Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo chuyên ngành viễn thông Tổng quan về mạng thông tin di động GSM Và hệ thống báo hiệu số 7
Đồ án tốt nghiệp Bộ giáo dục & đào tạoTrờng đại học bách khoa hà nộiKhoa điện tử - viễn thôngĐồ án tốt nghiệpĐề tài:- Tổng quan về mạng thông tin di động GSM- Hệ thống báo hiệu số 7Giáo viên hớng dẫn : Bộ môn : Khoa : Sinh viên thực hiện : Lớp : Hà Nội: 12/ 20051 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầuĐễ mỡ đầu cho việc tìm hiểu về mạng thông tin di động, trong những năm gần đây, Công nghệ thông tin đang đóng vai trò quan trọng đẩy nền kinh tế phát triển. Việc ứng dụng thông tin kết hợp với sự phát triển của công nghệ Điện tử - Tin học đã cho phép tạo ra các loại hình thông tin ngày càng phong phú, đa dạng và hiện đại hơn.Cùng với sự phát triển nh vủ bảo của mạng Viễn thông Quốc Tế, nghành Bu chính viễn thông cũng nh công nghệ thông tin của Việt Nam đã thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực. Nó đã đạt đợc những kết quả quan trọng trong công việc hiện đại hoá mạng Viễn thông quốc gia.Đễ nhằm nâng cao hiểu biết về công nghệ thông tin trong lĩnh vực mạng Viễn thông. Em đã tìm hiểu và chọn đề tài "Thông tin di động GSM ".Ngày nay GSM (Global System for Mobile communication- hệ thống thông tin toàn cầu) với những u điểm nổi bật nh: dung lợng lớn, chất lợng kết nối tốt, tính bảo mật cao đã có một chổ đứng vững chắc trên thị trờng Viễn thông Viềt Nam.Trong thời gian thực tập và làm đồ án tốt nghiệp dới sự hớng dẫn của các thầy cô giáo và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn tốt nghiệp thầy Đỗ Trọng Tuấn, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với nội dung chính nh sau:- Tổng quan về mạng thông tin di động GSM.- Hệ thống báo hiệu số 7 (CCS.7). Với thời gian và trình độ có hạn, nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót và nhợc điễm, em rất mong đợc sự chỉ dẫn và góp ý của thầy cô và các bạn.Cuối cùng cho phép em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, đặc biệt là tới thầy giáo hớng dẫn tốt nghiệp Đỗ Trọng Tuấn nguời đã hớng dẫn em hoàn thành đồ án này.2 Đồ án tốt nghiệp MụC LụCPhần I: Tổng quan về mạng thông tin di động GSMChơng I: Giới thiệu mạng thông tin di động1.1 Lịch sử mạng thông tin di động. 41.2. Mạng thông tin di động GSM. 51.3. Hệ thống tổ ong. 61.3.1. Cấu trúc mạng GSM. 61.3.2. Cấu trúc địa lý mạng. 8 CHơNG II : tổng quan Hệ THốNG GSM. 10 2.1. Cấu trúc mạng. 102.2. Các khối chức năng. 112.2.1. Trạm di động : 112.2.2. Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station System). 132.2.3. Hệ thống chuyển mạch SS . 162.2.4. Trung tâm khai thác và bảo dỡng OMC. 182.3.1. Các giao diện nội bộ mạng. 192.3.2. Các giao diện ngoại vi. 252.4. Các loại hình dịch vụ trong mạng GSM. 262.4.1. Dich vụ điện thoại. 262.4.2. dich vụ số liệu. 27Chơng iii: các số nhận dạng trong mạng GSM. 283.1. số nhân dạng ISDN máy máy di động MSISDN. 283.2. Nhận dạng thê bao di động quốc tế IMSI. 293.3. Số chuyển vùng của thuê bao di động MSRN. 293.4. Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời TMSI . 303.5. Số nhận dạng thiết bị máy di động quốc tế IMEI. 303.6.Nhận dạng vùng định vị LAI. 31 3.7. Nhận dạng ô toàn cầu CGI. 323.8. Mã nhận dạng trạm gốc BSIC. 323.9. Số nhận dạng thuê bao cục bộ LMSI. 333.10. Số chuyển giao HON. 333 Đồ án tốt nghiệp Chơng iv: truyền sóng trong thông tin di động Gsm 344.1. Suy hao đờng truyền và pha đinh. 344.2. Các phơng pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh. 354.2.1. Phân tập anten. 35 4.2.2. Nhảy tần. 354.2.3.Mã hoá kênh. 364.2.4. Ghép xen. 374.3. Cấu trúc khung TDMA. 384.4. ứng dụng báo hiệu số 7. 39 4.5. Quá trình cuộc gọi và chuyển giao. 404.5.1. Một số trạng thái của trạm di động MS 404.5.2. Nhận thực và mật mã: 424.5.3. Nhận dạng ME: 434.5.4. Quá trình chuyển giao: 444.5.5. Quá trình cuộc gọi. 454.5.5.1. Cuộc gọi từ MS vào PSTN. 464.5.5.2. Cuộc gọi từ thuê bao cố định đến MS. 474.5.5.3. Giải phóng cuộc gọi. 49Phần hai : Hệ THốNG BáO HIệU Số 7 (CCS.7) 50 CHƯƠNG: I TổNG QUAN CHUNG Về MạNG BáO HIệU1.1.GiƠí thiệu: 501.1.1.Báo hiệu đờng dây thuê bao. 511.1.2.Báo hiệu tổng đài. 511.2.Các chức năng của báo hiệu. 512.1. Hệ thống báo hiệu R - 2. 522.2. Báo hiệu đờng. 532.3. Báo hiệu thanh ghi. 532.4.Nguyên lý truyền báo hiệu. 533.1. Hệ thống báo hiệu số 7 CCS 7:(Common Channel Signalling Number7) 543.2. Vai trò của hệ thống báo hiệu số 7 (CCS7). 553.3. Cấu trúc mạng báo hiệu số 7. 563.3.1. Điểm chuyển mạch dịch vụ SSP (Service Switching Point). 573.3.2. Điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signalling Transfer Point). 583.3.3. Điểm điều khiển dịch vụ SCP (Service Control Point). 603.3.4. Các kiểu báo hiệu trong CCS7. 603.3.5. Các đờng báo hiệu. 614 Đồ án tốt nghiệp 3.4. Sự tơng ứng giữa CCS7 và mô hình OSI. 643.5. Cấu trúc phần truyền tải bản tin MTP. 653.6.1. Các chức năng đờng truyền số liệu báo hiệu MTP - 1: 663.6.2. Các chức năng đừơng truyền báo hiệu MTP - 2: 673.6.3. Các chức năng đờng truyền mạng báo hiệu lớp 3 MTP - 3. 713.7. Phần điều khiển và nối thông báo hiệu - SCCP. 753.7.1. Báo hiệu định hớng theo nối thông. 763.7.2. Báo hiệu không theo nối thông 773.7.3. Định tuyến và đánh địa chỉ SCCP. 773.8. Phần ứng dụng các khả năng giao dịch TCAP. 773.9. Phần ứng dụng di động MAP. 783.10. Phần ngời sử dụng TUP. 783.11. Phần ngời sử dụng mạng số liên kết đa dịch vụ ISUP. 80Chơng II: báo hiệu trong GSM. 812.1. ứng dụng báo hiệu số 7 trong GSM. 812.2. Phần ứng dụng di động MAP. 822.3. Phần ứng dụng hệ thống trạm di động BSSAP. 832.3.1. Các bản tin BSSAP. 842.3.2. Các bản tin quản lý di động. 842.3.3. Các bản tin điều khiển đấu nối chế độ mạch điện. 852.4. Báo hiệu giữa MS và BTS. 862.5. Báo hiệu giữa BTS và BSC. 882.6. Báo hiệu giữa BSC và MSC (Giao diện A). 89BảNG TRA CứU CáC CụM Từ VIếT TắT 915 Đồ án tốt nghiệp CHơNG II : tổng quan Hệ THốNG GSM.2.1. Cấu trúc mạng. OMC : Hệ thống khai thác và bảo dỡng SS : Hệ thống chuyển mạch AUC : Trung tâm nhận thực VLR : Bộ ghi định vị tạm trú HLR :Bộ ghi định vị thờng trú thiết bị EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị MSC :Tổng đài di động BTS : Đài vô tuyến gốc BSS : Hệ thống trạm gốc MS : Máy di động BSC :Đài điều khiển trạm gốc ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ6HLR MSSS ISDN CSPDN PSTN PLMN MSCBSS OMCHệ thống chuyểN mạchHệ thống trạm gốcKết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tứcTruyền dẫn tin tứcHình 2.1- Cấu trúc chung của hệ thống GSM VLR AUC HLR EIR BSC BTSTRAU Đồ án tốt nghiệp PSPDN : Mạng chuyển mạch gói CSPDN : Mạng chuyển mạch Số công theo mạng cộngPSTN : Mạng chuyển mạch điện PLMN : Mạng di động mặt đất công thoại công cộng cộng2.2. Các khối chức năng.2.2.1.Trạm di động :2.2.2.1. Chức năng và các loại MS :Trạm di động là một thiết bị đầu cuối di động, là phơng tiện giữa ngời và mạng. MS có chức năng vô tuyến chung và chức năng sử lý để truy cập mạng qua giao diện vô tuyến.Sự lựa chọn thực hiện đối với các nhà sản xuất có thể khác nhau nhng đều phải tạo ra mạch tổ hợp theo một giao tiếp chuẩn để MS có thể truy cập đến tất cả các mạng. MS thực hiện chức năng: - Hiển thị số bị gọi.- Chọn mạng PLMN.- Hiển thị và xác nhận các thông tin nhắn. Máy di động MS gồm 2 thành phần:- Thiết bị thu, phát, báo hiệu ME (mobile Equipment).- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register).2.2.2.2. Thiết bị máy di động ME (mobile Equipment).ME có bộ phận đầy đủ phần cứng cần thiết để phối hợp với giao diện vô tuyến chung, cho phép MS có thể truy cập đến tất cả các mạng. ME có số nhận dạng là IMEI (International mobile Equipment Identity) nhờ kiểm tra IMEI này mà ME bị mất cắp sẽ không đợc phục vụ. Thuê bao thờng chỉ tiếp xúc với ME mà thôi, có 3 loại ME chính:- Loại gắn trên xe (lắp đặt trong xe, anten ngoài xe).- Loại xách tay (Anten không đợc gắn trực tiếp trên thiết bị)- Loại cầm tay (Anten đợc gắn trực tiếp trên thiết bị).7 Đồ án tốt nghiệp Tuỳ theo công suất phát, ME có một số loại: 2.3.1. Các giao diện nội bộ mạng.Hình 2.3.1. Hệ thống các giao diện của mạng GSM2.3.1.1. Giao diện vô tuyến Um (MS BTS).Giao diện vô tuyến là giao diện giữ BTS và thiết bị thuê bao di động MS. Đây là giao diện quan trọng nhất của GSM, đồng thời nó quyết định lớn nhất đến chất l-ợng dịch vụ.Trong GSM, giao thức vô tuyến sử dụng phơng thức phân kênh theo thời gian và phân kênh theo tần số: TDMA, FDMA, GSM sử dụng băng tần 900MHz và 1800MHz. ở đây ta xét GSM900.Mỗi kênh đợc đặc trng bởi một tần số sóng mang gọi là kênh tần số RFCH cho mỗi hứơng thu phát, các tần số này cách nhau 200KHz. Tại mỗi tần số, TDMA lại 8SSVLRAUCHLRBSS PSTN CSPDN PSPDNPLMNVLRMSC EIR BTS BSC MSOMCC Ngoại vi Ngoại viDDDDUmFDDBDCDDEAbitsA Đồ án tốt nghiệp chia thành 8 khe thời gian hay 8 khe thời gian đợc truyền bởi một sóng mạng. Trong tơng lai khi ứng dụng GSM pha 2 hay tốc độ Half-rateChơng iii: các số nhận dạng trong mạng GSM.Toàn bộ mạng GSM đợc chia thành các vùng đánh số. Trong mỗi vùng có thể gọi đến bất kỳ thuê bao nào bằng cách quay số thuê bao.3.1. số nhân dạng ISDN máy máy di động MSISDN (Mobile Station ISDN Number). Theo khuyến nghị của CCITT (nay là ITU-T), số điện thoại di động đợc gọi bao gồm các thành phần sau: Hình 3.1. Cấu trúc MSISDNMSISDN = CC + NDC + SNTrong đó: CC : Mã nớc (Contry Code). NDC : Mã nơi nhận quốc gia (National Destination Code). SN : Số thuê bao (Subcriber Number). Mỗi NDC đợc ấn định cho từng mạng di động GSM. Trong một số quốc gia có thể có nhiều hơn một cho mỗi mạng GSM. Số ISDN máy di động quốc tế có chiều dài thay đổi tuỳ vào mỗi quốc gia, chiều dài cực đại là 15 số.ơ Việt Nam, số thuê bao di động của GSM đợc cấu tạo nh sau:9 CC NDC SN CC NDC SN Số di động quốc gia Số ISDN di động quốc tế MSISDN = CC + NDC + SN Đồ án tốt nghiệp Hà Nội MSISDN = 84 + 090xx + xxxxxTPHCM MSISDN =84 + 090xx + xxxxxĐà Nẵng MSISDN =84 + 09xx + xxxxxTrong đó: xxxxx là số nhận dạng thuê bao.3.2. Nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI (International Mobile Subcriber Identity). Để nhận dạng chính xác thuê bao trên đờng truyền vô tuyến cũng nh qua mạng GSM PLMN, một số nhận dạng cụ thể đợc ấn định cho một số thuê bao, số này đ-ợc gọi là IMSI và đợc sử dụng cho toàn bộ báo hiệu trong mạng GSM. Số này đợc lu giữ ở trong SIM, cả trong HLR (Home Location Register) đăng ký hệ thống và trong VLR (Visitor Location Register) mođun nhận dạng thuê bao đăng ký tạm thời. IMSI gồm 3 phần:Hình 3.2. Cấu trúc IMSIIMSI = MCC + MNC + MSINTrong đó: MCC: Mã nớc có mạng GSM (Mobile Contry Code), 3 số. MNC: Mã mạng di động (Mobile network Code), 2 số. MSIN:Số nhận dạng máy di động (Mobile Station Identification Number) tôi đa 11 số.IMSI: Là thông số nhận dạng duy nhất một thuê bao di động thuộc mạng GSM. Theo khuyến nghị GSM, IMSI có độ dài cực đại 15 chữ số. 3.3. Số chuyển vùng của thuê bao di động MSRN (Mobile Station Roaming Number).10IMSI = MCC + MNC + MSINMSINMNCMCC 3 số 2sốTối đa 11 số [...]... hiệu số 7 CCS7 MSC sử dụng giao di n này để truy nhập HLR để lấy số liệu trong các trờng hợp nh: - Số thuê bao di động vãng lai MSRN khi có cuộc gọi từ mạng cố định vào mạng di động qua GMSC (Gate MSC) - Thông tin định tuyến HLR tới GMSC khi có cuộc gọi từ mạng cố định vào mạng di động 2.3.1.6 Giao di n D (VLR HLR) Giao di n D sử dụng báo hiệu số 7, CCS7 để trao đổi số liệu về các thuê bao di động giữa... Lớp7 SCCP A-bit Procedures on D- Channel) OSI BSSAP SCCP BSSAP BTSM LAPD RR Lớp2 MSC/VLR HLR,GMSC PSTN Lớp4-6 Đồ án tốt nghiệp LAPD: Các thủ tục thâm nhập đờng truyền ở kênh D BSTM: Quản lý trạm gốc ( BTS Management) Phần I: Tổng quan về mạng thông tin di động GSM Chơng I: Giới thiệu mạng thông tin di động 1.1 Lịch sử mạng thông tin di động Để mở đầu cho việc tìm hiểu tổng quan về mạng thông tin di động, ...Đồ án tốt nghiệp Khi chuyển vùng HLR biết thuê bao di động thuộc vùng phục vụ MSC/VLR nào rồi Để cung cấp số tạm thời cho việc định tuyến thì HLR yêu Chơng II: báo hiệu trong GSM 2.1 ứng dụng báo hiệu số 7 trong GSM Mạng thông tin di động GSM sử dụng mạng báo hiệu số 7 và cải tiến của nó Nên các giao thức trong mạng báo hiệu GSM đợc dựa trên mô hình 7 lớp của OSI Sự tơng ứng này đợc thể hiện trong hình... liên quan tới thuê bao trong mạng thoại 2.3.2.3 Giao di n với mạng số đa dịch vụ ISDN 34 Đồ án tốt nghiệp Giao di n mạng GSM với ISDN đợc chuẩn hoá theo tiêu chuẩn giao di n của ISDN (giao di n sơ cấp) và sử dụng hệ thống CCS7 để cung cấp các dịch vụ thoại, số liệu 2.3.2.4 Giao di n mạng chuyển mạch gói PSDN Giao di n với mạng số liệu X25 cũng đợc tiêu chuẩn hoá trong mạng GSM Cấu trúc của giao di n... tham số quanh việc chuyển giao, số nhận dạng của thuê bao vãng lai và các số liệu cần trao đổi giữa tổng đài và thuê bao trong cùng thời gian nối mạch Hiện nay các hãng đều chế tạo VLR và MSC vào chung một thiết bị cho nên Giao di n này sử dụng số liệu giữa MSC và VLR nh các số liệu về quyền truy cập mạng di n này không còn quan trọng nữa 2.3.1.5 Giao di n C (MSC HLR) Giao di n này sử dụng báo hiệu số. .. Với hệ thống thộng tin di động cellular phải có khả năng điều khiển và chuyển mạch để cuộc gọi từ cell này sang cell khác mà không làm ảnh hởng đến cuộc gọi Điều này làm cho mạng di động có cấu trúc khác biệt với các mạng cố định Mạng thông tin di động số cellular thực chất là mạng mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile Network) PLMN cung cấp cho các thuê bao khả năng truy cập vào mạng thông tin di. .. Phát thông tin quảng bá liên quan đến vùng định vị và các thông tin về hệ thống BCCH chỉ dùng cho tuyến xuống (BTS MS): - Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): Hiệu chỉnh tần số trong MS với tần số hệ thống (BTS MS) - Kênh đồng bộ SCH (Synchronous Channel): SCH mang thông tin đồng bộ khung TDMA giữa MS với tần số hệ thống MS luôn luôn đo đạc cờng độ trờng ở 6 cell lân cận để thông. .. (BSIC - Base Station Identity Code) CHơNG II : tổng quan Hệ THốNG GSM 2.1 Cấu trúc mạng 18 Đồ án tốt nghiệp ISDN SS Hệ thống chuyểN mạch AUC PLMN VLR HLR HLR EIR MSC CSPDN OMC PSTN BSS TRAU Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tức BSC Truyền dẫn tin tức Hệ thống trạm gốc BTS MS Hình 2.1- Cấu trúc chung của hệ thống GSM OMC : Hệ thống khai thác và bảo dỡng SS : Hệ thống chuyển mạch AUC : Trung tâm nhận thực... thông tin, mạng thông tin di động ngày càng phổ biến, giá cả phải chăng, độ tin cậy ngày càng cao Thế hệ thứ nhất: Xuất hiện sau năm 1946, Với kỹ thuật FM (điều chế tần số) ở băng sóng 150 MHz, AT & T đợc cấp giấy phép cho điện thoại di động thực sự ở St.Louis Năm 1948 một hệ thống đện thoại hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở Richmond, Indiane Là thế hệ thông tin di động tơng tự sử dụng công nghệ truy... bị MSC :Tổng đài di động BTS : Đài vô tuyến gốc BSS : Hệ thống trạm gốc MS : Máy di động BSC :Đài điều khiển trạm gốc ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ PSPDN : Mạng chuyển mạch gói CSPDN : Mạng chuyển mạch Số công 19 Đồ án tốt nghiệp theo mạng cộng PSTN : Mạng chuyển mạch điện PLMN : Mạng di động mặt đất công thoại công cộng cộng 2.2 Các khối chức năng 2.2.1.Trạm di động : 2.2.2.1 Chức năng và các loại . I: Tổng quan về mạng thông tin di động GSMChơng I: Giới thiệu mạng thông tin di động1 .1 Lịch sử mạng thông tin di động. 41.2. Mạng thông. I: Tổng quan về mạng thông tin di động GSMChơng I: Giới thiệu mạng thông tin di động1 .1 Lịch sử mạng thông tin di động. Để mở đầu cho việc tìm hiểu tổng quan
