Dịch vụ gia tăng trên nền gsm

Mạng GSM

Bảo đảm truyền thoại hay dữ liệu với chất lượng cho trước qua liên kết vô tuyến chỉ là một phần chức năng của mạng di động tế bào. Một di động GSM có thể di chuyển không phân biệt trong nước hay quốc tế, yêu cầu có chức năng đăng ký, nhận thực, định tuyến cuộc gọi, cập nhật vị trí và được chuẩn hóa trong mạng GSM. Hơn nữa, mạng phủ trên một vùng địa lý chia ra thành các cell đòi hỏi phải thực hiện cơ cấu trao tay . Hệ thống mạng con thực hiện các chức năng này, sử dụng chính phần ứng dụng di động (MAP) xây dựng trong hệ thống báo hiệu số 7.

Hình 2.10. Cấu trúc giao thức báo hiệu trong mạng GSM

Giao thức báo hiệu trong GSM chia thành ba lớp tổng quát, phụ thuộc vào giao tiếp như trong hình trên. Lớp một là lớp vật lý dùng giao tiếp không trung. Lớp hai là lớp liên kết dữ liệu. Thông qua giao tiếp Um, lớp liên kết dữ liệu là một phiên bản sửa đổi của giao thức LAPD (các thủ tục truy tìm ở kênh D) sử dụng ISDN gọi là LAPDm (các thủ tục truy cập đường truyền ở kênh Dm). Thông qua giao tiếp A, lớp hai sử dụng phần truyền bản tin (MTP) của hệ thống báo hiệu số 7. Giao thức báo hiệu GSM ở lớp ba được chia thành ba lớp con:

• 
  Quản lý tài nguyên vô tuyến: điều khiển thiết lập, duy trì, chấm dứt kênh vô tuyến và cố định gồm cả trao tay.
  
• 
  Quản lý di động: quản lý việc cập nhật vị trí và thủ tục đăng ký cũng như bảo mật và nhận thực.
  
• 
  Quản lý nối thông: điều khiển cuộc gọi tổng quát, tương tự với khuyến nghị Q.931 CCITT, và quản lý các dịch vụ bổ sung và dịch vụ bản tin ngắn.
  

1. Quản lý tài nguyên vô tuyến

Lớp quản lý tài nguyên vô tuyến (RR) giám sát việc thành lập một kết nối, cả vô tuyến và cố định, giữa trạm di động và MSC. Các thành phần chức năng chính gồm trạm di động, phân hệ trạm gốc và MSC. Lớp RR phụ trách quản lý một phiên RR là thời điểm di động chuyển qua chế độ dành riêng, cũng như cấu hình của kênh vô tuyến gồm chỉ định các kênh dành riêng.

Một phiên RR luôn luôn bắt đầu khi trạm di động đi qua thủ tục truy cập, hoặc một cuộc gọi đi, hoặc trả lời thông điện nhắn tin. Chi tiết các thủ tục truy cập và nhắn tin, như khi một kênh dành riêng thực sự gán cho di động và cấu trúc kênh nhắn tin con, được xử lý trong lớp RR. Hơn nữa, phiên xử lý quản lý các đặc trưng vô tuyến như điều khiển công suất, truyền và nhận gián đoạn, điều chỉnh thời gian.

• 
  TRAO TAY
  

• 
  Các kênh (các khe thời gian) trong cùng một cell.
  
• 
  Các cell (các trạm thu phát gốc) dưới sự điều khiển của cùng một BSC.
  
• 
  Các cell dưới sự điều khiểu của các BSC khác nhau nhưng cùng một MSC.
  
• 
  Cell dưới sự điều khiển của các MSC khác nhau.
  

MSC hoặc thuê bao có thể bắt đầu thực hiện trao tay. Trong suốt các khe thời gian nghỉ của việc trao tay, thuê bao di động quét kênh quảng bá điều khiển của cell lân cận (có thể lên đến 16 cell), và lập ra một danh sách sáu cell tốt nhất có thể thực hiện trao tay, dựa trên cường độ tín hiệu nhận được. Thông tin này chuyển đến BSC và MSC, ít nhất một lần mỗi giây, và sử dụng trong thuật toán trao tay.

Thuật toán quyết định thời điểm trao tay không được chỉ rõ trong các khuyến nghị GSM. Có hai loại thuật toán cơ bản, cả hai giống nhau về việc điều khiển công suất. Điều này do BSC thường hay không biết chất lượng tín hiệu xấu là do fading đa đường hay là do thuê bao di động chuyển qua một cell khác. Điều này đặc biệt đúng trong trường hợp các cell thành thị nhỏ.

Thuật toán “hiệu suất chấp nhận cực tiểu” đưa ra sự ưu tiên điều khiển công suất cho trao tay, sao cho khi tín hiệu giảm xuống dưới một ngưỡng nào đó, mức công suất của di động được tăng lên. Nếu việc tăng công suất không cải thiện tín hiệu thì xem xét việc trao tay. Đây là phương pháp thông thường và đơn giản hơn, nhưng đường bao cell bị nhòe khi thuê bao di động phát công suất đỉnh đi xa ngoài đường bao cell gốc vào một cell khác.

Phương pháp “power budget” sử dụng trao tay để thử duy trì hoặc cải thiện một mức chất lượng tín hiệu bằng hoặc nhỏ hơn mức công suất. Vì thế phương pháp ưu tiên trao tay vượt quá điều khiển công suất. Điều này tránh vấn đề “nhòe” đường bao cell và giảm nhiễu đồng kênh nhưng rất phức tạp.

2. Quản lý di động

Lớp quản lý di động (MM) xây dựng trên lớp RR, và xử lý các chức năng xuất hiện do sự di chuyển của tế bào cũng như vấn đề nhận thực và bảo mật. Quản lý vị trí liên quan đến các thủ tục cho phép hệ thống biết vị trí hiện tại của trạm di động để tuyến cuộc gọi di động có thể hoàn thành.

3. Cập nhật vị trí

Thuê bao di động được thông báo cuộc gọi đến bằng thông điệp ngắn gửi qua kênh chấp thuận truy cập và nhắn tin (PAGCH) của một cell. Một bản tin được phát trên mọi cell trong mạng cho một cuộc gọi, dễ thấy rằng phí phạm băng thông vô tuyến. Một phương pháp khác dùng cho di động là thông báo cho hệ thống, thông qua các thông điệp cập nhật vị trí sẽ phát đến các cell riêng lẻ chứa vị trí hiện tại của thuê bao di động. Điều này yêu cầu các thông điệp ngắn gửi đến chính xác một cell.

Thủ tục cập nhật vị trí, và định tuyến cuộc gọi đến sau sử dụng MSC và hai bộ ghi định vị vị trí : bộ ghi định vị thường trú (HLR) và bộ ghi định vị tạm thời (VLR). Khi trạm di động chuyển qua một vị trí mới hoặc tổng đài PLMN khác thì phải đăng kí với mạng vị trí hiện tại của nó. Trong trường hợp bình thường, thông điệp cập nhật vị trí gửi tới MSC / VLR mới, lưu thông tin vùng vị trí, và sau đó thông báo vị trí đến HLR của thuê bao.

Thông tin gởi tới HLR thường là địa chỉ SS7 của VLR mới, mặc dù nó có thể là một số định tuyến. Lý do một số định tuyến không được gán bình thường, cho dù giảm tín hiệu là do chỉ có một số hữu hạn số định tuyến cho phép trong MSC/VLR mới, và chúng được chỉ định khi yêu cầu cuộc gọi tới. Nếu thuê bao được quyền truy cập dịch vụ, HLR gửi một phần thông tin của thuê bao cần điều khiển cuộc gọi đến MSC/VLR mới và gởi một thông điệp đến MSC/VLR cũ để hủy đăng ký trước đó.

Để đảm bảo tin cậy hơn, GSM cũng có thủ tục cập nhật vị trí theo chu kỳ. Nếu một HLR hoặc MSC/VLR sai, đồng thời đều có đăng ký cùng một thuê bao trong cơ sở dữ liệu, sẽ dẫn đến quá tải. Do đó cơ sở dữ liệu được cập nhật khi cập nhật vị trí. Nhà điều hành qui định cập nhật theo chu kỳ và chu kỳ thời gian giữa các lần cập nhật. Nếu di động không đăng ký lại sau chu kỳ cập nhật, thuê bao sẽ bị xóa tên.

Một thủ tục liên quan đến việc cập nhật vị trí là gắn và gỡ số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI). Việc gỡ cho mạng biết trạm di động không tiếp cận được và tránh phải chỉ định kênh truyền và gửi thông điệp ngắn thừa. Việc gán tương tự như cập nhật vị trí, và báo cho hệ thống biết thuê bao di động đã truy cập trở lại. Hoạt động của việc gán và gỡ IMSI phụ thuộc vào nhà điều hành của các cell.

4. Nhận thực và bảo mật

Vì bất kì ai cũng có thể cập nhật vào sóng vô tuyến, nhận thực người sử dụng để xác định người sử dụng là ai, là yếu tố rất quan trọng trong mạng di động. Nhận thực gồm hai phần là SIM card trong máy di động và trung tâm nhận thực (AuC). Mỗi thuê bao được cho một khóa mã chỉ lưu trong SIM card và AuC. Suốt quá trình nhận thực, AuC phát một số ngẫu nhiên gửi tới đi động. Sau đó cả di động và AuC sử dụng số ngẫu nhiên đó, kết hợp với khóa mã của thuê bao và thuật toán mã hóa A3, để phát dấu hiệu trả lời (SRES) trở lại AuC. Nếu di động gửi số giống vớí số AuC tính thì thuê bao được nhận thực.

Cùng một số ngẫu nhiên ban đầu và khóa mã cũng dùng để tính khóa mã hóa sử dụng thuật toán A8. Khóa mã hóa này cùng với số khung TDMA sử dụng thuật toán A5 tạo ra chuỗi 114 bit được XOR với 114 bit của 1 burst (2 khối 57 bit). Việc mã hóa là một tùy chọn gây ảo giác, nên tín hiệu đã được mã hóa, chèn vào và phát theo phương thức TDMA, do đó cho phép bảo vệ hầu hết các đối tượng trừ những người nghe trộm “lì lợm”.

Một mức khác của việc bảo mật là thực hiện trên thiết bị di động, không phải thuê bao di động. Mỗi thiết bị đầu cuối nhận dạng bằng chỉ số IMEI duy nhất. Một danh sách IMEI trong mạng lưu trong bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR). Trạng thái trả về EIR tương ứng với số IMEI như sau:

• 
  Danh sách trắng: thiết bị cho phép kết nối vào mạng.
  
• 
  Danh sách xám: thiết bị có một số vấn đề cần được mạng giám sát.
  
• 
  Danh sách đen: thiết bị được báo mất cắp hoặc không được chấp thuận. Thiết bị không cho phép kết nối vào mạng.
  

5. 
   
   Каталог: data
   data -> HƯỚng dẫn càI ĐẶt và SỬ DỤng phần mềm tạo bài giảng e-learning
   data -> CỘng hòa xã HỘi chủ nghĩa việt nam độc lập Tự do Hạnh phúc
   data -> Qcvn 81: 2014/bgtvt
   data -> Trung taâm tin hoïC Ñhsp ñEÀ thi hoïc phaàn access
   data -> PHỤ LỤC 2 TỔng hợp danh mục tài liệu tham khảO
   data -> Công ty cổ phần Xây dựng Điện vneco3
   data -> Nghiên cứu một số đặc điểm
   data -> NHỮng đÓng góp mới của luậN Án tiến sĩ CẤP ĐẠi học huế Họ và tên ncs : Nguyễn Văn Tuấn
   data -> Mẫu 01/hc-sn-dn (Ban hành kèm theo Thông tư số 83/2007/tt-btc ngày 16/7/2007 của Bộ Tài chính) TỜ khai hiện trạng sử DỤng nhà, ĐẤt thuộc sở HỮu nhà NƯỚc và ĐỀ xuất phưƠng án xử LÝ
   
   
   
   tải về 0.62 Mb.
   
   Chia sẻ với bạn bè của bạn: