Hệ thống báo hiệu CCITT No7

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 : HLR H×nh 1.1 CÊu tróc m¹ng GSM TruyÒn l­u l­îng TruyÒn b¸o hiÖu OSS AUC EIR PSTN PLMN VLR SS CSPDN ISDN PSPDN MSC MS BSS BTS BSC 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 th­êng 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 d­ìng 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 th­êng 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. 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. 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 l­u 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 X PSTN H×nh 1.2 Vïng m¹ng GSM/PLMN : C¸c ®­êng truyÒn gi÷a c¸c m¹ng kh¸c nhau vµ m¹ng GSM/PLMN 2. Vïng phôc vô : MSC / VLR 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 nh­ng 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. Vïng phôc vô GSM (tÊt c¶ c¸c n­íc thµnh viªn) Vïng phôc vô PLMN (mét hay nhiÒu vïng ë mét n­íc) 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 ng­êi 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 ng­êi 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 ng­êi 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 ng­êi 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 th­êng lµ mét tæng ®µi lín ®iÒu khiÓn vµ qu¶n lý mét sè c¸c bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc (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 tr­êng hîp hai giao tiÕp gi÷a MSC vµ IWF ®­îc ®Ó më. 1.3.2 Bé ghi ®Þnh vÞ th­êng 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 l­u 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. Th­êng HLR lµ mét m¸y tÝnh ®øng riªng kh«ng cã kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch nh­ng 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 l­u 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 l­u 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 l­u ®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 l­u 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 l­u ®éng cña tr¹m di ®éng (MSRN). C¸c chøc n¨ng VLR th­êng ®­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 ng­êi sö dông GSM, tr­íc 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, tr­íc 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 th­êng ®­îc kÕt hîp víi MSC. 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 tr­êng 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 b­íc 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 : SRES = A3 (RAND , Ki) 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 : 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. Bé ba (Kc, SRES, RAND) ®­îc l­u gi÷ trong VLR. VLR göi RAND qua MSC vµ BSS tíi MS (kh«ng ®­îc m· ho¸). MS sö dông c¸c thuËt to¸n A3 vµ A8 vµ tham sè Ki ®­îc l­u 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. MS göi SRES kh«ng m· ho¸ tíi VLR. 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. NÕu m· ho¸ ®­îc sö dông, th× Kc tõ bé ba mµ ®· ®­îc dù ®Þnh tr­íc sÏ ®­îc göi tíi BTS. M¸y di ®éng tÝnh to¸n Kc tõ RAND vµ Ki (Ki ë trong SIM) b»ng thuËt to¸n A8. 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 n­íc, 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 tr­íc khi sö dông m¹ng cè ®Þnh. 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 ng­êi sö dông c¸c tr¹m di ®éng víi c¸c ng­êi 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 tr­êng hîp truyÒn sè liÖu. TRAU lµ mét bé phËn cña BTS, nh­ng còng cã thÓ ®Æt c¸ch xa BTS vµ thËm chÝ trong nhiÒu tr­êng 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. 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 l­u l­îng 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 d­ìng cña BSS. Qu¶n lý m¹ng truyÒn dÉn. Chøc n¨ng chuyÓn ®æi m¸y (gåm c¶ ghÐp 4 kªnh l­u 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 ng­êi sö dông cã thÓ th­êng 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 ng­êi 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 ng­êi ta ®ang cè g¾ng s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi gän nhÑ ®Ó ®Êu nèi víi tr¹m 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 ng­êi 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 : L­u 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 ng­êi 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 ng­êi sö dông cã thÓ thay ®æi PIN còng nh­ ®é dµi PIN tuú ý. Ng­êi sö dông còng 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 ng­êi 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 ng­êi 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 ng­êi 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 d­ìng OSS OSS thùc hiÖn ba chøc n¨ng chÝnh sau : Khai th¸c vµ b¶o d­ìng m¹ng. Qu¶n lý thuª bao vµ tÝnh c­íc. Qu¶n lý thiÕt bÞ di ®éng. D­íi ®©y ta xÐt tæng qu¸t c¸c chøc n¨ng nãi trªn. 1.6.1 Khai th¸c vµ b¶o d­ìng 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 l­îng chuyÓn giao (handover) gi÷a hai «... , nhê vËy nhµ khai th¸c cã thÓ gi¸m s¸t ®­îc toµn bé chÊt l­îng 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 l­u l­îng 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 tr­êng (ch¼ng h¹n bæ sung thªm dung l­îng 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 d­ìng 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 tr­êng hîp ng­êi 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 ng­êi khai th¸c thùc hiÖn b»ng ®iÒu khiÓn tõ xa. B¶o d­ìng còng bao gåm c¶ c¸c ho¹t ®éng t¹i hiÖn tr­êng nh»m thay ®æi thiÕt bÞ cã sù cè. HÖ thèng khai th¸c vµ b¶o d­ìng 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 d­ìng ®­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 d­ìng l¹i ®­îc nèi ®Õn m¸y tÝnh chñ ®ãng vai trß giao tiÕp ng­êi 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 d­ìng ). 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 c­íc c¸c cuéc gäi. C­íc 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 ng­êi 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 Qu¶n lý thiÕt bÞ di ®éng ®­îc bé ®¨ng ký nhËn d¹ng thiÕt bÞ EIR ( Equipment Identity Register ) thùc hiÖn. EIR l­u 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) nh­ng 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 tr­íc 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 ch­a ®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 d­ìng ë møc m¹ng. NMC n»m ë ®Ønh cña cÊu tróc m¹ng vµ cung cÊp qu¶n lý m¹ng toµn cÇu. Trung t©m khai th¸c vµ b¶o d­ìng (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 l­îng 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. NMC OMC OMC OMC Vïng 2 Vïng 3 Giao thøc Q3 Vïng 1 Qu¶n lý sù an toµn.