Nghiên cứu ứng dụng báo hiệu số 7 trong GSM

Đinh Thị Hương

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG


ĐỒ ÁN ĐTVT
Hệ thông thông tin di động GSM
1
Đinh Thị Hương
Giáo viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện : Vũ Ngọc Oánh
Vũ Văn Tiến
Lớp : Đ4LT – ĐTVT3
Nam Định, 10 - 2010
2
Đinh Thị Hương
Lới Nói Đầu
Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời
gian khoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại di
động. Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người,
trong mọi lĩnh vực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau
không phân biệt khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về
địa lý mọi người đều có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp
phần to lớn trong việc trao đổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia
một cách tích cực vào cuộc sống của con người .kể từ khi điện thoai di
động ra đời nó đã trở thành thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành
vật dụng thiết yếu đối với mỗi con người trong cuộc sống và sinh hoạt.
Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển không ngừng của khoa học công
nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã có những bước tiến

đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà con người cần
thiết
Chính sự quan trọng của công nghệ di động đối với cuộc sống và sự
đam mê đối với nghành công nghệ còn khá mới mẻ này. Là một sinh viên
khoa điện tử viễn thông em đã quyết định chọn đề tài “hệ thống thông
tin di động mang GSM” để nghiên cứu.
3
Đinh Thị Hương
4
Đinh Thị Hương
Chương I: Cấu trúc mạng GSM

1. Tổng quan mạng mạng GSM
11. Cấu trúc mạng GSM
Hình 1.1. CẤU TRÚC MẠNG GSM
Trong đó:
SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch
AUC: Trung tâm nhận thực
VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
5
Đinh Thị Hương
HLR: Bộ ghi định vị thường trú
EIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị
MSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di
động
BTS: Base station system –hệ thống trạm gốc
BSC: Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc
MS: Máy di động
OSS: Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác và giám sát.
OMC: Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác và bảo

dưỡng
ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN: Mạng điện thoại mặt đất công cộng
CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng
MS: Máy di động.
Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay
NSS) và hệ thống trạm gốc (BSS). Hệ thống được thực hiện như một
mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng
phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc BTS làm
việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này khác với các kênh
được sử dụng ở các ô lân cận để tránh giao thoa nhiễu. Một bộ điều khiển
trạm gốc BSC điều khiển nhóm BTS. BSC điều khiển các chức năng như
6
Đinh Thị Hương
một trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC điều khiển một số
trạm BTS. MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyển mạch
điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di
động mặt đất công cộng PDN, và có thể là các mạng riêng. Ở mạng cũng
có một số các cơ sở dữ liệu để theo dõi như:
- Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chứa thông tin về thuê bao như các
dịch vụ bổ xung các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS.
- Trung tâm nhận thực AUC được nối đến HLR. Chức năng của AUC là
cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã để sử
dụng cho các khóa bảo mật.
- Bộ ghi định vị tạm trú VLR : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất
cả các MS hiện đang phục vụ của vùng MSC, Mỗi MSC có một VLR.
- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR được nối với MSC qua một đường
báo hiệu nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị,chuyển giao,
điều khiển công suất.

1.2. Cấu trúc địa lý của mạng
Mọi mạng điện thoại đều có một cấu trúc nhất định để định tuyến
các cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi.
Trong mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các
thuê bao trong mạng.
Về mặt địa lý một mạng di động bao gồm :
- Vùng mạng.
7
Đinh Thị Hương
- Vùng phục vụ.
- Vùng định vị.
- Ô (Cell).
Hình 1.2. Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của
mạng di động cellular (GSM)
a. Vùng mạng
Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác
hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc
tế. Trong một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều
được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm
việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực
hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các kết cuối di động
8
Đinh Thị Hương
Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN
b. Vùng phục vụ: MSC/VLR
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được MSC quản lý. Để định
tuyến cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối
đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng
mà ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi

lại ở một bộ ghi tạm trú, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành
một hay nhiều vùng phục vụ MSC/LVR.
c. Vùng định vị (LA: Location Area )
9
Đinh Thị Hương
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định
vị. Vùng định vi là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một
MS có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí
tổng đài MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách
sử dụng nhận dạng vùng đinh vị LAI. Vùng định vị hệ thống sử dụng để
tìm một thuê bao Đang ở trạng thái hoạt động.
d. Ô (Cell)
Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô
tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell
Global Identity).
Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng
trạm gốc (BISC Base station Identity Code ).
Các vùng ở GSM có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Mối quan hệ
giữa các vùng của GSM (được thể hiện ở hình 1.3).
1.3. Hệ thống chuyển mạch (ss- swictching subsytem)
Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính
của 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 của mạng GSM với nhau và với mạng
khác.
a. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC –Mobile
service switching centre)
10
Đinh Thị Hương
Ở SS chức năng chính chuyển mạch chính được MSC thực hiện,

nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những
người sử dụng mạng GSM. Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con
BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng. Việc
giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng
mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng. SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài
để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tai
số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng
GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7
(CCS7), mạng này bảo đảm hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS
trong nhiều hay một mạng GSM. 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).
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc
điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này được gọi
là các chức năng tương tác. IWF bao gồm một số thiết bị để thích ứng
giao tiếp truyền dẫn. Nó cho phép kết kết nối với các mạng: PSTPDN
(Packet swictched public dât network: Mạng số liệu công cộng chuyển
mạch gói) hay CSPDN (Circuit siched public daat network: Mạng số liệu
chuyển mạch công cộng chuyển mạch theo mạch), nó cũng tồn tại khi các
mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được thực hiện
11
Đinh Thị Hương
trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai
giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
b. Bộ ghi định vị thường trú ( HLR –Home Location Register)
Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan
đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ
thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứ các thông tin liên
quan đến vị trí hiện thời của thuê bao. Thường HLR là một máy tính

đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý
hàng trăm thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm
nhận thực AUC mà nhiêm vụ của trung tâm này là quản lý an toàn số liệu
của các thuê bao được phép.
c. Bộ ghi định vị tạm trú (VRL-Lisitor –location register)
VRL là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối với
một hay nhiều MSC và có nhiện vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của
các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và
đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ
chính sác hơn HLR. Mỗi MSC có một HLR. Ngay khi MS lưu động vào
một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầ số liệu về MS này
từ HLR. Đồng thời HLR sẽ thông báo là MS đang ở vùng phục vụ nào.
Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VRL sẽ có tất cả thông tin
cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR. Có thể coi VLR
như một HLR phân bố.
12
Đinh Thị Hương
- Dữ liệu bổ xung được lưu giữ ở HLR gồm:
+ Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời…)
+ Nhận dạng vùng định vị (LAI).
+ Nhận dạng của thuê bao di động tam thời (TMSI).
+ Số lưu động của trạm di động (MSRN).
Các chứ năng VLR thường được liên kết với chức năng MSC.
d. Tổng đài di động cổng (GMSC – Gate MSC)
SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi
đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến
tổng đài cổng được gọi là GSMC mà không cần biết hiện thời thuê bao
đang ở đâu. Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê
bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời
điểm hiện thời (MSC tạm trú). Để vậy, trước hết các tổng đài cổng phải

dựa trên số danh bạ của thêu bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR
này. Tổng đài cổng có một giao diện với một mạng bên ngoài thông qua
giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các các mạng bên ngoài
với mạng GSM. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu đường
dây số 7 (CCS7) để có thể tương tác với các phần tử khác của SS. Về
phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cũng đứng riêng mà
thường được kết hợp với MSC.
e. Trung tâm nhận thực (AUC-Authentication Center)
13
Đinh Thị Hương
Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho HLR các
thông số nhận thực và các khóa mật mã. Trung tâm nhận thực liên tục
cung cấp các bộ ba cho từng thuê bao. Các bộ ba này được coi như là số
liệu liên quan đến thuê bao. Một bộ ba (RAND, SRES, khóa mật mã (Ks)
được sử dụng để nhận thực một cuộc gọi để tránh trường hợp Card thuê
bao (card thông minh) bị mất. Ít nhất phải luôn có bộ ba mới (cho một
thuê bao) ở HLR để luôn có thể cung cấp bộ ba này theo yêu cầ của
MSC/VLR. AUC chủ yếu chứa một số các máy tính cá nhân gọi là PC-
AUC để tạo ra các bộ ba và cung cấp chúng đến HLR.
PC- AUC được coi như thiết bị vào/ra (I/O).
Trong AUC các bước sau đây để tạo ra bộ ba:
- Một số ngẫu nhiên không thể đoán trước được (RAND) được tạo ra.
- RAND và Ki được sử dụng để tính toán trả lời được mật hiệu (SRES)
và khóa mật mã (Kc) bằng hai thuật toán:
SRES = A3(RAND, Ki)
Kc = A8 (RAND, Ki)
- RAND, SRES và Kc cũng được đưa đến HLR như một bộ ba.
- Qúa trình nhận thực sẽ luôn diễn ra mỗi lần thuê bao truy cập vào
mạng của hệ thống.
Qúa trình nhận thực diễn ra như sau:

14
Đinh Thị Hương
VLR có tất cả thông tin yêu cầu để thực hiện quá trình nhận thực (Kc,
SRES, RAND). Nếu các thông tin này không sẵn có ở VLR thì VLR sẽ
yêu cầu chúng từ HLR/AUC.
1. Bộ ba (Kc, SRES, RAND) được lưu giữ nó trong VLR.
2. VLR gửi RAND qua MSC và BSS tới MS ( không được mã hóa).
3 . MS sử dụng các thuật toán A3 và A8 và tham số Ki được lưu giữ
trong SIM card của MS, cùng với RAND nhận được từ VLR, sẽ tính
toán các giá trị của SRES và Kc.
4. MS gửi SRES không mã hóa tới VLR.
5. Trong VLR giá trị của SERS được so sánh với SRES mà nhận được
từ máy di động. Nếu hai giá trị này là phù hợp thì nhận thực là thành
công.
6. Máy di động tính toán Kc từ RAND và Ki (Ki ở trong SIM) bằng
thuật toán A8.
7. Dùng Kc, thuật toán A5 và số siêu siêu khung sự mã hóa giữa MS và
BSS bây giờ có thể xảy ra qua giao diện vô tuyến.
f. Chức năng tương tác (IWF –Interworking function)
IWM cung cấp chức năng để đảm bảo hệ thống GSM có thể giao tiếp với
nhiều dạng khác nhau của mạng số liệu tư nhân và công cộng đang được
sử dụng.
Các đặc điển cơ bản của IEM gồm:
- Sự thích hợp tốc độ dữ liệu.
15
Đinh Thị Hương
- Sự chuyển đổi giao thức.
Một số hệ thống yêu cầu nhiều khả năng của IWM hơn các hệ
thống khác, điều này phụ thuộc vào mạng mà IWM được nối tới.
CCS7 phụ thuộc quy định của từng nước, một hãng khai thác GSM

có thể có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung. Nếu hãng khai thác có
mạng báo hiệu này thì riêng các điểm chuyển giao báo hiệu (STP) có thể
là một bộ phận của SS và có thể được thực hiện ở các điểm nút riêng hay
trong cùng một MSC tùy thuộc vào hoàn cảnh kinh tế. Tương tự, một nhà
khai thác GSM cũng có thể có quyền thực hiện một mạng riêng để định
tuyến các cuộc gọi giữa GMSC và MSC hay thậm chí định tuyến cuộc
gọi ra đến điểm gần nhất trước khi sử dụng mạng cố định. Lúc này các
tổng đài quá giang có thể sẽ là một bộ phận của mạng GSM và có thể
được thực hiện như một nút đứng riêng hay kết hợp với MSC.
1.4. Hệ thống trạm gốc BSS.
Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các
tính chất tổ ong vô tuyến của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm
di động (MS) thông qua giao diện vô tuyến. Vì thế nó bao gồm các thiết
bị phát và thu đường truyền vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt
khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS. Tóm lại BSS thực hiện
đấu các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các
trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác. BSS cũng phải
được điều khiển và ít vậy nó được đấu nối với OSS.
16
Đinh Thị Hương
BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao
diện với MSC.
a. Trạm thu phát gốc (BTS –Base transceiver station)
Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc
thù cho giao diên vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức
tạp có thêm một số các chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS
là TRAU. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng
đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng
tốc độ truyền, trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS,
nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp

được đặt giữa BSC và MSC.
Các chức năng chính của BTS là :
- Biến đổi truyền dẫn (dây dẫn –vô tuyến).
- Các phép đo vô tuyến.
- Phân tập anten.
- Mật mã.
- Nhảy tần.
- Truyền dẫn không liên tục.
- Đồng bộ thời gian.
- Giám sát và kiểm tra.
17
Đinh Thị Hương
Mỗi BTS có thể có tối đa 4 bộ thu phát (TRX –Transceiver). Bộ
thu phát cho phép đấu nối 16 TRX trên cùng một anten. Có thể đấu nối
32 TRX đến cùng một trạm anten thu.
b. BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các
lệnh điều khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định,
giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía
BSC được nối với BTS còn phía kia được nối với MSC của SS. Trong
thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò
chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao.
Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu
lượng của các BTS này. Giao diện giữa BSC với MSC được gọi là giao
diện A, còn giao diện giữa nó với BTS được gọi là giao diện Abis.
BSC có các chức năng chính sau:
- Giám sát các trạm vô tuyến gốc.
- Quản lý mạng vô tuyến.
- Điều khiển nối thông đến các máy di động.
- Định vị và chuyển giao.

- Quản lý tìm gọi.
- Khai thác bảo dưỡng của BSS.
- Quản lý mạng truyền dẫn.
18
Đinh Thị Hương
- Chức năng chuyển đổi máy (gồm cả ghép 4 kênh lưu thông GSM toàn
bộ tốc độ vào một kênh 64kbit/s).
- Mã hóa tiếng (giảm tốc độ bít xuống 13kbit/s) sẽ được thực hiện ở
BSC. Vì vậy một đường PCM có thể truyền được 4 cuộc nối tiếng.
19
Đinh Thị Hương
1.5. Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường
xuyên nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô hay
thiết bị xách tay hay cầm tay. Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm
di động phổ biến nhất. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và
sử lý giao diện vô tuyến, MS còn phải cung cấp giao diện với người sử
dụng (như mic, loa, màn hình, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao
diện với một số thiết bị khác như giao diện với máy tính cá nhân, fax…
Hiện nay người ta đang cố gắng sản suất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để
đấu nối với trạm di động. Việc lựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để mở
cho các nhà sản suất. Ta có thể liệt kê ba chức năng chính:
- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên kết qua
mạng GSM.
- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến
truyền dẫn ở giao diện vô tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị
đầu cuối với kết cuối di động. Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi
giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu
cuối – modem.

Cấu trúc của một máy di động:
20
Đinh Thị Hương
Máy di động gồm thiết bị di động ME (Mobile equipment) và
modun nhận dạng thuê bao SIM.
Modun nhận dạng thuê bao:
SIM là một modun tháo rút được để cắm vào mỗi khi thuê bao
muốn sử dụng MS và rút ra khi MS không có người hoặc lắp đặt ở MS
khi ban đầu đăng ký thuê bao. Có hai phương án được đưa ra:
- SIM dạng card IC.
- SIM dạng cắm.
a) SIM dạng card IC: Là một modun để có một giao tiếp với bên ngoài
theo các tiêu chuẩn ISO về các card IC. SIM có thể là một bộ phận của
card đa dịch vụ trong đó viễn thông di động GSM là một trong số các ứng
dụng.
b) SIM dạng cắm: Là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hóa
trong hệ thống GSM. Nó được dự định lắp đặt bán cố định ở ME . Các
khai thác mạng GSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xóa một
cuộc gọi. Khi sử dụng ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nó
nằm trong khai thác của mạng GSM:
- Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (như IMSI) và thực
hiện các cơ chế nhận thực và tạo khóa mật mã.
- Khai thác PIN người sử dụng (nếu cần mã PIN) và quản lý.
21
Đinh Thị Hương
- Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ được thực hiện
khai thác mạng GSM khi SIM có một IMSI đúng.
- SIM phải có khả năng sử lý một số nhận dạng cá nhân (PIN), kể cả khi
không bao giời sử dụng nó. PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban
đầu được nạp bởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng ký. Sau đó

người sử dụng có thể thay đổi PIN cũng như độ dài PIN tùy ý. Người sử
dụng cũng có thể sử dụng chức năng PIN hay không bằng một chức năng
SIM-ME được gọi là chức năng cấm PIN. Việc cấm này giữ nguyên cho
đến khi người sử dụng cho phép lại kiểm tra PIN. Nhân viên được phép
của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PIN khi đăng ký thuê bao,
nghĩa là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN không còn lựa chọn nào
khác là sử dụng PIN. Chặn SIM nghĩa là đặt nó vào trạng thái cấm khai
thác mạng GSM, có thể dùng khóa giải tỏa chặn cá nhân để giải tỏa chặn.
Ngoài ra SIM phải có bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối
thông tin như:
- Số seri: Là số đơn vị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản suất,
thế hệ điều hành, số SIM,…
- Trạng thái SIM (chặn hay không).
- Khóa nhận thực.
- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI).
- Khóa mật mã.
- Số trình tự khóa mật mã.
22
Đinh Thị Hương
- Nhận dạng số thuê bao di động tạm thời (TMSI).
- Loại điều khiển thâm nhập thuê bao.
- Số nhận dạng cá nhân (PIN).
1.6. Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSS
OSS thực hiện ba chức năng chính sau:
- Khai thác và bảo dưỡng mạng.
- Quản lý thuê bao và tính cước.
- Quản lý thiết bị di động.
Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:
a. Khai thác và bảo dưỡng mạng
Khai thác là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành

vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chậm, số lượng chuyển giao
(handover) giữa hai ô…, nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn
bộ vật chất của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời sử lý
sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn
đề suất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương
lai, để tăng vùng phủ. Việc thay đổi mạng có thể được thực hiện “mềm”
qua báo hiệu, hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trường. Ở
hệ thống viễn thông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy vi tính
và được tập trung ở một trạm.
23
Đinh Thị Hương
Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị, sữa chữa các sự cố và
hỏng hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị hiện đại của
mạng viễn thông có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố
thông qua tự kiểm tra. Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho
thiết bi để khi có sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng. Sự thay thế
này có thể được thực hiện bằng điều khiển từ xa. Bảo dưỡng cũng bao
gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay đổi thiết bị có sự cố.
Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được thực hiện trên
nguyên lý TMN (Telecommunication Management Network: mạng quản
lý viễn thông). Lúc này một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được
nối đến phần tử của mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần
tử mạng khác trừ BTS, vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC).
Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến máy tính chủ
đóng vai trò giao tiếp người máy. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống được
gọi là OMC.
b. Quản lý thuê bao
Bao gồm các hoạt động đăng ký quản lý thuê bao. Nhiệm vụ đầu
tiên là nhập và xóa thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng rất phức
tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ sung. Nhà khai thác phải có

thể thâm nhập vào tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng
khác của nhà khai thác là tính cước các cuộc gọi. Cước phí phải được tính
24
Đinh Thị Hương
và gửi đến thuê bao. Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến
HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết
bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao. SIM card
cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
c. Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được đăng ký nhận dạng thiết bị EIR
(Equiment Identity Register) thực hiện. EIR lưu giữa tất cả các dữ liệu
liên quan đến trạm di động MS. EIR Chứa số liệu phần cứng của của thiết
bị đó là nhận dạng thiết bị di động quốc tế ( IMEI). IMEI là duy nhất đối
với một thiết bị di động (ME) nhưng nó không phải là duy nhất đối với
thuê bao mà đang sử dụng nó thiết lập hay nhận một cuộc gọi. EIR được
nối với MSC qua một đường báo hiện. Nó cho phép MSC kiểm tra sự
hợp lệ của thiết bị, bằng cách này có thể cấm một MS có dạng không
được chấp thuận. Cơ sở dữ liệu của EIR chứa danh sách của các IMEI
được tổ chức như sau:
- Danh sách trắng: Chứa các IMEI mà được dùng để ấn định trước sự
hợp lệ của thiếp bị di động.
- Danh sách đen: Chứa các IMEI của MS mà được thông báo là bị mất
cắp hay bị từ chối phục vụ vì một số lý do khác.
25