BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
THÁI VIỆT PHƯƠNG
THÁI VIỆT PHƯƠNG
MẠNG LÕI CHUYỂN MẠCH MỀM
TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 3G
CÔNG NGHỆ WCDMA
ĐIỆN TỬ - VIẾN THÔNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
2007 – 2009
Hà Nội
2009
HÀ NỘI 2009
5
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................9
Chương 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG...11
1.1. Giới thiệu chung các hệ thống di dộng .....................................................................11
1.2. Hệ thống thông tin di động 2G .................................................................................13
1.2.1. Phân hệ vô tuyến (RSS - Radio SubSystem) .....................................................15
1.2.1.1.Trạm di động (MS - Mobile Station)...........................................................15
1.2.1.2.Hệ thống trạm gốc (BSS - Base Station System).........................................15
1.2.2. Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem) ..........................................18
1.2.3. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS) .............................................................20
1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2,5G....................................................................22
1.3.1. Công nghệ GPRS...............................................................................................22
1.3.2. Công nghệ EDGE ..............................................................................................23
1.4. Hệ thống thông tin di động 3G .................................................................................24
1.4.1. Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000:......................................................25
1.4.2. Các yêu cầu đối với hệ thống thông tin di dộng 3G ..........................................26
1.5. Nền tảng 3,5G và hệ thố
ng thông tin di động băng rộng tương lai ..........................34
Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG36
2.1. Tổng quan về MSS ...................................................................................................36
2.1.1. Giới thiệu ...........................................................................................................36
2.1.2. Kiến trúc hệ thống MSS sử dụng công nghệ WCDMA ....................................41
2.1.2.1.Kiến trúc phân lớp .......................................................................................41
2.1.2.2.So sánh với kiến trúc không phân lớp..........................................................42
2.1.2.3.Kiến trúc MSS WCDMA.............................................................................45
2.1.3. Mô hình tham chiếu 3GPP.................................................................................47
2.1.4. Các phần tử mạng của WCDMA MSS..............................................................50
2.1.5. Giải pháp mới TFO/TrFO..................................................................................54
2.2. Các giao thức báo hiệu..............................................................................................64
2.2.1. Các giao thức và giao diện báo hiệu ..................................................................64
2.2.1.1. Các giao diện trong mạng lõi GSM/WCDMA ...........................................64
2.2.1.2. Các giao thức báo hiệu................................................................................67
2.2.2. Giao thức BICC - Bearer Independent Call Control (BICC).............................68
2.2.3. GCP/ H.248 - Gateway control protocol ...........................................................73
2.2.4. Q.AAL2 - ATM Adaptation Layer 2 Signaling.................................................76
2.2.5. IP Bearer Control Protocol ................................................................................76
2.2.6. NBUP Protocol ..................................................................................................77
Chương 3: TRIỂN KHAI TỪ MẠNG GSM 2,5G LÊN 3G W-CDMA......................................79
3.1. Mô hình triển khai mạng 3G.....................................................................................79
3.2. Yêu cầu về hạ tầng mạng khi triển khai kiến trúc mạng phân lớp............................80
6
3.3. Phương án triển khai chuyển mạch mềm của Vinaphone.........................................84
Những thuận lợi và khó khăn...................................................................................89
3.4. Giới thiệu thiết bị MSS của Ericsson........................................................................90
3.4.1. MSC-Server (R13).............................................................................................90
3.4.2. MGW R5............................................................................................................93
3.4.3. MSC Server/MGW kết hợp ...............................................................................95
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................................97
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................98
TÓM TẮT......................................................................................................................................100
7
Danh mục bảng biểu hình vẽ
Hình 1.1: Cấu trúc mạng GSM......................................................................................................13
Hình 1.2: Kiến trúc mạng 3G WCDMA
.......................................................................................29
Hình 1.3: Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động
..............................................35
Hình 2.1: Cấu trúc chuyển mạch truyền thống và chuyển mạch mềm
......................................38
Hình 2.2: Giải pháp chuyển mạch mềm trong mạng di động (MSS)
.........................................39
Hình 2.3: Mạng tích hợp dọc và mạng tích hợp ngang
................................................................40
Hình 2.4: Cấu trúc mạng phân lớp
................................................................................................43
Hình 2.5: So sánh cấu trúc MSC truyền thống và giải pháp MSS
.............................................46
Hình 2.6: Kiến trúc MSS
................................................................................................................47
Hình 2.7: Kiến trúc mạng 3G W - CDMA R3 (R99)
....................................................................47
Hình 2.8: Kiến trúc 3G-WCDMA R4
............................................................................................49
Hình 2.9: Kiến trúc 3G-WCDMA R5
............................................................................................49
Hình 2.10: Mô hình tham chiếu 3GPP chi tiết
..............................................................................50
Hình 2.11: Các thành phần mạng WCDMA MSS
.......................................................................51
Hình 2.12: Cơ chế mã hóa thoại thông thường (có chuyển tiếp)
.................................................55
Hình 2.13: Tandem Free Operation
..............................................................................................56
Hình 2.14: Các thực thể chức năng điều khiển Tandem Free Operation
..................................57
Hình 2.15: Cấu hình TFO giữa các mạng GSM
...........................................................................58
Hình 2.16: Cấu hình TFO giữa các mạng 3G
...............................................................................58
Hình 2.17: Cấu hình TFO giữa mạng GSM và mạng 3G
............................................................59
Hình 2.18: TFO/TrFO trong kiến trúc mạng phân lớp
...............................................................60
Hình 2.19: TFO trong kiến trúc mạng sử dụng MSC truyền thống
...........................................61
Hình 2.20: Cơ chế TrFO
.................................................................................................................61
Hình 2.21: Mã hóa tại rìa mạng PSTN
..........................................................................................62
8
Hình 2.22: Thủ tục TFO/TrFO trong cuộc gọi GSM tới GSM ..................................................63
Hình 2.23: Các giao thức, giao diện trong MSS
...........................................................................64
Hình 2.24: Các giao diện trong mạng lõi GSM/WCDMA
...........................................................65
Hình 2.26: Thiết lập kết nối hướng lên
.........................................................................................70
Hình 2.27: Thiết lập kết nối hướng xuống
....................................................................................71
Hình 2.28: Transcoder Free Operation
.........................................................................................72
Hình 2.29: IPBCP Message Tunnelling
.........................................................................................73
Hình 2.31: Connection Model
........................................................................................................74
Hình 2.32: Physical và Ephemeral Termination
..........................................................................75
Hình 2.33: Truyền tải ATM
...........................................................................................................76
Hình 2.34: Giao thức IPBCP
..........................................................................................................77
Hình 3.1: Phương án chung mạng lõi
............................................................................................81
Hình 3.2: Phương án thêm mạng lõi
..............................................................................................81
Hình 3.3: Phương án tích hợp chung
............................................................................................82
Hình 3.4: Sự phát triển liền mạch.
.................................................................................................82
Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng lõi khi chưa triển khai MSS
.........................................................86
Hình 3.7: MSC server
.....................................................................................................................90
Hình 3.8: Kiến trúc phần cứng MSC server
.................................................................................92
Hình 3.9: Mạng lõi 2G/3G
..............................................................................................................93
Hình 3.10: Cấu trúc M-MGw
.........................................................................................................94
Hình 3.11: M-MGw Cabinet Layout
.............................................................................................95
Hình 3.12: Kiến trúc MSC server/M-MGw
..................................................................................96
9
MỞ ĐẦU
Có thể nói trong những năm trở lại đây, ngành thông tin di động đã có
những bước tiến vượt bậc. Từ những ngày đầu, dịch vụ chủ đạo trên nền hệ
thống thông thông tin di động vẫn là thoại và dịch vụ tin nhắn. Tuy nhiên, nhu
cầu của con người về dịch vụ mới là không giới hạn, đòi hỏi các dịch vụ đa
dạng và chất l
ượng cao. Do đó, các dịch vụ dữ liệu dựa trên nền IP ngày càng
được quan tâm đầu tư và phát triển. Người sử dụng di động mong muốn cùng
một thời điểm họ có thể sử dụng nhiều dịch vụ như vừa gọi điện thoại vừa gửi
hình ảnh, duyệt trang web, chia sẻ file cho nhau... Các dịch vụ viễn thông vô
cùng đa dạng và phong phú đã trở nên một phần không thể thi
ếu của người sử
dụng trong cuộc sống. Những dịch vụ này đã, đang và sẽ được mở rộng hơn
nữa với nền tảng công nghệ vững chắc và không ngừng đổi mới như hiện nay.
Trong bối cảnh sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác ngày càng khốc liệt cùng
với các dự đoán về sự phát triển của thị trường như vây, họ phải ra hướ
ng đi
phù hợp nhằm đảm bảo sự sống còn của mình. Một giải pháp được quan tâm
là xu hướng hội tụ. Các nhà khai thác xây dựng mạng có tính hội tụ: một hệ
thống các ứng dụng chung chạy trên một hạ tầng mạng lõi duy nhất có thể
phục vụ cho nhiều phương thức truy nhập khác nhau. Trong lĩnh vực di động,
việc chuyển đổi kiến trúc mạng từ chuyển mạch kênh sang chuyể
n mạch gói
dựa trên nền công nghệ IP đang là xu hướng chủ đạo.
Trong luận văn này, em tập trung nghiên cứu về giải pháp chuyển mạch
mềm trong mạng di động – Mobile Softswitching Solution. Chuyển mạch
mềm dựa trên nền tảng IP là thành phần quan trọng nhất trong mạng lõi của
hệ thống mạng viễn thông di động trong quá trình phát triển lên 3G cũng như
các thế hệ di động tiếp theo. Giải pháp này dựa trên kiến trúc mạng phân lớ
p,
mạng tích hợp ngang. Đó là kiến trúc mạng có sự phân tách chức năng điều
10
khiển với chức năng vận chuyển dữ liệu. Sự phân tách lớp điều khiển khỏi lớp
truyền tải phù hợp với xu hướng phát triển của các hệ thống thông tin di động
3G và phù hợp với các tổ chức tiêu chuẩn 3GPP.
Nội dung luận văn của em gồm:
Chương 1: Quá trình phát triển các hệ thống thông tin di động
Chương 2: Mạng lõi chuyển mạch mềm trong mạng di động 3G WCDMA
Chương 3: Triển khai từ mạng GSM 2,5G lên 3G WCDMA
Trong quá trình nghiên cứu, em đã cố gắng xây dựng bản luận văn của
mình một cách hoàn chỉnh và phong phú. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức
còn nhiều hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong
nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và ý kiến đóng góp của bạn bè để luận văn
của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự h
ướng dẫn nhiệt tình của PGS.TS.Đỗ
Xuân Thụ và các thầy cô giáo trong khoa Điện tử-Viễn thông để em hoàn
thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn!
11
Chương 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1. Giới thiệu chung các hệ thống di dộng
Điện thoại di động đã chứng tỏ là một trong những thành tựu nổi bật về
công nghệ và thương mại trong những thập niên gần đây. Kể từ khi có sự ra
đời của điện thoại di động, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một
cách chóng mặ
t từ một thiết bị sơ khai, rồi trở thành một vật dụng thực sự cần
thiết đối với việc giải trí và kinh doanh. Ít ai có thể nghĩ rằng một ngày nào đó,
chiếc điện thoại di động nhỏ nhắn hàng ngày lại có thể xem video, nghe nhạc,
xem phim và thậm chí là xem TV…Qua hai thập kỷ gần đây, cùng với sự
giảm đáng kể chi phí cho hoạt động kết hợp với s
ự phát triển của những ứng
dụng và dịch vụ mới lạ, sự tiến triển trong công nghệ di động đã khẳng định
một thị trường lớn mạnh.
Hiện tại, chúng ta đang bước vào thế hệ thứ ba (3G) của những hệ
thống di động. Nhìn chung, những hệ thống của thế hệ thứ nhất (1G) là mũi
tên chỉ đường cho các thế hệ sau, và nh
ững hệ thống này dựa trên nền tảng
công nghệ tương tự. Đến những năm 1990, những hệ thống của thế hệ di động
thứ hai (2G) ra đời dựa trên công nghệ kỹ thuật số. Bên cạnh dịch vụ viễn
thông truyền giọng nói bằng kỹ thuật số, với sự góp mặt của những hệ thống
2G, một loạt các dịch vụ số mớ
i với tốc độ truyền dữ liệu thấp đã trở nên
phong phú và đa dạng, bao gồm “mobile fax” (chuyển fax di động), gửi thư
giọng nói, và dịch vụ gửi tin nhanh (short message service – SMS). Những hệ
thống của thế hệ thứ hai (2G) đồng nghĩa với sự toàn cầu hoá các hệ thống di
động. Tầm quan trọng của Internet đã thúc đẩy giai đoạn phát triển cuối của
loại mạng 2G và đã cho ra
đời những dịch vụ đa phương tiện di động. Đồng
thời đó cũng là một bước tiến tiếp tới ngưỡng cửa của công nghệ thế hệ thứ ba
12
(3G). Sự phát triển đầy kinh ngạc của Internet phản ánh nhu cầu rất lớn của
người dùng truy nhập vào các ứng dụng và dịch vụ băng rộng. Những loại
dịch vụ này nằm ngoài khả năng của các hệ thống thuộc thế hệ 2G đương thời,
là những dịch vụ mà chỉ cung cấp các dịch vụ thoại có tốc độ dữ liệu thấp. Sự
hộ
i tụ của những công nghệ dựa trên các giao thức Internet và di động ngày
nay là động lực chính cho sự phát triển của các hệ thống thuộc 3G. Những hệ
thống truyền thông di động 3G sẽ có khả năng phân phối các ứng dụng và
dịch vụ với tốc độ dữ liệu lên tới và có thể vượt quá 2Mb/s. Việc tiêu chuẩn
hoá các hệ thống 3G thực hiên bởi Liên đoàn Viễn thông Quốc tế. Trên
phương diệ
n toàn cầu, đây được công nhận là hệ thống Viễn thông Di động
Quốc tế 2000 (IMT- 2000). Ở châu Âu, hệ thống 3G này được coi là Hệ thống
Viễn thông Di động Toàn cầu (UMTS). Cho dù thoại vẫn có thể là ứng dụng
chiếm ưu thế trong những năm đầu của mạng hệ 3G, nhưng cũng sẽ có khả
năng mạng vận hành những hệ thống với những ứng dụng đa ph
ương tiện di
động, chẳng hạn như điện thoại truyền hình ảnh, truy nhập file bằng ftp, duyệt
các trang Web… Khi công nghệ 3G mở ra, những ứng dụng mới với băng
thông rộng sẽ thâm nhập thị trường theo một khuynh hướng mà việc chuyển
phát dữ liệu sẽ cho ra thông lượng lớn nhất.
Tuy nhiên, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) vẫn chưa đáp
ứng được tất cả
nhu cầu của khách hàng cần sử dụng giao tiếp thông tin tốc
độ cao. Do đó, đòi hỏi phải có sự ra đời của mạng di động thế hệ thứ tư (4G).
Tốc độ dữ liệu di động trên 2Mb/s, và có khả năng lên tới 155Mb/s trong một
số môi trường nhất định, sẽ tiếp tục mở rộng các dịch vụ và ứng dụng trong
khả năng phân phối.
13
1.2. Hệ thống thông tin di động 2G
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) ra đời là một bước ngoặt
trong lịch sử ngành truyền thông thế giới. Từ sử dụng toàn bộ các thiết bị với
tín hiệu tương tự sang sử dụng toàn bộ các thiết bị với tín hiệu số đã giúp chất
lượng mạng được cải thiện đáng kể.
Giai đoạn
đầu của quá trình phát triển GSM là phải đảm bảo dịch vụ số
liệu tốt hơn. Tồn tại hai cơ chế dịch vụ số liệu: chuyển mạch kênh (CS:
Circuit Switched) và chuyển mạch gói (PS: Packet Switched).
Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo:
- Dịch vụ bản tin ngắn – SMS
- Số liệu dị bộ cho tốc độ 14,4Kbps
- Fax băng tiếng cho tốc độ
14,4Kbps
Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch gói đảm bảo:
- Chứa cả chế độ dịch vụ kênh
- Dịch vụ Email, Internet, …
- Sử dụng các chức năng IWF/PSDN
Hình 1.1
: Cấu trúc mạng GSM
SSS
AUC
EIR
MSC
HLR
BSS
BSC
BTS
VLR
ISDN
OMC
PSPDN
PLMN
PSTN
CSPDN
M
S
14
Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao
thức ứng dụng vô tuyến – WAP.
OSS : Hệ thống khai thác và hỗ trợ
AUC : Trung tâm nhận thực
HLR : Bộ ghi định vị thường trú
MSC : Tổng đài di động
BSS : Hệ thống trạm gốc
BSC : Đài điều khiển trạm gốc
OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công cộng
PSDN : M
ạng chuyển mạch điện thoại công cộng
SS : Hệ thống chuyển mạch
VLR : Bộ ghi định vị tạm trú
EIR : Bộ ghi dữ liệu nhận dạng thiết bị
BTS : Trạm vô tuyến gốc
MS : Máy di động
ISDN : Mạng số tích hợp đa dịch vụ
PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng
Hệ thống GSM được thiết kế để làm việc ở băng tầ
n 900 MHz (896-
960 MHz) và qui định tám khe thời gian cho mỗi kênh rộng 200 KHz.
Cấu trúc của mạng gồm ba phần chính:
• Phân hệ vô tuyến (RSS - Radio SubSystem) bao gồm phân hệ trạm gốc
(BSS) và thuê bao MS.
• Phân hệ chuyển mạch (SSS - Switching SubSystem) dùng cho các
chức năng chuyển mạch cần thiết cho các hoạt động độc lập của mạng
hoặc cho các hoạt động kết hợp của mạng với các mạng cố định
(PSTN/ISDN) hoặc các mạng vô tuyến khác.
15
• Phân hệ vận hành và bảo dưỡng (OMS - Operation and Maintenance
Subsystem) cung cấp các chức năng cần thiết cho toàn bộ hoạt động
của mạng và cho việc thu thập thông tin về hoạt động của hệ thống.
1.2.1. Phân hệ vô tuyến (RSS - Radio SubSystem)
1.2.1.1.Trạm di động (MS - Mobile Station)
MS là một đầu cuối di động, gồm 2 thầnh phần: thiết bị di động ME
(Mobile Equipment) và module nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity
Module). SIM là một khối vật lý tách riêng, chẳng hạn là một IC Card hoặc
còn gọ
i là card thông minh. Không có SIM, MS không thể thâm nhập đến
mạng trừ trường hợp gọi khẩn. Khi đăng ký thuê bao với nhà cung cấp mạng
là ta đăng ký qua card SIM chứ không phải với MS.
MS có 3 chức năng chính:
- Thiết bị đầu cuối: Để thực hiện các dịch vụ người sử dụng (thoại, fax,
màn hiển thị,…)
- Kết cuối di động: Để thực hiện truyền dẫn ở giao diện vô tuyến vào
mạng
- Thích ứng đầu cuối
1.2.1.2.Hệ thống trạm gốc (BSS - Base Station System)
BSS là một hệ thống đặc thù riêng cho tính chất tổ ong vô tuyến của
GSM. BSS giao tiếp trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô
tuyến, vì thế nó bao gồm các thiết bị thu/phát đường vô tuyến và quản lý các
chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện giao tiếp với các tổng đài ở phân hệ
chuyển mạch SS. Tóm lại, BSS thự
c hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ
vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng
16
viễn thông khác. BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với
phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS.
BSS bao gồm hai loại thiết bị là: BTS giao diện với MS và BSC giao
diện với MSC.
Trạm thu phát gốc (BTS - Base Tranceiver Station)
Một BTS bao gồm các thiết bị thu/phát, anten và bộ xử lý tín hiệu đặc
thù cho giao diện vô tuyến. BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và
thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuy
ến. Có thể
coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năng khác.
Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế
bào (cell).
Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển đổi mã và thích ứng
tốc độ (TRAU - Transcode/Rate Adapter Unit). TRAU là thiết bị mà ở đó quá
trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây
cũng thực hiện thích ứng tố
c độ trong trường hợp truyền số liệu. Khối thích
ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô
tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại tiêu chuẩn (64
Kb/s) trước khi chuyển đến tổng đài. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng
cũng có thể được đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC.
TRAU thường được điều khiển bởi BTS.
Bộ điều khiển trạm gố
c (BSC - Base Station Controller)
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh
điều khiển từ xa. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô
tuyến và chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS, còn phía kia nối với
MSC của phân hệ SS. Trong thực tế, BSC được coi như là một tổng đài nhỏ,
có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chính của nó là quản lý các kênh ở giao
17
diện vô tuyến và chuyển giao. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A,
còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện Abis.
Các chức năng chính của BSC:
1. Quản lý mạng vô tuyến: việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các
cell và các kênh logic của chúng. Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để
đo đạc và xử lý, chẳng hạn như lưu lượng thông tin ở một cell, môi trường vô
tuyến, số lượng cuộc gọi bị mất, các lầ
n chuyển giao thành công và thất bại...
2. Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: trước khi đưa vào khai thác, BSC
lập cấu hình của BTS (số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm...). Nhờ đó
mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông
cuộc gọi.
3. Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và
giải phóng các đấu nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự đấu n
ối
được BSC giám sát. Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc đấu nối được ở máy
di động và TRX gửi đến BSC. Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định công suất
phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc đấu nối.
BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để
quyết định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạ
t được chất lượng cuộc
gọi tốt hơn. Trong trường hợp chuyển giao sang cell của một BSC khác thì nó
phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển
chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cell này sang kênh của cell
khác trong trường hợp cell này bị nghẽn nhiều.
4. Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các
đường truyền dẫn tới MSC và BTS để
đảm bảo chất lượng thông tin. Trong
trường hợp có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến
dự phòng.
18
1.2.2. Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem)
Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính
của mạng GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và
quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin
giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng kh
ả năng truyền tải
của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hay báo hiệu
giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo
hiệu kênh chung số 7, mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần
tử của SS trong một hay nhiều mạng GSM.
Phân hệ chuyển mạch bao gồm:
Trung tâm chuyể
n mạch di động (MSC - Mobile Switching Center)
MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ
điều khiển trạm gốc BSC. Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị
và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình).
MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC
là tạo kết nối và xử lý cuộc g
ọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC
giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua G-MSC.
Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register)
HLR lưu giữ các số liệu cố định của thuê bao di động trong mạng như
SIM, các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông, không
phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện
thời của thuê bao. Thường HLR là m
ột máy tính đứng riêng, không có khả
năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một
chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao AUC.
Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)
19
Là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng
phục vụ của MSC. Mỗi MSC có một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong
MSC. Ngay cả khi MS lưu động vào một vùng MSC mới. VLR liên kết với
MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo
rằng MS đang ở vùng MSC nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc
g
ọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà
không cần hỏi HLR có thể coi VLR như một HLR phân bố. VLR chứa thông
tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC. Nhưng khi thuê bao tắt máy hay
rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá
trị. Vì vậy, có thể gọi VLR là hệ thống lưu giữ “ Hộ khẩu tạm trú ” của các
thuê bao vãng lai.
Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register):
EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận
dạng di động quốc tế ( IMEI - International Mobile Equipment Identity ) và
chứa các số liệu về phần cứng của thiết bị. ME thuộc một trong ba danh sách
sau:
- Nếu ME thuộc danh sách trắng ( White List ) thì nó được quyền truy nhập
và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký.
- Nếu ME thuộc danh sách xám ( Gray List ), tức là có nghi vấn và cần kiểm
tra.
- Nếu ME thuộc danh sách đen ( Black List ), tức là bị cấm không cho truy
nhập vào mạng.
Trung tâm nhận thực (AUC – AUthentication Center)
Được nối đến HLR, chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần
số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đường vô tuyến
cũng được AUC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay
đổi riêng biệt cho từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiề
u thông
