Giáo trình hình thành hệ thống ứng dụng cấu tạo DSlam để tương thích với mạng di động p5 docx

Luận văn tốt nghiệp

41

2.5. Một số ví dụ về trao đổi báo hiệu giữa các phần tử của mạng
 Cập nhật vò trí
 Đăng ký lần đầu
 Rời bỏ IMSI
 Nhập lại IMSI
 Đăng ký đònh kỳ
 Tìm gọi
 Cuộc gọi khởi xướng từ trạm di động
 Cuộc gọi kết cuối ở trạm di động
 Cuộc gọi quốc tế đến trạm di động
 Chuyển giao
 Cập nhật các dòch vụ bổ sung.
 Quá trình tạo và cung cấp 3 thông số cho nhận thực và mật mã hoá
2.5.1. Cập nhật vò trí
Quá trình cập nhật vò trí được cho ở hình (1.31,1.32). Ở hình 1.31 ta thấy cập
nhật vò trí xảy ra khi trạm MS di chuyển từ một vùng đònh vò được xác đònh bởi một
số nhận dạng vùng (LAI) này sang vùng đònh vò có số nhận dạng khác. Tồn tại hai
dạng cập nhật vò trí:

Hình 1.31: Các trừơng hợp cập nhật vò trí khác nhau.
Ô 1

Ô 4

Ô 5

Ô 1
Ô 3

BSC

MSC
VL
MSC
VL
BS
BS
LA3

LA2

LA1

.
Luận văn tốt nghiệp

42

 MS chuyển từ Ô3 thuộc LA2 sang Ô4 thuộc LA1. Cả hai ô này đều trực thuộc
cùng một tổng đài MSC. Trong trừơng hợp này cập nhật vò trí không cần thông báo
đến HLR vì HLR chỉ quản lý vò trí của MS đến tổng đài MSC phụ trách MS.
 MS chuyển từ Ô3 sang Ô5 có LA3. Hai ô này trực thuộc hai tổng đài MSC
khác nhau. Vì thế cập nhật vò trí đựơc thông báo HLR để nó ghi lại vò trí mới của tổng
đài quản lý MSC.
Thông tin để thực hiện cập nhật vò trí dựa trên LAI được thông báo thừơng
xuyên từ BCCH của mỗi ô. Ở hình 1.32 ta thấy các trao đổi báo hiệu cần thiết khi
thực hòên cập nhật vò trí. Trứơc hết MS nhận được thông tin về LAI mới ở kênh
BCCH (1). Sau đó nó thiết lập một kết nối RR (2a) để nhận được một kênh điều
khiển dành riêng (SDCCH) (2b). Ở kênh này nó sẽ yêu cầu dòch vụ cập nhật vò trí
(3). Sau các thủ tục nhận thực (4) cập nhật vò trí được thực hiện ở VLR và cả ở HLR.
Nếu MSC là MSC mới (s) : kết thúc cập nhật vò trí các kênh báo hiệu được giải
phóng.












Ký hiệu:
(1): Thông tin hệ thống
(2): Thiết lập kết nối RR: (2a) = yêu cầu kênh báo hiệu; (2b) = ấn đònh kênh báo

hiệu (SDCCH)
(3): Yêu cầu dòch vụ
(4): Nhận thực: (4a) = nếu VLR không có thông số nhận thực. MSC lấy thông số
này từ HLR.

.
Luận văn tốt nghiệp

43

Hình 1.32: Cập nhật vò trí kiểu bình thừơng

2.5.2. Đăng ký lần đầu
Khi MS mới bật nguồn nó phải thực hiện đăng ký lần đầu để nhập mạng. Quá
trình này được thực hiện như hình sau (hình 1.33)
 Trước hết trạm MS quét để tìm đựơc tần số đúng (FCCH)
 Sau đó tìm đến kênh đồng bộ SCH để nhận được số khung TDMA cho đồng
bộ.
 Cuối cùng nó thực hiện cập nhật vò trí để thông báo cho VLR phụ trách và
HLR về vò trí của mình. Các cơ sở dữ liệu này sẽ ghi LAI hiện thời của MS. Giống
như ở cập nhật vò trí bình thường thông tin về LAI được MS nhận từ kênh BCCH.
 Bắt đầu từ giờ MSC/HLR công nhận là MS tích cực và đánh dấu cờ “thâm
nhập vò trí tích cực” vào trừơng dữ liệu của mình. Cờ này gắn với IMSI.

Ký hiệu:
(1): Cập nhật vò trí (LAI mới)
(2): Yêu cầu cập nhật vò trí (IMSI ở MSC mới)
(3): Chấp nhận cập nhật vò trí
(4): Công nhận cập nhật vò trí
Hình 1.33: Đăng ký lần đầu
2.5.3. Rời bỏ IMSI
Khi tắt nguồn một trạm MS hay lấy ra SIM card sẽ xảy ra quá trình rời bỏ
IMSI (hình 1.34). Các trao đổi báo hiệu trong trường hợp này được thực hiện như
sau:
- MS yêu cầu một kênh báo hiệu để phát đi bản tin thông báo cho mạng rằng
MS chuẩn bò vào trạng thái không tích cực (1), (2). Điều này có nghóa rằng mạng
không thể đạt được đến MS nữa.
VL
MSC

HL

BSC



(2)

(3)

(1)

(4)
.
Luận văn tốt nghiệp

44

- MSC sẽ gởi bản tin IMSI đến VLR (3), bản tin này không được công nhận vì
MS sẽ không nhận được công nhận. VLR sẽ thiết lập cờ rời bỏ IMSI và từ chối các
cuộc gọi đến trạm MS.
- Thông tin rời IMSI có thể được lưu giữ tại VLR. Tuỳ chọn cờ rời mạng có
thể cũng được thiết lập ở HLR (4a) và công nhận được gởi trở lại VLR.

Hình 1.34: Rời bỏ IMSI
2.5.4. Nhập lại IMSI
Nhập lại IMSI xảy ra khi trạm MS được bật lại nguồn và trở lại tích cực mà
vẫn ở vùng đònh vò khi nó vào trạng thái không tích cực. Thông tin phát quảng bá
của ô sẽ nói cho MS cần nhập lại IMSI hay không.
Quá trình nhập IMSI trong trường hợp này xảy ra như sau:
- MS yêu cầu một kênh báo hiệu (1)
- MSC nhận cờ nhập lại mạng từ MS (2)
- MSC gởi bản tin nhập lại IMSI đến VLR (3)
- VLR xóa cờ rời bỏ IMSI và gởi bản tin công nhận nhập lại IMSI đến MSC
(4) và trở lại quá trình xử lý cuộc gọi như thường lệ cho MS.
- MS nhận chấp nhận bản tin nói trên (5)
Nếu sau khi tắt (rời bỏ IMSI) trạm MS thay đổi vùng đònh vò, thì khi bật lại
nguồn nó phải tiến hành quá trình cập nhật vò trí bình thường để vào lại trạng thái
tích cực.


VL

MSC

HL


(2)

(1)
BSC

(3)
(4a)

(4b)
MSC



(2)

(1)

BSC

(3)
(4)
(5)

.
Luận văn tốt nghiệp

45








Hình 1.35: Nhập lại IMSI

Báo hiệu cho trừơng hợp cập nhật vò trí khi nhập lại IMSI cũng giống như cập
nhật vò trí bình thừơng chỉ khác ở 3 bit ở yêu cầu cập nhật vò trí để chỉ ra kiểu cập
nhật và không cần nhận thực.
2.5.5. Đăng ký đònh kỳ
Để tránh việc tìm gọi không cần thiết khi MSC không nhận được bản tin rời bỏ
IMSI ở MS không tích cực, tồn tại cập nhật một dạng vò trí khác được gọi là đăng ký
đònh kỳ. Quá trình này được cho ở hình 1.36 như sau:


Hình 1.36: Đăng ký đònh kỳ
- Thông tin hệ thống được phát quảng bá (1) sẽ thông báo cho MS về đăng ký
đònh kỳ có được sử dụng hay không ở ô. Nếu có mạng sẽ thông báo cho MS chu kỳ
cần thông báo cho mạng rằng nó đang nhập mạng. Thông số này được thiết lập bởi
nhà khai thác (0 đến 255 của 6 phút). Nếu thông số này được đặt bằng 1 (6 phút) thì
MS phải đăng ký với chu kỳ 6 phút.


(1)

BSC

(2a)

(3b)

(2b)

(3a)

VL
R

MSC

.
Luận văn tốt nghiệp

46

- Thủ tục này được điều khiển bởi cả bộ đònh thời ở MS (2a) và ở MSC (2b),
MSC có chức năng theo dõi thời gian này.
- Khi hết thời gian nói trên MS phải thực hiện cập nhật vò trí (3a). Các bộ đònh
thời ở MS và MSC được khởi động lại.
- Nếu MS không đăng ký trong khoảng thời gian nói trên bộ phận theo dõi của
MSC sẽ đánh dấu MS này vào trạng thái rời mạng (3b)
2.5.6. Tìm gọi

Khi có một cuộc gọi tới trạm MS, MSC/VLR sẽ gởi bản tin tìm gọi đến MS
(hình 1.37). bản tin này sẽ đựơc thông báo trên tất cả các ô thuộc vùng đònh vò (LA)
đang có MS. MS đang di động trong LA này sẽ nghe thấy bản tin này ở CCCH và
trả lời ngay lập tức.
2.5.7. Cuộc gọi khởi xướng ở trạm MS (MOC : Mobile Originating Call)
- Khi trạm MS ở trạng thái tích cực và đã đăng ký ở MSC/VLR phụ trách ô,
MS có thể thực hiện cuộc gọi. Quá trình thực hiện cuộc gọi được cho ở hình 1.38 như
sau:
Hình 1.37: Tìm gọi một MS ở LA2
.
Luận văn tốt nghiệp

47

- Bằng kênh thâm nhập ngẫu nhiên MS gởi yêu cầu kênh báo hiệu đến BTS
(1)
- MS thông báo rằng nó muốn thiết lập cuộc gọi (2). Số nhận dạng trạm di
động được phân tích và MS đựơc đánh dấu bận ở VLR.
- Quá trình nhận thực được thực hiện (3)
- Quá trình mã hóa được thực hiện (4)
- MSC nhận đựơc bản tin thiết lập từ MS có chứa thông tin về loại dòch vụ mà
MS yêu cầu, số thoại bò gọi B (5). MSC kiểm tra là MS không có các dòch vụ cấm
gọi ra (dòch vụ này có thể kích hoạt hoặc bởi thuê bao hoặc bởi nhà khai thác). Nếu
không bò cấm gọi ra quá trình thiết lập cuộc gọi được tiến hành. Giữa MSC và BSC
đường truyền được thiết lập và kênh lưu lượng được chiếm. MSC gởi yêu cầu đến
BSC để ấn đònh một kênh lưu lượng cho đường vô tuyến.
- BSC kiểm tra nếu có kênh lưu lượng rỗi nó ấn đònh kênh này cho cuộc gọi
và yêu cầu BTS kích hoạt kênh này. BTS gởi trả lời công nhận khi việc kích hoạt
kênh lưu lượng đã hoàn thành (6). BSC thông báo cho MSC về sự hoàn thành này.

Hệ thống con điều khiển lưu lượng sẽ phân tích các chữ số của số thoại B và thiết
lập kết nối đến thuê bao bò gọi. Cuộc gọi được nối thông qua chuyển mạch nhóm.

(1a
BS
)

(2)

VL
R

MSC

(1b
(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

Ký hiệu:
1a, 1b: Thiết lập kết nối
RR

2: Chỉ thò dòch vụ
3: Nhận thực
4: Thiết lập chế độ mật
mã hóa
5: Khởi đầu cuộc gọi

.
Luận văn tốt nghiệp

48

Hình 1.38: Thiết lập cuộc gọi khởi xướng từ MS không có OACSU
(MOC Without OACSU)

- Báo chuông sẽ được gởi đến trạm MS (7) cho thấy rằng phía bò gọi đang đổ
chuông. Tông chuông được tạo ra ở tổng đài phía thuê bao B và được gởi qua
chuyển mạch nhóm đến MS. Như vậy tông chuông được gởi qua đường vô tuyến chứ
không tạo ra ở MS.
- Khi thuê bao B trả lời mạng gởi bản tin kết nối đến MS thông báo rằng cuộc
thoại được chấp nhận (8). MS trả lời bằng công nhận kết nối, như vậy thiết lập cuộc
gọi đã hoàn tất.
- Quá trình thiết lập cuộc gọi khởi xướng từ trạm di động được trình bày ở trên
là cho cuộc gọi MOC không có OACSU (Without off Air Call set up:thiết lập sớm).
Thiết lập sớm có nghóa là mạng cấp phát kênh lưu lượng cho MS trước khi nó khởi
đầu thiết lập cuộc gọi ở mạng cố đònh. Cũng có thể có tuỳ chọn với OACSU ở giai
đoạn sau của GSM. (xem hình 1.39). Lúc này mạng sẽ quyết đònh khi nào thì cấp
phát kênh lưu lượng. Cấp phát được thực hiện ở thời điểm bất kỳ sau khi đã khởi đầu
thiết lập cuộc gọi ở mạng cố đònh. Cực điểm nhất là mạng có thể cấp kênh lưu lượng
sau khi thuê bao B đã trả lời cuộc gọi.
- Bản tin báo chuông sẽ đựơc gởi đến MS khi đổ chuông ở phía bò gọi. Sự khác

nhau ở đây so với trường hợp thiết lập sớm (Without OACSU) là tông báo hiệu
chuông được tạo ra ngay ở MS vì kênh lưu lượng vẫn chưa được cấp phát. Khi thuê
bao B trả lời, mạng khởi xướng thủ tục ấn đònh để cấp phát kênh lưu lượng.
.
Luận văn tốt nghiệp

49


Hình 1.39: Thiết lập MOC với OACSU (With OACSU)
2.5.8. Cuộc gọi kết cuối ở MS (MTC: Mobile Terminatil Call)
- MTC phức tạp hơn MOC vì phía gọi không biết hiện thời MS đang ở đâu.
Quá trình báo hiệu cho cuộc gọi này được cho ở hình 1.40.
- Phía chủ gọi quay số thuê bao di động bò gọi: số mạng dòch vụ, số liên kết
của thuê bao di động (MS ISDN) (1). Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố đònh PSTN
thì tổng đài sau khi phân tích số thoại sẽ biết rằng đây là cuộc gọi cho một thuê bao
GSM.











Hình 1.40: Cuộc gọi từ mạng cố đònh kết cuối ở MS (MTC).

- Cuộc gọi được đònh tuyến đến tổng đài GMSC gần nhất (2), đây là một tổng
đài có khả năng hỏi và đònh lại tuyến. Bằng phân tích MSISDN tổng đài GMSC tìm
ra HLR nơi MS đăng ký.
- GMSC hỏi HLR (3) thông tin để có thể đònh tuyến đến MSC/VLR đang quản
lý MS. Bằng MSISDN tìm ra IMSI và bản ghi của thuê bao. IMSI là số của thuê bao
chỉ sử dụng ở trong mạng báo hiệu, đòa chỉ của VLR nơi MS đang đăng ký tạm thời
được lưu giữ cùng với IMSI trong VLR.
- HLR giao tiếp với VLR để nhận được số lưu động thuê bao (MSRN: Mobile
Subscriber Roaming Number) (4), đây là một số thoại thông thường thuộc tổng đài
MSC.
- VLR gởi MSRN đến HLR, sau đó HLR chuyển số này đến GMSC (S).
BTS BTS
BS
GMS
VL
HL
MSC

Tổng đài

nội hạt

(2)

(3)

(5)

(4)

(6)

(7)

(8
(8
(9
(9
PST
N
(1)

.
Luận văn tốt nghiệp

50

- Bằng MSRN GMSC có thể đònh tuyến lại cuộc gọi đến MSC tương ứng (6),
GMSC gởi bản tin nhận được từ PSTN đến MSC.

Hình 1.41: Khác nhau giữa thiết lập sớm (without OACSU) và thiết lập muộn
(with OACSU) ở MTC.
- Để giảm tối thiểu giá thành, có thể sử dụng PSTN để đònh tuyến lại cuộc gọi,
ở các nước có mạng PSTN đắt hoặc hoạt động không tốt thì tốt nhất là xây dựng một
mạng kết nối riêng giữa các MSC và GMSC.
- MSC biết được vò trí của MS và nó gởi bản tin tìm gọi đến tất cả các BSC
đang quản lý vùng đònh vò này (7). Ở mạng GSM tồn tại hai khả năng hoặc thông tin
về các ô trực thuộc một vùng đònh vò được lưu giữ ở MSC, hoặc thông tin này được
lưu giữ ở BSC. Ở mạng CME 20 chẳng hạn thông tin này được lưu giữ ở BSC.
- MSC gởi LAI (nhận dạng vùng đònh vò) xuống các BSC và BSC phân phát
bản tin tìm gọi đến các BTS (8).
- Để tìm gọi MS, IMSI được sử dụng (9). Có thể sử dụng số nhận dạng tạm
thời TMSI để đảm bảo bí mật.
- Ngay sau khi nhận được bản tin tìm gọi MS gởi yêu cầu kênh báo hiệu. MSC
có thể thực hiện nhận thực và khởi đầu mật mã hóa như đã xét ở phần trên. MSC có
thể gởi đến MS thông tin về các dòch vụ được yêu cầu: tiếng, số liệu, fax…
.