Thiết kế mô phỏng báo hiệu số 7 trong mạng GSM

thành 32 khe thời gian, mỗi khe có tốc độ 64 Kb/s trong đó TSo luôn sử dụng cho đồng bộ. Sự sử dụng các khe thời gian còn lại phụ thuộc vào việc mã hoá tốc độ tiếng nói của hệ thống GSM và cấu hình của BTS và BSC là STAR hay Multiplexed. Giao tiếp A - bis gồm 3 lớp OSI. Lớp 1 là lớp vật lý, các số “ 0 “ và “1 “ trong môi trường chứa các quy định về kích thước, hình dạng các xung. BSC BTS OSI-3 BTSM BTSM OSI-2 LAPD LAPD OSI-1 Vật lý Vật lý Có hai loại kênh thông tin giữa BSC và BTS. + Kênh lưu lượng - mang thoại hoặc số liệu cho các kênh vô tuyến. + Kênh báo hiệu - mang thông tin báo hiệu cho bản thân BTS hoặc cho MS, được phát ở một trong các kênh vô tuyến. Như vậy toàn bộ thông tin báo hiệu giữa BTS và BSC được truyền trên kênh 64 Kb/s của A - bis, do đó cần có thủ tục đặc biệt phù hợp với khe thời gian 64Kb/s và sau đó biến đổi ngược lại ở đầu thu. Điều này được thực hiện ở lớp 2 ( LAPD ). Phía phát cắt mảnh nhỏ nó thành một số byte và truyền nó trên kênh báo hiệu ở đường truyền PCM. Như đã nói ở trên sự xắp xếp các kênh logic trên các khe thời gian TS của giao diện A - bis phụ thuộc vào việc mã hoá tiếng nói ở hệ thống GMS là 13 Kb/s (full rate) hay 6,5 Kb/s (half rate), ngoài ra nó còn phụ thuộc vào cấu hình BTS và BSC là Star hay Multiplexed. Hệ thống GSM Acated và GSM Siemen hiện nay tại Việt Nam sử dụng tốc độ mã hoá tiếng nói 13 Kb/s và cấu hình BTS, BSC là START, do vậy sự phân chia các TS như sau: TS 31 sử dụng cho quản lý và bảo dưỡng BTS. TS 20 sử dụng cho kênh báo hiệu của FU1. TS 29 sử dụng cho kênh báo hiệu của FU2. TS1 và Tso sử dụng cho 8 kênh vật lý của FU1. TS0 sử dụng cho đồng bộ. Tất cả các thông báo gửi trên giao tiếp A- bis đều dùng thủ tục LAPD (Link Access Proceduces on the D- Chanel ). LAPD là thủ tục lớp 2, hoạt động ở kênh số liệu của cấu trúc OSI. Kênh LAPS là chức năng cơ bản để cung cấp các kênh số liệu trên kênh vật lý 64 Kb/s nối giữa BTS và BSC, các kênh này được cung cấp để khai thác và bảo dưỡng. Việc khai thác và bảo dưỡng thiết bị BTS và đối với đường truyền của thông báo A- bis lớp 3 được mô tả như sau: Địa chỉ Adresse Cờ Lệnh TEI SAPI Bản tin CRC Cờ LAPD cung cấp hai loại tín hiệu: + Chuyển giao thông tin không được thừa nhận, không đảm bảo phân phát khung thông tin đến địa chỉ đạt kết quả. F FCS Thông tin Điều khiển Địa chỉ F 8 16 8 or 16 8 TEI SAPI Cấu trúc khug của LAPD + Chuyển giao thông tin được thừa nhận (trường hợp thường gặp hơn) trong đó mỗi tín hiệu đều được công nhận và hệ thống khẳng định là khung đã đến đích. Cấu trúc khung LAPD như hình sau: Trường địa chỉ chứa khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ SAPI và khối nhận dạng kết cuối của điểm cuối TEI được nhận dạng để truy nhập vào thực thể đúng và chức năng đứng ở đầu. A - bis MSC BSC Các chức năng ở BTS TRx1 TRx2 TRx3 BCF BTS Trường điều khiển được sử dụng để điều khiển tuần tự và yêu cầu phát lại. Việc đấu nối giữa BTS và BSC là nhờ một kênh PCM, ở đó một trong các kênh dành cho báo hiệu, sử dụng giao thức LAPD. Có vài chức năng ở BTS, ví dụ có một số bộ thu phát TRx cũng được sử dụng để báo hiệu đến các máy di động. Cũng có một số chức năng điều khiển cơ sở BCF trong BTS như bước nhảy tần số, các chức năng chung cho vị trí như là các cảnh báo bên ngoài, nguồn cung cấp v.v... ( hình sau ). SAPI ở trường địa chỉ được sử dụng để truy cập các chức năng khác nhau như TRx, BCF và các thủ tục quản lý lớp 2. Các giá trị của SAPI được sử dụng trong báo hiệu giữa BSC và BTS. SAPI : Các chức năng. 0 : Các thủ tục báo hiệu vô tuyến. 62 : Các thủ tục khai thác và bảo dưỡng. 63 : Các thủ tục quản lý lớp 3. TEI ở trường địa chỉ được sử dụng để truy nhập vào các thực thể khác nhau như là một TRx riêng cho báo hiệu vô tuyến.Các thiết bị đầu cuối ( được nhận dạng bằng các giá trị TEI) ở trong GSM của loại phân tịnh TEI không tự động. 1.6. Báo hiệu giữa BTS và MS (LAPDm). LAPDm là giao thức sử dụng cho báo hiệu giữa bộ thu phát ở BTS và trạm di động MS. Giao diện giữa MS và bộ thu phát gọi là giao diện không gian. Mục đích của giao thức LAPDm là để truyền dẫn báo hiệu qua kênh vô tuyến được an toàn. Điều này có nghĩa là tin báo của lớp 3 có thể được phát trong các điều kiện có điều khiển. Các người sử dụng Khối quản lý ALH LAPDm Các tín hiệu đưa qua để truyền dẫn Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1 LAPDm theo mô hình OSI LAPDm đặt ở hai lớp trong mô hình OSI. Những người sử dụng đặt ở trên lớp LAPDm ở lớp 3 (xem hình sau). LAPDm được điều khiển bằng một khối phần mềm gọi là khối sử lý kênh không gian ALH và LAPDm, chúng cùng xử lý tất cả báo hiệu của giao diện không gian. Chương trình của ALH sẽ được đặt ở TRxc (bộ điều khiển thu phát), đây là bộ xử lý ở BSS. Khuôn dạng khung loại A Khuôn dạng khung loại B Số octec 1 2 3 4 Khuôn dạng tin báo của LAPDm Địa chỉ Điều khiển Chỉ thị độ dài Các bit làm đầy Địa chỉ Điều khiển Chỉ thị độ dài Thông tin Các bit làm đầy Khuôn dạng tin báo LAPDm rất giống khuôn dạng ở tin báo LAPD (xem hình sau). Ở trường địa chỉ, khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ SAPI có thể có hai giá trị khác nhau. + SAPI = 0 chỉ thị rằng tin báo hoặc chứa số liệu hoặc chứa tin báo điện thoại. + SAPI = 3 chỉ thị bản tin báo. 1.7. Báo hiệu trong GSM. MTP SCCP TCAP BTS A-bis BSS BSSMAP MSC VLR EIR A F MTP SCCP TCAP MAP C D HLR AC MSC VLR E G MTP SCCP TCAP MAP Báo hiệu số 7 trong mạng GSM CHƯƠNG II: CÁC MỤC TIÊU CẦN ĐẠT VÀ KẾ HOẠCH THIẾT KẾ MẠNG 2.1. Các mục tiêu cần đạt: Các tham số cơ bản cần đạt được khi thiết kế mạng báo hiệu là: - Cấu trúc mạng đơn giản. - Độ tin cậy cao. - Thời gian đợi ngắn (trễ ngắn). - Giá thành hợp lý. Cấu trúc mạng đơn giản có thể đạt được nhờ việc bố trí mạng báo hiệu ở một số mức phân cấp. Ưu điểm của cấu trúc phân cấp là rất linh hoạt để có thể phát triển trong tương lai và đơn giản trong quản lý. Độ tin cậy là một yếu tố rất quan trọng trong khi thiết lập kế hoạch thiết kế mạng báo hiệu. Vì dung lượng của kênh báo hiệu rất cao và lưu lượng báo hiệu rất tập trung, dẫn đến sự cố của kênh báo hiệu hay xảy ra. Độ tin cậy của kênh báo hiệu có thể đạt được bằng các cách khác nhau, ví dụ nhờ đưa vào các khối dư ở mạng. Cần lập kế hoạch để đưa vào mạng tuyến báo hiệu xen kẽ. Thời gian trễ ngắn là một trong những ưu điểm chính của hệ thống báo hiệu số 7. Với mạng có cấu trúc phân cấp đơn giản với các nút và các kênh báo hiệu được được định cỡ chính xác, thời gian trễ có thể có được là tối thiểu (dưới 1 giây). Giá thành hợp lý sẽ là kết quả của việc định cỡ đúng. Khía cạnh giá thành không gay cấn trong việc lập kế hoạch mạng báo hiệu như khi lập kế hoạch cho mạng thoại thông thường. Trong thực tế, người ta có thể chấp nhận mua một thiết bị có dung lượng lớn hơn nhiều so với tính toán trong thiết kế vì gia thành của nó cũng không đắt hơn là mấy so với thiết bị có dung lượng như trong tính toán. 2.2. Các thành phần của mạng báo hiệu: - Điểm báo hiệu (Signalling point - SP). SP là một nút trong mạng báo hiệu số 7, Nó có cả MTP và một hoặc nhiều phần của người sử dụng được thực hiện. Một tổng đài nội hạt thực hiện hệ thống báo hiệu số 7 là một ví dụ của điểm báo hiệu. - Điểm chuyển báo hiệu (Signalling Transfer point - STP). STP là một nút trong báo hiệu số 7, nó chuyển giao tin báo thu được tới các điểm báo hiệu khác. Nó chỉ sử dụng các chức năng của MTP (đôi khi cũng là chức năng của SCCP). Tổng đài quá giang nó có thể là một ví dụ về tổng đài có khả năng của điểm chuyển giao báo hiệu kết hợp. Chú ý: Một tổng dài vừa có thể là SP vừa có thể là STP. - Liên kết báo hiệu (Signalling link - còn gọi là kênh báo hiệu hay là đường báo hiệu). Một kênh liên kết báo hiệu gồm hai thiết bị đầu cuối báo hiệu nối với nhau bằng một vài loại môi trường truyền dẫn (như khe thời gian ở hệ thống PCM). - Thiết lập liên kết (Signalling link set - còn gọi là bộ kênh báo hiệu hay bộ đường báo hiệu). Một thiết lập liên kết báo hiệu gồm một hay nhiều liên kết báo hiệu (giới hạn là 16 liên kết song song). - Cặp STP. Để nâng cao độ tin cậy của các STP, thì các SP thường làm việc cùng nhau thành từng cặp. Thường thì lưu lượng báo hiệu được chia giữa hai STP trên cùng một tải chung. Trong trường hợp sự cố ở một STP thì các STP khác phải có khả năng xử lý tất cả các lưu lượng báo hiệu ở trog STP có sự cố. 2.3. Cấu trúc của mạng: Để đáp ứng các mục đích của việc lập kế hoạch như đã đề cập ở trên, cấu trúc của mạng báo hiệu dựa trên mức báo hiệu gần kết hợp cao (hình sau). Mạng báo hiệu vùng Mạng báo hiệu quốc gia Đà nẵng Hà nội T.P.H.C.M Mạng PSTN Mạng GSM STP của vùng SP Mạng báo hiệu quốc gia được chia thành các vùng báo hiệu khu vực. Mỗi vùng được phục vụ bởi một cặp STP. Mỗi vùng báo hiệu khu vực có thể được chia thành các vùng báo hiệu nội hạt. Vùng báo hiệu nội hạt bao gồm nhóm hoặc cụm các SP. Sự đấu nối giữa hai mức các SP tới các STP của khu vực và các STP của khu vực (cấu trúc đơn liên kết và cấu trúc đa liên kết). Hai mức của STP được gọi là: - STP quốc gia. - STP khu vực. Đối với mạng báo hiệu quốc tế thì cần có một hoặc nhiều mức phân cấp các STP quốc tế (hình sau). STP Quốc gia STP Quốc tế 2.4. STP tổ hợp và STP không tổ hợp. Có hai loại STP có thể được sử dụng trong mạng báo hiệu. STP tổ hợp: Thường là một tổng đài nội hạt hoặc một tổng đài quá giang có thể thực hiện chức năng STP. Điều này có nghĩa là một phần dung lượng của bộ xử lý có thể được sử dụng cho các chức năng STP. Ưu điểm STP tổ hợp là. - Thực hiện nhanh. - Hiệu quả giá thành (dùng dung lượng của tổng đài đã lắp đặt). - Tổng lưu lượng báo hiệu thấp hơn (lưu lượng trên các tuyến giữa các SP và STP không cần chuyển giao tín hiệu) không có lưu lượng STP. STP không tổ hợp: (STP đứng một mình). ST ST CP STP không tổ hợp là một tổng đài rất đơn giản nó bao gồm hệ thống xử lý APZ và các kết cuối báo hiệu ST và phân hệ kênh chung (hình sau). Những ưu điểm của STP không tổ hợp là: - Toàn bộ dung lượng của bộ xử lý dùng cho chức năng STP. - STP sẽ không bị ảnh hưỡng bởi lỗi ở các phần khác của tổng đài như các STP tổ hợp. 2.5. Độ tin cậy của mạng: Khi lập kế hoạch thì độ tin cậy của mạng là yếu tố rất quan trọng. Cấu trúc của mạng báo hiệu cần được thiết kế sao cho luôn có ít nhất hai luồng tách biệt để thông tin cho tất cả các mối liên hệ trong mạng. Bằng cách này mạng báo hiệu có thể vẫn xử lý lưu lượng khi chuổi các sự cố đơn lẻ xảy ra. Thiết kế mạng theo cách tối ưu (hiệu quả giá thành) điều này có thể đạt được nhờ sử dụng cấu trúc đã thiết kế thay vì sử dụng cấu trúc đơn liên kết. Đơn liên kết. Cặp STP Cặp STP Vùng tandem 3 và 4 Cụm các SP Vùng tandem 1 và 2 Cụm các SP Tất cả các kênh báo hiệu và tất cả các STP được tạo nhóm thành cặp (hình sau). Lo = dung lượng STP yêu cầu khi STP hỏng, trạng thái quá tải Ln = trạng thái bình thường. Lo = Ln + Ln = 2Ln ® Ln = 0,5 . Lo Từ một SP có hai SL cho cặp STP. Nếu một SL bị hỏng thì SL liên kết của cặp sẽ được thiết kế để có thể mang toàn bộ lưu lượng. Nguyên tắc giống như thế được áp dụng khi dung lượng cặp STP liên kết được định cỡ. STP cần có độ dư để đảm bảo cho sự cố STP là 100%. Đa liên kết: Mỗi STP không chỉ có các SL ở một cụm SP mà nó có ở vài cụm SP (hình sau). Vùng Tandem Vùng Tandem Đa liên kết Cum SP Cấu trúc mạng đa liên kết 1 3 4 2 Lo = Ln + 0,5Ln Ln = 0,67Lo Trong trường hợp STP có sự cố thì lưu lượng của STP sẽ được chất tải vào hai STP khác. Như vậy với cấu trúc đa liên kết thì lưu lượng đi tới STP có sự cố được phân bố trong các STP khác. Nhu cầu về độ dư của STP để đảm bảo sự cố của STP là 50%. Cấu trúc của mạng đa liên kết có thể được thiết kế bằng nhiều cách khác hình trên, đó là sự kết hợp của 3 hoặc nhiều STP và 3 hoặc nhiều cụm. Các kênh báo hiệu trực tiếp giữa các SP ở các cum giống nhau hoặc các cum khác nhau và giữa các STP của khu vực ở các vùng khu vực khác nhau có thể được thiết lập nếu cần thiết. 2.6. Các công thức Erlang và đồ thị chuẩn sử dụng: Khi đặt ra yêu cầu về thiết kế mạng, ngoài việc đáp ứng các yêu cầu về kỷ thuật, người ta rất quan tâm đến giá thành và thời gian sử dụng của mạng đó. Theo qui định của quốc tế, mỗi thiết kế mạng phải tồn tại ít nhất là 30 năm vì mỗi sự thay đổi dù nhỏ trong mạng cũng sẽ gây tốn kém rất nhiều và ảnh hưởng đến nhiều vấn đề khác. Muốn đạt được chỉ tiêu như vậy, ta phải dự đoán được khả năng phát triển dịch vụ trong tương lai của từng vùng, điều đó liên quan đến sự phát triển dân số và trình độ dân trí, tức là sự phát triển của các nhu cầu về viễn thông trong từng vùng đó. Để dễ dàng cho người thiết kế, người ta đưa ra lý thuyết lưu thông trong mạng điện thoại. Lý thuyết này trợ giúp đắc lực cho việc tính toán nhằm đưa đến các giải pháp tối ưu cho mạng. Thông thường, các mẫu toán học trong lý thuyết này được xây dựng trên mối quan hệ giữa ba nhân tố. - Cấp (mức) phục vụ. - Lưu lượng thông tin. - Yêu cầu thiết bị. Để đưa ra khái niệm lưu lượng thông tin trong một phần nào đó thuộc mạng, chúng ta dùng đại lượng gọi là cường độ lưu thông. Cường độ lưu thông được đo bằng đơn vị Erlang - Lấy tên nhà khoa học người Đan Mạch (Agner Krarup Erlang - người đã phát triển 3 nhân tố quan trọng ). Cường độ lưu thông có thể được định nghĩa bằng ba cách: Cách 1: Đó là tỷ lệ giữa chu kỳ thời gian mà một thiết bị chuyển mạch chiếm giữ với tổng số chu kỳ thời gian. Ví dụ 1: Một mạch trung kế thuê trên các cuộc gọi khác nhau với tổng số thời gian là 25 phút trong một giờ. Trong 1 giờ đó, cường độ lưu thông sẽ được tính trung bình là: Ví dụ 2: Trong 1 giờ, một thiết bị đo trên 4 mạch trung kế trên tuyến chỉ ra rằng có các khe thời gian thuê lần lượt trên 4 mạch trung kế đó là 25, 15, 18, và 12 phút. (trung bình) Như vậy cường độ lưu thông trên tuyến đó là: Cách 2: Đó là số các thiết bị chiếm đồng thời trong thời gian đo trong một nhóm các thiết bị chuyển mạch. Ví du 1: Có 5 mạch trung kế trên tuyến thuê tại một thời điểm nào đó thì cường độ lưu thông là 5 Erlang. Ví dụ 2: Các mẫu ngẫu nhiên tạo nên trên tuyến. Chẳng hạn 1 giờ, giá trị trung bình của số các đường thuê sẽ là giá trị trung bình của cường độ lưu thông. Cách 3: Đó là sản phẩm của số các cuộc gọi trong một đơn vị thời gian chiếm giữ có nghĩa là cho các cuộc gọi. Ví dụ: Trong một tổng đài nội hạt, tổng số các cuộc gọi trong một giờ là 1800 cuộc. Thời gian chiếm giữ trung bình của mỗi cuộc gọi là 3 phút. Chúng ta tính được mật độ lưu thông. Ta có thể lấy một vài giá trị thực tế sau về lưu lượng của một số loại thuê bao làm ví dụ: - Thuê bao cá nhân : 0,011 ¸ 0,004 Erlang. - Thuê bao thương mại : 0,003 ¸ 0,006 Erlang. - PABX : 0,1 ¸ 0,6 Erlang. - Dịch vụ thoại trả tiền : 0,7 Erlang. Ba khái niệm về lưu lượng: Khi nghiên cưu về lý thuyết lưu thông, người ta thấy rằng ngoài cường độ lưu thông đã nêu ở trên còn có sự mất mát tin tức, sự mất mát tin tức này cũng rất quan trọng khi thiết kế mạng và đòi hỏi cần có các biện pháp kỹ thuật làm giảm tối đa chúng. Chúng ta có khái niệm về lưu lượng như sau: - Lưu lượng đến (Ac) tương đương với cường độ lưu thông ở trên. Lưu lượng đến Mạng Lưu lượng phát ra Lưu lượng mất A Ao Ac - Lưu lượng phát ra (Ao). - Lưu lượng mất A. Khái niệm lưu lượng phát ra được tính toán theo lý thuyết dựa trên lưu lượng đến và số mạch sử dụng cho nó. Lưu lượng mất cũng được tính toán theo lý thuyết từ sự khác nhau giữa lưu lượng đến và lưu lượng phát ra. Tổng lưu lượng đến trong một thời gian nào đó gọi là khối lượng lưu thông. Giờ bận rộn: Mỗi thuê bao có một thói quen gọi điện riêng của mình. Họ không chỉ gọi với thời gian khác nhau, các số gọi khác nhau và không cần biết mình gọi vào lúc mấy giờ. Sự biến đổi tự nhiên trong cường độ lưu thông là do giờ làm việc của họ. Trong vùng gia đình có thể có lưu lượng thấp trong ngày và giờ cao điểm khoảng 5 giờ chiều khi đóng cửa trường học và hết giờ làm việc. Trong vùng thương mại có thể có giờ cao điểm vào khoảng 10giờ đến 11 giờ và giờ cao điểm nữa là 3 giờ chiều. Sau đó lưu lượng giảm. Tất cả các sự biến đổi đó tạo nên sự biến đổi tải trên thiết bị khi lưu lượng trong một vùng của mạng nằm ở cường độ tập trung nhất của nó thì ta dùng khái niệm giờ bận rộn. Giờ này có thể xuất hiện vào các thời điểm khác nhau trong ngày hoặc đêm tuỳ thuộc từng loại thuê bao sử dụng. Mặt khác giờ bận rộn có thể xuất hiện ở các vùng khác nhau trong mạng và ở các dịp khác nhau trong tuần, thàng, năm ... Chính vì vậy để định kích thước cho mạng, chúng ta phải tìm ra giờ cao điểm của mỗi loại thuê bao sau đó tính toán dựa trên cơ sở cường độ lưu thông của mạng. Giờ bận rộn chiếm một khoảng thời gian dài và có lưu lượng lớn nhất. Thời gian chiếm giữ: Dung lượng tổng đài không chỉ được biểu thị trong số các cuộc gọi đồng thời có thể. Các trang thiết bị dùng trong bộ xử lý chuyển mạch của chính nó được chiếm giữ với phạm vi khác nhau trong các giờ khác nhau của ngày. Đó là sự biến đổi thời gian chiếm giữ trung bình. (cuộc gọi/ giờ) Ví dụ: lưu lượng của một tổng đài đo được 400 Erlang trong khoảng giữa 10 giờ ¸ 11 giờ sáng, thời gian chiếm giữ trung bình cho một cuộc gọi là 180s. Ký hiệu Y là số cuộc gọi / giờ. Erlang. Nếu thiết bị điều khiển chiếm 3s trong một cuộc gọi thì lưu lượng tải trên đó là: (cuộc gọi/ giờ) Nếu thời gian chiếm giữ là 15s/ một cuộc gọi thì tỷ lệ các cuộc gọi là: Nếu thời gian chiếm giữ của thiết bị điều khiển giữ nguyên thì lưu lượng tải trên thiết bị là: Erlang. Trong ví dụ trên cho thấy rằng sự thay đổi trong khoảng thời gian của các cuộc gọi trong khuôn khổ các thiết bị điều khiển trong tổng đài không trùng với giờ bận rộn trong các thiết bị chuyển mạch. Sự thử lại nhiều lần các cuộc gọi không thành công: Thực tế không thể thiết kế mạng theo kích thước phục vụ đủ cho đỉnh cao tận cùng của các điểm lưu thông. Ta phải chấp nhận rằng phải có một số các cuộc gọi nào đó bị thất bại do không có đủ các trang thiết bị. Thiết bị quản lý sẽ quyết định phục vụ theo một mức nào đó. Có hai phương pháp chính để giao tiếp với các cuộc gọi cố gắng thử. Sự cân xứng của các cuộc gọi lúc đó là sự không thành công. Điều đó có nghĩa là chúng không được chuyển mạch với nhau (hệ thống nhất). - Tất cả các cuộc gọi được thông suốt nhưng chúng có thể làm mất một khoảng thời gian nào đó (hệ thống trễ). Hệ thống mất: Nếu một thuê bao gặp sự tắc nghẽn (cuộc gọi không được nối vì thiếu thiết bị) thì cuộc gọi đó đang nằm trong cao điểm lưu thông tin tức. Nhưng đồng thời, mức độ của vận rủi cũng được đòi hỏi nghĩa là sự thất bại thuộc về số ít có thể xảy ra tuỳ theo mức độ về sự tắc nghẽn từ trước (có thể là 1% mất trong giờ bận rộn). Khả năng xảy ra tắc nghẽn trong tuyến truyền tin xấp xỉ khả năng xảy ra tắc nghẽn trong các phần biến đổi của mạng. Hệ thống mất là ứng dụng điển hình cho việc định kích thước một số mạch thoại giữa hai tổng đài. Các tham số của đầu vào hệ thống mất là: + Số các cuộc gọi cố gắng thử mà vẩn không thành công trong một đơn vị thời gian ( Y ). + Thời gian chiếm giữ này có nghĩa (s). + Cấp (mức) dịch vụ (Grade of Service - GOS) - tắc nghẽn (%). Hai tham số đầu tiên cho ta cường độ lưu thông theo công thức đã biết: A = Y . S . Hệ thống trễ: Trong hệ thống trễ, do các cuộc gọi thiết lập không thành công nên có thể mất nhiều thời gian trước khi cuộc gọi được nối. Sự phiền phức đối với các thuê bao được đo bởi thời gian đợi. Thời gian đợi nhỏ là vấn đề quan trọng nhất. Một thuê bao có thể không biết được cuộc gọi của mình đã chấm dứt trong trạng thái đợi, nhưng thời gian đợi dài có thể là điều khó chịu rất lớn. Vì vậy, đôi khi người ta thiết lập một giới hạn trên cho thời gian đợi có thể chấp nhận được, nếu vượt quá thời gian này, cuộc gọi sẽ bị huỷ. Hệ thống trễ được sử dụng để định kích thước cho các thiết bị chung như các bộ gửi và nhận mã trong một tổng đài và nó cũng được dùng để định kích thước các liên kết báo hiệu và các STP. Các tham số đầu vào của hệ thống trễ (khi định kích thước các liên kết báo hiệu). - Số các MUS trong một đơn vị thời gian. - Chiều dài trung bình của các MUS. - Cấp phục vụ GOS (có nghĩa là tổng thời gian đợi). Mức phục vụ: Các cuộc gọi không thành công không chỉ do thiếu trang thiết bị (tắc nghẽn) đối với các thuê bao có mức phục vụ thấp trong mạng mà còn có lỗi của thiết bị. Các nhân tố trên đều cần phải quan tâm đến khi cơ quan quản lý quyết định mức phục vụ của các thuê bao. Sự phản ứng của thuê bao: Một nhân tố quan trọng cần phải đưa vào khi tính toán định kích thước cho mạng đó là sự phản ứng thuê bao như các hiện tượng sau: - Quay số sai. - Thuê bao bận. - Tắc nghẽn. - Trễ lớn. Một phản ứng tự nhiên là khi có một cuộc gọi không thành công là việc người ta lại tiếp tục thử lại lần nữa, hành động đó vẫn chiếm giữ trang thiết bị. Khi có một số lớn các cuộc gọi cố thử như vậy, tổng đài có thể bị ngưng trệ lại mặc dù vẫn tồn tại dung lượng trống trên các đường thoại. Công thức Erlang 1: Công thức Erlang 1 dùng để tính độ tắc nghẽn đối với hệ thống mất. Khi sử dụng công thức này cần 4 điều kiện sau: - Hệ thống mất: nghĩa là cuộc gọi bị hỏng do tắc nghẽn, không đấu nối được với đầu bên kia và không có sự gọi cố thử lại. Thực tế khi cuộc gọi không thành công, người ta gọi thử lại ngay lập tức. - Dễ ảnh hưởng ở mức độ cao: Tức là một đầu vào rỗi có thể liên hệ với một đầu ra rỗi nào đó. - Lưu thông thuần tuý: Nghĩa là thời gian giữa các cuộc gọi là ngẫu nhiên. Các cuộc gọi nguồn có số lượng lớn: Nghĩa là dù có hay không có các cuộc gọi đang tiến triển, lưu lượng vẫn hầu như không đổi vì nó vẫn ở mức độ cao. Về giả thiết lý tưởng, các cuộc gọi nguồn này có số lượng là vô cùng. Khi 4 điều kiện trên đầy đủ, công thức Erlang 1 được ghép sử dụng: E: Mức độ tắc nghẽn của hệ thống. n: Số lượng mạch. A: Lưu lượng phát ra. Ví dụ: E1 (5.2,7) cho ta biết mức độ tắc nghẽn của hệ thống trên các trang thiết bị với 5 đầu ra và lưu lượng phát ra là 2,7 Erlang. ÞE1 (5.2,7) = 0,8519 Erlang. Công thức Erlang 2 như sau: Khi các cuộc gọi bị tắc nghẽn nhưng vẫn giữ nguyên trạng thái đợi cho đến khi chúng được phục vụ thì được gọi là hệ thống trễ. Công thức Erlang 2 cho phép tính toán khả năng tắc nghẽn của hệ thống này: Các điều kiện cho công thức Erlang 2 cũng giống như ở công thức Erlang 1 nhưng chỉ thay điều kiện đầu tiên đó là “hệ thống mất” thành “hệ thống trễ”. Công thức Erlang 2 như sau; Với A<n n 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0 1 E =2%o E =5%o E=10%o E=20%o E=50%oo E=100%oo E=150%oo E=85%oo 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 2,7 A Erlang A n ® 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 05 047619 001189 000020 10 090909 004525 000151 000004 15 130435 009688 000484 000018 000001 20 166667 016393 001092 000055 000002 25 200000 024390 002028 000127 000006 30 230769 033457 003335 000250 000015 2.30 96970 444912 254334 127588 055437 020809 006791 00149 000498 000114 2.40 705882 458599 268406 138706 062423 024361 008283 002479 000661 000159 2.50 714286 471698 282167 149916 069731 028234 009983 003110 000863 000216 2.60 722222 484241 295614 161179 077331 032424 011900 003853 001112 000289 2.70 729730 496256 308738 172458 085194 036922 014717 014717 001413 000381 2.80 736842 507772 321537 183724 093288 041718 005712 005712 001774 000496 2.90 743590 518816 334009 194948 101584 046801 006848 006848 002202 000638 3.00 750000 529412 346154 206107 110054 052157 008132 008132 002703 000810 Đồ thị tính toán công thức Erlang1 và bảng giá trị Bằng thực nghiệm, người ta còn xây dựng các đồ thị chuẩn phục vụ cho việc thiết kế mạng. Dưới đây trình bầy hai đồ thị chuẩn mà chúng ta sẽ sử dụng để xem xét vấn đề tính toán định kích thước cho mạng, đó là đồ thị hình (1) và đồ thị hình (2). Trong hình (1) và hình (2) ta có: W - Tổng thời gian trễ tính theo ms. W cũng chính là tiêu chuẩn về GOS. a - Lưu lượng tải trên một đường liên kết báo hiệu. EPM: Khả năng xảy ra lỗi trong đơn vị bản tin báo hiệu (MSU). NL : Số đường liên kết yêu cầu ( theo tính toán). Ns : Số các MSU chuyển trong một giây trong trường hợp tải bình thường. Ngoài các thông số nêu trên, để thiết kế mạng người ta còn căn cứ vào một số thông số khác như: tm = a/(n-A) = Thời gian đợi trung bình cho một cuộc gọi xếp hàng. T = S/(n-A)* D(n,A) = Thời gian đợi trung bình cho một cuộc gọi bất kỳ. S : Là thời gian chiếm giữ máy trung bình. Việc định kích thước cho phòng tổ chức điện thoại (các thao tác viên điều khiển các thiết bị) dựa trên giá trị thời gian đợi trung bình nào đó (T), giá trị cường độ lưu thông (A) và thời gian thiết lập cuộc gọi trung bình. 200 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 100 1000 300 900 400 800 500 600 700 NL NS a = 0.10 = 0.15 = 0.20 = 0.25 = 0.30 Hình (2) Đồ thị quan hệ giữa NL, NS, a 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0 1 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 erl 0 0,8 EPM = 5 x 10-3 = 2 x 10-3 = 1 x 10-3 = 0 a w Hình (1) Đồ thị quan hệ giữa W, a, EPM CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG. 3.1. Thiết kế các nút chuyển mạch. Việc thiết kế ở đây là chọn ra mô hình thích hợp cho các nút mạng báo hiệu chứ không phải là thiết kế mạch điện. Các nút của mạng báo hiệu chính là các điểm báo hiệu SP và các điểm chuyển báo hiệu STP. Việc chọn mô hình cho các SP và các STP là rất quan trọng, vì mạng có đảm bảo cho tương lai không và giá thành có hợp lý không là nhờ vào phần lớn bước đi đầu này. Mạng báo hiệu số 7 đặc trưng bởi sự tách biệt với mạng thoại, do đó cấu trúc của nó có thể chọn tới mức tối ưu mà không ảnh hưởng tới mạng thoại. Đầu tiên ta chọn các cấp cho tổng đài mạng. Việc chọn các cấp này tuỳ thuộc vào qui mô lớn hay nhỏ của mạng, tức là tuỳ thuộc vào dân số và nhu cầu sử dụng mạng viễn thông của các vùng trong nước. Cấu trúc mạng có thể xây dựng như sau: PSTN GSM ISC TE TA LE MS HÀ NỘI T.P. HỒ CHÍ MINH Ở hình trên: ISC : Tổng đài cổng quốc tế. TE : Tổng đài trung kế quốc gia. TA : Tổng đài tandem vùng. ISC: Đảm bảo việc giao tiếp giữa ta với các nước khác có quan hệ viễn thông với nhau. Hiện nay nước ta có thể đặt 3 cổng quốc tế tại Hà Nội, Đà Nẵng và Thành Phố Hồ Chí Minh vì nước ta có quan hệ viễn thông khá rộng rãi với các nước khác, khi xảy ra tắc nghẽn trên một tuyến nào đó trong 3 tuyến thì việc chọn tuyến sẽ dễ dàng hơn và có khả năng an toàn cao hơn. TE: Chịu trách nhiệm liên hệ giữa các miền của đất nước đặc biệt là hai miền Bắc - Nam vì nhu cầu viễn thông ở hai niền này là cao nhất nên cũng chỉ cần đặt hai tổng đài trung kế quốc gia tại Hà Nội và T.P.Hồ Chí Minh. Khi nhu cầu viễn thông lớn nhiều nữa thì có thể đặt thêm một TE ở Đà Nẵng vì hiện nay, mạng viễn thông ở Đà Nẵng mới chỉ phát triển và bản thân Đà Nẵng cũng chỉ là một vùng nhỏ. TA: Liên hệ giữa các vùng trong một miền giữa ba miền Bắc, Trung, Nam đều phải có Tandem, số Tandem được tính toán cụ thể tuỳ theo số vùng trong một miền. LE: Là tổng đài vô tuyến, nó quản lý thuê bao trong địa hạt của nó nên số LE được tính theo số thuê bao trong vùng. Phương pháp tính toán: Căn cứ vào dân số và nhu cầu sử dụng mạng viễn thông trong từng vùng, căn cứ vào dung lượng của tổng đài hiện có ta tính được số tổng đài nội hạt trong một vùng. Khi đã được số các tổng đài nội hạt trong vùng ta lại tính số Tandem cần có thể chuyển thông tin giữa các tổng đài Local trong một vùng với nhau, giữa các Local của 3 niền khác nhau và các cuộc gọi đi quốc tế vì các kiểu cuộc gọi như vậy đều đi qua tổng đài Tandem. Việc tính toán như vậy tuỳ thuộc vào tỷ lệ tương đối giữa các kiểu cuộc gọi, số vùng trong địa bàn Tandem quản lý. Chúng ta không thể thiết kế dung lượng dư thừa để thoả mãn mọi kiểu cuộc gọi vào mọi thời điểm được vì như thế không những gây tốn kém rất nhiều mà còn gây lãng phí và thất thu cho cơ quan chủ quản viễn thông. Tiếp đó ta thiết kế các trung kế quốc gia, các trung kế này chịu trách nhiệm với các cuộc gọi ở giữa các miền với nhau. Các cổng quốc tế gồm 3 tổng đài đặt ở 3 miền, chúng đảm bảo các cuộc gọi từ trong nước ra và từ ngoài vào, việc đấu nối các cổng quốc tế với nước ngoài có thể thực hiện bằng cáp quang, vệ tinh ... 3.2. Thiết kế mạng truyền dẫn số: Một mạng truyền dẫn gồm có các nút và hệ thống truyền tải. Để đảm bảo an toàn về thiết bị và mạng lưới, chúng ta phải xét đến tổng đài và các kênh báo hiệu. Về mặt thiết bị tổng đài mà nói thì bản thân mỗi thiết kế mạch đã có sẵn giải pháp an toàn cho thiết bị. Ví dụ: CP (bộ xử lý trung tâm) và các RP (bộ xử lý vùng)...v.v. Đều có hai thành phần hoạt động song song với nhau, khi có lỗi xuất hiện trong thành phần đang hoạt động thì phần dự phòng và phần hoạt động sẽ tìm lỗi. Nếu vì lý do nào đó phần hoạt động dừng hẳn thì phần dự phòng sẽ hoạt động thay. Sau đây ta xét phương pháp định kích thước cho các đường báo hiệu: Thủ tục địng kích thước cho các LS như sau: - Định nghĩa độ dài trung bình của MSU (Nm). Có thể đạt được nhờ trộn lẫn các dịch vụ và dãy báo hiệu. - Chọn đồ thị dung lượng thích hợp theo Nm. - Chọn đường cong trên đồ thị theo EPM. - Dùng yêu cầu GOS để đọc ra tải tối đa trên đường liên kết. - Dùng số MUS chuyển trong 1 giây Ns để đọc ra trên đồ thị định kích thước số đường liên kết NL yêu cầu. - Gấp đôi giá trị đọc ra vì lý do độ tin cậy. Giả thiết rằng chúng ta có hai kiểu cuộc gọi. Các cuộc gọi trong nước (80%). Dãy báo hiệu 1 (một hướng). IAM : 18 Octet. SAM : 15 Octet. CLF : 12 Octet. Các cuộc gọi ngoài nước (20%). Dãy báo hiệu 2 (một hướng). IAM : 22 Octet. SAM : 14 Octet. CLF : 12 Octet. Độ dài trung bình tin tức dãy 1 là 15 Octet. Độ dài trung bình tin tức dãy 2 là 16 Octet. NM = 0,8 * 15 + 0,2 * 16 = 15,2 W. Bước tiếp theo là chọn đồ thị dung lượng thích hợp. Chỉ có đồ thị thích hợp cho NM = 15 (gần đúng). Tính toán dung lượng: báo hiệu kênh N7. D900 - 10W : Tổng độ trễ tính theo ms. CCS 7 a : Tải lưu thông trên một đường liên kết bằng. BI = 6.400 Các MSU không tính truyền ngược lại đo bằng. NM : 15 Erlang. NF : 16 BFI : Cường độ bit lỗi trên một liên kết báo hiệu. TL : 30 BI : Cường độ bit. NM : Số các Octet của một khối tin báo hiệu. NF : Số Ocete khối báo hiệu điền đầy. TL : Vòng thời gian truyền báo hiệu bao gồm cả thời gian xử lý trong các đầu cuối báo hiệu theo ms. EPM : Khả năng lỗi trong MSU = BFI * NM * 8 Trong đồ thị dung lượng có các đường cong cho các giá trị khác nhau của EPM. EPM có thể được tính theo công thức sau: EPM = BFI * NM * 8 Giả thiết rằng cường độ bit lỗi đã đo được là: BFI = 0,000015 Khi đó ta có: EPM = 0,000015 * 15,2 * 8 = 0,001824 Như vậy trong đồ thị quan hệ giữa W, a, EPM, ta có thể đọc ra giá trị của a tức là tải lưu thông trên một đường liên kết tính theo một đường bằng Erlang, a xấp xỉ 0,3 Erlang. Ta lại giả thiết rằng số các MSU chuyển trong một giây khi tải bình thường là NS = 300. Bây giờ ta có thể đọc ra từ đồ thị định kích thước ( quan hệ giữa NL, NS, a) số đường liên kết theo yêu cầu là NL = 2. Vì lý do độ tin cậy mạng, ta phải dùng 2 bộ đường liên kết với mỗi bộ có hai đường kiên kết. Việc định kích thước cho các STP có thể thực hiện bằng nhiều cách đơn giản. Giá trị bình thường cho tải STP, trong STP kết hợp khoảng 5% dung lượng bộ xử lý có thể dùng cho lưu thông STP có nghĩa là 10% khi có lỗi trong cặp STP. Trên đây chỉ là một ví dụ nhỏ cho việc định kích thước cho các đường báo hiệu, trong thực tế các số liệu để tính toán không phải là các giá trị xác định, vì vậy nhiệm vụ của người thiết kế là phải nhìn một cách tổng quát vào xu hướng phát triển dịch vụ viễn thông trong từng vùng để tính toán một cách hợp lý, tránh được sự lãng phí khi thiết kế quá dư thừa cũng như việc thiết kế không đủ dung lượng dẫn tới tắc nghẽn trong mạng và mạng hoạt động một cách vô ích vẫn không nối được các thuê bao với nhau. 3.3 . Vấn đề đồng bộ mạng: Tổng đài 1 Bộ đệm mềm dẻo Tổng đài 2 f1 f1 f2 f2 Ví dụ về hai tổng đài đọc và viết thông qua bộ mềm dẻo Viết Đọc Trong hình sau, chúng ta thấy hai tổng đài. Một tổng đài hoạt động với tốc độ của nó. Trung gian giữa chúng được đặt một bộ đệm mềm dẻo (Elastic buffer). Chúng ta viết vào trong bộ đệm với tốc độ của tổng đài 1 (f1) và đọc ra với tốc độ của tổng đài 2 (f2). Nếu f1 và f2 khác nhau với tần số không đổi thì chúng ta sẽ không huỷ bỏ được sự tràn bộ đệm, sự gọi trượt trong khoảng thông thường. Nếu f2>f1 ta sẽ đọc nhanh hơn viết và các thông tin giống nhau bị lặp lại. Nếu f1>f2, thì ta viết nhanh hơn đọc, và như thế thông tin sẽ bị mất mát. Để giảm tỷ lệ trượt chế ngự trên các tần số khác nhau giữa hai tổng đài, người ta đặt một đồng hồ giả để đồng bộ chúng với nhau. Bộ đệm mềm dẻo dù sao vẫn phải quan tâm đến sự thay đổi pha. CCM: (Cesium Clock Module): Đây là đồng hồ Cesi đặc biệt thích nghi với hệ thống AXE. Nó được sử dụng thông thường trong tổng đài quốc tế. Một đồng hồ Cesi là một con lắc nguyên tử không bị hoá già. CCM được đặc trưng bởi độ sai lệch tần là 7.10-12 trong CCITT sách xanh G 811. Giao diện trong 8 KHz Giao diện ngoài R C F ETC ETC ICM ETC ETC Kênh số G 703 Kênh số G 703 Đồng hồ Cesi FDH 2048 KHz 1544 KHz 5 KHz 2048 KHz 300 KHz CLM CLM CLM RCF: trường đồng hồ chuẩn và các chuẩn đồng hồ RCM (Reference Clock Module): Đây là một lò dao động vững chắc được điều khiển bởi một bộ dao động tinh thể OCXO. Nó vẫn được coi là một chuẩn dự trữ cho tới khi mọi chuẩn khác bị lỗi. RCM tuân theo CCITT sách xanh G 812. Bộ nhớ tần số của RCM: Độ lệch của RCM chỉ nhỏ hơn 1.10-10 trong một ngày, nhưng theo thời gian, độ lệch này cũng trở nên rất quan trọng và nó gây nên tác động pha khi RCM được đổi thành đồng hồ chuẩn hoạt động. Để ngăn cản độ lệch tần quá lớn, chức năng nhớ tần số sẽ lưu giữ giá trị tương ứng của sự sai pha giữa RCM và đầu ra CLM để bù tần số đầu ra RCM. Bộ nhớ tần số này được cập nhật 5,5 giờ một lần. Bộ nhớ sự lệch tần của RCM: Khi một tổng đài được trang bị cả RCM và CCM thì RCM cũng có bộ nhớ lệch tần số. Sự hoá già của RCM được so sánh với CCM khi RCM đang ở chế độ dự phòng và được thực hiện 1 tuần 1 lần. Khi RCM được đổi sang chế độ hoạt động chính thì bộ nhớ độ lệch tần được bù theo sự đánh giá lệch tần cỡ 2.10-12. Bộ giám sát chuẩn: Có 4 kiểu đồng hồ giám sát chuẩn trong AXE - 10. - Giám sát tần số (Frequency Supervision). - Giám sát lơ đãng (Wander Supervision). - Giám sát ngắn ( Interrapt Supervision). - Giám sát goài ( Extenrnal Supervision). 8 KHz từ chuẩn X 125 micro giây e Đầu đưa ra chuyển mạch Bộ đo sai pha Bộ điều chỉnh Bộ dao động điều khiển e u x y 8 KHz 4 KHz Vòng khoá pha trong CLM Bộ đệm mềm dẻo: Bộ đệm này được đặt trong ETC, nó là một bộ đệm vòng, một khung rộng với độ trễ ít nhất là 18 micro giây. Khi độ rộng trượt là một khung thì có nghĩa là đã bị mất hoặc lặp lại 1 byte trong một kênh khi trượt xuất hiện. Độ trễ này rất cần thiết để ngăn cản sự lặp lại trượt. Ví dụ như các tín hiệu có thể bị làm hỏng khi có hiện tượng nhanh pha (jitter) hay chậm pha (Wander) thì ta cần phải có giới hạn mỗi khi trượt xuất hiện. Vòng khoá pha PLL: Trong CLM chúg ta có thể tìm thấy vòng khoá pha PLL (như hình sau). Trên đây ngụ ý rằng cần phải biết chất lượng của chuẩn mà ta đo lại. Các chuẩn đồng hồ trong AXE phải được phân phối bất kỳ lúc nào trên sự so pha với đầu ra CLM phải được kiểm tra thường xuyên, trong thực tế là cứ 4 lần trong một giây. Sẽ càng sớm càng tốt nếu như các chức năng giám sát khám phá ra rằng một chuẩn đồng hồ đã vượt qua giới hạn lệch tần của chính nó, khi đó, một bộ xử lý sẽ được khởi động để định ra chuẩn nào sai. Để thu được lợi ích một cách đầy đủ của bộ giám sát tần số thì phải có ít nhất 3 chuẩn đồng hồ nối vào nó. Hai nguồn nối đến từ cùng một nguồn không phải là độc lập với nhau và đó là cơ hội tốt để thay đổi tần số của cái tồi hơn một cách kịp thời. Hơn nữa việc nhân đôi các liên kết vì lý do tin cậy sẽ rất dễ dàng cho việc thay đổi chuẩn đồng hồ. Nếu ta chỉ có hai chuẩn độc lập, ta sẽ tìm ra cả hai độ lệch so với điểm chuẩn giữa, nhưng khi đó ta sẽ không biết cái nào là sai. Với trường hợp đó, ta tiếp nhận một báo động trên một giám sát tần số nơi mà chuẩn thực hiện và chuẩn hiển thị lỗi được biểu diễn. Nếu lỗi hiển thị và chuẩn biểu diễn trở thành giống nhau thì đồng hồ chuẩn sẽ được dừng lại. Bộ giám sát Wander: Sự chậm hay nhanh của các tần số lớn hơn 2Hz được giám sát bởi việc tính toán sai pha giữa hai lần đo liên tiếp. Khi giới hạn chậm hay nhanh pha đã quá ở hai đầu ra trong 10 lần đo liên tiếp thì chuẩn đang bị nghi ngờ sẽ được dừng lại. Bộ giám sát interrupt: Nếu không tìm ra 1 tín hiệu nào trong vòng 100 lần đo thì chuẩn bị dừng. Bộ giám sát ngoài: Bộ giám sát ngoài được đặt trong FTC và bộ giám sát này có chứa các tín hiệu báo động AIS, sự mất các khung thẳng LQS, và các đầu cuối báo hiệu mạng SNT. Việc thay đổi MODE đồng bộ: Việc thay đổi các cấu hình đồng bộ mạng sẽ tốt hơn nếu được thực hiện trong khi tổng đài đang hoạt động vì việc dừng tổng đài là một việc hết sức tai hại, AXE 10 đặc trưng bởi hai vùng dữ liệu, một vùng hoạt động còn một vùng dự phòng. Khi thay đổi các cấu hình đồng bộ, ta chỉ việc sang vùng dự phòng, làm các phép đo và kiểm tra thông suốt trước khi kích hoạt bằng một lệnh đơn giản. ISC TE TA LE Clock chuẩn Giả pháp đồng bộ khi có nguồn Clock nguyên tử chuẩn quốc gia Giải pháp về nguồn đồng bộ: Khi chúng ta có nguồn Clock nguyên tử chuẩn quốc gia, ta chỉ cần cung cấp xung đồng hồ cho các cấp của mạng (hình sau). Tất nhiên khi có nguồn Clock nguyên tử chuẩn quốc gia, những yêu cầu về độ tin cậy của nguồn Clock phải được bảo đảm như đã nêu ở phần trên. Khi không có nguồn Clock nguyên tử chuẩn quốc gia, chúng ta lấy nguồn Clock từ bên ngoài. Cấp ISC lấy đồng bộ với tổng đài cổng quốc tế của nước ngoài, sau đó các cấp sau lại đồng bộ theo các cấp trên của nó với tiêu chuẩn về sai số là: ISC : 10-10 s/ ngày TE : 10-9 s/ ngày TA : 10-8 s/ ngày LE : 10-7 s/ ngày Clock ngoài Đồng bộ Đồng bộ ISC TE TA LE Giải pháp đồng bộ khi không có nguồn Clock nguyên tử chuẩn quốc gia Đồng bộ BSC 1 Mạng PSTN Mạng GSM MSC BSC 2 BSC 3 B T S M S MSC BSC 5 BSC 4 BSC 6 1 Đường No.7 B T S B T S B T S B T S B T S M S Miền Bắc Miền Trung Miền Nam ISC TE TA STP SP LAPDm 4 đường No.7 4 đường No.7 4 đường No.7 2 Đường No.7 2 đường No.7 1 đường No.7 1 đường No.7 4 đường No.7 3.4. Đề xuất sơ đồ thiết kế mạng. KẾT LUẬN Hiện nay mạng GSM ở Việt Nam đã nhanh chóng phát triển vùng phủ sóng ngày càng rộng. Các tổng đài di động số của các hãng SIEMEN, SoNy Ericson, Alcated đã sử dụng báo hiệu số 7 trong nội bộ mạng. Công việc thiết kế mạng báo hiệu số 7 cho mạng thông tin di động số rất khó và đòi hỏi trình độ cao. Phải nắm chắc được hệ thống và báo hiệu trong mạng và báo hiệu ngoài mạng, báo hiệu giữa các hệ thống di động số khác nhau. Trong nội bộ mạng di động số hiện nay đã sử dụng hệ thống tín hiệu số 7 , song báo hiệu giữa tổng đài cố định và mạng di động số hiện nay sử dụng hỗn hợp báo hiệu số 7 và R2. Ngoài ra mạng viễn thông của nước ta hiện nay sử dụng rất nhiều loại tổng đài với báo hiệu sử dụng khác nhau, chất lượng truyền dẫn chưa cao. Chính vì thế mà báo hiệu số 7 chưa phát huy được ưu điểm của nó. Trong đồ án này tôi đã đưa ra một mạng báo hiệu số 7 trong thông tin di động phù hợp với mạng viễn thông quốc gia. Tôi tin rằng trong tương lai nếu được làm việc ở lĩnh vực này, tôi sẽ nghiên cứu sâu về chúng. Tuy nhiên do kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn rất non, tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, các cô, các chú và các bạn. Hà Nội, Ngày 09 Tháng 02 Năm 2007 Sinh Viên: Trần Việt Dũng CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A ACSE Association Control Service Element Phần tử dịch vụ điều khiển liên kết AE Application Entily Thực thể ứng dụng AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép thâm nhập ALH Air Link Handler Bộ điều khiển kênh vô tuyến ANM Answer Message Bản tin trả lời AP Application Part Phần ứng dụng ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động ASE Application Service Element Phân tử dịch vụ ứng dụng AUC Authentication Senter Trung tâm nhận thức B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BIB Backward Indication Bit Bit chỉ thị hướng nghịch Bm Full rate TCH BCH toàn tốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Station Indentity Code Mã nhận dạng trạm gốc BSN Backward Sequence Number Chỉ số thứ tự hướng nghịch BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc BSSAP BSS Application Part Phần ứng dụng BSS BSSMAP BSS Management Application Part Phần ứng dụng quản lý BSS BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C CC Connection Confirm Xác nhận đấu nối CC Country Code Mã quốc gia CCCH Common ControlChannel Kênh điều khiển chung CCITT Commite Consultatif International Telegraphic et Telephonique Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện thoại và điện báo CCS7 Common Channel Signaling No7 Hệ thống báo hiệu kênh chung số7 CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô toàn cầu CI Cell Identity Nhận dạng ô CIC Circuit Identity Code Mã nhận dạng mạch CK Chech Sum Tổng dư CL Connectionless Không đấu nối CO Connection Oriented Đấu nối có hướng CON Connection Bản tin đấu nối COT Continue Bản tin tiếp tục CR Connection Request Bản tin yêu cầu đấu nối CRC Retransmission Error Connection Phương pháp sửa lỗi bằng cách phát lại CREF Connection Refused Bản tin từ chối kết nối CSPDN Circuit Switched Public Data network Mạch số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch D DLCE Data Link Connection Equipment Nhận biết đấu nối kênh số kiệu DPC Destination Point Code Mã điểm đích DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối số liệu DTAP Direct Transfer AP Phần ứng dụng chuyển giao trực tiếp DUP Data User Part Phần khách hàng số liệu E ED Expedited Data Đơn vị số liệu báo hiệu xúc tiến EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị ERR Protocol Data Unit Error Bản tin lỗi đơn vị số liệu giao thức ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu F F Flag Cờ hiệu FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FCCH Frequency Connection Channel Kênh hiệu chỉnh tần số FIB Forward Indicator Bit Bit chỉ thị hướng thuận FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian FISU Fill In Signal Unit Đơn vị báo hiệu thay thế FSN Forward Sequence Number Chỉ số thứ tự hướng thuận G GMSC Gateway MSC Tổng đài MSC cổng GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu GT Global title Nhãn toàn cầu H HDLC Hight Level Data Link Control Thể thức điều khiển kênh số liệu mức cao HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú I I Idle Khoảng trống, bít trống IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ khởi đầu IMEI International Mobile Subscriber Indentity Nhận dạng thiết bị trạm di động quốc tế ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số liệu đa dịch vụ IN Interlligent Network Mạng thông minh ISO International Standard Organization Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế IMSI International MS Identity Nhận dạng MS quốc tế ISUP ISDN User Part Phần khách hàng ISDN IT Inactivity Test Kiểm tra tính không tích cực L LA Location Area Vùng định vị LAI Location Area Identifier Nhận dạng vùng định vị LAC Location Area Code Mã vùng định vị LAPD Link Access Procedures on D Channel Thủ tục truy nhập kênh trên kênh D LI Length Indicator Chỉ thị độ dài LAPDm Link Access Procedures on Dm Channel Thủ tục truy nhập trên kênh Dm Lm Half Rate TCH Kênh TCH toàn tốc LR Location Reference Số chuẩn nội bộ LS Link Set Trạng thái kênh báo hiệu LSSU Link Status Signal Unit đơn vị báo hiệu trạng thái riêng M MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động MCC Mobile Country Code Mã quốc gia di động ME Mobile Equipment Thiết bị di động MGT Mobile Global Title Tiêu chuẩn của di động MNC Mobile Network Code Mã mạng di động MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSIN Mobile Station Indentification Number Số nhận dạng MS MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động MSRN MS Roaming Number Số lưu động MS MSU Message Signaling Đơn vị báo hiệu bản tin MTP Mobile Application Part Phần chuyển tiếp báo hiệu N NDC National Destination Code Mã đích quốc gia NI Network Indicator Chỉ thị mạng NSDU Network Service Data Unit Đơn vị số liệu dịch vụ mạng NSP Network Service Part Phần dịch vụ mạng O OMAP Operation Maintenance and Administration Phần khai thác bảo dưỡng và quản trị mạng OMC Operation and Maintenance Center Trung tâm khai thác và bảo dưỡng OPC Original Point Code Mã điểm gốc OSI Open System Interconection Liên kết các hệ thống mở P PC Presentation Conection Đầu nối trình bày PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã PD Protocol Discrimission Phân biệt thủ tục PIN Presonal Identification Number Số nhận dạng cá nhân PLMN Publie Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PRC Preventive Retransmission ErrorConrection Sửa lỗi theo phương pháp phát lại PSPDN Publie Switched Packet Data Network Mạng số liệu chuyển mạch gói công cộng PSTN Publie Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng R RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên REL Release Message Bản tin giải phóng RLC Release Complete Message Bản tin hoàn thành giải phóng RLSDS Released Message Bản tin giải phóng đấu nối S SAPI Service Access Point Identifier Nhận biết điểm truy nhập dịch vụ SACCH Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậm SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển đấu nối báo hiệu SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ SCLC SCCP Connectionless Control Điều khiển không đấu nối SCCP SDCCH Stand alone Dedicated Control Channe Điều khiển dành riêng đứng một mình SCP Service Control Channel Điểm điều khiển dịch vụ SDL Signaling Data Link Kênh số liệu báo hiệu SF Status Field Trường trạng thái SI Service Indicator Chỉ thị dịch vụ SIB Service Indication Buzy Chỉ thị trạng thái SIF Signal Information Field Trường thông tin báo hiệu SIM Subscriber Identity Mobile Module nhận dạng thuê bao SIO Service Information Octet Octet thông tin dịch vụ SL Signaling Link Kênh báo hiệu SLS Signaling Link Selection Lựa chọn kênh báo hiệu SP Signaling Point Điểm báo hiệu SPC Signaling Point Code Mã điểm báo hiệu SS Switching System Hệ thống chuyển mạch SSN Subsystem Number Chỉ số phân hệ hệ thống con SSP Service Switching Point Điểm chuyển mạch dịch vụ STP Signaling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu SU Signal Unit Đơn vị báo hiệu T TAC Type pproval Code Mã công nhân loại TC Transacion Capabilities Các khả năng trao đổi TCAP Transacton CapabilitiesApplication Part Phần ứng dụng các khả năng trao đổi TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TDMA Time Divition Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TEI Terminal End point Identifier Nhận dạng điểm cuối của đầu cuối TMSI Temporaty MS Identity Nhận dạng MS tạm thời TRX Transceiver Máy thu phát TS Time Slot Khe thời gian TUP Telephon User Part Phần khách hàng điện thoại U UDT Unit Data Số liệu đơn vị UDTS Unit Data Service Dịch vụ số liệu đơn vị UP User Part Phần khách hàng V VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú VAD Voice Activity Detection Phát hiện tích cực tiếng VEA Very Early Assignment Cấp phát (chỉ định, gán) rất sớm TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thông tin di động số. PTS Nguyễn Phạm Anh Dũng. 2. Mobile Communication System D900 SIEMEN. 3. CCITT Specifcation Signalling System N 07 White Boock 1992 4. Signalling System N 07: A Tutorial Abdi R.Modirreri Ronald A.Skoog IEEE- 1990 5. Signalling in Telecommunication Network. S. elch 6. ACATEL 900/ 1800. 7. Thông tin di động số CELLULAR. VŨ ĐỨC THỌ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 PHẦN I: TỔNG QUAN THÔNG TIN DI ĐỘNG 2 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO 2 1. Sự phát triển của các dịch vụ tế bào (Tổ ong- Cellular) 2 2. Cấu trúc cơ bản của mạng tế bào 3 CHƯƠNG II : PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP KÊNH TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 6 kỹ thuật ghép kênh (Multiplexing) 6 2. FDMA 6 3. TDMA 7 4. CDMA 8 5. So sánh các công nghệ FDMA, TDMA với CDMA ứng dụng trong thông tin di động tế bào: 11 CHƯƠNG III : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AMPS 15 Giới thiệu chung 15 So sánh một số các thông số giữa các hệ thống analog 16 `CHƯƠNG IV : CẤU TRÚC MẠNG GSM 17 1. Cấu trúc mạng GSM 17 2. Hệ thống GSM 18 2.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS) 18 2.2. Trạm di động(MS) 20 2.3. Hệ thống con BSS 20 2.4. Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS) 21 3. Cấu trúc địa lý của mạng 22 4. Mô hình tham chiếu OSI 23 5. Các đặc trưng của GSM 25 CHƯƠNG V : MẠNG VMS - MOBIFONE 29 1. khái quát chung 29 2. Chương trình phát triển dịch vụ hệ thống thông tin di động 30 3. Các dịch vụ giá trị gia tăng hiện đang được cung cấp cho thuê bao MobiFone và Mobicard 30 4. Cấu trúc cell và tần số 33 PHẦN II. HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG MẠNG GSM 35 CHƯƠNG I: HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG MẠNG DI ĐỘNG 35 1.1.Tổng quan: 35 1.2. Các thành phần của người sử dụng trong mạng GSM 35 1.3. Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Aplication Part). 36 1.4. Báo hiệu giữa MSC và BSS (BSSAP). 38 1.5. Báo hiệu giữa BSC và BTS ( LAPD ): 46 1.6. Báo hiệu giữa BTS và MS (LAPDm). 49 1.7. Báo hiệu trong GSM 52 . CHƯƠNG II: CÁC MỤC TIÊU CẦN ĐẠT VÀ KẾ HOẠCH THIẾT KẾ MẠNG 53 2.1. Các mục tiêu cần đạt: 53 2.2. Các thành phần của mạng báo hiệu 54 2.3. Cấu trúc của mạng 54 2.4. STP tổ hợp và STP không tổ hợp 56 2.5. Độ tin cậy của mạng 57 2.6. Các công thức Erlang và đồ thị chuẩn sử dụng 59 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG. 70 3.1. Thiết kế các nút chuyển mạch 70 3.2. Thiết kế mạng truyền dẫn số 72 3.3 . Vấn đề đồng bộ mạng 75 KẾT LUẬN 82