êng truyÒn v« tuyÕn vμ qu¶n lý c¸c chøc n¨ng nμy. MÆt kh¸c BSS thùc hiÖn giao diÖn víi c¸c tæng ®μi SS. Tãm l¹i BSS thùc hiÖn ®Êu nèi c¸c MS víi tæng ®μi vμ nhê vËy ®Êu nèi nh÷ng ng−êi sö dông c¸c tr¹m di ®éng víi c¸c ng−êi sö dông viÔn th«ng kh¸c. BSS còng ph¶i ®−îc ®iÒu khiÓn vμ v× vËy nã ®−îc ®Êu nèi víi OSS. BSS bao gåm hai lo¹i thiÕt bÞ : BTS giao diÖn víi MS vμ BSC giao diÖn víi MSC. 1.4.1 Tr¹m thu ph¸t gèc (BTS - Base Transceiver Station) Mét BTS bao gåm c¸c thiÕt bÞ ph¸t thu, anten vμ xö lý tÝn hiÖu ®Æc thï cho giao diÖn v« tuyÕn. Cã thÓ coi BTS lμ c¸c Modem v« tuyÕn phøc t¹p cã thªm mét sè c¸c chøc n¨ng kh¸c. Mét bé phËn quan träng cña BTS lμ TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit : khèi chuyÓn ®æi m· vμ thÝch øng tèc ®é ). TRAU lμ thiÕt bÞ mμ ë ®ã qu¸ tr×nh m· ho¸ vμ gi¶i m· tiÕng ®Æc thï riªng cho GSM ®−îc tiÕn hμnh, ë ®©y còng thùc hiÖn thÝch øng tèc ®é trong tr−êng hîp truyÒn sè liÖu. TRAU lμ mét bé phËn cña BTS, nh−ng còng cã thÓ ®Æt c¸ch xa BTS vμ thËm chÝ trong nhiÒu tr−êng hîp ®−îc ®Æt gi÷a BSC vμ MSC. C¸c chøc n¨ng chÝnh cña BTS lμ : BiÕn ®æi truyÒn dÉn (d©y dÉn - v« tuyÕn). C¸c phÐp ®o v« tuyÕn. Ph©n tËp anten. MËt m·. NhÈy tÇn. TruyÒn dÉn kh«ng liªn tôc. §ång bé thêi gian. Gi¸m s¸t vμ kiÓm tra. 12 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp Mçi BTS cã thÓ cã tèi ®a 4 bé thu ph¸t (TRX - Transceiver). Bé kÕt hîp ph¸t cho phÐp ®Êu nèi 16 TRX trªn cïng mét anten. Cã thÓ ®Êu nèi 32 TRX ®Õn cïng mét cÆp anten thu. 1.4.2 BSC BSC cã nhiÖm vô qu¶n lý tÊt c¶ giao diÖn v« tuyÕn th«ng qua c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn tõ xa BTS vμ MS. C¸c lÖnh nμy chñ yÕu lμ c¸c lÖnh Ên ®Þnh, gi¶i phãng kªnh v« tuyÕn vμ qu¶n lý chuyÓn giao ( Handover ). Mét phÝa BSC ®−îc nèi víi BTS cßn phÝa kia ®−îc nèi víi MSC cña SS. Trong thùc tÕ BSC lμ mét tæng ®μi nhá cã kh¶ n¨ng tÝnh to¸n ®¸ng kÓ. Vai trß chñ yÕu cña nã lμ qu¶n lý c¸c kªnh ë giao diÖn v« tuyÕn vμ chuyÓn giao. Mét BSC trung b×nh cã thÓ qu¶n lý tíi vμi chôc BTS phô thuéc vμo l−u l−îng cña c¸c BTS nμy. Giao diÖn gi÷a BSC víi MSC ®−îc gäi lμ giao diÖn A, cßn giao diÖn gi÷a nã víi BTS ®−îc gäi lμ giao diÖn Abis. BSC cã c¸c chøc n¨ng chÝnh sau : Gi¸m s¸t c¸c tr¹m v« tuyÕn gèc. Qu¶n lý m¹ng v« tuyÕn. §iÒu khiÓn nèi th«ng ®Õn c¸c m¸y di ®éng. §Þnh vÞ vμ chuyÓn giao. Qu¶n lý t×m gäi. Khai th¸c vμ b¶o d−ìng cña BSS. Qu¶n lý m¹ng truyÒn dÉn. Chøc n¨ng chuyÓn ®æi m¸y (gåm c¶ ghÐp 4 kªnh l−u th«ng GSM toμn bé tèc ®é vμo mét kªnh 64 kbit/s). M· ho¸ tiÕng (gi¶m tèc ®é bÝt tiÕng xuèng 13 kbit/s) sÏ ®−îc thùc hiÖn ë BSC. V× vËy mét ®−êng PCM cã thÓ truyÒn ®−îc 4 cuéc nèi tiÕng. 1.5 Tr¹m di ®éng MS Tr¹m di ®éng lμ thiÕt bÞ duy nhÊt mμ ng−êi sö dông cã thÓ th−êng xuyªn nh×n thÊy cña hÖ thèng. MS cã thÓ lμ thiÕt bÞ ®Æt trong «t« hay thiÕt bÞ x¸ch tay hoÆc cÇm tay. Lo¹i thiÕt bÞ nhá cÇm tay sÏ lμ thiÕt bÞ tr¹m di ®éng phæ biÕn nhÊt. Ngoμi viÖc chøa c¸c chøc n¨ng v« tuyÕn chung vμ xö lý giao diÖn v« tuyÕn, MS cßn ph¶i cung cÊp giao diÖn víi ng−êi sö dông ( nh− micro, loa, mμn hiÓn thÞ, bμn phÝm ®Ó qu¶n lý cuéc gäi ) hoÆc giao diÖn víi mét sè c¸c thiÕt bÞ kh¸c nh− giao diÖn víi m¸y tÝnh c¸ nh©n, Fax ... HiÖn nay ng−êi ta ®ang cè g¾ng s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi gän nhÑ ®Ó ®Êu nèi víi tr¹m 13 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp di ®éng. ViÖc lùa chän c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi hiÖn ®Ó më cho c¸c nhμ s¶n xuÊt. Ta cã thÓ liÖt kª ba chøc n¨ng chÝnh : − ThiÕt bÞ ®Çu cuèi thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng kh«ng liªn quan ®Õn m¹ng GSM. − KÕt cuèi tr¹m di ®éng thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng liªn quan ®Õn truyÒn dÉn ë giao diÖn v« tuyÕn. − Bé thÝch øng ®Çu cuèi lμm viÖc nh− mét cöa nèi th«ng thiÕt bÞ ®Çu cuèi víi kÕt cuèi di ®éng. CÇn sö dông bé thÝch øng ®Çu cuèi khi giao diÖn ngoμi tr¹m di ®éng tu©n theo tiªu chuÈn ISDN ®Ó ®Êu nèi ®Çu cuèi - modem. * CÊu tróc cña mét m¸y di ®éng : M¸y di ®éng gåm thiÕt bÞ di ®éng ME (Mobile Equipment) vμ modun nhËn d¹ng thuª bao SIM (Subcriber Identity Module) Modun nhËn d¹ng thuª bao : SIM lμ mét modun th¸o rót ®−îc ®Ó c¾m vμo mçi khi thuª bao muèn sö dông MS vμ rót ra khi MS kh«ng cã ng−êi hoÆc l¾p ®Æt ë MS khi ban ®Çu ®¨ng ký thuª bao. Cã hai ph−¬ng ¸n ®−îc ®−a ra : - SIM d¹ng card IC. - SIM d¹ng c¾m. 1/ SIM d¹ng card IC : lμ mét modun ®Ó cã mét giao tiÕp víi bªn ngoμi theo c¸c tiªu chuÈn ISO vÒ c¸c card IC. SIM cã thÓ lμ mét bé phËn cña card ®a dÞch vô trong ®ã viÔn th«ng di ®éng GSM lμ mét trong sè c¸c øng dông. 2/ SIM d¹ng c¾m : lμ mét modun riªng hoμn toμn ®−îc tiªu chuÈn ho¸ trong hÖ thèng GSM. Nã ®−îc dù ®Þnh l¾p ®Æt b¸n cè ®Þnh ë ME. C¸c khai th¸c m¹ng GSM lμ c¸c khai th¸c khi thiÕt lËp, ho¹t ®éng xo¸ mét cuéc gäi. Khi sö dông ë ME, SIM ®¶m b¶o c¸c chøc n¨ng sau nÕu nã n»m trong khai th¸c cña m¹ng GSM : L−u gi÷ c¸c th«ng tin b¶o mËt liªn quan ®Õn thuª bao (nh− IMSI) vμ thùc hiÖn c¸c c¬ chÕ nhËn thùc vμ t¹o kho¸ mËt m·. Khai th¸c PIN ng−êi sö dông (nÕu cÇn cã PIN) vμ qu¶n lý. Qu¶n lý th«ng tin liªn quan ®Õn thuª bao di ®éng chØ cã thÓ thùc hiÖn khai th¸c m¹ng GSM khi SIM cã mét IMSI ®óng. SIM ph¶i cã kh¶ n¨ng xö lý mét sè nhËn d¹ng c¸ nh©n (PIN), kÓ c¶ khi kh«ng bao giê sö dông nã. PIN bao gåm 4 ®Õn 8 ch÷ sè. Mét PIN ban ®Çu ®−îc n¹p bëi bé ho¹t ®éng dÞch vô ë thêi ®iÓm ®¨ng ký. Sau ®ã ng−êi sö dông cã thÓ thay ®æi PIN còng nh− ®é dμi PIN tuú ý. Ng−êi sö dông còng 14 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp cã thÓ quyÕt ®Þnh cã sö dông chøc n¨ng PIN hay kh«ng b»ng mét chøc n¨ng SIM-ME ®−îc gäi lμ chøc n¨ng cÊm PIN. ViÖc cÊm nμy gi÷ nguyªn cho ®Õn khi ng−êi sö dông cho phÐp l¹i kiÓm tra PIN. Nh©n viªn ®−îc phÐp cña h·ng khai th¸c cã thÓ chÆn chøc n¨ng cÊm PIN khi ®¨ng ký thuª bao, nghÜa lμ thuª bao khi bÞ chÆn chøc n¨ng cÊm PIN kh«ng cßn lùa chän nμo kh¸c lμ sö dông PIN. NÕu sö dông PIN sai ng−êi dïng nhËn ®−îc mét chØ thÞ. Sau khi ®−a vμo 3 lÇn sai liªn tiÕp SIM bÞ chÆn, thËm chÝ c¶ khi rót SIM ra hay t¾t MS. ChÆn SIM nghÜa lμ ®Æt nã vμo tr¹ng th¸i cÊm khai th¸c m¹ng GSM, cã thÓ dïng kho¸ gi¶i to¶ chÆn c¸ nh©n ®Ó gi¶i to¶ chÆn. Kho¸ gi¶i to¶ chÆn c¸ nh©n lμ mét sè cã 8 ch÷ sè. NÕu ®−a ch÷ sè sai vμo ng−êi dïng nhËn ®−îc chØ thÞ. Sau 10 lÇn liªn tiÕp ®−a vμo sai, SIM bÞ chÆn ngay c¶ khi rót SIM ra hay t¾t MS. Ngoμi ra SIM ph¶i cã bé nhí kh«ng mÊt th«ng tin cho mét sè khèi th«ng tin nh− : Sè seri : Lμ sè ®¬n trÞ x¸c ®Þnh SIM vμ chøa th«ng tin vÒ nhμ s¶n xuÊt, thÕ hÖ ®iÒu hμnh, sè SIM, ... Tr¹ng th¸i SIM (chÆn hay kh«ng chÆn). Kho¸ nhËn thùc. Sè nhËn d¹ng thuª bao di ®éng quèc tÕ (IMSI). Kho¸ mËt m·. Sè tr×nh tù kho¸ mËt m·. NhËn d¹ng thuª bao di ®éng t¹m thêi (TMSI). Lo¹i ®iÒu khiÓn th©m nhËp thuª bao. Sè nhËn d¹ng c¸ nh©n (PIN). 1.6 HÖ thèng khai th¸c vμ b¶o d−ìng OSS OSS thùc hiÖn ba chøc n¨ng chÝnh sau : − Khai th¸c vμ b¶o d−ìng m¹ng. − Qu¶n lý thuª bao vμ tÝnh c−íc. − Qu¶n lý thiÕt bÞ di ®éng. D−íi ®©y ta xÐt tæng qu¸t c¸c chøc n¨ng nãi trªn. 1.6.1 Khai th¸c vμ b¶o d−ìng m¹ng Khai th¸c lμ c¸c ho¹t ®éng cho phÐp nhμ khai th¸c m¹ng theo dâi hμnh vi cña m¹ng nh− : t¶i cña hÖ thèng , møc ®é chËm, sè l−îng chuyÓn giao (handover) gi÷a hai «... , nhê vËy nhμ khai th¸c cã thÓ gi¸m s¸t ®−îc toμn 15 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp bé chÊt l−îng cña dÞch vô mμ hä cung cÊp cho kh¸ch hμng vμ kÞp thêi xö lý c¸c sù cè. Khai th¸c còng bao gåm viÖc thay ®æi cÊu h×nh ®Ó gi¶m nh÷ng vÊn ®Ò xuÊt hiÖn ë thêi ®iÓm hiÖn thêi, ®Ó chuÈn bÞ t¨ng l−u l−îng trong t−¬ng lai, ®Ó t¨ng vïng phñ. ViÖc thay ®æi m¹ng cã thÓ ®−îc thùc hiÖn "mÒm" qua b¸o hiÖu ( Ch¼ng h¹n thay ®æi th«ng sè handover ®Ó thay ®æi biªn giíi t−¬ng ®èi gi÷a hai « ), hoÆc thùc hiÖn cøng ®ßi hái sù can thiÖp t¹i hiÖn tr−êng (ch¼ng h¹n bæ sung thªm dung l−îng truyÒn dÉn hay l¾p ®Æt mét tr¹m míi ). ë hÖ thèng viÔn th«ng hiÖn ®¹i khai th¸c ®−îc thùc hiÖn b»ng m¸y tÝnh vμ ®−îc tËp trung ë mét tr¹m. B¶o d−ìng cã nhiÖm vô ph¸t hiÖn, ®Þnh vÞ vμ söa ch÷a c¸c sù cè vμ háng hãc. Nã cã mét sè quan hÖ víi khai th¸c. C¸c thiÕt bÞ ë m¹ng viÔn th«ng hiÖn ®¹i cã kh¶ n¨ng tù ph¸t hiÖn mét sè sù cè hay dù b¸o sù cè th«ng qua tù kiÓm tra . Trong nhiÒu tr−êng hîp ng−êi ta dù phßng cho thiÕt bÞ ®Ó khi cã sù cè cã thÓ thay thÕ b»ng thiÕt bÞ dù phßng. Sù thay thÕ nμy cã thÓ ®−îc thùc hiÖn tù ®éng, ngoμi ra viÖc gi¶m nhÑ sù cè cã thÓ ®−îc ng−êi khai th¸c thùc hiÖn b»ng ®iÒu khiÓn tõ xa. B¶o d−ìng còng bao gåm c¶ c¸c ho¹t ®éng t¹i hiÖn tr−êng nh»m thay ®æi thiÕt bÞ cã sù cè. HÖ thèng khai th¸c vμ b¶o d−ìng cã thÓ ®−îc x©y dùng trªn nguyªn lý TMN ( Telecommunication Management Network : m¹ng qu¶n lý viÔn th«ng ). Lóc nμy mét mÆt hÖ thèng khai th¸c vμ b¶o d−ìng ®−îc nèi ®Õn c¸c phÇn tö cña m¹ng viÔn th«ng ( c¸c MSC , BSC , HLR vμ c¸c phÇn tö m¹ng kh¸c trõ BTS , v× th©m nhËp ®Õn BTS ®−îc thùc hiÖn qua BSC ). MÆt kh¸c hÖ thèng khai th¸c vμ b¶o d−ìng l¹i ®−îc nèi ®Õn m¸y tÝnh chñ ®ãng vai trß giao tiÕp ng−êi m¸y. Theo tiªu chuÈn GSM hÖ thèng ®−îc gäi lμ OMC ( Operation and Mainternance Center : Trung t©m khai th¸c vμ b¶o d−ìng ). 1.6.2 Qu¶n lý thuª bao Bao gåm c¸c ho¹t ®éng qu¶n lý ®¨ng ký thuª bao. NhiÖm vô ®Çu tiªn lμ nhËp vμ xo¸ thuª bao khái m¹ng. §¨ng ký thuª bao còng cã thÓ rÊt phøc t¹p , bao gåm nhiÒu dÞch vô vμ tÝnh n¨ng bæ sung. Nhμ khai th¸c ph¶i cã thÓ th©m nhËp vμo tÊt c¶ c¸c th«ng sè nãi trªn. Mét nhiÖm vô quan träng kh¸c cña nhμ khai th¸c lμ tÝnh c−íc c¸c cuéc gäi. C−íc phÝ ph¶i ®−îc tÝnh vμ göi ®Õn thuª bao. Qu¶n lý thuª bao ë m¹ng GSM chØ liªn quan ®Õn HLR vμ mét sè thiÕt bÞ OSS riªng ch¼ng h¹n m¹ng nèi HLR víi c¸c thiÕt bÞ giao tiÕp ng−êi m¸y ë c¸c trung t©m giao dÞch víi thuª bao. Sim card còng ®ãng vai trß nh− mét bé phËn cña hÖ thèng qu¶n lý thuª bao. 1.6.3 Qu¶n lý thiÕt bÞ di ®éng 16 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp Qu¶n lý thiÕt bÞ di ®éng ®−îc bé ®¨ng ký nhËn d¹ng thiÕt bÞ EIR ( Equipment Identity Register ) thùc hiÖn. EIR l−u gi÷ tÊt c¶ c¸c d÷ liÖu liªn quan ®Õn tr¹m di ®éng MS. EIR chøa sè liÖu phÇn cøng cña thiÕt bÞ _ ®ã lμ NhËn d¹ng thiÕt bÞ di ®éng quèc tÕ (IMEI). IMEI lμ duy nhÊt ®èi víi mét thiÕt bÞ di ®éng (ME) nh−ng nã kh«ng ph¶i lμ duy nhÊt víi thuª bao mμ ®ang sö dông nã ®Ó thiÕt lËp hay nhËn mét cuéc gäi. EIR ®−îc nèi víi MSC qua mét ®−êng b¸o hiÖu.Nã cho phÐp MSC kiÓm tra sù hîp lÖ cña thiÕt bÞ, b»ng c¸ch nμy cã thÓ cÊm mét MS cã d¹ng kh«ng ®−îc chÊp thuËn. C¬ së d÷ liÖu cña EIR chøa danh s¸ch c¸c IMEI ®−îc tæ chøc nh− sau : Danh s¸ch tr¾ng : Chøa c¸c IMEI mμ ®−îc dïng ®Ó Ên ®Þnh tr−íc sù hîp lÖ cña thiÕt bÞ di ®éng. Danh s¸ch ®en : Chøa c¸c IMEI cña MS mμ ®−îc th«ng b¸o lμ bÞ mÊt c¾p hay bÞ tõ chèi phôc vô v× mét sè lý do kh¸c. Danh s¸ch x¸m : Chøa c¸c IMEI cña MS mμ cã vÊn ®Ò (TD : phÇn mÒm bÞ lçi). Tuy nhiªn chóng ch−a ®ñ lý do x¸c ®¸ng ®Ó ®−a vμo danh s¸ch ®en. 1.6.4 Trung t©m qu¶n lý m¹ng (NMC : Network Management Center) : NMC cung cÊp kh¶ n¨ng ph©n phèi viÖc qu¶n lý m¹ng ®−îc ph©n vïng ho¸ theo ph©n cÊp cña mét hÖ thèng GSM hoμn chØnh. NMC chÞu tr¸ch nhiÖm cho khai th¸c vμ b¶o d−ìng ë møc m¹ng. NMC n»m ë ®Ønh cña cÊu tróc m¹ng vμ cung cÊp qu¶n lý m¹ng toμn cÇu. 1.6.5 Trung t©m khai th¸c vμ b¶o d−ìng (OMC : Operation and Maintenance Center) : OMC cung cÊp mét ®iÓm trung t©m mμ tõ ®ã ®iÒu khiÓn vμ gi¸m s¸t c¸c thùc thÓ kh¸c cña m¹ng (nh− : c¸c tr¹m c¬ së, c¸c chuyÓn m¹ch, c¬ së d÷ liÖu ...) còng nh− gi¸m s¸t chÊt l−îng dÞch vô mμ ®−îc m¹ng cung cÊp. Cã hai lo¹i OMC lμ : OMC (R) - Operation and Maintenance Center - Radio Part : ®iÒu khiÓn BSS. OMC (S) - Operation and Maintenance Center - Switch Part : ®iÒu khiÓn NSS. OMC cung cÊp c¸c chøc n¨ng sau : - Qu¶n lý, c¶nh b¸o sù kiÖn. - Qu¶n lý viÖc thùc hiÖn. - Qu¶n lý cÊu h×nh. - Qu¶n lý sù an toμn. NMC Giao thøc Q3 17 NguyÔn Hμ D−¬ng - Líp §TVT4 - Kho¸ 41 §å ¸n tèt nghiÖp 18
DMCA.com Protection Status Copyright by webtailieu.net