Thừa kế trên dịch vụ CS, dịch vụ PS sử dụng chung các phần tử vô tuyến như trong CS

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tác giả luận văn

Hoàng Thanh Sơn

i


LỜI CẢM ƠN
Sau 2 năm học tập và nghiên cứu em đã hoàn thành khóa học và luận văn tốt
nghiệp của mình. Tập luận văn này là kết quả học tập tại Viện Sau đại học – Đài học
Hàng Hải – Ngành Điện Tử Viễn Thông và thay lời cảm ơn chân thành nhất của em
đến tất cả các thầy cô giáo, những người đã tận tâm, nhiệt tình giảng dạy tất cả các
môn học để em có kiến thức thực hiện tốt đề tài.
Qua đây em gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Lê Quốc Vượng, người Thầy đã tận tình
hướng dẫn em trong suốt thời gian qua.
Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn của mình đến gia đình, những người đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho em trong việc học tập và động viên giúp đở em cố gắng
làm tốt đề tài tốt nghiệp.
Sau cùng, là lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè, các anh chị đã giúp đỡ em trong
suốt quá trình học tập tại trường.

Hải Phòng, ngày 01 tháng 09 năm 2015
Sinh viên

Hoàng Thanh Sơn

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... ii
MỤC LỤC….. ......................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU...................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ x
MỞ ĐẦU…… .......................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG PS CORE ................................................ 3
1.1

Kiến trục mạng PS .......................................................................................... 3

1.1.1 Nút dịch vụ GPRS (Serving GPRS Support node) SGSN.............................. 3
1.1.2 Nút cổng hỗ trợ GPRS (Gateway GPRS Support node) GGSN ..................... 4
1.1.3 Cổng tính cƣớc (Charging gateway) CG ........................................................ 4
1.1.4 Máy chủ phân dải tên miền DNS (Domain name service server) .................. 4
1.1.5 Các thành phần khác của mạng GPRS............................................................ 5
1.2

Các giao diện trong mạng PS .......................................................................... 6

1.2.1 Giao diện Gb (Gb inteface) ............................................................................. 6
1.2.2 Giao diện IU (Iu inteface) ............................................................................... 7
1.2.3 Giao diện Gn (Gn interface) ........................................................................... 7
1.2.4 Giao diện Gp (Gp interface) ........................................................................... 8
1.2.5 Giao diện Gr (Gr interface) ............................................................................. 8
1.2.6 Giao diện Ge (Ge interface) ............................................................................ 9

1.2.7 Giao diện Gi (Gi interface) ............................................................................. 9
iii


1.2.8 Giao diện Gy (Gy interface) ......................................................................... 10
1.2.9 Giao diện Gx (Gx interface) ......................................................................... 10
1.3

Quản lý di động MM và quản lý phiên SM .................................................. 10

1.3.1 Quản lý di động MM..................................................................................... 10
1.3.2 Quản lý phiên SM ......................................................................................... 13
1.4

Các thủ tục quan trọng mạng PS ................................................................... 14

1.4.1 Các thủ tục MM ............................................................................................ 14
1.4.2 Các thủ tục SM.............................................................................................. 19
1.5

Kết luận chƣơng 1 ......................................................................................... 24

CHƢƠNG 2. CHẤT LƢỢNG MẠNG PS CORE VÀ MÔ PHỎNG ..................... 25
2.1

Tổng quan các tham số đánh giá chất lƣợng mạng PS core ......................... 25

2.1.1 Tham số mạng di động .................................................................................. 25
2.1.2 Tham số mạng IP core .................................................................................. 27
2.2

Mô phỏng mạng PS core ............................................................................... 28

2.2.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng ................................................................... 28
2.2.2 Mục tiêu và mô hình mô phỏng .................................................................... 29
2.2.3 Mô hình và kịch bản mô phỏng .................................................................... 29
2.2.4 Thiết lập mô phỏng ....................................................................................... 31
2.2.5 Kết quả mô phỏng ......................................................................................... 34
2.3

Kết luận chƣơng 2 ......................................................................................... 37

CHƢƠNG 3. TRIỂN KHAI MẠNG PS CORE TẠI MOBIFONE........................ 38
3.1

Tổng quan về sơ đồ mạng ............................................................................. 38

3.2

Kênh trực tiếp (Direct Tunnel) ..................................................................... 39
iv


3.2.1 Tổng quan về Direct Tunnel ......................................................................... 39
3.2.2 Ƣu nhƣợc điểm của Direct Tunnel so với Two Tunnel ................................ 40
3.2.3 Các thủ tục báo hiệu trong Direct Tunnel ..................................................... 41
3.3

Chuyển hƣớng website (Website redirection) .............................................. 48

3.3.1 Tổng quan về Website Redirection ............................................................... 48
3.3.2 Nguyên lý của giải pháp ............................................................................... 48
3.3.3 Kết quả thực nghiệm ..................................................................................... 53
3.4

Sửa sai tên APN (APN Correction) .............................................................. 55

3.4.1 Tổng quan về giải pháp ................................................................................. 55
3.4.2 Nguyên lý giải pháp ...................................................................................... 56
3.4.3 Kết quả thực nghiệm ..................................................................................... 57
3.5

Định tuyến phía sau thuê bao (Routing behind MS) .................................... 59

3.5.1 Tổng quan về giải pháp ................................................................................. 59
3.5.2 Nguyên lý giải pháp ...................................................................................... 60
3.5.3 Thực nghiệm ................................................................................................. 61
3.6

Cấp PDP với địa chỉ IPv6 ............................................................................. 61

3.6.1 Tổng quan giải pháp IPv6 ............................................................................. 61
3.6.2 Mô hình và nguyên lý giải pháp ................................................................... 62
3.6.3 Kết quả thực nghiệm ..................................................................................... 62
3.7

Chức năng phân tích gói tin DPI................................................................... 63

3.7.1 Tổng quan về phân tích gói tin DPI .............................................................. 63
3.7.2 Các kiểu phân tích DPI ................................................................................. 64

3.7.3 Ứng dụng của DPI......................................................................................... 64
v


3.8

Chức năng luật chính sách và tính cƣớc PCRF ............................................ 66

3.8.1 Các vấn đề về quản lý tài nguyên trong mạng 3G ........................................ 66
3.8.2 Tổng quan về PCRF và giao diện Gx ........................................................... 67
3.8.3 Giao thức sử dụng cho giao diện Gx ............................................................ 68
3.8.4 Các dịch vụ ứng dụng sử dụng PCRF........................................................... 73
3.8.5 Ví dụ về bản tin trao đổi trên giao diện Gx .................................................. 84
3.9

Kết luận chƣơng 3 ......................................................................................... 86

KẾT LUẬN

........................................................................................................ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 88

vi


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
Tiếng Anh

Tiếng Việt

A
APN Access Point Name

Tên điểm truy cập

ATM Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền không đồng bộ

B
Base Station Controller

Bộ điểu khiển trạm cơ sở

CG

Charging Gateway

Cổng tính cƣớc

CS

Circuit Switching Service

Dịch vụ chuyển mạch kênh

BSC
C

D
DNS Domain Name Server

Máy chủ phân dải tên miền

E
EDGE Enhanced Data for GSM Evolution

Mở rộng dịch vụ dữ liệu cho
GSM

EIR

Equipment Identity Register

Bộ đăng ký nhận dạnh thiết bị

EPS

Evolved Packet System

Hệ thống dữ liệu mở rộng

Frame relay

Chuyển tiếp khung

Internet Protocol

Giao thức IP

F
FR
I
IP
G
GGSN Gateway GPRS Support Node

Nút cổng hỗ trợ GPRS

GPRS General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp

HLR Home Location Register

Bộ đăng ký vị trí thƣờng trú

M
MM

Quản lý di động

Mobility Management
vi


MMS Multimedia short message

Tin nhắn đa phƣơng tiện

MS

Trạm di động

Mobile Station

MSC Mobile Switching Center

Trung tâm chuyển mạch chính

O
OCS Online charging system

Hệ thống tính tiền trực tuyến

P
PCRF Policy and Charging Rule Function

Chức năng chính sách và tính
cƣớc

PCU Packet Control Unit

Đơn vị điểu khiển dữ liệu

PS

Packet Switching Service

Dịch vụ chuyển mạch gói

Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

Q
QoS
R
Bộ điểu khiện mạng vô tuyến

RNC Radio Network Controller
S
SGSN Serving GPRS Support Node

Nút dịch vụ hỗ trợ GPRS

SM

Session Management

Quản lý phiên

STP

Signaling transfer point

Điểm trung chuyển báo hiệu

User Equipment

Thiết bị ngƣời dùng

U
UE
UMTS

Universal Mobile

Hệ thống tông tin di động thứ 3

Telecommunication System

V
Bộ đăng ký vị trí tạm chú

VLR Visitor Location Register

vii


DANH MỤC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

Trang

bảng
1.1

Các trƣờng hợp của RAU

18

2.1

Kịch bản mô phỏng

30

2.2

Áp dụng các profile va ứng dụng vào thuê bao và server

33

3.1

Một số chính sách ứng dụng của PCRF

74

3.2

Ví dụ về chính sách quản lý thuê bao theo lƣu lƣợng

76

3.3

Chính sách quản lý thuê bao theo nhiều điều kiện

81

ix


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

1.1

Sơ đồ tổng quan hệ thống

3

1.2

Sơ đồ máy chủ DNS trong mạng PS

5

1.3

Chồng giao thức trong giao diện Gb

6

1.4

Chồng giao thức trong giao diện Iu

7

15

Chồng giao thức trong giao diện Gn

8

1.6

Chồng giao thức trong giao giao diện Gr

9

1.7

Chồng giao thức trong giao giao diện Ge

9

1.8

Sơ đồ kết nối GGSN ra mạng ngoài thông qua Firewall

9

1.9

Trạng thái MM trên thuê bao và trên SGSN

10

1.10

Trạng thái MM trên thuê bao và SGSN trong mạng 2G

12

1.11

Trạng thái MM tƣơng ứng trên 2G và 3G

12

1.12

Sơ đồ chuyển đổi trạng thái SM

13

1.13

Thủ tục đăng nhập mạng

14

1.14

Thủ tục rời mạng (Khởi tạo bởi MS)

16

1.15

Thủ tục rồi mạng khởi tạo bảo SGSN

16

1.16

Thủ tục rời mạng khởi tạo bởiHLR

17

1.17

Tổng quan về thủ tục cập nhật vùng định tuyến RAU

17

1.18

Thủ tục Inter SGSN RAU (từ vùng 2G sang 3G)

19

1.19

Thủ tục khởi tạo PDP

20

1.20

Bản tin “active PDP context accept”

21

1.21

Quá trình xử lý IP tĩnh

22

1.22

Quá trình xử lý IP động

22

1.23

Deactivation khởi tạo bảo MS

23

x


MỞ ĐẦU
Thông tin di động đƣợc chia thành 2 phần là CS và PS.
-

Dịch vụ trên nền chuyển mạch kênh CS (circuit switching service) bao

gồm: dịch vụ cuộc gọi thoại, dịch vụ gọi có hình ảnh (video call).
-

Dịch vụ trên nền mạch chuyển góiPS (packet switching service): Dịch

vụ PS giúp thuê bao truy cập internet bằng điện thoại di động hoặc gửi tin
nhắn mutilmedia (MMS).
Trong lịch sử của công nghệ này, thế hệ di động thứ nhất 1G và 2G chỉ
cung cấp CS, dịch vụ PS bắt đầu đƣa ra trong GPRS đƣợc gọi là 2.5G và
EDGE 2.75G. Tuy nhiên phải cho đến thế hệ di động thứ 3 thì dịch vụ dữ liệu
gói mới đƣợc phát triển mạnh mẽ vừa đƣợc nhiều ngƣời sử dụng biết đến do
khắc phục đƣợc băng thông thấp ở các chế độ dịch vụ trƣớc đó. Nếu nhƣ trong
2G GPRS, tốc độ tối đa tới ngƣời dùng chỉ là 171,2 kbps (GPRS) và 296 kbps
(EDGE) thì tốc độ 3G tăng gấp nhiều lần. Thế hệ di động 3.5G (HSDPA) có
khả năng cung cấp đến 21Mbps tới ngƣời sử dụng.
Cùng với xu hƣớng phát triển mạnh mẽ của dịch vụ dữ liệu, thế hệ di

động thứ 4 (4G) tiếp tục mở rộng băng thông download và upload cho dịch vụ
PS, đồng thời không còn cung cấp dịch vụ CS qua các cổng MSC nhƣ thế hệ
3G trở về trƣớc nữa. Thay vao đó các cuộc gọi trên nền chuyển mạch kênh sẽ
đƣợc thay bằng cuộc gọi qua IP (VoIP) hay IMS.
Thừa kế trên dịch vụ CS, dịch vụ PS sử dụng chung các phần tử vô
tuyến nhƣ trong CS. Tuy nhiên trong mạng Core thì có sự khác biệt. Trong
1


luận văn này tập trung nghiên cứu về phần mạng lõi của dịch vụ PS. Để hiểu
rõ hơn về mạng, luận văn sử dụng các bản tin thực tế tại mạng Mobifone và 1
số bản tin khác đƣợc thực hiện trong phòng Lab
Nội dung chính của luận văn bao gồm 3 chƣơng
Chƣơng 1: Tổng quan về mạng PS Core. Chƣơng này nghiên cứu
tổng quan về cấu trúc, các phần tử trong mạng, giao diện và các giao thức
đƣợc sử dụng trong mạng PS Core. Đồng thời nghiên cứu các thủ tục đƣợc sử
dụng trong mạng để 1 thuê bao có thể sử dụng đƣợc dịch vụ PS.
Chƣơng 2: Đánh giá chất lƣợng mạng PS core và mô phỏng. Trong
chƣơng này sẽ đƣa giá các tham số đánh giá chất lƣợng 1 mạng PS Core. Đồng
thời mô phỏng đánh giá trong trƣờng hợp xảy ra nghẽn.
Chƣơng 3: Triển khai mạng Core PS tại mạng Mobifone. Là
chƣơng chính của luận văn, trong đó đƣa ra các giải pháp đã và đang đƣợc ứng
dụng tại nhà mạng Mobifone.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG PS CORE
Mạng PS core là trung tâm chuyển mạch của phần dịch vụ dữ liệu gói bao
gồm các thiết bị SGSN, GGSN, CG, DNS… Sau đây sẽ tìm hiểu kiến trúc và nguyên

lý hoạt động chung của mạng

Hình 0.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống
1.1 Kiến trục mạng PS
1.1.1 Nút dịch vụ GPRS (Serving GPRS Support node) SGSN
SGSN tƣơng tự nhƣ MSC trong mạng CS, 1 số chức năng chính của SGSN:
- Quản lý di động (Mobility management) MM
- Quản lý phiên (Session management) SM
- Một số chức năng quan trọng khác của SGSN
o Chức năng định tuyến và chuyển tiếp: SGSN chuyển tiếp dữ liệu giữa
MS và GGSN
o Chức năng tính cƣớc: SGSN tạo ra, lƣu trữ và truyền file cƣớc.

3


1.1.2 Nút cổng hỗ trợ GPRS (Gateway GPRS Support node) GGSN
GGSN cũng là 1 thành phần quan trọng mạng GPRS. Các chức năng chính
của GGSN:
- Quản lý phiên SM
- Định tuyến và truyển tiếp: GGSN thực hiện định tuyến các gói tin từ MS đi ra
internet. Thông thƣờng kết nối từ GGSN ra internet thông qua 1 firewall, chức
năng chính của firewall là chuyển từ đỉa chị IP private MS ra địa chỉ IP public
để ra internet và chống tấn công từ bên ngoài.
- Chức năng tính cƣớc:Tƣơng tự nhƣ SGSN, GGSN tạo, lƣu trữ và truyền file
cƣớc đến CG thông qua giao diện Ga.
1.1.3 Cổng tính cƣớc (Charging gateway) CG
Máy chủ CG sử dụng giao diện Ga kết nối với SGSN và GGSN để thu thập
file cƣớc nguyên bản từ SGSN và GGSN, xử lý tạo ra file cƣớc cuối cùng và truyền
đến trung tâm tính cƣớc BC (Billing Center) phục vụ cho việc tính tiền thuê bao.

1.1.4 Máy chủ phân dải tên miền DNS (Domain name service server)
Cần phân biệt giữa 2 loại DNS là DNS internet và DNS trong mạng PS. DNS
trên internet có nhiệm vụ phân dải tên miền, ví dụwww.google.comsang địa chỉ IP
(ví dụ 173.194.72.113). Trong mạng PS Core cũng có DNS nhƣng có chức năng
khác biệt với DNS ngoài internet, cụ thể nhƣ sau:
- Phân giải APN sang địa chỉ IP của GGSN: Trong thủ tục khởi tạo PDP, thuê bao
gửi thông tin APN lên SGSN. DNS sẽ dựa vào APN để trả về địa chỉ IP của
GGSN.

4


- Phân giải RAI của SGSN: Trong thủ tục inter-RAU khi thuê bao di truyển từ
SGSN này sang SGSN mới, DSN dựa vào vào RAI để thông báo cho SGSN
mới biết địa chỉ IP của SGSN cũ.
- Phân giải địa SGSNIP dựa vào RNCID trong thủ tục relocation.

Hình 0.2: Sơ đồ máy chủ DNS trong mạng PS
1.1.5 Các thành phần khác của mạng GPRS
HLR (Home Location Register) - bộ ghi vị trí thƣờng trú có nhiệm vụ lƣu trữ
thông tin về mỗi thuê bao nƣ dịch vụ cuộc gọi, tin nhắn, dịch vụ dữ liệu…Đặc biệt là
HLR lƣutrữ thông tin về các dịch vụ phụ, về các tham số chứng thực và về địa chỉ IP
v.v...Các thông tin này đƣợc trao đổi giữa HLR và SGSN.
VLR (Visitor Location Register) - bộ ghi vị trí tạm trú có nhiệm vụ lƣu trữ
thông tin về vị trí tạm thời của thuê bao. Trong VLR cũng lƣu trữ các thông tin về
các thuê bao tƣơng tự nhƣ trong HLR nhƣng chỉ tới khi thuê bao rời khỏi vùng lãnh
thổ mà bộ ghi tạm trú này phục vụ.
EIR (Equipment Identity Register) - bộ ghi danh tính thiết bị (ghi các dữ liệu
để nhận dạng thiết bị) có nhiệm vụ lƣu giữ các thông tin cho phép khoá các cuộc gọi
từ các thiết bị gian lận, trộm cắp hoặc bất hợp pháp. Tuy nhiên chƣa có nhà mạng

nào ở Việt nam sử dụng thiết bị này.

5


1.2 Các giao diện trong mạng PS
1.2.1 Giao diện Gb (Gb inteface)
Giao diện Gb là giao diện giữa BSS (PCU) và SGSN. Trong mạng 2G, do
BSC không hỗ trợ kết nối trực tiếp với SGSN, nên kết nối đƣợc thông qua PCU
(Packet control Unit). Có 2 phƣơng thức kết nối cho Gb là “Gb over FR” (Sử dụng
kết nối bằng Frame Relay) và “Gb over IP” (Sử dụng kết nối IP). Giao diện Gb đƣợc
chia thành 2 đƣờng riêng biệt là đƣờng báo hiệu(Control Plane) và đƣờng lƣu lƣợng
(User Plane).

Hình 0.3: Chồng giao thức trong giao diện Gb

6


1.2.2 Giao diện IU (Iu inteface)
Giao diện Iu là giao diện giữa RNC và SGSN. Khác với mạng 2G, RNC hỗ trợ
kết nối trực tiếp với SGSN sử dụng giao thức RANAP. Tƣơng tự nhƣ giao diện Gb,
giao diện Iu cũng có 2 loại Iu over ATM và Iu over IP và cũng đƣợc chia làm 2
đƣờng riêng biệt là Control Plane và User Plane.

Hình 0.4: Chồng giao thức trong giao diện Iu
1.2.3 Giao diện Gn (Gn interface)
Giao diện Gn là giao diện giữa SGSN và GGSN hoặc giữa 2 SGSN trong một
mạng di động. Gn sử dụng giao thức GTP, đƣợc chia thành 2 phần riêng biệt GTP-C
cho báo hiệu và GTP-U cho đƣờng lƣu lƣợng.

7


Hình 0.5: Chồng giao thức trong giao diện Gn
1.2.4 Giao diện Gp(Gp interface)
Tƣợng tự nhƣ Gn interface nhƣng Gp interface là giao diệngiữa các mạng di
động khác nhau vàcũng sử dụng giao thức GTP. Thông thƣờng để đảm bảo tính bảo
mật, Gp thƣờng đƣợc chạy trên mạng GRX thông qua các Border Gateway (BG)
1.2.5 Giao diện Gr (Gr interface)
Giao diện Gr là giao diện giữa SGSN và HLR sử dụng giao thức MAP. Về
phƣơng diện truyền dẫn, Gr interface có 2 dạng là sử dụng kết nối E1/T1 (Gr over
E1/T1) hoặc IP (Gr over IP). Về mô hình kết nối, SGSN có thể kết nối trực tiếp tới
HLR hoặc thông qua STP (SignalingTranfer Point).

8


Hình 0.6: Chồng giao thức trong giao giao diện Gr
1.2.6 Giao diện Ge (Ge interface)
Để quản lý thuê bao trả trƣớc trong thông tin di động, mạng sử dụng SCP.
Giao diện Ge là giao diện giữa SGSN và SCP, giao thức đƣợc sử dụng là giao thức
CAP. Tƣơng tự nhƣ HLR, SGSN có thể kết nối trực tiếp với SCP hoặc thông qua
STP. Ge interface cũng có 2 loại là Ge over E1/T1 hoặc Ge over IP.

Hình 0.7: Chồng giao thức trong giao giao diện Ge
1.2.7 Giao diện Gi (Gi interface)
Gi interface là giao diện từ GGSN đi ra mạng ngoài sử dụng giao thức ở lớp
IP. Để phòng chống tấn công, kết nối từ GGSN đi ra internet thông qua 1 Firewall.
Firewall đồng thời cũng làm nhiệm vụ chuyển đổi địa chỉ Private IP của thuê bao

sang địa chỉ Public IP (NAT) để đi ra mạng ngoài.

Hình 0.8: Sơ đồ kết nối GGSN ra mạng ngoài thông qua Firewall

9


1.2.8 Giao diện Gy (Gy interface)
Tƣợng tự nhƣ SCP, OCS là giải pháp mới cho việc tính cƣớc online thuê bao
DOCUMENTTYPE

trả trƣớc. Giao diện Gy (giữa GGSN và OCS) sử dụng giao thức Diameter.
TypeUnitOrDepartm entHere
TypeYourNameHere

TypeDateHere

1.2.9 Giao diện Gx (Gx interface)

Giao diện Gx là giao diện giữa GGSN và PCRF cũng sử dụng giao thức
Diameter nhƣ Gy interface. Giao diện Gx sẽ đƣợc đề cập cụ thể ở phần sau của luận
văn này
Ngoài ra còn 1 vài giao diện nữa trên thực tế ở Việt Nam không sử dụng nhƣ
Gs (Giữa MSC và SGSN), Gf (giữa SGSN và EIR),…
1.3 Quản lý di động MM và quản lý phiên SM
1.3.1 Quản lý di động MM
Trong mạng 3G, có 3 trạng thái MM là detached, connected và idle giống
nhau trên MS và SGSN thể hiện các trạng thái truy cập mạng của thuê bao
PM MDETACHED

P S D etach
PS Attach

P MM-IDLE
SM-A CTIVE or
INA CTIVE

P S S ignalling
Connection Releas e

P S S ignalling
Connection Establish

PMMDETACHED

Detach,
PS Attach R eject,
RAU Rej ect

P S D etach
PS Attach

PMMCONNE CTE D
S M-ACTIV E or
INACTIV E

P MM-IDLE

PS S ignalling
Connection Releas e

D etach,
PS Attach Reject,
RA U R eject

PMMCONNE CTE D

SM-A CTIVE or
S M-ACTIV E or
PS S ignalling
INA CTIVE
INAC TIV E
Connection Establish

Serving RNC
reloc ation

MS MM States

3G-SGSN MM States

Hình 0.9: Trạng thái MM trên thuê bao và trên SGSN

10


Trạng thái MM trên thuê bao và trên SGSN trong đa số thời gian là giống
nhau. Tuy nhiên đối với 1 vài trƣờng hợp đặc biệt: ví dụ thuê bao di chuyển vào vùng
sóng kém, trạn thái MM tại MS và SGSN sẽ khác nhau
1.3.1.1 Chuyển từ trạng thái từ detached sang connected và ngược lại

Trạng thái detach tƣơng ứng với thuê bao tắt máy hoặc những thuê bao chỉ
truy cập dịch vụ CS mà không truy cập vào PS.
Để chuyển từ detached sang connected, thuê bao thực hiện quá trình attach
vào hệ thống bằng cách bật máy. Sau quá trình attach thành công, trạng thái thuê bao
chuyển sang connected.
Trong trƣờng hợp thuê bao attach không thành công, trạng thái thuê bao sẽ tự
quay về trạng thái detached. Thuê bao chuyển từ connected sang detached khi thực
hiện quá trình detach từ trạng thái connected (tắt máy), hoặc sau thủ tục RAU thất
bại
1.3.1.2 Chuyển từ trạng thái từ connected sang idle và ngược lại

Thuê bao ở trạng thái connected nếu không có hoạt động gì sau khoảng thời
gian timeout của bộ định thời, thuê bao sẽ tự chuyển về trạng thái idle.
Trong trạng thái Idle, nếu thuê bao có hoạt động gì, ví dụ sau quá trình RAU
thành công, thuê bao trở về trạng thái connected.
1.3.1.3 Chuyển trạng thái từ Idle sang detached

Tại trạng thái Idle, nếu thuê bao thực hiện quá trình detach (ví dụ tắt máy),
thuê bao sẽ chuyển lại trạng thái detached.
Thuê bao từ trạng thái detached không thể trực tiếp chuyển sang idle.

11


Tƣơng tự trong mạng 2G, trạng thuê bao cũng đƣợc chia làm 3 loại:Idle, ready
và standby. Trạng thái Idle trong 2G tƣơng đƣơng với detach trong 3G, ready trong
2G tƣơng đƣơng với connected trong 3G và standby trong 2G tƣơng ứng với idle
trong 3G
IDLE

IDLE

GPRS Attach

GPRS Detach

READY

READY timer expiry
or
Force to STANDBY

GPRS D etach
or
Cancel Location

GPRS Attach

Implicit Detach
or
Cancel Location

READY

READY timer expiry
or
Force to STANDBY
or
Abnormal RLC condition

PDU transmission

PDU reception

STANDBY

STANDBY

MM State Model of MS

MM State Model of SGSN

Hình 0.10: Trạng thái MM trên thuê bao và SGSN trong mạng 2G

Hình 0.11: Trạng thái MM tương ứng trên 2G và 3G

12


1.3.2 Quản lý phiên SM
Nếu nhƣ MM diễn tả trạng thái thuê báo có truy nhập hệ thống hay không thì
SM diễn tả trạng thái có truy cập dịch vụ của thuê bao hay không. Trạng thái SM của
thuê bao đƣợc chia làm 2 trạng thái là actiave và inactive, tƣơng ứng với việc có tồn
tại PDP hay không tồn tại.
Khung giao thức dữ liệu gói PDP (Packet Data Protocol) của một MS diễn tả
tuyến dữ liệu giữa MS và một mạng dữ liệu ngoài. Khung giao thức này đƣợc lƣu
trên MS, SGSN và GGSN. Nó có thể ở trạng thái hoạt động active hoặc không hoạt
động inactive. Một MS có thể có một hoặc một vài khung PDP.
1.3.2.1 Chuyển trạng thái từ deactive sang active

Thuê bao không có PDP, sau thủ tục tạo PDP thành công sẽ chuyển từ trạng
thái SM deactive sang active. Sau khi có PDP, thuê báo có địa chỉ IP và có thể truy
cập dịch vụ bình thƣờng.
1.3.2.2 Chuyển từ active sang deactive

Thuê bao có PDP sau thủ tục PDP deactivation (có thể do MS, SGSN, GGSN)
sẽ không còn địa chỉ IP, chuyển lại từ active sang deactive
INACTIVE

Activate PDP
Context

Deactivate PDP Context
or
MM state change to IDLE
or PMM-DETACHED

ACTIVE

Hình 0.12: Sơ đồ chuyển đổi trạng thái SM

13


1.4 Các thủ tục quan trọng mạng PS
1.4.1 Các thủ tục MM
1.4.1.1 Đăng nhập mạng attach

Thuê bao thực hiện thủ tục attach để đăng nhập vào mạng GPRS, thủ tục này

tƣơng tự nhƣ thủ tục location update trong mạng CS. Sau thủ tục attach, trạng thái
thuê bao trên SGSN sẽ truyển từ ilde sang connected (3G). Thủ tục đặt nhập mạng
dƣới đây áp dụng cho trƣờng hợp không sử dụng giao diện Gs.

Hình 0.13: Thủ tục đăng nhập mạng
Bƣớc 1: MS gửi bản tin Attach request tới SGSN. Bản tin attach kèm thông tin quan
trọng là tham số IMSI hoặc PTMSI. Đối với thuê bao khởi attach lần đầu, thuê bao sẽ
gửi số IMSI, đối với các thuê bao attach lần 2,3… thuê bao sẽ gửi thông tin số PTMI.
PTIMI đƣợc cấp bởi SGSN trong lần attach thành công trƣớc đó.

14


Bƣớc 2:Đối với thuê bao tắt máy ở 1 SGSN và bật mấy trở lại ở 1 SGSN khác,
SGSN mới sẽ dựa vào số PTMSI để gửi indentify request đến SGSN cũ. Nếu thuê
bao attach bằng số IMSI sẽ không có thủ tục này. Chức năng của thủ tục indentify là
lấy context từ SGSN cũ lƣu trong SGSN mới
Bƣớc 3:Trong trƣờng hợp SGSN attach bằng số PTIMSI, tuy nhiên SGSN không
nhận thực đƣợc số PTIMSI này, hoặc nhận đƣợc thực đƣợc PTIMSI nhƣng SGSN cũ
không trả lời. SGSN mới sẽ gửi indentify request cho MS để lấy số IMSI của thuê
bao.
Bƣớc 4: Nếu ở bƣớc 1 thuê bao attach bằng số IMSI, hoặc tồn tại bƣớc 3. SGSN sẽ
thực hiện bƣớc 4 và 5. Bƣớc 4 dùng để chứng thực thuê bao bằng HLR.
Bƣớc 5: Chứng thực thuê bao dựa trên số IMEI, đƣợc thực hiện bởi EIR.
Bƣớc 6: Ở bƣớc 6, SGSN sẽ cập nhật vị trí mới cho HLR. Đồng thời HLR gửi các
thông tin về thuê bao nhƣ: dạng thuê bao (trả trƣớc, trả sau), QoS, IP, …
Bƣớc 7: SGSN gửi attach accept xuống cho thuê bao, chứa số PTIMSI mới nếu có
Bƣớc 8: Bƣớc 8 tồn tại nếu MS nhận đƣợc PTIMSI mới. Nếu tại bƣớc 7, SGSN vẫn
sử dụng số PTMSI cũ, sẽ không tồn tại bƣớc 8.
1.4.1.2 Rời mạng attach

Có 2 loại, rời mạng chủ động do thuê bao thực hiện và rời mạng thụ động do
SGSN hoặc HLR thực hiện trong 1 số trƣờng hợp. Sau quá trình rời mạng, thuê bao
từ trạng thái connected hoặc idle chuyển sang detach
Rời mạng do MS khởi tạo: thuê bao không có nhu cầu sử dụng dịch vụ PS
nữa thực hiện thủ tục rời mạng

15