Mạng di đông GSM ppsx

Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay viễn thông thế giới và Viêt Nam phát triển không ngừng. Các công nghệ ra
đời mang lại nhiều lợi ích to lớn cho người sử dụng. Internet, mobile, VoiIP.. đã khơng
thể thiếu trong cuộc sống.
Trong các cơng nghệ đó, thơng tin di động đang có những bước nhảy vọt về công
nghệ cũng như về số người sử dụng. Ở Việt Nam hiện nay có 5 nhà cung cấp di động,
Vinaphone, Mobiphone, VietTel, Evn, Sfone, HT Mobile nâng số thuê bao lên 20 triệu
thuê bao, và con số đó tăng mạnh theo từng năm. Công nghệ mạng di động đang trong
thời kỳ chuyển lên thế hệ 3G với nhiều tính năng ưu việt hơn như xem phim, duyệt web,
multimedia message …
Tuy nhiên mạng GSM được phần lớn nhà cung cấp sử dụng, vì mạng GSM phù hợp
với kinh tế và nhu cầu của đơng đảo th bao.
Ngồi tính năng gọi điện thoại, là tính năng chính của mạng di động, tính năng gửi tin
nhắn SMS giúp th bao gửi thơng tin với chi phí nhỏ hơn rất nhiều so với gọi điện.
Khi đời sống của người dân tăng lên, chiếc điện thoại trở thành một thiết bị không
thể thiếu. Người sử dụng không chỉ muốn điện thoại với hai chức năng là gọi và nhắn tin
bên cạnh đó họ muốn chiếc điện thoại trở thành một công cụ đắc lực trong việc tra cứu,
giải trí, tìm thơng tin
Trước mong muốn đó, các nhà cung cấp giá trị gia tăng ra đời, nhằm đáp ứng nhu cầu
thuê bao. Nhiệm vụ của nhà cung cấp là cung cấp và trả lại các dịch vụ và nội dung đến
thuê bao, khi có yêu cầu từ thuê bao qua tin nhắn SMS
Hệ thống cung cấp và quản trị nội dung dịch vụ giá trị gia tăng trên nền SMS trong
mạng GSM, với mục đích cấp các loại hình dịch vụ gia tăng phong phú đem lại nhiều lợi
ích cho người sử dụng.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

1

Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Mạng di động GSM
Giới thiệu về mạng di động GSM
Một mạng lưới GSM được đặc trưng bởi giao tiếp thoại số và hỗ trợ truyền dịch vụ
dữ liệu tốc độ thấp. Giao diện vô tuyến của GSM được dựa vào truy nhập phân chia theo
thời gian(TDMA). Với TDMA, một băng thông Radio được chia sẻ bởi nhiều thuê bao
bằng cách đặt một hoặc nhiều khe thời gian trên một sóng mang Radio tới mỗi thuê bao.
Với GSM dữ liệu có thể truyền qua kết nối chuyển mạch. Tốc độ truyền dữ liệu lên tới
14,4Kps có thể đạt được trên một kết nối khe đơn. Một khe đơn thiết lập có thể gọi là dữ
liệu chuyển mạch( CSD ). Tốc độ bit cao hơn lên tới 57.6 Kbps có thể đạt được bằng
cách đặt nhiều hơn một khe thời gian cho một kết nối dữ liệu. Trang thái nhiều khe thời
gian được gọi là dữ liệu tốc độ cao.(HSCSD )
Một trong những dịch vụ GSM phổ biến nhất là dịch vụ tin nhắn ngắn( SMS ).
Dịch vụ này cho phép thuê bao chuyển đổi tin nhắn văn bản ngắn.
Kỹ thuật mạng tế bào

Hình 1.1 Mơ hình mạng tế bào

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

2


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Băng thông vô tuyến cho thông tin không dây trong mạng di động là rất khan hiếm.
Để sử dụng hiểu quả nguồn băng thơng đó. GSM dựa trên kỹ thuật mạng tế bào. Với kỹ

thuật này cùng một nguồn băng thông vô tuyến(đặc trưng bởi tần số, khe thời gian ) có
thể được sử dụng đồng thời bởi nhiều thuê bao mà không có sự giao thoa nếu chúng được
phân tách bởi khoảng cách tối thiểu. Khoảng cách tối thiểu giữa hai thuê bao phụ thuộc
vào đường truyền của sóng radio trong mơi trường, nơi mà hai thuê bao được đặt. Trong
mạng GSM, tế bào càng nhỏ, khả năng sử dụng lại tần số cao.
Kỹ thuật mạng GSM
Phần tử chính của GSM được chỉ trong hình.

Hình 1.2 Mạng GSM

Mạng GSM bao gồm 3 hệ thống nhỏ: Base Station SubSystem( BSS ), Network
SubSystem(NSS), Operation SubSystem(OSS).

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

3


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Điện thoại di động
Điện thoại di động (Mobile Station ) là một thiết bị cho phép truyền và nhận tín hiệu
vơ tuyến trong một mạng tế bào. Một MS có thể là một thiết bị cầm tay đơn giản hoặc có
thể phức tạp hơn như PDA.
MS bao gồm thiết bị di động(ME ) và phần nhận thực thuê bao(SIM ). Nhận thực thiết
bị di động quốc tế duy nhất được lưu trữ trong ME xác thực duy nhất thiết bị được gắn
vào mạng di động. SIM cung cấp đầu số mạng tới thuê bao để hình thành nên thẻ thơng
minh. Một vi điện tử thường được đưa ra thẻ thông minh và được đưa vào khe trong thiêt
bị di động. Tin nhắn thương được lưu trữ trong MS. Hầu hết thiết bị cầm tay có sim có
khả năng lưu trữ.

Hình 1.4 SIM

Trạm thu phát di động
Trạm thu phát di động (BTS) thi hành giao diện vô tuyến với các trạm di động dưới
vùng bao phủ của nó (cell site). Cái này bao gồm mã hố, giải mã, cân bằng tín hiệu và
mã hố lỗi. Nhiều BTS được kết nối với một Trạm kiểm sốt (BSC). Một BTS có thể xử
lý 20, đến 40 cuộc gọi đồng thời.
Trạm kiểm soát.
BSC cung cấp một tập các chức năng cho việc quản lý kết nối của BTS dưới sự kiểm
sốt của nó. Chức năng này có chức năng hoạt động như là chuyển giao, cấu hình vị trí tế
bào, quản lý nguồn sóng radio và điều chỉnh mức độ công suất tần số BTS. Thêm vào đó
BSC nhận ra mạch tập trung hướng đến MSC. Trong một mạng GSM thơng thường, BSC
kiểm sốt trên 70 BTS.
Trung tâm chuyển mạch và bộ đăng ký tạm trú( MSC và VLR ).

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

4


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Trung tâm chuyển mạch Mobile thể hiện chức năng chuyển mạch của hệ thống và
đảm nhiệm thiết lập, giải phóng, định tuyến. Nó cũng có chức năng thanh tốn và giao
diện mạng khác.
Bộ phận đăng ký tạm trú chứa thông tin động về người sử dụng gắn với mạng bao
gồm vị trí địa lý của người sử dụng.
Qua MSC mạng di động giao tiếp với các mạng khác như PSTN, ISDN, CSPDN,
PSPN.

Bộ đăng ký thường trú
Là một phần tử của mạng, chứa mô tả chi tiết cho mỗi thuê bao. Một HLR thông
thường quản lý hàng trăm ngàn thuê bao.
Trong mạng GSM, tín hiệu được dựa vào giao thức báo hiệu số 7. Ứng dụng SS7
được thi hành bởi sử dụng giao thức MAP cho tín hiệu đặc trưng di động. Đặc biệt MAP
được sử dụng cho chuyển giao vị trí và thơng tin thuê bao giữa HLR duy trì IMSI và
MSISDN.
GPRS
GPRS là một dạng mở rộng của GSM cho phép thuê bao gửi và nhận dữ liệu qua kết
nối chuyển mạch gói. Sử dụng GPRS đặc biệt thích hợp cho ứng dụng có các đặc tính
sau:


Truyền Burst tín hiệu( Khi mà thời gian giữa truyền thành cơng lớn hơn

trễ truyền trung bình ).


Tần số truyền của một khối lượng nhỏ dữ liệu.



Truyền không liên tục một khối lượng lớn của dữ liệu.

Khái niệm cơ bản nằm sau chuyển mạch gói GPRS dựa trên khả năng của nó, cho
phép lựa chọn ứng dụng để chia sẻ nguồn tài nguyên bằng cách chỉ cho phép truyền khi
ứng dụng có dữ liệu để truyền. Một dữ liệu được truyền bởi ứng dụng, nguồn tài nguyên
vô tuyến được giải phóng cho cho việc sử dụng các ứng dụng khác. Nguồn tài nguyên
Radio được sử dụng hiệu quả bởi cơ chế này. GPRS cho phép nhiều nguồn Radio được
đặt vào kết nối chuyển mạch gói hơn là kết nối chuyển mạch thông thường trong GSM.

Kết quả là một kết nối chuyển mạch gói đạt tốc độ bít cao hơn, bằng cấu hình đa khung
Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

5


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

cho uplink và downlink như trong bảng. Tuy nhiên, với một trạm MS, tối đa 4 slot có thể
hoạt động ở cùng một lúc cho cả nguồn Uplink và DownLink. Khả năng của một time
slot phụ thuộc vào kênh mã hoá đuợc sử dụng.
WAP
Wap( Wireless Application Protocol ) là kết quả cộng tác của những người sử dụng
thiết bị không dây, diễn ra trong diễn đàn Wap Forum.
Kỹ thuật Wap giúp xây dựng các ứng dụng( Trình duyệt, tin nhắn ) hoạt động giữa
các nền thiết bị khơng dây. Mục đích của diễn đàn Wap là cung cấp một framework cho
phát triển các ứng dụng thoả mãn:
Cùng hoạt động: Ứng dụng có thể hoạt động trên các nên thiết bị của các hãng khác
nhau.


Khả năng phân cấp: Hoạt động mạng di động có khả năng phân loại dịch

vụ đối với nhu cầu của thuê bao.


Có độ tin cậy cao: Framework mang lại một platform ổn định cho việc

triển khai dịch vụ.


Bảo mật: Framework đảm bảo người sử dụng dữ liệu có thể truyền an

toàn qua mạng di động phục vụ, bao gồm bảo vệ dịch vụ, thiết bị, độ tin cậy của
dữ liệu thuê bao.
Kỹ thuật Wap cung cấp kỹ thuật gần với mơ hình World Wide Web. Trong mơ hình
web, nội dung được hiển thị sử dụng định dạng mô tả tiêu chuẩn. Thêm vào đó ứng dụng
được mơ tả như là trình duyệt web lấy nội dung sẵn có bằng cách sử dụng giao thức vận
chuyển tiêu chuẩn.
Mơ hình web bao gồm các phần tử quan trọng sau:


Mơ hình đánh tên tiêu chuẩn: Các đối tượng qua mạng được xác định duy

nhất bởi URI.


Loại dữ liệu: Các đối tượng dữ liệu trên mạng được phân loại. Kết quả

trình duyệt có thể xác định chính xác loại dữ liệu.


Định dạng dữ liệu tiêu chuẩn: Trình duyệt hỗ trợ một số loại định dạng

nội dung tiêu chuẩn như là HTML.
Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

6

Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49



Giao thức tiêu chuẩn: Trình duyệt web cũng hỗ trợ một số các giao thức

tiêu chuẩn cho việc truy nhập nội dung trên mạng, được sử dụng rộng rãi bởi giao
thức HTTP.

Hình 1.5 Mơ hình WAP
Giới thiệu về SMS
Dịch vụ tin nhắn cho phép các tin nhắn dạng text có thể gửi và nhận giữa các điện
thoại di động với nhau. Văn bản text có thể bao gồm từ và số hoặc một hỗn hợp các
alphanumeric. SMS được tạo ra là một phần của tiêu chuẩn pha 1 GSM.Tin nhắn đầu tiên
được gửi đi vào thán 12 năm 1992 từ một máy tính tới một do động trên mạng Vodafone
GSM ở Anh Quốc. Mỗi tin nhắn có độ dài dưới 160 ký tự khi sử dụng ngôn ngữ latinh,
và 70 ký tự khi sử dụng các ngôn ngữ không phải latinh như ngôn ngữ Arap và Trung
Quốc.
Khơng có sự nghi ngờ gì nữa về sự thành công của SMS. Chỉ riêng thị trường châu
Âu đã đạt được hơn 3 tỉ tin nhắn mỗi tháng ở thời điểm tháng 12 năm 1992, nhờ sự tiên
phong bởi các nhà quản lý mạng và sản xuất điện thoại. Xu hướng thị trường trong vòng
hơn hai năm tiếp theo, như giao thức ứng dụng không dây (WAP), sẽ là con đường phát
triển tiếp theo.
Các kiểu ứng dụng của SMS bao gồm thông báo cho người sử dụng di động một tin
nhắn voicemail, nhắc nhở người bán hàng yêu cầu và báo cho lái xe địa chỉ kế tiếp cần
đến…

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

7

Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

1.2 Giới thiệu về dịch vụ tin nhắn SMS
1.2.1 Mô tả về dịch tin nhắn SMS
Được phát triển như là một phần của các chỉ tiêu kỹ thuật của ETSI giai đoạn 1 dành
cho GSM,dịch vụ gửi tin nhắn ngắn (SMS) cho phép các trạm di động và các thiết bị
được kết nối mạng khác có thể trao đổi các bản tin ngắn. Công việc tiêu chuẩn cho SMS
được khởi sướng bởi ETSI và bây giờ đang được tiến hành trên phạm vi các hoạt động
của 3GPP. Kể từ khi nó được giới thiệu trong mạng GSM, SMS đã được ứng dụng trên
các công nghệ mạng khác như GPRS và CDMA.
Các dịch vụ gửi tin nhắn cho phép các thuê bao trao đổi các tin nhắn chứa một số
lượng nhỏ các ký tự. Các tin nhắn này khơng những có thể được gửi từ các thiết bị di
động của mạng GSM/UMTS mà còn từ một phạm vi rộng các thiết bị khác như các host
internet, telex, và fax. SMS là một công nghệ có thời gian phát triển khá lâu dài được hỗ
trợ bởi 100% các thiết bị cầm tay của mạng GSM và hầu hết các mạng GSM trên toàn thế
giới.

1.2.2 Phạm vi ứng dụng
Các ứng dụng cho khách hàng
Bao gồm một nhóm các dịch vụ như: nhắn tin cá nhân, các dịch vụ thông tin, các dịch
vụ download, các ứng dụng chat. Khách hàng truy cập vào các dịch vụ trên để có thể thay
đổi máy điện thoại theo ý muốn, nhận thông tin từ các server ở xa, hay đơn giản chỉ là
trao đổi thông tin với bạn bè.
Các ứng dụng cao cấp trên nền SMS
Nhóm các dịch vụ dành riêng cho các nhu cầu chuyên nghiệp, cao cấp. Bao gồm: định
vị phương tiện giao thông, giám sát các máy móc từ xa.
Ứng dụng cho các nhà cung cấp trên nền SMS
Các nhà cung cấp dịch vụ đã sử dụng SMS như là một công nghệ chủ chốt cho phép

hiện thực hóa một số dịch vụ bao gồm:


Khóa SIM điện thoại khách hàng.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

8


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49



Cập nhật SIM khách hàng từ xa, bằng cách gửi tin nhắn đến thiết bị của

khách hàng.



Chỉ thị trạng thái chờ tin nhắn trên thiết bị của khách hàng.

1.2.3 Các tính năng cơ bản của SMS
Gửi tin nhắn
Trong SMS, thuật ngữ gửi tin (submission) là để chỉ việc truyền một đoạn tin nhắn từ
máy điện thoại của khách hàng (SME) tới SMSC cung cấp dịch vụ. Hình 1.6 chỉ ra
tương tác giữa một SME và một SMSC cho việc gửi một bản tin nhắn.
Tin nhắn SMS được truyền đi giữa các điện thoại thông quá trung tâm dịch vụ tin
nhắn ngắn (SMSC). SMSC là một phần mềm được đặt trong mạng hoạt động và quản lý
các q trình hàng đợi tin nhắn, hóa đơn gửi đi và biên lai thu về nếu cần thiết. Rất nhiều

hoạt động ngàynay được đưa ra trên nền cơ bản WEB truyền đến SMSC, vì vậy chúng ta
có thể gửi tin nhắn ngắn tới bất kỳ điện thoại nào từ WEB. Một số websites hiện nay cho
miễn phí tin nhắn SMS.
Ở Bắc Mỹ, SMS được thực hiện trên mạng không dây kỹ thuật số, được xây dựng từ
rất sớm bởi các công ty như BellSouth Mobility, PrimeCo, and Nextel. Những mạng
không dây kỹ thuật số này về cơ bản được xây dựng trên nền mạng GSM, CDMA và
TDMA.
Sự thống nhất mạng lưới từ sự liên kết và kết quả đạt được cuối cùng là mạng lưới
không dây rộng lớn phủ sóng tồn quốc và quốc tế, hỗ trợ nhiều hơn môt công nghệ
không dây. Hệ thống mới này của các nhà cung cấp dich vụ đòi hỏi thiết bị có thể dễ
dàng kết nối và đồng bộ, giúp cho việc quản trị và các phương thức hoạt động dễ dàng,
và cung cấp dung lượng các thuê bao đang tồn tại, thông lượng tin nhắn, sự phát triển
trong tương lai và các dịch vụ. Giải pháp trung tâm dịch vụ tin nhắn ngắn cơ bản được
xây dựng trên phương pháp mạng thông minh (IN) rất tốt và phù hợp với các yêu cầu
trên, khi thêm vào các lợi ích của việc thi hành mạng IN.
SMS cung cấp cơ chế dành cho việc truyền tinh nhắn ngắn đi và từ các thiết bị không
dây khác. Dịch vụ yêu cầu sử dụng một SMSC, nó hoạt động như một hệ thống lưu trữ và
xử lý dành cho tin nhắn. Mạng không dây cung cấp các cơ chế yêu cầu tìm kiếm trạm
đich và truyền tin nhắn giữa các SMSC và trạm không dây. Sự tương phản với các thiết
bị truyền tin nhắn đang tồn tại khác như alphanumeric paging, yếu tố dịch vụ được thiết
kế để cung cấp việc đảm bảo cho các tin nhắn text được truyền tới đích. Thêm vào đó,
SMS hỗ trợ một số cơ chế vào cho phép kết nối với các nguồn tin nhắn và đích khác.
Điểm đặc biệt để nhận ra dịch vụ này là một máy thu phát di động hoạt động có thể
nhận hoặc truyền đi các tin nhắn ở bất kỳ thời điểm nào, độc lập với một âm thanh hay dữ
liệu gọi đi trong quá trình (trong vài quá trình thi hành, nó có thể phụ thuộc vào khả năng
của MSC hoặc SMSC). SMS cũng chắc chắn gửi đi các tin nhắn qua mạng. Trạng thái

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

9

Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

tạm thời không thực hiện được nhận ra do các trạm nhận không hoạt động, và các tin
nhắn được lưu trữ trong SMSC cho đến khi thiết bị đích có thể hoạt động.
Một khi bản tin được nhận một cách thành công bởi SMSC, thì SMSC sẽ u cầu
HLR định tuyến để có thể gửi bản tin đến SME nhận. Ở lớp truyền dẫn, một đoạn bản
tin được chuyển đổi như là một phần của TPDU của loại SMS-SUBMIT. TPDU này có
thể chứa các tham số sau:
Loại bản tin(SMS-SUBMIT)


Yêu cầu cho các bản tin từ chối do bị lặp.



Thời gian sống cho bản tin.



Yêu cầu cho tuyến đáp lại.



Yêu cầu báo cáo trạng thái.



Tham chiếu bản tin.



Địa chỉ của SME nhận.



Nhận dạng giao thức.



Cơ chế mã hóa dữ liệu.



Phần đầu (header) dữ liệu của thuê bao.



Dữ liệu của khách hàng (cùng với kích thước).

Về việc nhận bản tin bởi dịch vụ SMSC, SMSC cung cấp một bản báo cáo việc gửi
tin cho SME gửi tin. Có hai loại bản tin có thể được cung cấp: bản tin báo cáo tích cực
(positive submission report) cho việc gửi thành công hay bản tin báo cáo “tiêu cực”
(negative submission report) cho việc gửi thất bại. Nếu như bản báo cáo về việc gửi tin
không nhận được sau một khoảng thời gian mặc định, SME có thể kết luận việc gửi đã
thất bại.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

10


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Hình 1.6 Tương tác giữa SMSC và SME
(1 ) Gửi tin từ SME tới SMSC
(2) Báo cáo gửi trả lại từ SMSC thành cơng hay thất bại( tích cực hay tiêu cực)

Hình 1.7 Cấu trúc một TPDU
Cấu trúc của TPDU
Một lớp truyền dẫn, loại SMS-SUBMIT của TPDU, có cấu trúc như hình 1.7.
Địa chỉ nơi nhận
Giá trị được gán cho tham số TP-Destination-Address là giá trị của SME nhận.Giá trị
này được định dạng như phần dưới đây.
Địa chỉ SME
Những giá trị được gán cho các tham số sau mang giá trị các địa chỉ của SME

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

11


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Một địa chỉ của SME được phân giải thành 4 tham số phụ sau đây:


Chiều dài địa chỉ( biểu diễn số nửa byte nằm ở trong tham số phụ giá

trị địa chỉ, chiều dài tối đa là 20 x nửa byte )


Loại số.



Nhận dạng đánh số.



Giá trị địa chỉ.

Các giá trị được gán cho 3 tham số địa chỉ được định dạng như chỉ ra trên hình 3.3
Các giá trị được liệt kê trong bảng 1.1 có thể được gán cho tham số phụ type-ofnumber.
Các giá trị trong bảng 1.2 có thể được gán cho tham số phụ numbering-planidentification.
Ở lớp truyền dẫn, SMS khơng hỗ trợ tính năng gửi theo nhóm, tính năng này bao gồm
việc gửi một bản tin được đánh địa chỉ cho một số nơi nhận bởi một bản tin đang được
gửi đi duy nhất đến SMSC. Tuy nhiên, tính năng này đôi khi bị xung đột ở lớp ứng dụng
đó là kết quả của việc truyền một bản tin tới SMSC cho mỗi nơi nhận.

Hình 1.8 Đánh địa chỉ của SMS.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

12


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Bảng 1.1 Số nhận diện loại của SMS
Bit6

Bit5

Bit4

Mô tả

0

0

0

Chưa xác định(các tham số phụ địa chỉ được tổ chức
theo tổ chức mạng )

0

0

1

Số quốc tế

0

1

0

Số quốc gia

0

1

1

Số cho mạng cụ thể( số dịch vụ /quản lý cho dịch vụ
mạng)

1

0

0

Số thuê bao

1

0

1

Chữ và số(được mã hóa trong alphabet mặc định 7 bit
trong GSM)

1

1

0

Số viết tắt

1

1

1

Dự phịng

Bảng 1.2 đánh địa chỉ /numbering-plan-identification
Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

Mơ tả

0

0

0

0

Chưa xác định

0

0

0

1

Quy hoạch đánh số điện thoại mạng ISDN

0

0

1

1

Quy hoạch đánh số dữ liệu

0

1

0

0

Quy hoach đánh số telex

0

1

0

1

Quy hoạch dành riêng cho SMSC(các SME
bên ngoài được gắn vào trung tâm dịch vụ)

1

0

0

0

Quy hoạch đánh số quốc gia

1

0

0

1

Quy hoạch đánh số quốc gia

1

0

1

0

Quy hoạch đánh sốẺRMES

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

13


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Chuyển phát bản tin(message delivery)
Trong SMS, thuật ngữ delivery muốn nói đến quá trình truyền một phần của bản tin từ
SMSC tới SME nhận như hình 1.9. Nếu SME nhận chưa sẵn sàng cho việc chuyển phát
phần bản tin, khi đó SMSC sẽ lưu tin nhắn một cách tạm thời. SMSC thử truyển phát bản
tin cho đến khi một thông báo về việc truyền tin được nhận từ SME nhận hay cho đến khi

hết một khoảng thời gian ấn định.

SME nhận tin

SME gửi tin
Hình 1.9 Quá trình gửi tin nhắn

(3) bản tin trạng thái,(1)truyền bản tin,(2) bản thong báo tích cực hoặc tiêu cực
Báo cáo trạng thái
Về việc chuyển một phần bản tin tới một SME nhận, SMSC dịch vụ có thể tạo ra một
bản tin trạng thái và truyền nó trở lại SME gửi. Thông báo trạng thái chỉ được gửi đi nếu
như SME đã gửi yêu cầu bản tin này trong quá trình gửi tin. SMSC tạo ra một bản tin
trạng thái khi mà bản tin về truyền tin đã nhận được từ SME nhận hay khi bản tin bị hủy
bởi SMSC mà khơng được truyền đi (ví dụ thời gian “sống” đã hết).
Hình 1.9 chỉ ra 3 bước dẫn đến việc truyền đi bản tin thông báo trạng thái. Một bản tin
trạng thái cũng có thể được tạo ra tùy thuộc vào việc nhận hay thực thi một tin nhắn lệnh.
Ở lớp truyền dẫn, bản tin trạng thái được truyền đi dưới dạng một TPDU loại SMSSTATUS-REPORT. TPDU có thể chứa một số tham số sau:


Loại bản tin(SMS-STATUS-REPORT).



Chỉ thị tham số (nhận dạng giao thức sử dụng, cơ chế mã hóa dữ

liệu, và độ dài dữ liệu của khách hàng ).

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

14

Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49



Chỉ thị còn có nhiều bản tin khách được gửi đi.



Quyền thơng qua của Bản báo cáo trạng thái



Trạng thái gửi.



Thời gian hoàn thành.



Tham chiếu cho bản tin( từ bản tin gốc ).



Địa chỉ nơi nhận.



Cơ chế mã hóa dữ liệu.



Phần đầu dữ liệu khách hàng,



Dữ liệu của người sủ dụng( kèm theo độ dài ).

Về việc nhận bản tin trạng thái, SME gốc có khả năng nhận dạng bản tin gốc, bản tin
mà bản tin trạng thái nói đến, bằng việc kiểm tra địa chỉ nơi nhận của bản tin trạng thái,
có khớp với địa chỉ nhận của nơi nhận của bản tin gốc và phần tham chiếu của bản tin
trạng thái khớp với bản tin gốc. Thêm vào đó, SME gốc cũng có thể kiểm tra dấu thời
gian ở trung tâm dịch vụ báo cáo trạng thái tương ứng vói dấu thời gian dành riêng trong
báo cáo gửi của bản tin gốc. Chú ý rằng dấu thời gian của trung tâm cung cấp dịch vụ
không phải lúc nào cũng được cung cấp bởi SMSC cho việc gửi một bản tin.
Nếu bản tin gốc được lưu trong SIM, khi đó trạng thái của file EFsms tương ứng được
cập nhật ( bản tin có gốc từ trạm mobile, bản tin được gửi đi, và bản tin trạng thái được
nhận ).
Nếu như bản tin gốc đã bị xóa, khi đó SME gốc có thể loại bỏ bản tin trạng thái tương
ứng hay bằng cách khác có thể truyển bản tin đó đến khách hàng như một bản tin bình
thường (như thể bản tin được truyền như một TPDU loại SMS-deliver).

1.3 Giao thức SMPP
1.3.1 Giới thiệu giao thức SMPP
Giao thức SMPP (Short Message Peer to Peer Protocol) là một giao thức chuẩn mở
nhằm cung cấp giao diện truyền thông cho việc truyền nhận các bản tin ngắn giữa các
ESME(External Short Message Entity), RE(Routing Entity) và các Message Center(MC)
Message Center có thể là một máy chủ SMS (SMSC), một máy chủ GSM USSD...

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

15


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

ESME có thể là một trình khách (client) SMS ở mạng cố định như một WAP Proxy
server, một Email gateway... Có thể hiểu ESME như một ứng dụng trên mạng cố định
cung cấp các dịch vụ thông tin cho các thuê bao SMS.
Routing Entity là một phần tử nhằm định tuyến bản tin từ từ một ESME tới MC, hoặc
giữa các MC với nhau.
Có thể miêu tả vị trí của giao thức SMPP trong mạng di động bằng hình vẽ sau:

Hình 1.10 Vị trí giao thưc SMPP trong mạng di động

1.3.2 Hoạt động và PDU của giao thức SMPP
Giao thức SMPP bao gồm một tập hợp các sự kiện và mỗi sự kiện này đều bao gồm
một PDU yêu cầu (request) và một PDU đáp trả (response) tương ứng. Nếu một ESME
muốn gửi một bản tin đến MC, nó sẽ gửi một PDU submit_sm và MC sẽ đáp trả bằng
một PDU submit_sm_resp báo hiệu rằng bản tin yêu cầu thành công hay thất bại. Tương
tự như vậy, nếu MC muốn gửi một bản tin tới ESME, nó sẽ gửi một PDU deliver_sm và
ESME sẽ đáp trả bằng PDU deliver_sm_resp.
Một số sự kiện chỉ thuộc về một loại ESME hoặc MC, một số lại chỉ được phép tồn
tại trong những loại phiên làm việc xác định trước. Ví dụ như một ESME chỉ có thể gửi
PDU submit_sm tới MC trong phiên làm việc kiểu TX hoặc TRX.
Các hoạt động của giao thức SMPP được phân thành các loại lớn tương ứng với các
chức năng chính, mỗi loại này đều gồm một số PDU request và response tương ứng:

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

16


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Session management: quản lý việc thiết lập các phiên SMPP+ Message submission:
các hoạt động của việc gửi các bản tin từ ESME tới MC
Message delivery: các hoạt động của việc gửi các bản tin từ MC tới ESME.
Message broadcast: để broadcast các bản tin.
Ancillary operation: cung cấp các chức năng nâng cao như huỷ bỏ, thay thế hay truy
vấn các bản tin.

1.3.2.1 Các trạng thái của phiên làm việc
Open: một ESME đã thiết lập kết nối mạng tới MC nhưng chưa đưa ra yêu cầu thiết
lập kết nối (bind request). MC chỉ nhận thấy kết nối TCP/IP hay X25

Hình 1.11 Phiên Open
Bound_TX: kết nối theo loại TX (transmitter): một ESME đã kết nối mạng tới MC
gửi bản tin yêu cầu thiết lập kết nối theo kiểu transmitter (dùng PDU bind_transmitter) và
đã nhận được PDU bind_transmitter_resp từ MC.

Hình 1.12 Phiên Bound_TX
Bound_TRX: ESME gửi bản tin yêu cầu thiết lập kết nối theo kiểu transceiver và
nhận được hồi đáp từ MC.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

17

Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Hình 1.13 Phiên Bound_TRX
Unbound: khi đã ở trạng thái kết nối (bound), ESME hoặc MC có thể gửi một yêu
cầu với PDU unbind và khi nhận được PDU unbind_resp từ phía bên kia sẽ chuyển sang
trạng thái unbound (đóng kết nối).
Closed: khi kết nối mạng giữa ESME và MC bị ngắt.
Outbound: mục đích của hoạt động outbind là để cho phép MC khởi tạo phiên SMPP
trước tới ESME (khi MC có các bản tin đang chờ tới ESME).

Hình 1.14 Phiên UnBound và OutBound

1.3.2.2 Các phiên làm việc mẫu
Để có thể giải thích hoạt động của giao thức SMPP, các ví dụ sau sẽ miêu tả 3 loại
phiên làm việc của giao thức.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

18


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Phiên kiểu transmitter

Hình 1.15 Phiên Transmitter

Phiên kiểu transceiver

Hình 1.16 Phiên Transciever
Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

19


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Phiên kiểu outbind

Hình 1.17 Phiên OutBind

1.3.3. Cơ chế đánh số PDU (PDU Sequencing)
SMPP là giao thức khơng đồng bộ, ESME hay MC có thể gửi vài yêu cầu cùng một
lúc tới bên kia. Do đó, việc đánh số các PDU là rất quan trọng. Mỗi một PDU request có
một số duy nhất để nhận dạng PDU đó trong từng phiên làm việc một. PDU response
tương ứng sẽ có số nhận dạng trùng với số nhận dạng của PDU yêu cầu. Mỗi một PDU
request ban đầu sẽ có số nhận dạng là 1, các PDU request tiếp theo sẽ tăng dần lên là
2,3… Các PDU response tương ứng cũng sẽ là 1, 2, …. Cơ chế đánh số của PDU có thể
được miêu tả như sau:

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

20


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Hình 1.18 Cơ chế đánh số PDU

1.3.4 Phương thức truyền không đồng bộ
Phương thức truyền đồng bộ xuất hiện trước đây khi phát triển các ứng dụng. Gửi đi
một PDU yêu cầu ( request ), sau đó đợi cho phúc đáp lại là một sự luân phiên dễ dàng
qua việc quản lý của tồn bộ cửa sổ, có thể được hiểu trong trình tự tránh tắc nghẽn.
Tuy nhiên cho một ứng dụng, để sử dụng hiểu quả băng thông phiên truyền SMPP,
truyền không đồng bộ mang lại hiểu quả cao hơn. Theo biểu đồ sẽ giải thích cơ chế này

Hình 1.19 Phương thức truyền không đồng bộ

1.3.5. Xử lý lỗi
Lỗi kết nối ESME hoặc MC có thể mất kết nối liên quan đến các lý do sau:

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

21


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49



Địa chỉ IP và port là khơng chính xác.



Khơng thể nhận biết được PDU.

Khi đó generic_nack PDU được đưa trở lại bên gửi với số thứ tự của PDU gây lỗi.
Trạng lệnh thường là ESME_RINVCMDID, xác định ESME và MC không thể nhận

ra PDU.


PDU di dạng

Điều này xảy ra khi mà thực thể gửi bị lỗi khi gửi một PDU không theo tiêu chuẩn.
Sự đáp lại phụ thuộc vào dạng của PDU nhận ra. Nếu như command_id là lý do để
loại bỏ, phiên nhận sẽ đáp lại với genericc_nack và trạng thái lệnh sẽ là
ESME_RINVCMDID. Nếu như command_length của PDU quá lớn, không có giá trị,
ESME hoặc MC sẽ đáp lại với generick_nack và trạng thái lệnh sẽ đặt là
ESME_RINVCMDLEN.


Độ dài trường không xác định.

Nếu như trường PDU là quá dài hoặc quá ngắn, khi đó PDU là một dị dạng cơ bản.
Nhưng ESME hoặc MC có thể vẫn nhận ra PDU và sẽ đáp lại một submit_sm_resp hoặc
bất cứ cái gì là PDU thích hợp để sử dụng và đặt trạng thái lệnh là lỗi. Ví dụ ESME
submits với 20 ký tự có thời gian truyền định kỳ. Trạng thái lệnh sẽ được đặt là
ESME_RINVSCHED.


Dữ liệu PDU là khác lạ và bị cho rằng khơng có giá trị.

Ví dụ mơt Email Gateway đưa ra một dịch vụ chuyển đổi tin nhắn SMS thành Email.
Địa chỉ của Email có thể được dựa vào nội dung của tin nhắn. Nếu ESME phát hiện ra tin
nhắn được gửi bởi MC chứa đinh dạng khơng chính xác nó sẽ loại bỏ tin nhắn.
Mã lỗi thơng thường sẽ là ESME_RX_R_APPN, nghĩa là loại bỏ bản tin và đảm bảo
rằng nó khơng truyền lại tại thời điểm sau đó.


PDU khơng cho phép trong trạng thái phiên hiện thời.

Ví dụ đơn giản là một ESME trong trạng thái Bound_RX, cố gắng để truyền một bản
tin bằng cách gửi một PDU submit_sm hoặc cố gắng để gửi một bản tin qua phiên trạng
thái mở mà khơng có binding trước đó. Trạng thái lệnh trong PDU submit_sm_resp sẽ là
ESME_RINVBNDSTS.
Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

22


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

1.3.6 Điều khiển luồng và tránh tắc nghẽn
Trong giao thức SMPP, nếu ESME hoặc MC gửi bản tin với tốc độ gửi vượt q khả
năng của bên nhận thì tắc nghẽn có thể xảy ra. Nếu chỉ dựa vào cơ chế windowing thì vẫn
không đủ, ESME sẽ tiếp tục làm đầy cửa sổ nhận của MC với các request chưa được hồi
đáp và tắc nghẽn có thể xảy ra. Do đó, để giải quyết vấn đề này, trong các PDU response
sẽ có thêm một trường TLV gọi là trạng thái tắc nghẽn. Trường này chứa một số nguyên
từ 1 đến 100 để miêu tả trạng thái tắc nghẽn từ rỗi (số 1) cho đến đã bị tắc nghẽn (100).
ESME và MC có thể sử dụng giá trị này để phát hiện tình trạng tải của bên nhận và điều
chỉnh tốc độ gửi bản tin cho thích hợp với giá trị tối ưu của trạng thái tắc nghẽn vào
khoảng 80 đến 90.
Khi mà bắt đầu một phiên SMPP, ESME hoặc MC sẽ truyền yêu cầu với số cửa sổ
tối đa là N. Nều ESME hoặc MC hỗ trợ Trạng thái tắc nghẽn TLV, khi đáp ứng đến
ESME/ MC có thể tăng hoặc giảm tốc độ truyền theo trạng thái tắc nghẽn được chỉ định.
Nếu TLV được hỗ trợ, khi đó cửa sổ N có thể được loại bỏ khi mà TLV là một chỉ thị tốt
hơn, ngăn ngừa việc đo tránh tắc nghẽn.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

23


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Có thể minh hoạ việc sử dụng trường congestion_state ở hình vẽ sau:

Hình 1.20 : Điều khiển luồng và tắc nghẽn

1.3.7 Vấn đề bảo mật và mã hố
Giao thức SMPP khơng định nghĩa bất cứ cơ chế mã hố nào. Do đó nội dung trao đổi
trong một phiên làm việc SMPP có thể bị đánh cắp hoặc thay đổi khi truyền qua môi
trường như mạng Internet.
Lớp Transport Secure.
Lớp Socket Secure (SSL) và dạng tiêu chuẩn của nó TLS mang lại một kết nối bảo
mật giữa hai thực thể do sử dụng cơ chế mã hoá và uỷ quyền.
VPN bảo mật.
Giải pháp bảo mật trong VPN có thể thay đổi từ hệ thống sang hệ thống. Tuy nhiên
cách tiếp cận thông thường là mã hố các gói dữ liễu ở lớp Data. Kết quả là một phiên
không bảo mật từ một VPN tới một VPN khác có thể được đóng gói trong suốt sử dụng
rất nhiều cơ chế mã hố. ESME và MC khơng cần phải hỗ trợ mã hoá trực tiếp.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

24


Đỗ Trung Anh - Điện tử 8 k49

Mã hoá đường hầm.
Cách khác để bảo mật phiên truyền SMPP là dùng bảo mật đường hầm. Đây là nơi
mà kết nối ESME – MC không được tạo ra trực tiếp từ một thực thể này tới một thực thể
khác mà được kết nối đến một server đường hầm bảo mật Server đường hầm đường cấu
hình để phù hợp với kết nối khơng bảo mật giữa ESME và MC.

Giáo viên hướng dẫn : GV. Nguyễn thu Nga– Th.s Nguyễn Hoàng Trung

25