Phân tích các quy trình thiết lập cuộc gọi và cập nhật vị trí trong UMTS

Chương 3: Phân tích các quy trình thiết lập cuộc gọi và cập nhật vị trí trong UMTS

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VIỄN THÔNG II



BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI

PHÂN TÍCH BÁO HIỆU KẾT NỐI CHUYỂN MẠCH
KÊNH TRONG MẠNG UMTS

LỚP: D11CQVT01-N
GVHD: ThS. NGUYỄN XUÂN KHÁNH

Trang 1
LỚP: D11CQVT01-N


Chương 3: Phân tích các quy trình thiết lập cuộc gọi và cập nhật vị trí trong UMTS
Ngày….tháng….năm….

Trang 2
LỚP: D11CQVT01-N


HỌC VIÊN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THÔNG 2



BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN
THÔNG
HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA: 2011-2016
ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH BÁO HIỆU KẾT NỐI CHUYỂN
MẠCH KÊNH TRONG MẠNG UMTS

LỚP: D11CQVT01-N
GVHD: ThS. NGUYỄN XUÂN KHÁNH

Ngày….tháng….năm….
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn


MỤC LỤC


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AAL
AAL2
AAL5
ATM

ALCAP
AMR
BSC
BSS
BSSMAP
BTS
CCCH
CN
CS
DCCH
DTAP
FACCH
FACH
GMSC
GSM
HLC
HLR
IMEI
IMSI
ISDN
ISUP
LAI
MAC
MAP
MGW
MS
MSC
MSISDN
MTP
NBAP

NDUB
PCCH
PDU
QoS
RACH
RANAP
RANDs
SCCH
SGSN
SIM
SRNC
SS7

ATM Adaptation Layer
ATM Adaptation Layer type 2
ATM Adaptation Layer type 5
Asynchronous Transfer Mode
Access Link Control Application Protocol
Adaptive Multi Rate
Base Station Controller
Base Station Subsystem
Base Station Subsystem Management Application Part
Base Transceiver Station
Common Control Channel
Core Network
Circuit Switched
Dedicated Control Channel
Direct Transfer Application Part
Fast Associated Control CHannel
Forward Access Channel

Gateway MSC
Global System for Mobile communications
High Layer Compatibility
Home Location Register
International Mobile Equipment Identity
International Mobile Subscriber Identity
Integrated Services Digital Network
ISDN User Part
Location Area Identity
Medium Access Control (protocol layering context)
Mobile Application Part
Media GateWay
Mobile Station
Mobile Switching Centre
Mobile Subscriber ISDN Number
Message Transfer Part
Node B Application Part
Network Determined User Busy
Paging Control Channel
Protocol Data Unit
Quality of Service
Random Access Channel
Radio Access Network Application Part
RANDom number (used for authentication)
Synchronisation Control Channel
Serving GPRS Support Node
GSM Subscriber Identity Module
Serving Radio Network Controller
Signalling System No. 7

TCH
TCP
TDD
TDM
TMSI
U-RNTI
UE
UMTS
URAN
USIM
UTRA
UTRAN
RNSAP
RRC

Traffic Channel
Transmission Control Protocol
Time Division Duplex
Time Division Multiple
Temporary Mobile Subscriber Identity
UTRAN Radio Network Temporary Identity
User Equipment
Universal Mobile Telecommunications System
UMTS Radio Access Network
Universal Subscriber Identity Module
Universal Terrestrial Radio Access
Universal Terrestrial Radio Access Network
Radio Network Subsystem Aplication Part
Radio Resource Control

LỜI MỞ ĐẦU


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ TẬP ĐOÀN VIỄN THÔNG QUÂN
ĐỘI VIETTEL
1.1Giới thiệu chung về Tồng Công ty Viễn Thông Quân Đội Viettel
Tổng Công ty Viễn Thông Quân đội (tên viết tắt là: Viettel), tiền thân là tổng
công ty điện tử thiết bị thông tin được thành lập ngày 1 tháng 6 năm 1989 trực thuộc
Bộ Quốc phòng. Tổng Công ty được ra đời với nhiệm vụ đảm bảo thông tin liên lạc
nhằm củng cố quốc phòng – an ninh và đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ phát triển kinh tế
của đất nước với nhiều ngành nghề, lĩnh vực kinh doanh được triển khai trên toàn quốc
và vươn ra cả thị trường quốc tế.
Về kinh doanh các dịch vụ viễn thông, Tổng Công ty không phải đơn vị đầu
tiên triển khai dịch vụ này, tuy nhiên với chủ trương “ Đi tắt đón đầu, tiến thẳng vào
công nghệ hiện đại ” Viettel luôn chú trọng vào đổi mới công nghệ, đầu tư chất xám,
toàn bộ máy tổ chức, mở rộng đầu tư… do đó hiện nay chúng ta đã có được hệ thống
mạng lưới, cơ sở hạ tầng và thực hiện triển khai kinh doanh trên toàn quốc đảm bảo
hoàn thành tốt nhiệm vụ quốc phòng – an ninh và sản xuất kinh doanh.
Xác định rằng cạnh tranh là một vấn đề tất yếu trong nền kinh tế thị trường
nhưng phải đảm bảo sự cạnh tranh lành mạnh và quyền lợi cho khách hang, do đó
Viettel luôn có nhiều sánh tạo trong hoạt động kinh doanh vừa đảm bảo tính cạnh tranh
và quyền lợi khách hang mà bằng chứng thể hiện rõ nhất là doanh thu của Tổng công
ty năm sau tăng trưởng gấp đôi năm trước trong giai đoạn từ năm 2007 – 2009. Cùng
với sự phát triển lớn mạnh của tổng công ty thì các hoạt động xã hội, nhân đạo, từ


thiện giúp đỡ ủng hộ những người nghèo, những trường hợp khó khan luôn được
Viettel quan tâm thực hiện.
Toàn thể cán bộ công nhân viên của tổng công ty luôn phấn đấu để đưa Viettel

trở thành nhà khai thác, cung cấp dịch vụ Bưu chính – Viễn thông hang đầu ở Việt
Nam song song với việc mở rộng ra các nước trong khu vực và thế giới xứng đáng với
danh hiệu Đơn vị Anh hùng lao động trong thời ký đổi mới do Đảng và Nhà nước đã
trao tặng.
1.2.Những mốc son lịch sử về sự ra đời.
1.2.1.Ngày 01 tháng 06 năm 1989
Hội đồng Bộ trưởng ra nghị định số 58/HĐBT quyết định thành lập Tổng công
ty điện tử thiết bị thông tin, trực thuộc BTL Thông tin liên lạc – BQP (Tiền thân của
Tổng Công ty Viễn thông Quân đội Viettel). Ngành nghề kinh doanh: xuất nhập khẩu
sản phẩm điện tử thông tin, xây lắp các công trình thiết bị thông tin, đường dây tải
điện, trạm biến thế, lắp ráp các thiết bị điện, điện tử.
.1.2.2Ngày 27 tháng 07 năm 1993
Bộ trưởng Bộ Quốc phòng ra quyết định số 336/QĐ-QP về thành lập lại doanh nghiệp
nhà nước Công ty điện tử và thiết bị thông tin với tên giao dich quốc tế là SIGELCO,
thuộc Bộ tư lệnh thông tin liên lạc- BQP.
1.2.3.Ngày 14 tháng 07 năm 1995
Bộ trưởng Bộ Quốc phòng ra Quyết định số 615/QĐ-QP quyết định đổi tên Công ty
Điện tử thiết bị thông tin(SIGELCO) thành Công ty Điện tử Viễn thông Quân đội với
tên giao dịch quốc tế là VIETTEL, trực thuộc BTL thông tin liên lạc – BQP. Được bổ
sung ngành nghề kinh doanh, được phéo cung cấp các dịch vụ bưu chính viễn
thông(BCVT), trở thành nhà khai thác dịch vụ viễn thông thứ hai tại Việt Nam.
1.2.4.Ngày 19 tháng 04 năm 1996
Sáp nhập 3 đơn vị là Công ty Điện tử Viễn thông Quân đội, Công ty điện tử và
Thiết bị thông tin 1, Công ty Điện tử và Thiết bị thông tin 2 thành Công ty Điện tử
Viễn thông Quân đội(VIETTEL) trực thuộc BTL thông tin liên lạc –BQP. Ngành nghề
kinh doanh chính là: cung cấp các dich BCVT trong nước và quốc tế, sản xuất lắp ráp,
sữa chữa và kinh doanh các thiết bị điện, điện tử thông tin, ăng ten thu phát viba số,
xây lắp các công trình thiết bị thông tin, đường dây tải điện, trạm biến thế; khảo sát
thiết kế lập dự án công trình BCVT, xuất nhập khẩu công trình thiết bị điện tử viễn
thông.

1.2.5.Ngày 28 tháng 10 năm 2003
Công ty Điện tử Viễn thông Quân đội được đổi tên thành Công ty Viễn thông
Quân đội, tên giao dịch quốc tế là VIETTEL CORPORATION, tên viết tắt là
VIETTEL, trực thuộc BTL Thông tin liên lạc – BQP.
1.2.6.Ngày 06 tháng 04 năm 2005
Theo quyết định số 45/2005/QĐ-BQP, Công ty Viễn thông Quân đội được đổi
tên thành Tổng Công ty Viễn thông Quân đội trực thuộc BQP, tên giao dịch quốc tế là
VIETTEL CORPORATION, tên viết tắt là VIETTEL. Ngành nghề kinh doanh là: cung
cấp các dịch vụ BCVt trong nước, quốc tế; phát triển các sản phẩm phần mềm trong
lĩnh vực điện tử viễn thông, CNTT, internet; sản xuất lắp ráp, sữa chữa và kinh doanh
các thiết bị điện, điện tử viễn thông, CNTT và thiết bị thu phát vô tuyến điện; khảo sát
và lập dự án công trình BCVT,CNTT, xây lắp các công trình thiết bị thông tin và
đường dây tải điện, trạm biến thế; đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng địa ốc, khách sạn, du
lịch; xuất nhập khẩu công trình thiết bị toàn bộ về điện tử thông tin và các sản phẩm
điện tử, CNTT.
1.3. Những sự kiện nổi bật về phát triển dịch vụ.
Năm 1989 đến năm 1994


Xây dựng tuyến truyền dẫn viba băng rộng lớn nhất (140 Mbps); xây dựng tháp ăng
ten cao nhất Việt Nam lúc bấy giờ (cao 85m)
Năm 1995
Là doanh nghiệp mới duy nhất được cấp giấy phép kinh doanh dịch vụ đầy đủ các dịch
vụ viễn thông ở Việt Nam.
Năm 1999
Hoàn thành đường trục truyền dẫn cáp quang Bắc – Nam với dung lượng 2,5 Mbps có
công nghệ tiên tiến nhất Việt Nam nhờ áp dụng thành công sang kiến thu – phát trên
một sợi quang.
Năm 2000
Là doanh nghiệp đầu tiên ở Việt Nam cung cấp dịch vụ thoại đường dài sử dụng công

nghệ IP (VoIP) trên toàn quốc.
Năm 2001.
Cung cấp dịch vụ điện thoại quốc tế công nghệ VoIP.
Năm 2002
Cung cấp dịch vụ truy nhập Internet
Năm 2003
Cung cấp dịch vụ điện thoại cố định PSTN; cổng kết nối vệ tinh quốc tế.
Năm 2004
Cung cấp dịch vụ điện thoại di động, Cổng kết nối cáp quang quốc tế.
Năm 2006
Đầu tư cung cấp dịch vụ viễn thông ra quốc tế (Lào và Campuchia)
Năm 2007
Một trong 10 dianh nghiệp lớn nhất Việt Nam (theo đánh giá của UNDP) Doanh thu
đạt 1 tỷ USD.
Lũy kế có 12 triệu thuê bao di động đang hoạt động, thị phần lớn nhất Việt Nam. Hội
tụ 3 dịch vụ viễn thông Cố định - Di động - Internet.
Có thể nói , từ năm 2003 trở lại đây là khoảng thời gian khẳng định sự thành
công của Viettel bằng việc xây dựng hình ảnh, thương hiệu ngày càng lớn mạnh.


CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MẠNG UMTS.
2.1Cấu trúc mạng UMTS.
2.1.1.Sơ đồ tổng quát về mạng UMTS

Hình 2.1 : Mô hình mạng UMTS
-Cấu trúc mạng UMTS:


Hình 2.2: Cấu trúc mạng UMTS
Mạng UMTS bao gồm 3 phần: phần người dùng ( User equipment ); phần truy nhập vô

tuyến (UMTS Terrestrial Radio Access Network- UTRAN) và phần mạng lõi (core).
UE (User Equipment): Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử
dụng với hệ thống.
UE gồm hai phần:
- Thiết bị di động (ME : Mobile Equipment) : Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng
cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
- Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) : Là một thẻ thông minh chứa thông tin
nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khóa
nhận thực và một số thông tin của thuê bao cần thiết.
UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network): Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm
vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến. UTRAN gồm hai phần
tử:
- Nút B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Nó
cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.
- Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài
nguyên vô tuyến ở trong vùng (các nút B đƣợc kết nối với nó). RNC còn là điểm truy
cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
CN (Core Network): Mạng lõi gồm các thành phần sau.
- HLR (Home Location Register): Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin
chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Các thông tin này bao gồm: Thông tin
về các dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về
dịch vụ bổ sung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc
gọi.
- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register): Là tổng
đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho
UE tại vị trí của nó. MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh.
VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính
xác của UE trong hệ thống đang phục vụ.
- GMSC (Gateway MSC): Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài.

- SGSN (Serving GPRS): Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các
dịch vụ chuyển mạch gói (PS).
- GGSN (Gateway GPRS Support Node): Có chức năng như GMSC nhưng chỉ
phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
Các mạng ngoài: Bao gồm mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói.
- Mạng CS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh.
- Mạng PS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mch gói.
2.1.2.Các giao diện vô tuyến:
.

Hình 2.3: Các giao diện giữa UTRAN và CN
2.1.2.1.Giao diện Cu:
Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo một khuôn
dạng chung cho các thẻ thông minh.
2.1.2.2.Giao diện Uu:
Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà
nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.


Hình 2.4: Cấu trúc giao diện Uu
Cấu trúc này dựa trên nguyên tắc:

Hình 2.5: Nguyên tắc hoạt động giao diện Uu
-Control Plane: Được sử dụng cho tất cả báo hiệu điều khiển đặc thù của UMTS, bao
gồm: Giao thức ứng dụng và lớp mang báo hiệu để truyền tải các bản tin giao thức ứng
dụng. Giao thức ứng dụng được sử dụng để thiết lập các kênh mang tới UE( kênh
mang truy nhập vô tuyến trên Iu, kết nối vô tuyến trên Iur và Iub)
-User Plane: Tất cả các thông tin gửi đi và nhận được bởi người sử dụng như thư thoại
hoặc các gói dữ liệu trong một kết nối internet được truyền tải thông qua User Plane.

User Plane bao gồm các luồng dữ liệu và kênh mang dữ liệu cho các luồng dứ liệu.


Mỗi luồng dữ liệu được mô tả bởi một hoặc nhiều khung giao thức đặc thù cho giao
diện đó.
2.1.2.3.Giao diện Iu:

Hình 2.6: Cấu trúc giao diện Iu
Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang
bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau.
-AAL2 và AAL5:
Trên lớp ATM, chúng ta thường thấy một lớp thích ứng ATM gọi là AAL. Chức năng
của nó là để xử lý dữ liệu từ các lớp cao hơn của truyền tải ATM.
Tại đầu phát, dữ liệu được AAL chia thành các gói 48-byte và tại đầu thu, dữ liệu sẽ
được ráp lại để tái tạo khung dữ liệu ban đầu. Có 5 loại AAL khác nhau( 0, 1, 2, ¾, 5).
AAL0 nghĩa là không cần thích ứng. Các lớp thích ứng khác có các đắc tính khác nhau
dựa vào ba loại tham số:
+Yêu cầu về thời gian thực
+Tốc độ bit không đổi hoặc thay đổi
+Truyền dữ liệu hướng kết nối hoặc hướng không kết nối.
-Giao diện Iu sử dung AAL2 và AAL5.
AAL2 được thiết kế cho truyền tải các luồng dức kiệu hướng kết nối, có thời gian thực
và tốc độ bit thay đổi.
AAL5 được thiết kế cho truyền tải cá luồng dữ liệu hướng không kết nối và tốc độ bit
thay đổi.
- Control Plane: bao gồm RANAP nằm ngay trên các giao thức SS7. Các lớp
ứng dụng bao gồm Signalling Connection Control Part (SCCP), Message
Tranfer Part (MTP3-b) và Signalling ATM Adaptation Layer for Network to
Network Interface (SAAL – NNI). SAAL – NNI được chia nhỏ thành các
lớp Service Specific Coordination Function (SSCF), Service Specific

Connection Oriented (SSCOP) và ATM Adaptation Layer 5(AAL5). Các
lớp SSCF và SSCOP được thiết kế đặc thù cho truyền tải báo hiệu trong
mạng ATM, và thực hiện các chức năng như quản lý kết nối báo hiệu.


AAL5 được sử dụng để phan mảnh dữ liệu thành các tế bào ATM.
- Transport Network Control Plane:bao gồm giao thức báo hiệu để thiết lập
kết nối AAL2 (Q.2630.1 và lớp thích ứng Q.2150.1), nằm trên đỉnh của các
giao thức báo hiệu SS7.
- User Plane: Một kết nối AAL2 dành riêng được cấp phát cho mỗi dịch vụ
CS.
2.1.2.4.Giao diện Iur:
Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau.

Hình 2.7: Cấu trúc giao diện Iur
Các giao thức sử dụng trong Control Plane đảm nhiệm các chức năng sau:
IP: cung cấp các dịch vụ phi kết nối giữa các mạng và gồm các tính năng đánh
địa chỉ, xác lập kiểu dịch vụ, phân mảnh và ghép gói tin và hỗ trợ bảo mật.
SCTP: giao thức truyền dẫn điều khiển luồng SCTP (Sream Control
Transmission Protocol) cung cấp chức năng xác nhận lỗi cho luồng dữ liệu. Các vấn
đề ngắt dữ liệu, tổn thất dữ liệu hay trùng lặp được xác định bởi số thứ tự và trường
kiểm tra tổng. SCTP cho phép truyền lại nếu phát hiện ra lỗi gây ngắt luồng dữ liệu.
MTP3-B: Phần chuyển bản tin mức 3 dùng cho mạng băng rộng cung cấp nhận
dạng và chuyển các bản tin mức cao, đồng thời cung cấp chức năng định tuyến và
chia tải.
M3UA: Lớp tương thích ngƣời dùng MTP mức 3 tương đương các chức năng
của MTP3. M3UA được mở rộng để truy nhập tới các dịch vụ MTP3 cho các ứng
dụng điều khiển từ xa dựa trên IPSCCP: Cung cấp dịch vụ truyền bản tin giữa hai
điểm báo hiệu bất kỳ trong cùng một mạng.
RNSAP: Phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến RNSAP (Radio Network

Subsystem Application Part) gồm các giao thức truyền thông sử dụng trên giao diện
Iur và sử dụng luật mã hóa gói PER (Packet Encoding Rule).
2.1.2.5.Giao diện Iub:
Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC.


Hình 2.8: Cấu trúc giao diện Iub
Chức năng của giao diện Iub.
- Tái định vị bộ điều khiển mạng dịch vụ vô tuyến SRNC (Serving Radio Network
Controller): Chuyển chức năng SRNC cũng như các nguồn tài nguyên liên quan
tới Iu từ một RNC này tới một RNC khác.
- Quản lý kênh mang truy nhập vô tuyến RAB (Radio Access Bearer): bao gồm thiết lập,
quản lý và giải phóng kênh mang truy nhập vô tuyến.
- Yêu cầu giải phóng RAB: gửi yêu cầu giải pháp kênh mang truy nhập vô tuyến tới
mạng lõi CN.
- Giải phóng các tài nguyên kết nối Iu: giải phóng toàn bộ tài nguyên liên quan tới một
kết nối Iu. Gửi yêu cầu giải phóng toàn bộ kết nối Iu tới mạng lõi CN.
- Quản lý các tài nguyên truyền tải Iub: quản lý liên kết Iub, quản lý cấu hình ô, đo hiệu
năng mạng vô tuyến, quản lý sự kiện tài nguyên, quản lý kênh truyền tải chung, quản
lý tài nguyên vô tuyến, sắp xếp cấu hình mạng vô tuyến.
- Quản lý thông tin hệ thống và lưu lượng các kênh chung: Điều khiển chấp nhận,
quản lý công suất, truyền dữ liệu.
- Quản lý lưu lượng của các kênh cố định: Quản lý và giám sát liên kết vô tuyến, chỉ
định và giải tỏa kênh, báo cáo thông tin đo kiểm, quản lý kênh truyền tải dành riêng,
truyền dữ liệu.
- Quản lý lưu lượng các kênh chia sẻ: Chỉ định và giải tỏa kênh, quản lý công suất, quản
lý kênh truyền tải, truyền dữ liệu.


CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC QUY TRÌNH THIẾT LẬP CUỘC GỌI VÀ CẬP NHẬT

VỊ TRÍ TRONG UMTS
3.1.Quá trình thiết lập cuộc gọi.


UE

RNC

MSC/ HLR
VLR

MGW1 GMSC/ MGW2 ISDN
TSC

1. RRC: RACH/CCCH: RRC yêu c?u kêt n?i
2. RRC: FACH/CCCH: RRC Connection Setup
3. RRC: DCH/DCCH: RRC Connection Setup Complete
4. RRC: DCCH: Initial Direct Transfer(CM Service Request)
5. SCCP: Connection Request(CR) / RANAP: Initial UE Message(CM Service Request)
6. SCCP: Connection Conf (CC)
7. MAP(Send Authentication Info)
8. MAP(Send Authentication Info Ack)
9. RANAP: Direct Transfer (Authentication and Ciphering Request)
10. RRC: DCCH/DCH(AM): Downlink Direct Transfer (Authentication and Ciphering Request)
11. RRC: DCCH/DCH(AM): Uplink Direct Transfer (Authentication and Ciphering Response)
12. RANAP: Direct Transfer (Authentication and Ciphering Response)
13. RANAP: Security Mode Command
14. RRC: DCCH/DCH: Security Mode Command
15. RRC: DCCH/DCH: Security Mode Complete
16. RANAP: Security Mode Complete

17. RANAP: Common Id (IMSI)
18. RRC: DCCH: Direct Transfer(Setup)
19. RANAP: Direct Transfer (Setup)
20. RANAP: Direct Transfer(Call proceeding)
21. RRC: DCCH: Direct Transfer Call Proceeding
22. GCP: ADD Termination T1, AMR
23. GCP: Accept T1
24. RANAP: RAB Assignment Request
25. ALCAP: Establishment Request (AAL2)
26. ALCAP: Establishment Confirm (AAL2)
27. RRC: DCCH: Radio Bearer Setup
28. RRC: Radio Bearer Setup Complete
29. RANAP: RAB Assignment Response
30. GCP: ADD Termination T2
31. GCP: Accept T2
32. BICC: Initiate Address Massage(CIC1)
33. GCP: ADD Termination T3
34. Q.AAL2: Establishment Request (AAL2)
35. QAAL2: Establishment Confirm (AAL2)
36. GCP: Accept T3
37. GCP: ADD Termination T4, TDM
38. GCP: Accept T4
39. ISUP: Initiate Address Massage(CIC2)
40. ISUP: Address Complete Massage(CIC2)
41. BICC: Address Complete Massage(CIC1)
42. RANAP: Direct Transfer (Alerting)
43. RRC: DCCH: Direct Transfer(Alerting)
44. ISUP: Answer(CIC2)
45. BICC: Answer (CIC1)
46. RANAP: Direct Transfer(Connect)

47. RRC: DCCH: Direct Transfer(Connect)
48. RRC: DCCH: Direct Transfer(ConnectAck)
49. RANAP: Direct Transfer(ConnectAck)

Hình 3.1: Quá trình thiết lập cuộc gọi

Bước 1: RRC:RACH/CCCH RRC connect setup request.
UE gửi bản tin yêu cầu kết nối RRC qua kênh CCCH(trên kênh RACH hướng lên) yêu
cầu một kênh điều khiển dành riêng dung để thiết lập cuộc gọi.
Bản tin RRC chứa một số thông tin bao gồm: IMSI, LAI, RAI và lí do yêu cầu kết nối
RRC.
Bước 2: RRC: FACH/CCCH: RRC Connect setup.
RNC phân tích lý do yêu cầu kết nối được đưa tới để quyết định nguồn thích hợp là
chung hay riêng. RNC bắt đầu thiết lập một kênh mang Iub gửi đi bản tin NBAP thiết
lập đường vô tuyến tới Node B. Bản tin NBAP bao gồm các thông tin transaction ID,


communication ID, mã mã hóa, bộ khuôn vận chuyển (cấu trúc khung vận chuyển) ; số
mã hóa kênh FDD-DL. Node B yêu cầu một bản tin trả lời bản tin này bao gồm các
thông tin liên quan tới thông tin địa chỉ lớp vận chuyển, địa chỉ AAL2. Sau khi hoàn
tất các thủ tục, RNC trả lời UE bằng bản tin RRC thông báo cho UE biết kết nối đã
được thiết lập. Bản tin này bao gồm các thông tin như kiểu vận chuyển, nguốn điều
khiển, mã mã hóa.
Bước 3: RRC:DCH/DCCH: RRC Connection Setup Complete.
UE trả lời RNC với bản tin RRC connection complete để xác nhận đã thiết lập kết nối
RRC, các thông tin và khả năng của UE sẽ được gửi tới RNC.
Bước 4: RRC: DCCH Initial Direct Transfer
Khi kết nối thiết lập với RNC thành công, UE gửi bản tin bắt đầu chuyển hướng RRC
tới RNC. Bản tin này có đích đến là lớp mạng lõi (MSC/VLR). Cùng với đó bản tin
NAS sẽ được UE gửi đi biểu thị rằng UE bắt buộc tạo một cuộc gọi thoại. Nhận dạng

UE băng thiết bị nhận dạng tạm thời(TMSI) sẽ được gửi đi trong bản tin này.
Bước 5: SCCP: Connect Request.
Bản tin NAS được chuyển tiếp tới vùng CS thích hợp và yêu cầu thiết lập kết nối và
dịch vụ. Bản tin bao gồm các thông tin UE Identify, vị trí và điều kiện kết nối sẽ được
gửi tới MSC/VLR và RNC thiết lập mối quan hệ báo hiệu mới giữa UE và CN.
Bước 6: SCCP: Connection Conf (CC)
Hồi đáp đã thiết lập kết nối và chuyển tới vùng chuyển mạch kênh thích hợp
Bước 7: MAP(Send Authentication Info)
MSC bắt đầu thực hiện biện pháp bảo mật bao gồm xác thực UE và thay đổi khóa bí
mật và gửi tới HLR.
Bước 8: Map (Send Authentication InfoAck )
HLR nhận thực UE và gửi về MSC bản tin xác nhận đã nhận thực UE.
Bước 9: RANAP: Direct transfer
MSC/VLR cần thực hiện nhận thực và mật mã để chắc chắn rằng UE là xác thực và
được bảo mật. Gửi bản tin yêu cầu UE gửi một khóa bảo mật và một số ngẫu nhiên để
nhận thực và mật mã. MSC gửi bản tin này tới RNC.
Bước 10: RRC: DCCH/DCH
RNC chuyển tiếp bản tin yêu cầu UE gửi một khóa bảo mật và một số ngẫu nhiên
(RAND) tới UE trên kênh DCCH theo hướng xuống.
Bước 11: RRC : DCCH/DCH [ AM
UE gửi lên MSC bản tin RRC trên kênh DCCH hướng lên trả lời yêu cầu xác thực và
mật mã. Bản tin này bao gồm thông tin UE, khóa bảo mật vầ một số ngẫu nhiên.
Bước 12: RANAP: Direct transfer
Mã xác thực và số ngẫu nhiên của UE được RNC chuyển tiếp tới MSC. MSC sẽ so
sánh với kết quả nó tính trước đó. Nếu giống nhau thì UE được xác thực là đúng và
tiếp tục quá trình.
Bước 13: RANAP: Security mode command.
MSC bắt đầu mật mã và bảo vệ tính toàn vẹn giữa UE và UTRAN sau khi UE xác thực
thành công.
Bước 14: RANAP: Security mode command.

RNC chuyển tiếp bản tin mật mã và bảo vệ tính toán vẹn của MSC tới UE trên kênh
DCCH hướng xuống. Bản tin này bao gồm thuật toán mã hóa, mã hóa và khóa toàn
vẹn.
Bước 15: RANAP: Security mode complete
UE mã hóa, bảo vệ tính toàn vẹn và phản hồi lại với mạng.
Bước 16: RANAP: Security mode complete
RNC gửi tiếp bản tin phản hồi của UE tới MSC.
Bước 17: RANAP: Common ID (IMSI)


MSC gửi nhận dạng thuê bao thiết bị di động tới RNC
Bước 18: RANAP: Direct transfer
Khi nhận thực và mà hóa thành công UE gửi bản tin thiết lập điều khiển cuộc gọi tới
RNC. Bản tin này bao gồm các dịch vu UE cần và có đích đến là CN
Bước 19: RANAP: Direct transfer
RNC sau khi nhận được bản tin thiết lập cuộc gọi điều khiển của UE sẽ gửi tiếp bản tin
tới MSC để MSC thực hiện. MSC sẽ kiểm chứng xem các dịch vụ đó UE có được cho
phép hay không.
Bước 20: RANAP: Direct transfer
MSC gửi bản tin thiết lập cuộc gọi tới UE cho biết rằng nó bắt đầu với thủ tục thiết lập
RAB.
Bước 21: RRC: DCCH Direct Transfer call procceding.
RNC chuyển tiếp thiết lập cuộc gọi tới UE trên kênh DCCH.
Bước 22: GCP: ADD Termination T1, AMR
Sau khi thiết lập cuộc gọi với UE, MSC gửi bản tin tới MGW1 để tạo 1 termination T1
sử dụng mã ARM để mã hóa thoại.
Bước 23: GCP: Accept T1
MGW1 chấp nhận tạo termination T1.
Bước 24: RANAP:RAB Assignment Request (AAL2)
CN bắt đầu thiết lập các kênh mang truy nhập vô tuyến sử dụng bản tin RAB

Assigniment Request cung cấp một kênh thoại cho thiết bị đầuc cuối và thiết bị chuyển
mạch trong vùng chuyển mạch kênh. Vùng chuyển mạch kênh định nghĩa QoS cho
cuộc gọi thoại. các giá trị QoS là các tham số trong kênh mang truy nhập vô tuyến
RAB. RAB gắn thủ tục tương thích với thiết lập kênh mang trong SS7. Bản tin này bao
gồm dịch vụ RAB QoS, cuộc gọi đang được thiết lập, địa chỉ vận chuyển
Bước 25: ALCAP: Establishment Request (AAL2)
RNC bắt đầu thiết lập kênh mang vận chuyển dữ liệu ở giao diện Iu sử dụng giao thức
ALCAP. Bản tin này chứa AAL2 Binding Identity để liên kết kênh mang vận chuyển
dữ liệu Iu với RAB.
Bước 26: ALCAP: Establishment Confirm (AAL2)
CN trả lời với bản tin ALCAP: Establishment Confirm (MGW1 gửi tới RNC)
Bước 27: RRC: DCCH: radio bearer Setup
RNC gửi bản tin thiết lập kênh mạng vô tuyến trên kênh DCCH để tạo thêm một kênh
DCH mới. Bản tin này vẫn sử dụng cấu hình cũ. Bao gồm ID kênh mang, mode, bộ
định dạng khung vận chuyển, thông số khung vận chuyển, thông tin nguồn điều khiển.
Bước 28: RRC: DCCH: radio bearer Complete
Sau hành động đầu tiên UE sẽ gửi bản tin hồi đáp với cấu hình mới bao gồm thông tin
địa chỉ lớp vận chuyển ( AAL2 address, AAL2 Binding ID) cho kênh mang vận
chuyển dữ liệu Iub.
Bước 29: RANAP:RAB Assignment Response
RNC trả lời MSC với bản tin RAB response chứ Binding ID
Bước 30: GCP: ADD Termination T2
Sau khi thiết lập kênh mang vô tuyến thành công, MSC dung giao thức GCP gửi bản
tin tới MGW1 để tạo thêm termination T2.
Bước 31: GCP: Accept T2
MGW1 chấp nhận tạo termination T2
Bước 32: BICC: Initiate Address Message (CIC1)
MSC gửi bản tin BICC tới GMSC để yêu cầu tạo một kênh trung kế dành riêng có mã
nhận diện cuộc gọi hiện thời là CIC1.
Bước 33: GCP: ADD Termination T3

GMSC gửi bản tin yêu cầu tạo thêm 1 termination T3


Bước 34: Q.AAL2 : Establishment Request (AAL2)
MGW2 bắt đầu thiết lập kênh mang vận chuyển dữ liệu ở giao diện Iu sử dụng giao
thức Q.AAL2 . Bản tin này chứa AAL2 Binding Identity để liên kết kênh mang vận
chuyển dữ liệu Iu với RAB.
Bước 35: Q.AAL2 : Establishment Confirm (AAL2)
MGW2 trả lời với bản tin Q.AAL2
Bước 36: : GCP: Accept T3
MGW2 chấp nhận tạo thêm termination T3.
Bước 37: GCP: ADD Termination T4, TDM
GMSC yêu cầu tạo thêm termination T4 sử dụng luồng phân chia theo thời gian
(TDM) tới MGW2.
Bước 38: GCP: Accept T4
MGW2 chấp nhận tạo thêm termination T4.
Bước 39: ISUP: Initiate Address Message (CIC2)
GMSC gửi bản tin ISUP có chứa IAD tới ISDN để ISDN tạo một kênh rỗng từ nguồn
tới địch có mã nhận diện cuộc gọi hiện thời là CIC2.
Bước 40: ISUP: Address Complete Message (CIC2)
ISDN gửi bản tin ISUP tới GMSC thông báo đã tạo thành công kênh trung kế dành
riêng với mã nhận diện cuộc gọi hiện thời là CIC2.
Bước 41: BICC: Address Complete Message (CIC1)
GMSC gửi bản tin ISUP tới MSC thông báo đã tạo thành công kênh trung kế dành
riêng với mã nhận diện là CIC1.
Bước 42: RANAP: Direct Transfer (Alerting)
Bản tin rung chuông được gửi tới RNC. Bản tin này mang ACM nhận từ ISDN
Bước 43: DCCH: Direct Transfer (Alerting)
Bản tin rung chuông được RNC chuyển tiếp tới UE trên kênh dành riêng DCCH hướng
xuống. Bản tin này sẽ bắt đầu rung các tone.

Bước 44: ISUP: Answer (CIC2)
Khi người dùng nhấc máy, bản tin được gửi từ ISDN tới GMSC trên kênh trung kế
dành riêng với mã nhận diện cuộc gọi hiện thời CIC2.
Bước 45: BICC: Answer (CIC1)
GMSC báo cho MSC biết tín hiêu người dung đã nhấc máy trên kênh trung kế dành
riêng với mã nhận diện cuộc gọi hiện thời CIC1.
Bước 46: RANAP: Direct Transfer (Connect)
MSC gửi bản tin kết nối tới RNC cho biết user đầu cuối đã trả lời cuộc gọi.
Bước 47: DCCH: Direct Transfer (Connect)
RNC gửi bản tin kết nối tới UE trên kênh dành riêng
Bước 48: DCCH: Direct Transfer (ConnectAck)
UE xác nhận đà kết nối
Bước 49: RANAP: Direct Transfer (ConnectAck)
Cuộc gọi được thiết lập thành công, MSC bắt đầu tính phí cuộc gọi.


3.2Thủ tục thiết lập cuộc gọi giữa UE đến UE trong cùng mạng UMTS.


UE

RNC1

MSC/GMSC

HLR

MGW

RNC1

UE

Điện thoại di động được giả định ở mode IDLE và nhận bản tin Paging (tìm gọi) loại
1.



UE

RNC1

Calling

MSC/
GMSC

HLR

MGW

RNC1

UE
Called

34. RANAP: Paging Request
35. RRC: PCH/PCCH: Paging Type 1
36. RRC: RRC Connection Request
37. RRC: RRC Connection Setup

38. RRC: RRC Con. Setup Complete
39. RRC: DT(Paging Response)
40. SCCP:Connection Request / RANAP: Initial UE Message(Paging Response)
41. SCCP:Connection Confirm
42. MAP(Send Authentication Info)
43. MAP(Send Authentication Info Ack)

44. RANAP: Direct Transfer (Authentication and Ciphering Request)
45. RRC: Auth. and Ciph.Req.
46. RRC: Auth. and Ciph. Resp.
47. RANAP: Direct Transfer (Authentication and Ciphering Response)

48. RANAP: Security Mode Command
49. RRC: Security Mode Command
50. RRC: Security Mode Complete
51. RANAP: Security Mode Complete
52. RANAP: Common Id (IMSI)
53. RANAP: Setup
54. RRC: DCCH: Setup
55. RRC: DCCH: Call Confirmed
56. RANAP: Call Confirmed
57. GCP: ADD Termination T2, AMR
58. GCP: Accept T2
59. RANAP: RAB Assignment Request
60. ALCAP: Establishment Request (AAL2)
61. ALCAP: Establishment Confirm (AAL2)
62. RRC: DCCH: Radio Bearer Setup
62. RRC: Radio Bearer Setup Complete
63. RANAP: RAB Assignment Response
64. RRC: DCCH: DT(Alerting)

65. RANAP: Direct Transfer(Alerting)
66. RANAP: Direct Transfer(Alerting)
67. RRC: DCCH: Direct Transfer(Alerting)
68. RRC: DT(Connect)
69. RANAP: Direct Transfer(Connect)
70. RANAP: Direct Transfer(Connect)
71. RRC: DCCH: Direct Transfer(Connect)
72. RRC: DCCH: Direct Transfer(Connect Ack)
73. RANAP: Direct Transfer(Connect Ack)

Hình 3.2: Quá trình thiết lập cuộc gọi giữa UE và UE trong mạng UMTS
Bước 1: RRC:RACH/CCCH RRC connect setup request.
UE gọi gửi bản tin yêu cầu kết nối RRC qua kênh CCCH(trên kênh RACH hướng lên)
yêu cầu một kênh điều khiển dành riêng dung để thiết lập cuộc gọi.
Bản tin RRC chứa một số thông tin bao gồm: IMSI, LAI, RAI và lí do yêu cầu kết nối
RRC.
Bước 2: RRC: FACH/CCCH: RRC Connect setup.