Mạng không dây và di động MobileWirelessNetwork c4 GSM signaling

MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG

(Mobile & Wireless Network)
CHƯƠNG 4

BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
Nguyễn Hoàng Việt

1


NỘI DUNG
•
•
•
•
•
•

GSM Protocol Interfaces
GSM MAP protocol Hierarchy
GSM MAP Service Framework
MAP Protocol Machine
MAP Dialogue
MAP Service Primitives (examples)

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

2


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM Protocol Interfaces
•

Databases
•
•
•
•

VLR (Visitor Location Register)
HLR (Home Location Register)
AuC (Authentication Center)
EIR (Equipment Identity Register)
•
•

•

Được dùng để bảo quản các MS hợp pháp, lừa đảo, hoặc hư hỏng
Kết hợp với HLR để khoá các cuộc gọi từ các MS không hợp pháp

Switches
•
•
•

MSC (Mobile Switching Center)
GMSC (gateway MSC)
SSP (service switching point)

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

3


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM Protocol Interfaces
•

Radio systems
•
•
•

BSC (Base Station Controller)
BTS (Base Transceiver Station)
MS (Mobile Station)

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

4


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM


GSM Protocol Interfaces
Databases
D

HLR

Switches

G

VLR

VLR

C

B

SS7/ISUP

SSP
PSTN

EIR

F

GMSC
MSC

SS7/ISUP

MSC

E

SSP
A

Radio Systems

BSC
A-bis

BTS

A-bis

BTS

BTS

Um

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

MS

5

BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM MAP protocol Hierarchy
•

GSM Mobile Application Part
•

•

•

•

Là một ứng dụng của SS7
protocol
Cung cấp Application layer cho
mạng GSM (cũng được dùng
cho UMTS và GPRS)
Được dùng để truy cập đến
HLR, VLR, MSC, EIR, AuC,
SMS Center và Serving GPRS
Support Node (giao diện B - G)
Nhằm cung cấp các dịch vụ cho
người dùng mobile

OSI
Application
Presentation

Session
Transport

Network

Data
link
Physical

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

GSM MAP
Service User
Service
Provider

Mobile
Application
Part (MAP)

Transaction Capabilities
Application Part (TCAP)

Signaling Connection
Control Part(SCCP)

Message Transfer Part (MTP)

6

BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM MAP protocol Hierarchy
•

•

Các thực thể mạng có thể bao gồm một số ASE
(Application Service Elements) như HLR, VLR, MSC, …
SCCP định địa chỉ cho các ASE này thông qua các số hiệu
mạng con (SSN: Subsystem number)
Application service element Subsystem number
HLR

00000110

VLR

00000111

MSC

00001000

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

7

BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM MAP protocol Hierarchy
•

Phân phối các message bên trong một mạng GSM (IntraGSM network)
•

•

•

Địa chỉ đích trong message có thể là một mã điểm đích đơn giản
simple (DPC: Destination Point Code)
MTP có thể dùng mã này để chọn đường trực tiếp

Phân phát các message giữa các mạng GSM (Inter-GSM
network)
•

•

Nút nguồn không có đủ kiến thức để nhận dạng địa chỉ thực của
điểm đích
Do đó, SCCP sẽ làm nhiệm vụ dịch địa chỉ thực của điểm đích dựa
vào GTT (Global Title Translation)

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

8


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM MAP Service Framework
•

•

Các thực thể mạng GSM liên lạc với nhau thông qua các
MAP dialogue bằng cách gọi các MAP service primitive
Service primitive
•
•

•

Primitives: Request, Indication, Response, Confirm
Được khởi động bởi MAP service user của một Network Entity (NE),
được gọi là dialogue initiator
Procedure:
1. Service request được gởi đến MAP service provider của NE. Service
provider phát request đến NE ngang cấp tại điểm đích
2. NE ngang cấp gọi service primitive tương tự theo dạng Indication để
thông báo với MAP service user tại điểm đích
3. Service primitive tương tự theo dạng response được gọi bởi MAP
service user của dialogue réponder đến MAP service provider của NE.
Service provider phát response đến NE ngang cấp bên gởi
4. MAP service provider của bên gời xác nhận theo dạng confirm đến MAP
service user bên gởi

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

9


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM MAP Service Framework
Dialogue Initiator

Dialogue Responder

MAP Service User
Service(request)

MAP Service User
Service_ack(Response)

1

4

3
Service_ack(confirm)

MAP Service Provider

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

2
Service (Indication)

MAP Service Provider

10


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM MAP Service Framework
•

Các tham số của dạng service primitive
•
•
•
•

•

M (Mandatory)
O (Service Provider Option)
U (Service User Option)
C (Conditional)

Hai dạng của MAP service
•

Specific MAP service:
•

•
•
•
•

Mobility services (28)
Operation và maintenance services (4)
Call-handling service (6)
Supplementary service (11)
SMS management service (8)

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

11


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

GSM MAP Service Framework
•

Common MAP services:
•
•
•

•
•
•

MAP-OPEN: dùng thiết lập một MAP dialogue
MAP-CLOSE: dùng xoá một MAP dialogue
MAP-DELIMITER: được dùng để yêu cầu (tường minh) TCAP
truyền các MAP PDU đến các thực thể ngang cấp
MAP-U-ABORT: dùng bởi service user để bỏ đi một dialogue
MAP-P-ABORT: dùng bởi service provider để bỏ đi một dialogue
MAP-NOTICE: dùng bởi service provider để thông báo cho
service user về các vấn đề giao thức như:
•
•

Sự kiện bất thường được phát hiện bởi phía bên kia
Trả lời từ chối bởi phía bên kia

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

12


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Protocol Machine
•

MAP Protocol Machine (PM) là một thành phần trong
MAP service provider

•

Làm nhiệm vụ xử lý các service request gởi đến từ MAP

service user

•

Bao gồm bốn thành phần: DSM, RSM, PSM, Load control

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

13


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Protocol Machine
•

DSM (Dialogue State Machine)
•
•

•

RSM (requesting service state machine)
•

•

Quản lý một MAP-specific service được yêu cầu trong một dialogue

PSM (performing service state machine)

•

•

Phối hợp các service state machine (SSMs) – RSM hoặc PSM
Ứng với mỗi MAP dialogue, một thể hiện (instance) của DSM được
tạo ra để quản lý dialogue

Quản lý một MAP service được thực hiện trong một dialogue

Load Control
•
•

Giám sát lưu thông được phát ra bởi các hoạt động của dịch vụ
Nếu phát hiện quá tải, các thao tác MAP ưu tiên thấp có thề bị bỏ đi
• Từ cao đến thấp: handoff, quản lý di động, SMS, thông tin nhập từ
thuê bao (call waiting, call forwading, …)
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

14


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Protocol Machine
MAP_PROVIDER (MAP PM)

PSM
MAP_USER

MAP_DSM
RSM

TCAP

LOAD_CTRL

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

15


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User
(1)MAP_OPEN(req)
MAP_Service 1(req)
MAP_DELIMITER(req)

Service Provider

TCAP

Service Provider

(2)TC-BEGIN(req)
TC-INVOKE(req)
(3)TC-BEGIN(ind)

TC-INVOKE(ind)

(8)MAP_OPEN(cnf)
MAP_Service 1(cnf)
MAP_DELIMITER(ind)
(8)MAP_Service2(req)
MAP_DELIMITER(req)

(15)MAP_Service2(cnf)
MAP_CLOSE(ind)

Service User

(7)TC-CONTINUE(ind)
TC-RESULT-L(ind)
(9)TC-CONTINUE(req)
TC-INVOKE(req)

(14)TC-END(ind)
TC-RESULT-L(ind)

(6)TC-CONTINUE(req)
TC-RESULT-L(req)

(10)TC-CONTINUE(ind)
TC-INVOKE(ind)

(13)TC-END(req)
TC-RESULT-L(req)

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

(4)MAP_OPEN(ind)
MAP_Service 1(ind)
MAP_DELIMITER(ind)
(5)MAP_OPEN(rsp)
MAP_Service 1(rsp)
MAP_DELIMITER(req)

(11)MAP_Service2(ind)
MAP_DELIMITER(ind)
(12)MAP_Service2(rsp)
MAP_CLOSE(req)

16


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(1)MAP_OPEN(req)
MAP_Service 1(req)
MAP_DELIMITER(req)

•

Bước 1
•

•

Service user khởi động MAP dialogue bằng cách gọi MAP-OPEN
Request service primitive
Theo sau MAP-OPEN là một hoặc nhiều service primitive cụ thể, sau
đó là yêu cầu dịch vụ MAP-DELIMITER

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

17


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(2)TC-BEGIN(req)
TC-INVOKE(req)

•

Bước 2
•
•
•

•

•

MAP PM tạo một instance của DSM để quản lý MAP-OPEN Request primitive
Ứng với mỗi user request primitive theo sau, một RSM được tạo ra
RSM dùng thủ tục TC-INVOKE để thiết đặt operation code và tham số
TCAP cho service request
DSM tiếp tục xử lý các user request primitive đến khi MAP-DELIMITER
Request primitive gặp nhau (encountered)
MAP PM bật (enable) TC-BEGIN primitive tại tầng TCAP và chờ đợi một trả
lời từ TCAP. TCAP sẽ sinh ra một thông điệp thích hợp và gởi đến dialogue
responder
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

18


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(3)TC-BEGIN(ind)
TC-INVOKE(ind)

•

Bước 3
•

•

Các TC-* Request primitive sẽ được phát ra bởi TCAP và các giao
thức tầng thấp hơn của SS7 đến MAP PM ngang cấp phía bên kia
Các primitives bây giờ sẽ theo dạng Indication

College Of Information & Communication Technology

Department of Computer System & Data Communication

19


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(4)MAP_OPEN(ind)
MAP_Service 1(ind)
MAP_DELIMITER(ind)

•

Bước 4
•

Khi MAP PM của dialogue responder nhận TC-BEGIN Indication,
một DSM được gọi. DSM sẽ kiểm tra:
•

•

•

•

TC-BEGIN Indication nhận được có bị lỗi không? Nếu có, một TC-UABORT Request được gởi trở lại dialogue initiator để chấm dứt dialogue
Hệ thống có quá tải không? Nếu có, TC-BEGIN sẽ không được xử lý

Ngược lại, DSM phát ra MAP-OPEN Indication primitive đến MAP
service user của nó
Sau đó, khi DSM bắt gặp TC-INVOKE Indication primitive, nó tạo ra
một PSM
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

20


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(4)MAP_OPEN(ind)
MAP_Service 1(ind)
MAP_DELIMITER(ind)

•

Bước 4 (tt)
• PSM sẽ kiểm tra:
• Nếu các đối số nhận được không chính xác, nó sẽ gởi một TC-U-REJECT
với mã “mistyped parameter” đến dialogue inititator
• Nếu dịch vụ (service 1) không thể được nhận dạng, nó sẽ gởi một TCU-ERROR với mã “unexpected data value” đến dialogue inititator
• Nếu các tham số dịch vụ không sẵn dùng, nó sẽ gởi một TC-U-ERROR
với mã “data missing” đến dialogue inititator

• Nếu một trong các sự kiện trên xuất hiện PSM gởi MAP-NOTICE đến
MAP service user của nó
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

21


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(4)MAP_OPEN(ind)
MAP_Service 1(ind)
MAP_DELIMITER(ind)

•

Bước 4 (tt)
• Nếu không có lỗi, PSM phát ra MAP-Service1 Indication primitive đến
service user của nó và điều khiển được chuyển trở lại cho DSM
• Sau khi DSM đã xử lý tất cả các thành phần nhận được, nó thông báo
cho MAP service user của nó bằng MAP-DELIMITER Indication
primitive

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

22


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(5)MAP_OPEN(rsp)
MAP_Service 1(rsp)
MAP_DELIMITER(req)

•

Bước 5
•

MAP service user xử lý các Indication primitive nhận được từ MAP
service provider, và trả lại kết quả với MAP-OPEN và MAPService1 Response primitives, theo sau bởi MAP-DELIMITER
Request primitive

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

23


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(6)TC-CONTINUE(req)
TC-RESULT-L(req)

•

Bước 6
•

Khi MAP service provider nhận MAP-OPEN Response primitive,
trước tiên DSM kiểm tra xem trả lời là negative không
•

•

Nếu đúng, nó sinh ra một MAP_Refuse_PDU và được phân phối bằng
Indication primitive TC-END

Nếu trả lời là positive, MAP_Accept_PDU được sinh ra
•

•

DSM bắt đầu nhận MAP-Service1 Response primitive và chuyển điều

khiển cho PSM
PSM kiểm tra xem có lỗi người dùng không. Nếu có, TC-U-ERROR hoặc
TC-U-REJECT được phát ra tuỳ thuộc vào dạng lỗi
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

24


BÁO HIỆU TRONG MẠNG GSM

MAP Dialogue
Service User

Service Provider

TCAP

Service Provider

Service User

(6)TC-CONTINUE(req)
TC-RESULT-L(req)

•

Bước 6 (tt)
•

•

•

•

Ngược lại, PSM phát ra một TC-RESULT-L Request primitive và chuyển
điều khiển trở lại cho DSM
DSM tiếp tục xử lý các service primitive hiện tại đến khi gặp một MAPDELIMITER Request primitive
DSM phát ra một TC-CONTINUE Request primitive với
MAP_Accept_PDU
Một thông điệp TCAP sẽ được sinh ra bởi tầng TCAP và được gởi đến
dialogue initiator. Đến đây, MAP dialogue đã được thiết lập bên dialogue
responder
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication

25