Bai 3: Tổng quan hệ thống báo hiệu và SS7

I- Tổng quan về báo hiệu

/*Báo hiệu trong thông tin di động là gì*/

   Chuyển và hướng dẫn thông tin từ một điểm tới một điểm khác để thiết lập, giám sát các cuộc gọi trong mạng thông tin di động

  Thông thường báo hiệu được phân thành 2 loại: báo hiệu tổng đài, và báo hiệu mạch vòng thuê bao

  Trong báo hiệu tổng đài được chia thành 2 lại : CAS và CCS

/* Cần nắm cơ bản khái niệm về CAS và CSS*/

  CAS: Báo hiệu kênh liên kết, có thể hiểu cơ bản là tín hiệu báo hiệu nằm trong kênh thoại , hoặc ở kênh liên kết gắn liền với kênh thoại

          Hay có thể nói như sau, mỗi kênh thoại đều có một đường báo hiệu , tín hiệu chuyển giao trong thoại như báo hiệu trong băng. Ngoài ra có thể là đường báo hiệu kết hợp nằm cùng trên kênh thoại, ví dụ trong PCM, tín hiệu báo hiệu nằm ở khe thứ 16.
          Hạn chế: Là tương đối chậm, và dung lượng thông tin hạn chế

  CSS: Báo hiệu kênh chung, có nghĩa là tất cả báo hiệu đường nằm trên một kênh riêng tách biệt với kênh thoại, kênh báo hiệu này có thể phục vụ một số lượng lớn kênh thoại

          Trong loại báo hiệu này đường truyền tốc độ cao giữa các tổng đài SPC dùng để xử lý tín hiệu báo hiệu, còn các mạch thoại chỉ dùng để truyền tiếng nói.( kênh báo hiệu và kênh thoại được tách biệt với nhau)
           Thông tin báo hiệu được chia thành những nhóm gói tin để truyền đi, bên cạnh thông tin báo hiệu còn có các thông tin khác về kiểm soát lỗi, xác định địa chỉ.. 

           Hệ thống báo hiệu SS7 là loại báo hiệu kênh chung CSS, tốc độ truyền báo hiệu 64kb/s, và sử dụng phân lớp theo mô hình OSI được sử dụng trong báo hiệu SS7. SS7 có thể được sử dụng trên các đường day anolog và nó có thể sử dụng cho nhiều dịch vụ bao gồm cả những dịch vụ phi thoại. Ưu điểm của SS7
                  Nhanh
                  Dung lượng cao
                  Kinh tế
                  Tin cậy
                  Linh hoạt
            SS7 được sử dụng ở nhiều hệ thống khác nhau PSTN,ISDN, PMLN, IN

II- Hệ thống báo hiệu số 7-SS7
/* SS7 rất phức tạp cần nắm những đặc điểm chính và cần thiết cho bản thân ví du: cấu trúc các thành phần của SS7 so với mô hình GSM. trong mạng di động GSM những lớp nào thường đc sử dụng và cách thức sử dụng như thể nào*/
1- Mối quan hệ mô hình OSI và hệ thống SS7
  SS7 được cấu trúc theo kiểu modul giống như mô hình OSI, nhưng SS7 gồm có 4 lớp: 3 lớp thấpphần chuyển tiếp bản tin (MTP), và lớp thứ 4 dùng cho người sử dụng (UP). Một số thành phần UP cho các người dùng khác nhau
             TUP      Telephony User Protocol
             DUP      Data User Protocol
             ISUP     ISDN User Protocol
             MTUP   Mobile Telephony User Protocol
           
SCCP là phần điều khiển đấu nối tín hiệu được bổ sung vào lớp vận chuyển nhằm mục đích bổ sung nhiều chức năng cho SS7, và SS7 có thể giống như mô hình OSI thực hiện đầy đủ quá trình kêt nối, cắt kết nối và truyền thông tin

/* Co ban ve MTP*/
  MTP truyền tải chung cho tất cả ứng dụng cho viễn thông, chuyển tải các thông tin báo hiệu giữa các tổng đài (hay các điểm chuyển tiếp)
  MTP gồm 2 phần: kênh số liệu báo hiệu và hệ thông điều khiển chuyển giao bản tin báo hiệu
 Và hệ thống điều khiển chuyển giao báo hiệu bao gồm 2 phần: chức năng của kênh báo hiệu và chức năng của mạng báo hiệu
 Chức năng kênh báo hiệu: Giám sát kênh báo hiệu, và tìm ra những bản tin báo hiệu bị lỗi, điều khiển các bản tin đã phát đảm bảo theo đúng thứ tự
 Chức năng mạng báo hiệu: các bản tin nhằm xử lý các bản tin lưu lượng mạng báo hiệu và điều hành mạng báo hiệu
chức năng kênh báo hiệu là định tuyến các bản tin tới kênh thích hợp và phân phối các bản tin báo hiệu, còn chức năng của mạng báo hiệu thực hiện quá trình điều hành mạng báo hiệu khi xảy ra sai sót quá trình sữa chữa và cấu hình lại hệ thống

/*tóm lại cần nhớ trong MTP được chia thành 2 phần kênh số liệu và hệ thống điều khiển, trong hệ thống điều khiển được phân thành 2 chức năng phù hợp khac nhau theo kênh báo hiệu và mạng bóa hiệu (co thể nhớ kênh số liệu, kênh báo hiệu và mạng báo hiệu )*/

1.1- Kênh số liệu
  Kênh số liệu báo hiệu là kênh tồn tại trên 2 hướng song song để truyền dẫn các bản tin báo hiệu
kênh số liệu báo hiệu có thể là hệ thống số hay hệ thống analog, trong hệ thông số tốc độ truyền của kênh số liệu báo hiệu là 64kb/s và trên mạng analog được thiết lập với tần số 4khz thông qua các modem
1.2-Kênh báo hiệu
 cùng với kênh số liệu nó là môi trường truyền dẫn cung cấp kênh báo hiệu giữa 2 điểm báo hiệu và thực hiện  nhiều chức năng khác nhau và đảm bảo các bản tin đường truyền đi theo đúng thứ tự
/*trong phần này còn rất nhiều chi tiết bên trong về các chức năng báo hiệu và các khối báo hiệu có thể tìm hiểu sau khi có thêm thời gian*/
1.3-Mạng báo hiệu
2- Tìm hiệu SCCP (Signalling Conecting Control Part)

SCCP được thêm vào MTP nhằm tăng khả năng sử dụng ss7 và mục đích nhằm phục vụ các dịch vụ không liên quan đến mạch điện như
        Dịch vụ di động: chuyển vùng giữa các MSC
        Các dịch vụ liên quan tới cơ sở dữ liệu

Bai 2: Các thành phần mạng GSM

Trong mạng GSM cơ bản có 2 thành

1. Hệ thống chuyển mạch
2. Hệ thống trạm gốc
3. Hệ thống khai thác và bảo dưỡng

/* Cần nắm rõ trong mỗi hệ thống gồm những thành phần nào và nắm chức năng cơ bản  của từng thành phần*/

I-Hệ thống chuyển mạch

gồm những thành phần:

1. MSC
   Là trung tâm chuyển mạch của mạng di động, thực hiện các liên kết với các mạng khác như ISDN, PSTN...
2. HLR
   Nơi lưu trữ thông tin của thuê bao khi đăng ký sử dụng mạng GSM, thông tin này được lưu cố định và là cơ sơ thông tin để so sánh. Các trường thông tin lưu trữ trong HLR gôm
       IMSI: số nhận biết thuê bao di động quốc tế
       Ki: khóa nhận thực/
       VLR hiện tại của thuê bao
3. VLR
   Là nơi lưu trữ thông tin tạm thời của thuê bao, bao gồm vị trí hiện tại của thuê bao và trạng thái hoạt động của thuê bao, thông qua thủ tục tự động cập nhật của thuê bao. Các trường thông tin của VLR
       trạn thái hoạt động của thuê bao(tắt, mở)
       LAI : vị trí hiện tại của MS thuộc quản lý của  MSC nào
       TMSI: so thuê bao tạm thời
4. AuC
   Là trung tâm tâm nhận thực thuê bao, kết hợp với HLR cung cấp cho VLR thuê bao đó có đc phép truy nhập vào mạng hay không
5. EIR
   Thanh ghi nhận dạng thiết bị dùng để quản lý thiết bị di động ME. EIR được kết nối MSC thông qua đường báo hiệu, nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị.

II-Hệ thống trạm gốc

1. MS
   Trong GSM MS bao gồm ME và SIM nhằm mục đích đăng ký và sử dụng mạng di động
2. BTS
   Trạm thu phát gốc nhằm tạo ra vùng hoạt động của MS, đơn vị nhỏ nhất vùng hoạt động được gọi là cell, thông thường 1 BTS được chia thành 3 cell. BTS và MS giao tiếp thông qua đường vô tuyến.
3. BSC
   Bộ điều khiển trạm gốc, dùng để điều khiển các trạm BTS như: điều khiển tài nguyên vô tuyến, nhảy tần, chuyển giao
4. TRAU
   Bộ tương thích tốc độ truyền và bộ truyền mã. Nhiệm vụ TRAU biến đổi luồng dữ liệu cho phù hợp với đường truyền
   Đặt TRAU tại BTS quá tốn đường truyền 64kb, nhưng bù lại đảm bảo chất lượng tín hiệu tốt hơn
   Đặt TRAU tại MSC thì tiết kiệm kênh truyền nhưng kênh truyền 13kb truyền đi quá xa không đảm bảo chất lượng dường truyền
   Giải pháp đặt TRAU tại BSC

III- Hệ thống khai thác bảo dưỡng

    OMS là một hệ thống máy tính được nối với hệ thống để vận hành và bảo dưỡng. bao gồm 2 thành phần

1. OMC
   Chức năng là trung tâm điều hành và bảo dưỡng. Trung tâm này hỗ trợ các chức năng cơ bản như
         + Quản lý cấu hình mạng
         + Quản lý quá trình làm việc của mạng
         + Quản lý bảo mật
2. NMC
   Trung tâm quản lý mạng, giám sát các OMC trong mạng

Tìm hiểu các giao diện trong mạng GSM

Giao diện trong GSM

1. Giao diện Um giữa MS-BTS
   Là giao diện vô tuyến kết nối MS với các trạm BTS
2. Giao diện Abis giữa BTS-BSC
   Giao diện này được dùng giữa BTS-BSC, Giao diện dùng để điều khiển các thiết bị vô tuyến và điều chỉnh tần số cấp phát cho BTS
3. Giao diện A giữa BSC-MSC
   Là giao diện giữa BSC-MSC dùng để quản lý các thông tin mang đến
        Quản lý di động
        Quản lý BSC
        Quản lý cuộc gọi
4. Giao diện B giữa MSC-VLR
   Giao diện giữa MSC-VLR khi MSC cần bất cứ thông tin về thuê bao trong khu vực nào thì thông tin được truyền đi giữa MSC và VLR thông qua giao diện B này. Ví dụ: Khi MS muốn cập nhập vị trí, MSC hỏi các thông tin về MS tại VLR thông qua giao diện này
5. Giao diện C giữa MSC-HLR
6.  Giao diện D giữa VLR-HLR
   Giao diện liên quan đến việc cập nhật vị trí và thông tin quản lý thuê bao. Trao đổi được xảy ra khi thuê bao di động đòi hỏi thông tin cụ thể,khi muôn thay đổi thông tin được gắn trong thuê bao
7. Giao diện E giữa MSC-MSC
8. Giao diện F giữa MSC-EIR
   Mục đích của giao diện này nhằm mục đích EIR xác định  khi có IMEI từ MS
9. Giao diên G giữa VLR-VLR
   Mục đich giao diện này nhằm cập nhật VLR khi MS di chuyển từ VLR này tới VLR khác, thủ tục cập nhật bao gồm: ISMI và các thông tin nhận thực
10. Giao diện H giữa HLR-AuC
    Khi HLR nhận yêu cầu xác thực và mã hóa dữ liệu cho MS, HLR yêu cầu dữ liệu từ AuC. Giao thức được sử dụng để truyền dữ liệu thông qua giao diện này không được chuẩn hóa.

Bài 1: GSM ôn tập

Ôn tập qua quá trình trả lời một số câu hỏi

Cấu trúc khung GSM

     Đầu tiên phân biệt các khái niệm cơ bản

           kênh tần số:  một khoảng tần số được chia thành nhiều kênh khác nhau để sử dụng

           kênh vật lý:  Chính xác hơn các kênh vật lý là một khe thời gian ở một tần số vô tuyến nhằm để truyền tải các thông tin trong mạng GSM

                              ta cũng có thể kết luận như sau ví dụ: tần số 890MHz là kênh vật lý và nó gồm các kênh vật lý bên trong

                             Mỗi MS chỉ cần 1 kênh vật lý để truy xuất vào mạng

                             Trên mỗi cell kênh vật lý được chia ra thành 2 loại:  kênh vật lý dùng chung và kênh vật lý dùng riêng. Nếu cell số tần số <=2 thì số kênh vật lý dùng chung là 1. nếu số tần số >2 thì số kênh vật lý dùng chung 2

           kênh logic: các kênh logic được xác định dựa vào các thông tin được truyền đi trên kênh vật lý. Dựa vào các thông tin đó ta có thể chia kênh logic làm 2 loại:

                           kênh lưu lượng (TCH)

                           kênh điều khiển (CCH)

    Các khái niệm Đa khung, siêu khung, siêu siêu khung

   

Cấu trúc đa khung, siêu khung

Chú ý : 1 siêu khung chia thành 2048 siêu khung 

           Mỗi siêu khung được chia thành các đa khung

           Đa khung có 2 loại: 

                      Đa khung gồm 26 khung TDMA

                      Đa khung gồm 51 khung TDMA

Frame structure is the division of defined length of digital information into different fields (information parts). A GSM frame is 4.615 msec and it is composed of 8 time slots (numbered 0 through 7). During voice communication, one user is typically assigned to each time slot within a frame. The GSM system also combines frames to form Multiframes.

Multiframes are frames that are grouped or linked together to perform specific functions. Multiframes on the GSM system use established schedules for specific purposes, such as coordinating with frequency hopping patterns. Multiframes used in the GSM system include the 26 traffic multiframe, 51 control multiframe, superframe, and hyperframe.

Traffic Multiframe Structures - The 26 traffic multiframe structure is used to send information on the traffic channel. The 26 traffic multiframe structure is used to combine user data (traffic), slow control signaling (SACCH), and idle time period. The idle time period allows a mobile device to perform other necessary operations such as monitoring the radio signal strength level of a beacon channel from other cells. The time interval of a 26 frame traffic multiframe is 6 blocks of speech coder data (120 msec).

Control Multiframe Structures - The 51 control multiframe structure is used to send information on the control channel. The 51 frame control multiframe is sub divided into logical channels that include the frequency correction burst, the synchronization burst, the broadcast channel (BCCH), the paging and access grant channel (PAGCH), and the stand-alone dedicated control channel (SDCCH). The PAGCH is logically sub divided into PCH and AGCH.

Superframe - A superframe is a multiframe sequence that combines the period of a 51 multiframe with 26 multiframes (6.12 seconds). The use of the superframe time period allows all mobile devices to scan all the different time frame types at least once.

Hyperframe - A hyperframe is a multiframe sequence that is composed of 2048 superframes, and is the largest time interval in the GSM system (3 hours, 28 minutes, 53 seconds). Every time slot during a hyperframe has a sequential number (represented by an 11 bit counter) that is composed of a frame number and a time slot number. This counter allows the hyperframe to synchronize frequency hopping sequence, encryption processes for voice privacy of subscribers' conversations.

This figure shows the different types of GSM frame and multiframe structures. This diagram shows that a single GSM frame is composed of 8 time slots. When a radio channel is used to provide a control channel, time slot 0 and the other time slots are used for traffic channels. 51 frames are grouped together to form control multiframes (for the control channel). 26 frames are grouped together to form traffic multiframes (for the traffic channels). Superframes are the composition of 26 control multiframes or 51 traffic multiframes to provide a common time period of 6.12 seconds. 2,048 superframes are grouped together to form a hyperframe. A hyperframe has the longest time period in the GSM system of 3 hours, 28 minutes, and 53 seconds.