Nghiên cứu cấu trúc mạng GPRS trờn nền mạng thụng tin di động GMS thế hệ thứ hai

GGSN được SGSN gửi đến là địa chỉ IP đầu tiên trong bảng các địa chỉ IP do DNS (server) cung cấp. Trong khi ‘chờ’ nhận đáp ứng, SGSN có thể nhận các G-PDU từ GGSN nhưng không chuyển các G-PDU này tới MS. Nếu yêu cầu được chấp nhận thì một tunnel được khởi tạo giữa PDP context trong SGSN và PDP context trong GGSN. Nếu không thành công, SGSN sẽ gửi lại bản tin này tới địa chỉ IP tiếp theo trong bản địa chỉ. Bản tin đáp ứng được gửi lại từ GGSN tới SGSN. Khi SGSN nhận được bản tin đáp ứng với giá trị Cause là ‘Request Accepted’ (chấp nhận yêu cầu), SGSN sẽ kích hoạt PDP context và truyền các T-PDU tới (từ) mạng dữ liệu ngoài từ (tới) MS. PDP context không được khởi tạo trong GGSN nếu Cause khác ‘Request Accepted’. 2.2- Yêu cầu/Đáp ứng cập nhật PDP context (Update PDP Context Request/Response) Bản tin Request được gửi từ SGSN tới GGSN trong thủ tục cập nhật định tuyến Inter-SGSN hoặc trong thủ tục sửa đổi PDP context hoặc phân bổ lại các context do phải chia sẻ tải. Bản tin này cũng được dùng khi muốn thay đổi QoS và đường truyền. Khi MS chuyển sang một SGSN mới quản lý, SGSN sẽ thực hiện gửi bản tin này. Bản tin Response được gửi lại từ GGSN tới SGSN. Nếu SGSN nhận bản tin này với giá trị Cause là ‘Request Accepted’, nó sẽ ngắt PDP context. 2.3- Yêu cầu/Đáp ứng xoá PDP context (Delete PDP Context Request/Response) Bản tin Request được gửi từ SGSN tới GGSN trong thủ tục ngắt kết nối mạng GPRS hoặc trong thủ tục giải phóng PDP context; hoặc được gửi từ GGSN đến SGSN trong thủ tục giải phóng PDP context được khởi tạo bởi GGSN. Khi tắc nghẽn, bản tin này thực hiện theo mức ưu tiên thông qua các bản tin quản lý tunnel. 2.4- Yêu cầu/ Đáp ứng khởi tạo AA PDP context (Creat AA PDP Context Request/Response) SGSN gửi bản tin này tới GGSN trong thủ tục kích hoạt PDP context truy nhập ngầm định (Anomynous Access). Nó được sử dụng để tạo một tunnel giữa PDP context trong SGSN và PDP context trong GGSN. Quá trình gửi bản tin và nhận các bản tin phúc đáp cũng như truyền/nhận bản tin Create PDP context Request/Response. 2.5- Yêu cầu/Đáp ứng xóa AA PDP context (Delete AA PDP Context Request/Response) Bản tin xóa AA PDP context được gửi từ SGSN tới GGSN trong thủ tục giải phóng AA PDP context. GGSN có thể gửi yêu cầu tới SGSN nếu phát hiện ra việc sử dụng dịch vụ không hợp pháp, nó sẽ giải phóng PDP context đang hoạt động. Trường Cause biểu thị SGSN sẽ gửi yêu cầu số nhận dạng thực (như IMSI hoặc số IMEI) của MS ngầm định hay không. Nếu trong bản tin, giá trị Cause khác ‘Request Accepted’, PDP context vẫn giữ ở trạng thái active (không bị xoá). 2.6- Dấu hiệu lỗi (Error Indication) SGSN gửi bản tin này tới GGSN nếu PDP context hoặc MM context không tồn tại hay PDP context ở trạng thái không tích cực khi nhận một G-PDU. Bản tin này cũng được gửi từ SGSN mới tới SGSN cũ nếu PDP context không tồn tại khi nhận G-PDU. Ngược lại, GGSN cũng gửi bản tin này nếu không tồn tại PDP context khi nhận G-PDU. GGSN và SGSN cũ sẽ xóa PDP context của nó và thông báo với phần tử vận hành và bảo dưỡng mạng khi nhận được bản tin Error Indication. SGSN gửi thông báo tới MS khi một PDP context đã được xóa do nhận được bản tin này. Sau đó MS yêu cầu thiết lập lại PDP context. 2.7- Yêu cầu khai báo PDU (PDU Notification Request) Khi nhận một T-PDU, GGSN sẽ kiểm tra PDP context đã được thiết lập đối với địa chỉ PDP đó chưa. Nếu PDP context chưa được thiết lập từ trước, GGSN sẽ vận chuyển các T-PDU bằng cách khởi tạo các thủ tục kích hoạt PDP từ mạng. SGSN dựa trên thông tin thuê bao trong GGSN để quyết định truyền T-PDU tới MS hay không. GGSN gửi bản tin PDU Notification Request tới SGSN xác định vị trí hiện tại của thuê bao. Khi nhận bản tin này, SGSN thông báo cho MS kích hoạt PDP context. IMSI được chèn vào phần IMSI của TID trong GTP Header của bản tin. Phần thông tin End User Address chứa loại PDP và địa chỉ PDP mà SGSN yêu cầu MS để kích hoạt. Nếu GGSN nhận yêu cầu khởi tạo PDP context trước bản tin khai báo PDU, GGSN sẽ xử lý bản tin này và không quan tâm đến bản tin khai báo PDU. Nếu SGSN nhận bản tin khai báo PDU sau khi gửi bản tin yêu cầu khởi tạo PDP context nhưng trước khi nhận bản tin đáp ứng, SGSN sẽ chỉ gửi bản tin PDU Notification Response với giá trị của trường Cause là ‘Request Accepted’ mà không xử lý và đợi bản tin Response. Bản tin đáp ứng được gửi từ GGSN đến SGSN. 3- Các bản tin quản lý vị trí (Location Management) Các bản tin quản lý vị trí hỗ trợ khi sử dụng thủ tục kích hoạt PDP context được yêu cầu từ mạng hoặc nút GGSN không có giao diện MAP của hệ thống báo hiệu số 7 (như giao diện Gc). GTP được sử dụng để truyền các bản tin báo hiệu giữa GGSN với một nút GTP-MAP protocol-converting GSN (GSN chuyển đổi giao thức GTP thành MAP) trong mạng backbone của GPRS. GSN sẽ chuyển đổi các bản tin báo hiệu GTP thành các bản tin MAP. Các bản tin MAP được gửi và nhận từ HLR. Khi nhận một T-PDU, GGSN sẽ kiểm tra PDP context đã được thiết lập cho địa chỉ PDP này chưa. Nếu không có PDP context được thiết lập từ trước, GGSN sẽ lưu T-PDU này đồng thời thực hiện thủ tục PDP context Activation. Khi hoàn thành thủ tục, GGSN truyền T-PDU. Hình III.4: Báo hiệu giữa GGSN và HLR qua bộ chuyển đổi giao thức GTP-MAP trong GSN 3.1- Gửi thông tin định tuyến đối với yêu cầu/đáp ứng của GPRS GGSN gửi thông tin yêu cầu về thông tin định tuyến tới GTP-MAP Protocol-converting GSN để lấy địa chỉ IP của SGSN. IMSI được sử dụng để có địa chỉ IP này. Nếu GGSN nhận bản tin yêu cầu kích hoạt PDP context sau khi nhận bản tin này nhưng trước khi nhận bản tin đáp ứng, GGSN sẽ xử lý bản tin yêu cầu khởi tạo PDP context như một sự khởi tạo context thông thường và không quan tâm tới bản tin đáp ứng. Bản tin Response do GTP-MAP Protocol-converting GSN gửi tới GGSN. Giá trị trong trường Cause của bản tin chỉ ra có chấp nhận yêu cầu hay không. 3.2- Yêu cầu/đáp ứng báo lỗi (Failure Report Request/Response) GGSN gửi bản tin này tới GSN chuyển đổi để tạo cờ MNRG cho IMSI trong HLR. IMSI chỉ ra MNRG nàp sẽ được thiết lập. Bản tin đáp ứng được gửi lại từ GGSN. Trường MAP Cause chứa giá trị cause MAP từ HLR và không chứa giá trị nào nếu giá trị của trường cause không phải là ‘Request Accepted’. 3.3- Yêu cầu/Đáp ứng khai báo vị trí hiện tại của MS (Note MS GPRS Presence Request/Response). GTP-MAP protocol converting GSN gửi bản tin này tới GGSN và thông báo rằng MS kết nối lại với mạng GPRS. GGSN dùng IMSI trong bản tin này và tìm tất cả các PDP context của IMSI. MNRG sẽ bị xoá và địa chỉ IP của SGSN sẽ được lưu trong mỗi PDP context được tìm thấy. 4- Các bản tin quản lý di động (Mobile Management) Các bản tin quản lý di động là các bản tin báo hiệu được gửi giữa các SGSN trong thủ tục GPRS attach và thủ tục cập nhật định tuyến giữa các SGSN. SGSN mới nhận địa chỉ của SGSN cũ từ RAI cũ. Trong trường hợp này, mục đích của báo hiệu là chuyển giao dữ liệu liên quan tới MS từ SGSN cũ sang SGSN mới. 4.1- Yêu cầu/Đáp ứng nhận dạng Nếu MS khi thực hiện kết nối lại với mạng GPRS nhưng đã thay đổi SGSN sau khi tách, khi đó SGSN mới sẽ gửi bản tin Identification Request tới SGSN cũ để yêu cầu IMSI, P-TMSI và RAI trong SGSN cũ. P-TMSI Signature được cung cấp bởi MS tới SGSN mới để kiểm tra việc nhận dạng. Nếu MS đã cung cấp P-TMSI Signature, nó sẽ chứa thông số này trong bản tin Identification Request. Bản tin đáp ứng được gửi từ SGSN cũ tới SGSN mới. 4.2- Yêu cầu/Đáp ứng Context của SGSN (SGSN context Request/Response). Bản tin này được gửi từ SGSN mới tới SGSN cũ để nhận các MM và PDP context của MS. MS được nhận dạng bởi RAI và TILI trong SGSN cũ. Trường Flow Label Signalling chỉ ra một nhãn luồng cho các bản tin báo hiệu do SGSN mới lựa chọn. SGSN cũ sẽ lưu nhãn luồng này trong phần GTP Header của tất cả các bản tin báo hiệu gửi từ SGSN cũ tới SGSN mới liên quan tới các PDP context được yêu cầu. SGSN mới sẽ nhận bản tin đáp ứng SGSN context Response từ SGSN cũ. 4.3- SGSN Context Acknowledge Bản tin này thông báo với SGSN cũ rằng SGSN mới sẵn sàng nhận dữ liệu. Chỉ sau khi nhận bản tin này, SGSN cũ sẽ gửi các gói dữ liệu. Nếu bất cứ một trong các PDP context có thông số QoS chỉ ra có một đường truyền connection-oriented tin cậy được sử dụng truyền các T-PDU qua bộ định tuyến cũ nhưng chưa thiết lập kết nối, SGSN cũ sẽ thiết lập kết nối tới SGSN mới sau khi nhận bản tin Acknowledge này. Các T-PDU liên quan tới các PDP context yêu cầu một kênh kết nối tin cậy sẽ được gửi trên đường truyền connection-oriented và các T-PDU khác sẽ được gửi trên đường truyền connectionless. Nếu nguồn tài nguyên connection-oriented không còn, tất cả các T-PDU đều được truyền trên đường truyền connectionless. 5- Các phần tử thông tin (Element Information) Một bản tin báo hiệu chứa nhiều phần tử thông tin. Trong các phần tử thông tin, các trường có thể để trống, khi đó các bit sẽ được truyền với giá trị xác định (ví dụ như toàn bit 1). Ví dụ khuôn dạng một bản tin báo hiệu: Bản tin yêu cầu khởi tạo PDP context: Phần thông tin Mức yêu cầu Quality of Service Profile Bắt buộc Recovery Tuỳ chọn Selection Mode Bắt buộc Flow Label Data 1 Bắt buộc Flow Label Signalling Bắt buộc MSISDN Bắt buộc End User Address Bắt buộc Access Point Number Bắt buộc Protocol Configuration Options Tuỳ chọn SGSN Address for Signalling Bắt buộc SGSN Address for Traffic Bắt buộc Private Extension Tuỳ chọn Bản tin đáp ứng khởi tạo PDP context: Phần thông tin Mức yêu cầu Cause Bắt buộc Quality of Service Profile Tuỳ thuộc Reordering Required Tuỳ thuộc Recovery Tuỳ chọn Flow Label Data 1 Tuỳ thuộc Flow Label Signalling Tuỳ thuộc Charging ID Tuỳ thuộc End User Address Tuỳ thuộc Protocol Configuration Options Tuỳ chọn SGSN Address for Signalling Tuỳ thuộc SGSN Address for Traffic Tuỳ thuộc Charging Gateway Address Tuỳ chọn Private Extension Tuỳ chọn * Cause Trong bản tin yêu cầu, giá trị Cause chỉ ra lý do yêu cầu. Trong bản tin đáp ứng, Cause chỉ ra chấp nhận hay từ chối yêu cầu. * IMSI IMSI là số nhận dạng thuê bao của MS được sử dụng cho báo hiệu trong PLMN. Nó được lưu trữ trong SIM cũng như trong HLR (đăng ký hệ thống) và trong VLR (đăng ký tạm thời). IMSI là thông tin nhận dạng duy nhất của thuê bao tới mạng GSM. IMSI gồm mã nước, mã mạng di động và số nhận dạng MS. * RAI (số nhận dạng vùng định tuyến) Mỗi vùng định tuyến có một chỉ số phục vụ định tuyến. * QoS Profile QoS Profile chứa giá trị các thông số QoS được cung cấp. * Reordering Required (sắp xếp lại trật tự) Xác định việc sắp xếp lại các T-PDU hay không. * Authentication Triplet (bộ ba nhận thực) Authentication Triplet bao gồm RAND, SPES và Kc. * MAP Cause Là giá trị mà GTP-MAP Protocol-converting GSN chuyển tiếp trong suốt từ HLR tới GGSN. * P-TMSI Signature Phần tử thông tin này được cung cấp bởi MS, bản tin yêu cầu cập nhật vùng định tuyến và bản tin yêu cầu kết nối mạng tới SGSN để kiểm tra nhận dạng. * MS Validated Phần tử thông tin này chỉ ra SGSN mới có nhận thực MS thành công hay không. * Recovery Phần tử thông tin này chỉ ra GSN ngang hàng đã khởi động lại. * Selection Mode Phần tử thông tin này chỉ ra nguồn gốc của APN trong bản tin. * Flow Label Data I Chứa nhãn luồng truyền dữ liệu được yêu cầu bởi bên nhận. * Flow Label Signalling Chứa nhãn luồng truyền báo hiệu được yêu cầu bởi bên nhận. * Flow Label Data II Chứa nhãn luồng truyền dữ liệu giữa SGSN cũ và SGSN mới. * Charging ID Khi PDP context thiết lập, GGSN phát Charging ID để tính cước. Mỗi context được kích hoạt, một charging ID được phát đi. * End User Address Phần tử thông tin này cung cấp các thông tin giao thức của mạng dữ liệu ngoài. Giá trị trường Length là 2 với một địa chỉ PDP rỗng. PDP type cung cấp giao thức người sử dụng được sử dụng giữa mạng ngoài và MS. Địa chỉ PDP là địa chỉ mà PDP context của MS được nhận dạng từ mạng dữ liệu ngoài. * MM Context Phần tử thông tin này chứa các thông số về quản lý di động. * PDP Context Chứa các thông số quản lý phiên được cung cấp cho một địa chỉ mạng ngoài cần thiết để truyền giữa các SGSN trong thủ tục vùng định tuyến giữa các SGSN. Các bản tin quản lý phiên được điều khiển bởi PDP context này. * Access Point Number Đây là thông tin từ MS hoặc SGSN được GGSN sử dụng để phân biệt truy nhập tới các mạng ngoài khác nhau sử dụng cùng một kiểu PDP. Access Point Name chứa tên logic là số nhận dạng mạng APN. * Protocol Configuration Options Chứa các lựa chọn giao thức mạng ngoài cần để truyền giữa GGSN và MS. * GSN Address Chứa địa chỉ của GSN. * MSISDN Là số để nhận dạng thuê bao di động, theo khuyến nghị của CCITT về sơ đồ đánh số (gồm số mã nước, mã số đích quốc gia, và số thuê bao). * Charging Gateway Address Chứa địa chỉ IP của Charging Gateway. * Private Extension Chứa các thông tin nhà khai thác. III. Báo hiệu giữa GSN và các phần tử khác trong mạng SGSN thực hiện các chức năng định tuyến, quản lý di động, nhận thực, quản lý phiên, bảo mật và tính cước. Khi mạng hoạt động, SGSN thực hiện trao đổi báo hiệu với các phần tử trong mạng MSC/HLR, HLR/AuC, EIR thông qua thông qua mạng báo hiệu SS7 thông qua các giao diện: Gd: giữa SMS-GMSCvà SGSN cho phép sử dụng hiệu quả dịch vụ SMS. Gr: giữa SGSN và HLR. Cho phép SGSN truy nhập tới các thông tin về thuê bao trong HLR. Gs: giữa SGSN và MSC. SGSN có thể gửi dữ liệu vị trí tới MSC hoặc nhận các yêu cầu nhắn tin từ MSC thông qua giao diện này tuỳ chọn. GGSN cũng có chức năng định tuyến, bảo mật, quản lý phiên và quản lý di động. Nó trao đổi thông tin báo hiệu với HLR thông qua giao diện Gc và với mạng ngoài thông qua giao diện Gi. 1- Các giao thức của báo hiệu số 7 * L1: Định rõ các đặc tính vật lý, đặc tính điện và các đặc tính chức năng đường báo hiệu đấu nối các thành phần của SS7. Đường báo hiệu là kênh truyền dẫn dữ liệu hai chiều tốc độ 64 kbps. * MTP (phần chuyển giao tin báo): cung cấp phương tiện truyền dẫn tin cậy thông tin người sử dụng qua mạng báo hiệu. Người sử dụng MTP là ISUP, TUP, SCCP và DUP. Các cấp chức năng của MTP: - MTP mức 2: chức năng kênh báo hiệu, cung cấp một đường truyền số liệu cho chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu. Các chức năng kênh báo hiệu: phát hiện lỗi, sửa lỗi, đồng bộ ban đầu kênh báo hiệu, giám sát lỗi kênh báo hiệu, điều khiển luồng. - MTP mức 3: chức năng mạng báo hiệu, cung cấp điều khiển chuyển giao các bản tin báo hiệu. Chức năng mạng bao gồm: + Điều khiển các bản tin báo hiệu + Quản lý mạng báo hiệu * SCCP (phần điều khiển và kết nối báo hiệu): SCCP bổ xung các chức năng cho phần MTP phục vụ cho cả kết nối định hướng connection-oriented và không kết nối connectionless qua mạng báo hiệu SS7. Các chức năng chính của SCCP được cài đặt trong phần mềm: - Điều khiển kết nối định hướng: thiết lập, truyền dữ liệu và giám sát các kết nối báo hiệu logic. - Điều khiển không kết nối: xử lý chuyển giao không kết nối các đơn vị dữ liệu. - Quản lý SCCP: xử lý trạng thái thông tin của mạng liên quan tới khả năng của các điểm báo hiệu và người sử dụng khác trong mạng, được sử dụng để cập nhật trong các bảng định tuyến bản tin. - Định tuyến SCCP: xử lý định tuyến các bản tin trong mạng SS7. * TCAP (phần ứng dụng khả năng thông dịch): TC cung cấp các phương tiện kết nối không liên quan tới kênh mạch giữa hai nút trong mạng báo hiệu, trao đổi và trả lời qua một quá trình hội thoại. Khi sử dụng MAP trao đổi giữa các tổng đài trong hệ thống chuyển mạch, chức năng định tuyến SCCP sẽ gửi bản tin tới TCAP cùng với MAP thực hiện các ứng dụng. TCAP được sử dụng cho nhiều ứng dụng, có giao diện chuẩn với tất cả các ứng dụng, được sử dụng như một giao thức truyền thông trong mạng. * MAP (phần ứng dụng di động): MAP là một giao thức được xây dựng đặc biệt cho mạng di động. Nó được sử dụng giữa các tổng đài trong hệ thống chuyển mạch. MAP chỉ sử dụng báo hiệu connectionless. MAP sử dụng các giao thức lớp dưới TCAP, SCCP và MTP. MAP được chia thành 5 phần ứng dụng: MAP-MSC, MAP-HLR, MAP-VLR, MAP-EIR, MAP-AuC để trao đổi báo hiệu cho các ứng dụng. Dịch vụ MAP cung cấp các thông tin như số MSRN, IMSI,...và các thủ tục: cập nhật vị trí (VLR-HLR), xoá bỏ vị trí, cung cấp số chuyển vùng, chèn/xoá số liệu thuê bao, phát các thông số, tác động đến các dịch vụ bổ sung và thủ tục chuyển giao... * BSSAP (phần ứng dụng hệ thống trạm gốc): là thủ tục báo hiệu qua giao diện A. BSSAP sử dụng báo hiệu số 7, nghĩa là MTP và SCCP được sử dụng để truyền tải và đánh địa chỉ. BSSAP cho phép cả báo hiệu theo kiểu kết nối connection và connectionless. Các bản tin hỗ trợ các thủ tục dành riêng được pháy đi bằng các dịch vụ connection của BSSAP. Các thủ tục ấn định và chuyển giao các bản tin MS ban đầu được phát đi ở chế độ connectionless. 2- Các đường báo hiệu giữa GSN và các phần tử trong mạng SGSN – HLR Hình III.5 – Báo hiệu giữa SGSN và HLR Báo hiệu giữa SGSN và HLR thông qua giao diện Gr. Giao thức phần ứng dụng di động MAP hỗ trợ trao đổi dữ liệu với HLR. TCAP, SCCP, MTP 3 và MTP 2 tương tự các giao thức hỗ trợ MAP trong các mạng di động GSM. SGSN – MSC/VLR Hình III.6 – Báo hiệu giữa SGSN và MSC/VLR SGSN trao đổi báo hiệu với MSC/VLR thông qua giao diện Gs, để SGSN có thể gửi dữ liệu vị trí tới MSC hoặc nhận các yêu cầu nhắn tin từ MSC. Giao diện này sử dụng giao thức BSSAP+ là một tập các thủ tục BSSAP hỗ trợ báo hiệu giữa SGSN và MSC/ VLR. SGSN – EIR Hình III.7 – Báo hiệu giữa SGSN và EIR SGSN – SMS/GMSC và SGSN – SMS/IWMSC Hình III.8 – Báo hiệu giữa SGSN và SMS/GMS SGSN và SMS/IWMSC GGSN – HLR Đường báo hiệu này cho phép GGSN trao đổi thông tin báo hiệu với HLR. Nếu SS7 được cài đặt trong GGSN, giao thức MAP được sử dụng giữa GGSN và HLR. Nếu SS7 không được cài đặt trong GSN, giao thức GTP-MAP được thực hiện để chuyển đổi cho phép báo hiệu giữa GGSN và HLR. + Báo hiệu giữa GGSN – HLR dựa trên MAP Hình III.9 – Báo hiệu giữa GGSN và HLR sử dụng MAP + Báo hiệu giữa GGSN – HLR dựa trên MAP và GTP Hình III.10 – Báo hiệu giữa GGSN – HLR dựa trên MAP và GTP Giao thức Tunnelling (GTP): giao thức đường hầm cho các bản tin báo hiệu giữa SGSN và GSN chuyển đổi giao thức trong mạng đường trục GPRS. Interworking: chức năng thực hiện kết nối giữa thủ tục GTP và MAP cho báo hiệu giữa SGSN và HLR. IV. Kết luận Chương II và III đã trình bày khái quát những đặc điểm cơ bản của dịch vụ số liệu gói GPRS. Sự ra đời của GPRS với nguyên tắc chuyển mạch gói rất phù hợp với lưu lượng số liệu, khả năng sử dụng tối ưu nguồn kênh vô tuyến của mạng cho phép đạt tốc độ cao hơn, thời gian truy nhập ngắn hơn và tính cước dựa trên lưu lượng phát đi. Vì triển khai trên nền mạng GSM nên hạ tầng cơ sở mạng không phải thay đổi hoàn toàn mà chỉ bổ sung các nút mạng và các giao diện mới. Hai nút mới bổ sung vào mạng là nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) và nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN). Hai nút này có cùng chức năng với MSC và GMSC nên hiện nay hai nút này có thể tích hợp vào một MSC nhưng có cài đặt thêm một số phần mềm chức năng điều khiển mới. Do hạn chế về nhiều mặt nên chương III chỉ xét các thủ tục báo hiệu chủ yếu giữa các nút hỗ trợ GPRS (GSN) trong mạng và đường truyền báo hiệu giữa các phần tử trong mạng. Hiện nay, trên thế giới nhiều nước đã triển khai mạng GPRS và đã tiến tới sử dụng mạng di dộng thế hệ thứ ba. Tại việt Nam cũng đã bắt đầu triển khai mạng GPRS từ đầu năm 2002. Chương IV sẽ đề cập tới nhu cầu của khách hàng và tình hình triển khai mạng GPRS trên nền mạng thông tin di động ở Việt Nam. Chương IV: triển khai GPRS trên mạng thông tin di động GSM việt nam Trước nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng về các dịch vụ mới của mạng di động, đặc biết là các dịch vụ số liệu thì việc triển khai dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao theo nguyên tắc chuyển mạch gói GPRS là rất cần thiết. Hiện nay ở Việt Nam có hai nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động lớn nhất là VMS (Mobilephone) và GPC (Vinaphone). Thực chất hai mạng này hoạt động song song độc lập với nhau nhưng cùng được quản lý bởi một nhà kinh doanh dịch vụ viễn thông là VNPT, cùng sử dụng công nghệ GSM, cơ sở hạ tầng của mạng không có gì khác nhau. Tuy nhiên, khi đưa vào triển khai dịch vụ số liệu thì hai mạng có khác nhau về các bước triển khai và lựa chọn thiết bị của các hãng, cả hai mạng đã từng bước thực hiện từ đầu năm 2002. Sau đây sẽ đề cập tới hiện trạng và nhu cầu của hai mạng VMS và Vinaphone và cấu trúc mạng GPRS chung của hai mạng. I. Đánh giá hiện trạng và nhu cầu 1. Cấu trúc mạng 1.1- Cấu trúc mạng VMS VMS là mạng thông tin di động GSM đầu tiên hoạt động tại Việt Nam. Đây là công ty hoạt động theo hình thức hợp đồng hợp tác kinh doanh giữa VNPT và tập đoàn Comvik của Thụy Điển. Cấu trúc mạng VMS được chia theo ba khu vực: - Khu vực 1 (Hà Nội và các tỉnh phía Bắc): PLMN 1 là loại PLMN của Alcatel gồm một số MSC và các HLR cùng VLR. Khu vực 2 (TP Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam): gồm hai PLMN là loại PLMN của Ericsson. Mạng VMS khu vực 2 hiện nay có 4 tổng đài MSC, 2 HLR và các VLR. Một MSC của Ericsson đóng vai trò là GMSC cho khu vực 2. - Khu vực 3 (Đà Nẵng và các tỉnh miền Trung): PLMN 3 là loại PLMN của Ericsson. 1.2- Cấu trúc mạng Vinaphone Mạng thông tin di động Vinaphone ra đời từ năm 1996, dùng công nghệ GSM của Siemens. Tổ chức mạng hình thành trên ba trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC) sử dụng tổng đài EWSD (Siemens) đặt tại 3 khu vực chính trong nước là Hà Nội, TP Hồ chí Minh và Đà Nẵng. Các MSC đều được nối với nhau và có đường thông ra mạng PSTN cũng như các mạng khác. Hệ thống điều khiển trạm gốc BSC gồm 11 trạm, trong đó Hà Nội có 4 trạm, TP Hồ Chí Minh 5 trạm và Đà Nẵng 2 trạm. Các trạm BTS được phân bố trên khắp các tỉnh thành trong cả nước với tổng số 214 trạm. Trong đó, Hà Nội có 87 trạm, TP Hồ Chí Minh có 94 trạm và Đà nẵng có 33 trạm. Đường kết nối giữa BTS và BSC sử dụng hệ thống vi ba hoặc cáp quang. 2. Dịch vụ Hiện nay, mạng VMS và Vinaphone cung cấp các dịch vụ: - Thoại: là dịch vụ chính hiện nay - Fax - Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS: đang đi vào khai thác có hiệu quả - Các dịch vụ trả trước (Card): đã triển khai và sử dụng rộng rãi - Truyền số liệu: dịch vụ này chưa phát triển do bị hạn chế về tốc độ truyền. 3. Số lượng thuê bao của mạng Hai mạng đã phủ sóng toàn quốc, đã thực hiện roaming trong nước và một số nước khác. Với ưu thế vượt trội về vùng phủ sóng so với VMS, số thuê bao của mạng vinaphone đã phát triển nhanh chóng vướt quá cả dự báo trước đây. Tại thời điểm năm 2000, số lượng thuê bao di động của Vinaphone vào khoảng trên 300.000 thuê bao. Dự kiến đến năm 2010 sẽ đạt trên 1.000.000 thuê bao. 4. Đánh giá nhu cầu Theo Tổng công ty Bưu chính Viễn thông, dự báo số lượng thuê bao di động (của VMS và vinaphone) tính tới năm 2005 như sau: Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 VMS 334.000 346.000 585.000 669.000 718.000 767.000 Vinaphone 321.000 455.000 609.000 768.000 946.000 1.155.000 Tổng số 655.000 801.000 1.194.000 1.437.000 1.664.000 1.922.000 Căn cứ theo dự báo phát triển thuê bao di động của hai nhà cung cấp dịch vụ di động Vinaphone và VMS, số lượng thuê bao di động cũng như tỷ trọng của các thuê bao có nhu cầu đối với dịch vụ số liệu như sau: Như vậy, theo kết quả dự báo ta nhận thấy số lượng thuê bao di động sẽ tăng lên từ 600 nghìn (năm 2000) lên tới trên 4 triệu (năm 2010). Trong đó, số thuê bao di động sử dụng dịch vụ số liệu nói chung xuất hiện vào cuối năm 2001 và sẽ tăng từ 5% (năm 2002) lên 30% (năm 2008). Tính từ 2008 đến 2010, trong số thuê bao di động có nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu nói chung (chiếm 30% tổng số) thì chỉ có 5% sử dụng dịch vụ đa phương tiện (mutilmedia). Với kết quả dự báo đó thì từ nay đến năm 2010, việc triển khai dịch vụ số liệu tốc độ cao dựa trên công nghệ chuyển mạch gói vô tuyến GPRS của các nhà khai thác di động GSM tại Việt Nam là hợp lý cả về góc độ đầu tư nâng cấp tận dụng hệ thống GSM hiện có, cũng như đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ phù hợp với nhu cầu về loại hình dịch vụ và mức độ tăng trưởng về số lượng khách hàng. II. Một số đề xuất triển khai dịch vụ GPRS 1. Những vấn đề liên quan đến dung lượng khi triển khai dịch vụ số liệu trên mạng GSM Khi triển khai dịch vụ số liệu, mạng sẽ xuất hiện đồng thời cả lưu lượng thoại và số liệu. Đối với phần lưu lượng số liệu thì khả năng thông tải phụ thuộc chính vào chất lượng của giao diện không gian. Việc nghẽn mạng sẽ giảm đáng kể khả năng thông tải nhất là đối với dịch vụ HSCSD và GPRS khi lưu lượng thoại GSM có mức ưu tiên cao hơn. Đối với việc triển khai dịch vụ GPRS, cần lưu ý một số điểm quan trọng dưới đây khi xác dịnh dung lượng: Trong giai đoạn đầu, khi số lượng thuê bao ít hơn, phần lưu lượng chuyển mạch kênh (thoại GSM, HSCSD) thường có mức ưu tiên dịch vụ cao hơn so với lưu lượng GPRS. Bởi vậy, trước tiên các cell sẽ được tính toán cho đủ dung lượng đáp ứng cho chuyển mạch kênh với một xác suất nghẽn cho trước, sau đó sẽ tính cho lưu lượng của GPRS nếu mạng còn khả năng cung cấp. Thông thường, mạng sẽ dành ra một số lượng nhất định (1 hoặc 2) khe thời gian gán cho GPRS. Do vậy, khả năng thông tải của GPRS sẽ được xác định bởi những khe thời gian này cùng với những khe thời gian khác mà GPRS có thể được cấp phát thêm khi tình trạng tải lưu lượng của chuyển mạch kênh cho phép. Trong giai đoạn sau, khi tỷ trọng của thuê bao số liệu trong mạng lớn hơn thì mức ưu tiên của lưu lượng GPRS ngang bằng với chuyển mạch kênh. Các khe thời gian đã được cấp phát và được GPRS sử dụng sẽ không bị thu hồi cho chuyển mạch kênh khi dung lượng của mạng không đủ đáp ứng. Lúc này, cuộc gọi đến của chuyển mạch kênh sẽ bị nghẽn. 2. Triển khai dịch vụ GPRS 2.1- Các phương án chia dung lượng Khi đưa dịch vụ GPRS vào hệ thống GSM, việc phân chia dung lượng hiện có của mạng cho GPRS cũng như các dịch vụ truyền thống của GSM được thực hiện theo một trong ba phương án sau: Phương án 1 - chia riêng dung lượng: Theo phương án này, tổng dung lượng của cell được chia thành hai phần riêng biệt, một dành cho lưu lượng GSM, một dành cho lưu lượng GPRS. Trong phần dung lượng riêng của mình, đương nhiên chúng phải dành ra một phần cho handover (chuyển giao). Với kiểu phân chia này, toàn bộ hệ thống được xem như hai hệ thống riêng rẽ hợp lại. Do không có sự điều phối dung lượng giữa hai phần với nhau nên việc điều khiển quản lý tương đối đơn giản. Tuy nhiên điểm bất lợi chính của phương án này là không linh hoạt trong việc điều chuyển dung lượng hệ thống. Do vậy hiệu quả sử dụng tài nguyên chung là rất thấp. Phương án 2 – Dùng chung toàn bộ dung lượng: Dung lượng của cell được dùng chung cho cả GSM và GPRS. Tuy nhiên trong đó vẫn dành ra một phần dung lượng cho handover của chúng. Thông thường thì trong phương án này, mức ưu tiên của GSM thường cao hơn GPRS. Do vậy, lưu lượng của các dịch vụ truyền thống GSM hoàn toàn có khả năng sử dụng toàn bộ dung lượng cell khi cần. Mặt khác, trong điều kiện cho phép (chất lượng giao diện không gian tốt, lưu lượng GSM thấp) thì các kết nối GPRS vẫn hoàn toàn có khả năng đạt được tốc độ tối đa của mình. Ưu điểm chính của phương án này là khả năng sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên chung của mạng và dịch vụ số liệu có thể đạt được tốc độ tối đa của mình nếu điều kiện cho phép. Phương án 3 – chia sẻ từng phần dung lượng Theo phương án này thì toàn bộ dung lượng của cell được chia thành ba phần, một phần cho GSM, một phần cho GPRS và phần còn lại được dùng chung cho cả GSM và GPRS. Phần dung lượng dành cho handover được lấy từ dung lượng riêng của GSM và GPRS hoặc dùng ở phần dung lượng chung. Phần dung lượng dành cho GPRS được chia theo nguyên tắc: đủ lớn để đảm bảo một giá trị QoS nhất định và đủ nhỏ để không lãng phí khi lưu lượng GPRS là thấp. Ưu điểm của phương án này là luôn có một phần dung lượng cố định để phục vụ cho lưu lượng của GPRS với khả năng đảm bảo một giá trị QoS nào đó. Về điểm này, nó tận dụng được ưu thế của phương án 1. Mặt khác, với phần dung lượng để dùng chung giữa GSM và GPRS, nó cho phép nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên chung của mạng, tận dụng được ưu điểm của phương án 2. Qua việc phân tích và đánh giá ba phương án phân chia dung lượng nói trên, ta nhận thấy mỗi phương án đều có những ưu, nhược điểm nhất định. Việc sử dụng phương án nào hoàn toàn tuỳ thuộc vào sự lựa chọn của nhà khai thác trong điều kiện cụ thể. Tuy nhiên theo đánh giá chung, phương án 3 có nhiều ưu điểm hơn cả vì nó tận dụng được ưu điểm và hạn chế nhược điểm của cả hai phương án 1 và 2, cho nên đây là phương án được khuyến nghị lựa chọn để triển khai dịch vụ GPRS trên mạng di động. 2.2- Cấu hình mạng khi triển khai dịch vụ GPRS Các thuê bao số liệu di động đã xuất hiện vào cuối năm 2001, đầu năm 2002 với số lượng còn rất ít so với các thuê bao điện thoại di động. Dự báo, cùng với sự gia tăng về nhu cầu dịch vụ số liệu trên mạng di động, lượng thuê bao số liệu di động sẽ tăng dần từ năm 2002 (chiếm 5%) đến năm 2008 (chiếm 30%) và năm 2010. Như vậy, thời điểm này là thích hợp cho việc triển khai dịch vụ GPRS trên mạng Vinaphone (vì đã xuất hiện nhu cầu) và phù hợp với năng lực hiện có của mạng (vì tỷ lệ thuê bao di động số liệu chưa lớn). Qua đó có thể kích thích nhu cầu của khách hàng và tích luỹ cũng như rút ra những kinh nghiệm cần thiết cho việc điều hành khai thác mạng khi cung cấp dịch vụ mới. Về thiết bị, có nhiều giải pháp của các hãng khác nhau cung cấp GPRS một cách hiệu quả. Các thiết bị này đều dựa trên các công nghệ tiên tiến như ATM, Ethernet...Tuy nhiên trong giai đoạn đầu để triển khai GPRS, mạng Vinaphone có thể sử dụng sản phẩm tích hợp chung các nút hỗ trợ của Ericsson hay Siemens để cung cấp dịch vụ vì chúng có một số ưu thế như: vừa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, nhu cầu khách hàng và giảm giá thành đầu tư ban đầu vì đây là thiết bị dung lượng vừa phải. Ngoài ra các thiết bị này dựa trên công nghệ ATM, phù hợp với môi trường dịch vụ băng rộng và đa phương tiện sau này. Cho phép mở rộng dễ dàng khi nhu cầu tăng cũng như có khả năng nâng cấp lên 3G. Khả năng kết nối mạng của Vinaphone với mạng của các nhà khai thác trong việc cung cấp dịch vụ GPRS, được xem xét trên cơ sở các mạng PLMN, PDN và Internet hiện có tại Việt Nam như sau: - PLMN: hiện nay ngoài Vinaphone, VMS còn có S-Fone và mới đây Công ty Điện tử Viễn thông Quân Đội (Viettel) cũng bắt đầu triển khai dịch vụ thông tin di động tại Việt Nam. - PDN:Mạng số liệu gói, hình thành trên hệ thống tổng đài chuyển mạch chuyển mạch gói 1100 TPX của Acatel được đặt tại Hà Nội, TP Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Trong đó tổng đài Gateway được đặt tại Hà Nội. - Internet: SIP và IAP lớn nhất hiện nay tại Việt Nam là VDC. Kết nối Internet quốc tế bằng các sóng mang 2M, 256K qua trạm mặt đất Gateway quốc tế đặt tại Hà Nộ và TP Hồ Chí Minh. Về địa điểm khai thác sử dụng dịch vụ GPRS, trước mắt hướng tới các khu vực giàu tiềm năng như các thành phố lớn, nơi tập trung nhiều đơn vị, doanh nghiệp, tổ chức, cá nhân, cơ quan đại diện trong và ngoài nước, các khu vực chế xuất, công nghiệp, du lịch dịch vụ... Cấu hình cơ bản mạng di động GSM triển khai dịch vụ GPRS như sau: kết luận Việc xây dựng cơ sở hạ tầng cho 3G yêu cầu lượng vốn bỏ ra rất lớn. Do đó, GPRS thực sự là một bước quá độ cần thiết, có hiệu quả và tính kinh tế cao để đưa một mạng thông tin di động GSM sẵn có tiến lên thế hệ điện thoại di động thứ ba. Đối với việt Nam, việc hội nhập thông tin di động thế hệ thứ ba trải qua bước quá độ sử dụng công nghệ GPRS là hoàn toàn hợp lý. Nó giúp cho các nhà khai thác có thể tận dụng được cơ sở hạ tầng đang tồn tại, đồng thời có thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng gia tăng của người sử dụng. Trong quá trình thực hiện đồ án tôi đã thu thập được rất nhiều kiến thức về điện thoại di động. Những kiến thức này rất có giá trị khi tôi tiếp tục nghiên cứu về các công nghệ 3G, chúng cũng rất hữu ích khi tôi có điều kiện làm việc trong các lĩnh vực về thông tin di động sau này. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS. Phạm Văn Bình và các thầy cô trong khoa Điện tử – Viễn thông đã chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Do trình độ và thời gian nghiên cứu còn hạn hẹp, nên mặc dù đã cố gắng nhưng sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và bè bạn đồng nghiệp. Sinh viên thực hiện Phạm Tiến Đô phụ lục 1: bảng tra cứu các từ viết tắt A AA Anonymous Access Truy nhập ngầm định AB Access Burst Cụm truy nhập AC(AuC) Authentication Center Trung tâm nhận thực ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển quảng bá AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến APN Access Point Number Tên điểm truy nhập ARFCH Absolute Radio Frequency Channel Tần số sóng mang ATM Asynchronous Transfer Mode Cơ chế truyền không đồng bộ AVDR Average Drop Call Rate Tỷ lệ rớt cuộc gọi trung bình B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BG Border Gateway Cổng ngoại biên Bm Full Rate TCH TCH toàn tốc BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BSSAP Base Station Application Part Phần ứng dụng trạm gốc BSSAP+ Base Station System Phần ứng dụng hệ thống Application Part + trạm gốc BSSMAP Base Station Management Phần ứng dụng quản lý trạm gốc Application Part BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc C C/A Carrier to Adjcent Tỷ số sóng mang/ nhiễu lân cận CCBR SDCCH Blocking Rate Tỷ lệ nghẽn mạch trên SDCCH CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CCDR SDCCH Drop Rate Tỷ lệ rớt mạch trên SDCCH CCH Control Channel Kênh điều khiển CCS7 Common Channel Signalling No7 Mạng báo hiệu kênh chung số 7 CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô (tế bào) CI Cellular Identity Nhận dạng ô (xác định vùng LA) C/I Carrier to Interference Tỷ số sóng mang/ nhiễu đồng kênh CM Connection Management Quản lý kết nối C/R Carrier to Reflection Tỷ số sóng mang/ sóng phản xạ CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh CSSR Call Successful Rate Tỷ lệ cuộc gọi thành công D DCCH Deticated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng DNS Domain Name System Hệ thống tên miền DUP Data User Part Phần người sử dụng dữ liệu E EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị ETSI European Telecomunication Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu F FDMA Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo Multiple Access tần số FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số G GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS GMM/SM GPRS Mobility Management Quản lý di động và And Section Management quản lý phiên GPRS GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng GoS Grade of Service Cấp độ phục vụ GPRS General Packet Radio System Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin Comunication di động toàn cầu GTP GPRS Tunneling Protocol Giao thức Tunneling GPRS H HLR Home Location Register Bộ đăng ký định vị thường trú HON Handover Number Số chuyển giao I IHOSR Incoming HO Successful Rate Tỷ lệ chuyển giao thành công đến IMEI International Mobile Số nhận dạng di động quốc tế Equipment Identity IMSI International Mobile Số nhận dạng thuê bao di động Subciber Identity quốc tế ISDN Intergrated Service Mạng số đa dịch vụ Digital Network ISP Internet Service Provider Nhà cung ứng dịch vụ Internet ISUP ISDN User Part Phần người sử dụng ISDN IWF Inter Working Funcion Chức năng tương tác K Kc Ciphering Key Khoá mật mã Ki Subcriber Authentication Key Khoá nhận thực thuê bao L LA Location Area Vùng định vị LAC Location Area Code Mã vùng định vị LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị LAPD Link Access Proceduces Các thủ tục truy nhập đường on D channel truyền trên kênh D LAPDm Link Access Proceduces Các thủ tục truy nhập đường on Dm channel truyền trên kênh Dm Lm Half Rate TCH TCH bán tốc LLC Logical Link Control Điều khiển kênh logic M MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập không gian MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động MCC Mobile Country Code Mã quốc gia của mạng di động MM Mobile Management Quản lý di động MNC Mobile Network Code Mã mạng thông tin di động MNRF Mobile station Not Cờ không đạt tới di động Reachable Flag MNRG Mobile station Not Reachable Cờ GPRS không đạt tới di động For GPRS Flag MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động MSIN Mobile Station Identification Number Số nhận dạng trạm di động MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN của trạm di động MSRN Mobile Station Roaming Number Số lưu động của thuê bao di động MTP 2 Message Transfer Part layer 2 Phần chuyển giao tin báo lớp 2 N NB Normal Burst Cụm bình thường NMC Network Management Center Trung tâm quản lý mạng NMS Network Management Subsystem Phân hệ quản lý mạng NSS Network Subsystem Phân hệ mạng NSAPI Network layer service Nhận dạng điểm truy nhập Access Point identifier dịch vụ lớp mạng O OHOSR Outgoing HO Successful Rate Tỷ lệ chuyển giao thành công ra OMS Operation & Mainternance Phân hệ khai thác và Subsystem bảo dưỡng OSI Open System Interconnection Liên kết hệ thống mở OSS Operation and Surport Subsystem Phân hệ khai thác và hỗ trợ P PACCH Packet Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết gói PAGCH Packet Access Grant Channel Kênh ưu tiên truy cập gói PCH Paging Channel Kênh tìm gọi (nhắn tin) PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSPDN Packet Switch Public Mạng số liệu công cộng chuyển Data Network mạch gói PSTN Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại Network công cộng P-TMSI Packet TMSI TMSI gói R RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RAC Routing Area Code mã vùng định tuyến RAI Routing Area Identity Nhận dạng vùng định tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển kênh vô tuyến RF Radio Frequency Tần số sóng mang RR Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến Rx Receiver Máy thu S SACCH Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậm SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu SDCCH Standalone Dedicated Kênh điều khiển dành riêng Control Channel đứng một mình (độc lập) SIM Subcriber Identity Modul Modun nhận dạng thuê bao SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn SN Subcriber Number Số thuê bao SNDCP Sub Network Dependent Giao thức chuyển đổi độc lập Convergence Protocol phân mạng T TACH Traffic and Associated channel Kênh lưu lượng và liên kết TCAP Transaction Capabilities Phần ứng dụng các khả năng Application Part thông dịch TCBR TCH Blocking Rate Tỷ lệ nghẽn mạch TCH TCDR TCH Drop Rate Tỷ lệ rớt mạch trên TCH TCH Traffic Channel Kênh lưu lưọng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TID Tunnel Identifier Nhận dạng đường hầm TLLI Temporary Logical Link Idebtity Nhận dạng kênh logic tạm thời TMSI Temporary Mobile Station Idebtity Nhận dạng máy di động tạm thời TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Bộ thích ứng tốc độ và chuyển mã TRx Tranceiver Máy thu – phát TUP Telephone User Part Phần người sử dụng điện thoại U UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng V VLR Visited Location Register Bộ ghi định vị tạm trú Phụ lục 2: tài liệu tham khảo 1. Thông tin di động số cellular Vũ đức Thọ Nhà xuất bản giáo dục – 1997 2. Địa chỉ website trên Internet: www.mobileGPRS.com 3. Motorola System Development, wray castle, General Packet Service (GPRS). 4. GSM 07.60: “Digital Cellular Telecommunications System (phase 2+);Genrral Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station (MS) Supporting GPRS”. 5. Thông tin di động số Người dịch: Nguyễn Phạm Anh Dũng Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – 1993 6. Security over GPRS – august 1998 Doctor Phi lane Doctor Lionel Sacks 7. Motorola Data & GPRS Course Wray Castle Limited. 8. ETSI TS GSM 04.65 Version 8.0.0 – Mobile Station (MS) Serving GPRS Support Node (SGSN) and Subnetwork Dependent Convergence Protocol (SNDCP). MụC LụC LờI Mở ĐầU.................................................................................................. 1 CHƯƠNG i: tổng quan hệ thống THÔNG TIN DI ĐộNG gsM I. Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM....................................................3 1 - Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM).................................................3 2 - Các chức năng của hệ thống GSM................................................................5 3 - Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM............................7 4 - Phương pháp truy nhập trong thông tin di động........................................ 8 II. Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM....................................................9 1 - Cấu trúc hệ thống.........................................................................................9 2 - Chức năng các phần tử trong mạng GSM..................................................11 2.1 - Phân hệ chuyển mạch SS...................................................................11 2.2 - Phân hệ trạm gốc BSS........................................................................14 2.3 - Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS......................................................15 2.4 - Trạm di động MS...............................................................................15 III. Mạng báo hiệu và các khía cạnh mạng.......................................................16 1 - Các giao thức báo hiệu trong hệ thống GSM..........................................16 2 - Các giao diện trong hệ thống GSM.........................................................19 3 - Các khía cạnh mạng................................................................................20 3.1 - Quản lý tài nguyên vô tuyến............................................................20 3.2 - Quản lý di động...............................................................................22 3.3 - Quản lý truyền thông.......................................................................23 IV. Giao tiếp vô tuyến.........................................................................................24 1 - Khái niệm về các kênh vô tuyến ............................................................24 1.1 - Kênh vật lý.....................................................................................25 1.2 - Kênh logic......................................................................................26 2 - Sắp xếp các kênh logic ở các kênh vật lý...............................................28 V. Các dịch vụ trong GSM.................................................................................29 1 - Dịch vụ thoại..........................................................................................29 2 - Dịch vụ số liệu.......................................................................................30 3 - Dịch vụ bản tin ngắn..............................................................................30 4 - Các dịch vụ phụ.....................................................................................31 VI. Kết luận.........................................................................................................31 Chương II: các đặc điểm cấu trúc chức năng mạng GPrs I. Giới thiệu..........................................................................................................33 1- GPRS là gì?............................................................................................33 2- Các đặc điểm của mạng GPRS...............................................................35 3- Một số ứng dụng của GPRS...................................................................38 4- Các điểm khác nhau của mạng GPRS với GSM.....................................39 II- Kiến trúc tổng quan.......................................................................................40 1- Các giao diện và điểm tham chiếu.........................................................40 2- Các phần tử trong mạng GPRS..............................................................43 3- Cấu trúc giao thức GPRS.......................................................................47 III. Các chức năng của GPRS............................................................................49 1- Các chức năng điều khiển truy nhập mạng...........................................49 2- Chức năng định tuyến và truyền dẫn gói..............................................52 3- Các chức năng quản lý di động.............................................................55 3.1- Các trạng thái của MS...................................................................55 3.2- Chức năng gán/tách GPRS (GPRS attach/detach).........................57 3.3- Chức năng bảo mật........................................................................58 3.4- Chức năng quản lý vị trí................................................................59 3.5- Chức năng quản lý thuê bao..........................................................60 4- Các chức năng quản lý kênh kết nối logic...........................................60 5- Các chức năng quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến.............................61 5.1- Chức năng quản lý Um.................................................................61 5.2- Chức năng lựa chọn cell...............................................................61 5.3- Chức năng Um – Tranx................................................................61 5.4- Chức năng quản lý đường kết nối................................................62 6- Quản lý mạng......................................................................................62 Chương III: các thủ tục trao đổi báo hiệu trong mạng GPRS I. Giao thức GTP.................................................................................................63 1- Giới thiệu..............................................................................................63 2- GTP Header..........................................................................................64 II. Các bản tin báo hiệu......................................................................................68 1- Các bản tin quản lý đường kết nối (Path Management).......................68 2- Các bản tin quản lý Tunnel (Tunnel Management).............................68 2.1- Yêu cầu/ Đáp ứng khởi tạo PDP context......................................69 2.2- Yêu cầu/Đáp ứng cập nhật PDP context.......................................69 2.3- Yêu cầu/Đáp ứng xoá PDP context..............................................70 2.4- Yêu cầu/ Đáp ứng khởi tạo AA PDP context...............................70 2.5- Yêu cầu/ Đáp ứng xóa AA PDP context......................................70 2.6- Dấu hiệu lỗi.................................................................................71 2.7- Yêu cầu khai báo PDU................................................................71 3- Các bản tin quản lý vị trí......................................................................72 3.1- Gửi thông tin định tuyến đối với yêu cầu/Đáp ứng của GPRS.....72 3.2- Yêu cầu/Đáp ứng báo lỗi..............................................................73 3.3- Yêu cầu/Đáp ứng khai báo vị trí hiện tại của MS........................73 4- Các bản tin quản lý di động (Mobile Management)............................73 4.1- Yêu cầu/Đáp ứng nhận dạng.......................................................73 4.2- Yêu cầu/Đáp ứng Context của SGSN..........................................74 4.3- SGSN Context Acknowledge......................................................74 5- Các phần tử thông tin...........................................................................75 III. Báo hiệu giữa GSN và các phần tử khác trong mạng................................79 1- Các giao thức của báo hiệu số 7...........................................................80 2- Các đường báo hiệu giữa GSN và các phần tử trong mạng..................82 IV. Kết luận.........................................................................................................85 Chương IV: triển khai GPRS trên mạng thông tin di động GSM việt nam I. Đánh giá hiện trạng và nhu cầu.....................................................................86 1. Cấu trúc mạng......................................................................................86 1.1- Cấu trúc mạng VMS....................................................................86 1.2- Cấu trúc mạng vinaphone............................................................87 2. Dịch vụ................................................................................................87 3. Số lượng thuê bao của mạng...............................................................88 4. Đánh giá nhu cầu................................................................................88 II. Một số đề xuất triển khai dịch vụ GPRS.....................................................89 1. Những vấn đề liên quan đến dung lượng khi triển khai dịch vụ số liệu trên mạng GSM..............89 2. Triển khai dịch vụ GPRS...................................................................90 2.1- Các phương án chia dung lượng................................................90 2.2- Cấu hình mạng khi triển khai dịch vụ GPRS.............................92 kết luận.......................................................................................................95 phụ lục 1: Các từ viết tắt...............................................................................96 phụ lục 2: Tài liệu tham khảo.....................................................................105