Đồ án Mạng thông tin di động số GSM

ở 1 CCH, thì ta nói rằng tồn tại kết nối lớp 2 ở CCCH này. Việc thiết lập 1 kết nối lớp 2 có nghĩa rằng cả 2 phía dành 1 không gian nhớ cho các số phát và thu đúng cũng như bộ đệm cho các khung I chưa được công nhận (cần phát lại các khung này) không gian nhớ này được giải phóng khi xoá kết nối lớp 2. Vì các bản tin BMS được đánh số riêng so với các bản tin khác, nên trong cùng 1 kênh CCH có thể tồn tại 2 kết nối lớp 2 độc lập: một cho các bản tin SMS và 1 cho các bản tin lớp 3 khác. Các khung không đánh số được nhận dạng bởi số 1 trong 2 bít có ý nghĩa thấp nhất của trường điều khiển. Các khung này không có sốt phát cũng như số thu. Các khugn này không được công nhận vì thế máy thu không thể yêu cầu phát lại. Các khung không đánh số được phân biệt thành: - Thiết lập chế độ đồng bộ cân bằng (SABM): thiết lập kết nối lớp 2. - Giải phóng kết nối (DISC): xoá kết nối lớp 2. - Công nhận không đánh số (UA): để công nhận SABM hay 1 UA khác. - Chế độ không kết nối (DM): phủ định SABM; nó cũng được sử dụng khi 1 khung I hay S được phát đến mà kết nối lớp 2 chưa được thiết lập. - Thông tin không đánh số (UI): phát trường thông tin không có kết nối lớp 2. SABM, DISC và UI là các lệnh, còn UA và DM là các trả lời. UI luôn luôn chứa trường thông tin, nhưng DISC và DM không bao giờ có. Tuỳ chọn SABM và UA có thể chứa trường thông tin. Vì các kết nối lớp 2 chỉ tồn tại ở SDCCH và FACCH, nên các khung UI chỉ sử dụng ở các BCCH, AGCH, PCH và SACCH. Các bít P,F được gọi là các bít dò hỏi ở các lệnh và các bít kết thúc ở các trả lời. Bình thường chúng có giá trị bằng 0. Bằng cách phát P=1, 1 phía (MS hay BS) có thể yêu cầu phía kia gửi trả lời với F=1. Phương pháp dò hỏi này được sử dụng để thiết lập hay xoá 1 kết nối lớp 2 (SABM hay DISC với P=1, UA với F=1). Dò hỏi cũng được sử dụng bổ sung khi 1 phía báo cáo quá tải bằng RNR: phía kia định kỳ hỏi (lệnh RR với P=1) xem còn quá tải hay không (trả lời RNR với F=1 nếu còn và RR với F=0 nếu hết). Sau cùng ta sẽ xét 1 vài thuật ngữ liên quan đến kết nối và xoá kết nối lớp 2 sau đây: - Kết nối lớp 2 luôn luôn được thiết lập bằng cách phát lệnh SABM với P=1 còn phía kia trả lời bằng UA với F=1. Nếu SABM chứa trường thông tin thì thuật ngữ "thủ tục phân giải xung đột" được sử dụng, ngược lại thiết lập được coi là 1 thủ tục thiết lập bình thường. "Thủ tục phân giải xung đột" chỉ có thể được khởi xướng bởi MS, còn "thủ tục thiết lập bình thường" có thể được khởi xướng từ cả 2 phía (MS và BS). Thủ tục phân giải xung đột được sử dụng khi kênh SDCCH mới được cấp phát để tránh trường hợp nhiều trạm MS tranh chấp 1 SDCCH. ở thủ tục này các SABM phát đi có trường thông tin I khác nhau và BS trả lời ằng UA với trường thông tin mà nó chấp thuận. Các MS có trường thông tin khác phải rời bỏ kênh này, thủ tục thiết lập bình thường sử dụng kênh SDCCH ở những lần sau, khi này SABM phát đi bít dò hỏi P=1 và NA trả lời bằng bít F=1. Cả 2 SABM và NA đều không chứa trường thông tin. - Thủ tục xoá bình thường cho các kết nối lớp 2 bao gồm việc 1 trong số 2 phía (MA hay BS) phát đi lệnh DSC với P=1 và phía kia trả lời bằng UA với F=1. Ngoài thủ tục xoá bình thường còn có thủ tục "xoá nội bộ", ở đây cả 2 phía đều coi rằng kết nối đã kết thúc mà không có trao đổi bản tin và cả 2 phía giải phóng tiềm năng. Rõ ràng rằng xoá nội bộ được thực hiện do các thủ tục ở lớp 3 khi thấy rằng không cần thiết kết nối lớp 2. Chẳng hạn chuyển giao: sau khi hoàn thành chuyển giao cả 2 MS và BS đều thấy rằng kết nối lớp 2 ở FACCH của TCH cũ không còn cần thiết nữa. Như vậy cả 2 phía giải phóng tiềm năng dành cho kết nối này mà không cần trao đổi bản tin. 5. Các thủ tục báo hiệu cho các kết nối khác nhau ở giao diện vô tuyến. Trong phần này chúng ta sẽ xét các thủ tục báo hiệu để thực hiện các kết nối cho các chế độ khác nhau như: - Thiết lập cuộc gọi khởi xướng từ trạm di động. - Thiết lập cuộc gọi kết cuối ở trạm di động. - Giải phóng cuộc gọi. - Cập nhật vị trí. Các chuỗi thủ tục nói trên được ta xét ở dạng lưu đồ. ẩ ớ ð ợ ù MS1 ẩ MS2 BTS SABM (I1) SABM (I2) I1 I2 UA (I1) Máy MS2 phải rời bỏ SDCCH a) Phân giải xung đột khi sử dụng kênh SDCCH lần đầu ẩ ớ ð ợ ù BTS SABM (P) SDCCH UA (F) SDCCH b) ở các lần sử dụng kênh SDCCH tiếp theo không còn trường thông tin Iở SABM và các bít p, F được sử dụng: thủ tục thiết lập bình thường. Hình 3.31. Các thủ tục thiết lập sử dụng cho SABM Các lưu đồ thiết lập cuộc gọi khởi xướng từ trạm di động được cho ở các hình a, b, c. Trong đó hình 3.32 là phần đầu chung cho cả 2 trường hợp: không OACSU 2 thiết lập FACCH/TCH sớm, và có OACSU: thiết lập FACCH/TCH muộn. Còn hình 3.33, 3.34 dành cho phần còn lại của các trường hợp chưa có OACSU và đã có OACSU tương ứng. Lưu đồ thiết lập cuộc gọi kết cuối ở trạm di động được cho ở các hình 3.35, 3.36, 3.37. Trong đó hình 3.32 là phần đầu chung cho cả 2 trường hợp: không OACSU: thiết lập FACCH/TCH sớm; và có OACSU: thiết lập FACCH/TCH muộn. Còn hình 3.36, 3.37 dành cho phần còn lại của các trường hợp chưa có OACSU và đã có OACSU tương ứng. Lưu đồ cho xoá cuộc gọi được cho ở hình 3.38. Lưu đồ cho quá trình chuyển giao (handover) được cho ở hình 3.39a. Lưu đồ cho quá trình cập nhật vị trí được cho ở hình 3.39b. ẩ ớ ð ợ ù Yêu cầu kênh (lý do: MOC, tham khảo ngẫu nhiên) RACH ấn định kênh tức thì (UI) (tham khảo yêu cầu) SABM (yêu cầu dịch vụ CM) (điều khiển cuộc gọi, CKSN) UA I (yêu cầu nhận thực) (RAND, CKSC) I (trả lời nhận thực) (SRES) I (lệnh mật mã hoá) I (chế độ mật mã hoàn thành) Sẵn sàng thu I (thiết lập) (khả năng mang, tương thích, số bị gọi, các tính năng) I (đang tiến hành gọi) Sẵn sàng thu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH AGCH SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH Ký hiệu: SABM : Set asynchronous balanced mode = Lập chế độ cân bằng dị bộ UA : Unnumbered acknowledge = công nhận không đánh số I : Information : bản tin thông tin RAND : Số ngẫu nhiên CKSN : Cifering key sequênc number : số chuỗi khoá mật mã SRES : Signed response : mật khẩu Hình 3.32. Phần đầu của cuộc gọi khởi xướng từ máy di động (MOC) ớ ð ợ ù ẩ I (lệnh ấn định) SDCCH Sẵn sàng thu SABM UA I (hoàn thành ấn định) Sẵn sàng thu I (báo chuông) Sẵn sàng thu I (kết nối) I (công nhận kết nối) Sẵn sàng thu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) FACCH FACCH FACCH (TCH - No) FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH Ký hiệu: SABM : Set asynchronous balanced mode = Lập chế độ cân bằng dị bộ UA : Unnumbered acknowledge = công nhận không đánh số I : Information : bản tin thông tin Hình 3.33. Phần tiếp cuộc gọi khởi xướng từ máy di động (MOC) cho cuộc gọi cấp phát FACCH sớm (không có OACSU) ớ ð ợ ù ẩ I (báo chuông) SDCCH Sẵn sàng thu I (lệnh ấn định) Sẵn sàng thu SABM UA I (hoàn thành ấn định) Sẵn sàng thu I (kết nối) I (công nhận kết nối) Sẵn sàng thu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) SDCCH FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH (TCH - No) SDCCH SDCCH FACCH Ký hiệu: SABM : Set asynchronous balanced mode = Lập chế độ cân bằng dị bộ UA : Unnumbered acknowledge = công nhận không đánh số I : Information : bản tin thông tin Hình 3.34. Phần tiếp của cuộc gọi khởi xướng từ máy di động (MOC) cho cuộc gọi cấp phát FACH muộn (với OACSU) ẩ ớ ð ợ ù UI (yêu cầu tìm gọi RACH Yêu cầu kênh UI (ấn định tức thì) SABM (trả lời tìm gọi) UA I (yêu cầu nhận thực) I (trả lời nhận thực) I (yêu cầu chế độ mật mã hoá) I (chế độ mật mã hoàn thành) I (thiết lập) I (cuộc gọi được khẳng định) Sẵn sàng thu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) SDCCH SDCCH SDCCH PCH SDCCH SDCCH (TMSI) (lý do: trả lời tìm gọi, tham khảo ngẫu nhiên) Tham khảo yêu cầu, SDCCH - No) (TMSI, CKSN) (RAND, CKSC) (SRES) (khả năng mang, tương thích, số thoại chủ gọi, các tính năng) SDCCH Hình 3.35. Phần đầu cuộc gọi kết cuối ở trạm di động (MTC) ớ ð ợ ù ẩ I (lệnh ấn định) SDCCH Sẵn sàng thu SABM UA I (hoàn thành ấn định) Sẵn sàng thu I (báo chuông) Sẵn sàng thu I (kết nối) I (công nhận kết nối) Sẵn sàng thu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) FACCH FACCH FACCH FACCH SDCCH SDCCH FACCH (TCH - No) FACCH FACCH Ký hiệu: SABM : Set asynchronous balanced mode = Lập chế độ cân bằng dị bộ UA : Unnumbered acknowledge = công nhận không đánh số I : Information : bản tin thông tin Hình 3.36. Phần tiếp của cuộc gọi kết cuối ở máy di động (MTC) cho cuộc gọi cấp phát FACCH (không có OACSU) ớ ð ợ ù ẩ I (báo chuông) SDCCH Sẵn sàng thu I (kết nối) I (lệnh ấn định) Sẵn sàng thu SABU UA I (hoàn thành ấn định) I (công nhận kết nối) Sẵn sàng thu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) FACCH FACCH FACCH SDCCH FACCH SDCCH (TCH - No) FACCH FACCH Ký hiệu: SABM : Set asynchronous balanced mode = Lập chế độ cân bằng dị bộ UA : Unnumbered acknowledge = công nhận không đánh số I : Information : bản tin thông tin Hình 3.37. Phần tiếp của cuộc gọi kết cuối ở máy di động (MTC) cho cuộc gọi cấp phát FACCH muộn (có OACSU) ớ ð ợ ù ẩ I (tháo gỡ) I (giải phóng) I (hoàn thành giải phóng) I (giải phóng kênh) DTSC UA Xoá khởi xướng từ đối phương (1) (2) (3) (4) (5) (6) FACCH FACCH Xoá khởi xướng từ trạm di động I (giải phóng) I (hoàn thành giải phóng) I (giải phóng kênh) DTSC UA (1) (2) (3) (4) (5) FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH FACCH Ký hiệu: DTSC: Tháo gỡ UA : Unnumbered acknowledge = công nhận không đánh số Hình 3.38. Xoá cuộc gọi ớ ð ợ ù ẩ I (lệnh chuyển giao) SDCCH Sẵn sàng thu Thâm nhập chuyển giao (tham khảo chuyển giao) Thâm nhập chuyển giao (tham khảo chuyển giao) Thâm nhập chuyển giao (tham khảo chuyển giao) Thâm nhập chuyển giao (tham khảo chuyển giao) SABM UA I (hoàn thành chuyển giao) Sẵn sàng thu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) FACCH mới FACCH cũ FACCH mới FACCH mới (Số liệu về ô mới, TCHNo mới, tham khảo chuyển giao) FACCH mới FACCH mới FACCH cũ FACCH mới Ký hiệu: SABM : Set asynchronous balanced mode = Lập chế độ cân bằng dị bộ UA : Unnumbered acknowledge = công nhận không đánh số Hình 3.39a. Chuyển giao (Handover) ẩ ớ ð ợ ù Yêu cầu kênh (channel request) RACH ấn định kênh tức thì SABM (yêu cầu cập nhật vị trí) UA I (yêu cầu nhận thực) (RAND, CKSC) I (trả lời nhận thực) (SRES) I (lệnh mật mã hoá) I (chế độ mật mã hoàn thành) I (chấp nhận cập nhật vị trí) I (hoàn thành cấp phát lại TMSI) I (giải phóng kênh) DTSC (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) SDCCH SDCCH AGCH (Lý do: cập nhật vị trí, thao khảo ngẫu nhiên) (Tham khảo yêu cầu, số SDCCH) (TMSI + LAI cũ, CKSN, kiểu cập nhật vị trí) SDCCH UA (13) (TMSI mới, LAI mới) SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH SDCCH Hình 3.39b. Cập nhật vị trí 6. Quản lý tiềm năng vô tuyến RR ở giao diện vô tuyến Quản lý tiềm năng vô tuyến RR là thấp nhất của lớp 3 chịu trách nhiệm về lựa chọn, chiếm và giải phóng các kênh báo hiệu CCH của giao diện vô tuyến. Một kết nối tiềm năng vô tuyến giữa trạm di động và trạm gốc được coi là tồn tại khi đạt được các điều kiện sau: Trạm di động được phân phối. + Hoặc 1 kênh điều khiển dành riêng đướng 1 mình cùng với kênh điều khiển liên kết chậm. + Hay 1 kênh lưu lượng (TCH BM hay LM) cùng với 1 kênh điều khiển liên kết nhanh và kênh điều khiển liên kết chậm. Nói 1 cách khác tồn tại một trong số các cấu hình kênh IV, V, VI hay VII ở bảng. Kết nối lớp 2 cho các bản tin SMS tồn tại ở kênh điều khiển dành riêng đứng 1 mình (cấu hình IV ở bảng) hay kênh điều khiển liên kết nhanh (cấu hình V, VI, VII ở bảng). I BCCH II CCCH III CCCH + BCCH IV SDCCH + SACCH V Bm + FACCH + SACCH VI Lm + FACCH + SACCH VII Lm + Lm + FACCH + SACCH Hình 3.40. Bảng các cấu hình kênh ở trạm di động Một kết nối RR là điều kiện tiên quyết cho sự làm việc của các lớp con cao hơn ở lớp 3. Thậm chí kết nối lớp 2 cho SMS chỉ được thiết lập khi 1 kết nối RR đã được thiết lập trước đó. Không thể tồn tại đồng thời nhiều hơn 1 kênh kết nối RR cho 1 trạm di động MS. Tuy nhiên có thể chuyển từ kết nối RR này sang kết nối RR khác mà không ảnh hưởng đến các lớp con cao hơn của lớp 3. Chẳng hạn khi cấp phát 1 kênh TCH trong quá trình thiết lập 1 cuộc gọi: kết nối RR trước đó được thực hiện ở kênh điều khiển dành riêng đứng 1 mình (cấu hình VI) bây giờ được thay thế bằng kết nối RR ở kênh điều khiển liên kết nhanh (cấu hình V, VI) nhưng các thủ tục MM và CC không bị ảnh hưởng. Ta xét thí dụ về các thủ tục để thiết lập 1 kết nối RR trong quá trình quản lý RR. Các thủ tục này bao gồm các bản tin báo hiệu (1), (2), (3), (4) ở các lưu đồ 3.32, 3.34b, 3.35 cho MOC, MTC và cập nhật vị trí. Cả hai MS và BS đều có thể kết nối RR ở kênh điều khiển dành riêng đứng 1 mình. Nếu trạm di động khởi xướng thiết lập (cuộc gọi khởi xướng từ trạm di động: MOC hay cập nhật vị trí), thì trước hết nó yêu cầu kênh điều khiển dành riêng đứng 1 mình. SDCCH. ở RACH. Bản tin "yêu cầu kênh" (Channel Request) do MS sử dụng có độ dài 1 byte và gồm lý do thiết lập (cập nhật vị trí, cuộc gọi MOC bình thường hay cuộc gọi khẩn) và 1 số tham khảo ngẫu nhiên. Bản tin này được lặp lại trong các khoảng thời gian ngẫu nhiên (mỗi lần lại có 1 số ngẫu nhiên mới), vì không loại bỏ khả năng là 1 trạm khác có thể đồng thời yêu cầu kênh điều khiển và như vậy 1 yêu cầu có thể chồng lấn lên yêu cầu khác khi thu được "yêu cầu kênh" (Channel Request) ở RACH, BS chọn 1 SDCCH rỗi và cấp phát nó cho MS bằng 1 bản tin "ấn định tức thì" (Immediate assignment). Bản tin này được gửi đi ở AGCH và được đặt trong trường thông tin của UI. Số tham khảo ngẫu nhiên thu được từ trạm di động cũng như số kênh của kênh được chọn SDCCH được coi như là các thông số. Khi trạm di động nhận được "ấn định kênh tức thì" và nhận biết số tham khảo ngẫu nhiên của mình (từ 1 trong số 3 bản tin "channel request" cuối cùng), nó chiếm SDCCH và SACCH liên kết, sau đó lập tức thiết lập kết nối lớp 2 bằng SABM ở SDCCH. Để làm việc này MS sử dụng thủ tục phân giải xung đột: SABM chứa trường thông tin có bản tin lớp 3 để chỉ ra rằng lý do thiết lập kết nối RR (chẳng hạn "yêu cầu cập nhật vị trí" hay "yêu cầu MOC", CKSN). Khi BS trả lời bằng "UA" thì việc kết nối RR hoàn thành. Các bản tin được xét ở trên không cần thiết mật mã hoá. Mật mã hoá là thủ tục của RR. Thủ tục này được thực hiện ở các bản tin báo hiệu (8), (9) trong các lưu đồ a, d cho MOC và (7), (8) trong lưu đồ 3.39b cho cập nhật vị trí. Mật mã hoá luôn luôn được tích cực bởi trạm BS, để làm việc này BS phát bản tin (chưa mật mã hoá) "lệnh chế độ mật mã" ở trường thông tin trong khung I. Để chống lại khả năng giải mã của kẻ nghe trộm, bản tin này không được chứa khoá mật mã như là thông số, mà khoá này phải đã được biết ở cả 2 phía BS và MS (thường thì từ lần nhận thực cuối cùng). Khi BS phát đi "lệnh chế độ mật mã" (ciphering mode command) nó lập tức chuyển vào thu ở chế độ mật mã. MS trả lời rằng đã vào chế độ mật mã bằng 1 khung i có chứa trong trường thông tin bản tin "chế độ mật mã hoàn thành". Khi thu được "chế độ mật mã hoàn thành" (ciphering mode complete) (hay 1 số các bản tin mật mã đúng khác) BS sẽ lập tức chuyển sang chế độ thu mật mã. Như vậy truyền dẫn mật mã cả ở 2 phía và việc tích cực chế độ mật mã hoá đã hoàn thành. Tồn tại 2 trường hợp mà ở đó phải thay đổi kết nối RR. * Khi chiếm kênh tiếng trong quá trình thiết lập cuộc gọi (bao gồm cả việc chuyển từ SDCCH sang: các trao đổi báo hiệu (1), (2), (3), (4), (5) ở các lưu đồ 3.33, 3.36 cho MOC và MTC cấp phát FACCH muộn. * Chuyển giao: các báo hiệu từ (1) đến (9) ở lưu đồ 3.39a cho chuyển giao. Trong trường hợp chiếm kênh tiếng trong quá trình thiết lập cuộc gọi, BS phát khung i chứa "lệnh ấn định" (Assigment command) chứa số kênh TCH được ấn định. Trạm di động công nhận khung i này bằng trả lời "sẵn sàng thu" (RR: reiseive ready). Với lệnh này cả 2 phía đều hiểu rằng SDCCH không còn hợp lệ nữa. Vì thế có thể xoá nội bộ kết nối lớp 2 ở SDCCH sau đó bằng lệnh SABM, MS thiết lập kết nối lớp 2 mới ở kênh điều khiển liên kết nhanh ấn định cho kênh TCH mới và sau khi thu được UA, MS gửi đến BS bản tin "ấn định hoàn thành" (assigment complete) ở khung i đầu tiên. Với bản tin này ấn định kênh tiếng đã hoàn tất. SDCCH và SACCH liên kết vào trạng thái rỗi và FACCH là PCCCH mới. Trong trường hợp chuyển giao, ta cần phân biệt các chuyển giao khác nhau. Để đơn giản ở đây ta chỉ xét chuyển giao được đồng bộ có "định thời trước" (trễ giữa phát và thu 1 số bít tương ứng để cân bằng thời gian truyền dẫn). ở ô mới và ô cũ khác nhau 1 giá trị cố định. Nhìn từ phía MS, chuyển giao bắt đầu từ thời điểm khi BS phát ở kênh điều khiển liên kết nhanh (hay SDCCH) hiện thời 1 khung i có chứa bản tin "lệnh chuyển giao" (handover command). Lệnh này chứa các số liệu về ô mới (chẳng hạn mã mầu, cấu trúc kênh, định thời trước) và kênh lưu lượng mới TCH cùng với số tham khảo chuyển giao. MS công nhận khung I này bằng trả lời "sẵn sàng thu" (recrive ready) và lớp kết nối 2 ở kênh điều khiển liên kết nhanh cũ được xoá nội bộ. Khi này kênh lưu lượng cũ (TCH) cùng với các kênh báo hiệu liên kết (kênh điều khiển liên kết nhanh và SACCH) với nó được giải phóng. Trạm MS nhập vào ô mới bằng cách phát đi 4 bản tin "thâm nhập chuyển giao" (Handover Access) ở kênh điều khiển liên kết nhanh của kênh lưu lượng mới. Bản tin này không chứa khuôn dạng tiêu chuẩn; nó chỉ 1 byte và chứa số tham khảo ngẫu nhiên. Sau đó MS thiết lập kết nối lớp 2 bằng lệnh SABM ở kênh điều khiển liên kết nhanh mới, sau khi nhận được UA nó phát bản tin "hoàn thành chuyển giao" (Handover complete) ở khung i đầu tiên đến trạm BS mới. Cấu hình kênh của tất cả các kết nối RR đều chứa 1 kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH). Trong quá trình kết nối RR, MS liên tục phát ở SACCH này các khung UI có trường thông tin chứa bản tin "báo cáo đo" (Measuremet report). ẩ ớ ð ợ ù UI (báo cáo đo) SACCH UI (thông tin hệ thống 5/5 bis/6) (1) (2) SACCH (Kết quả đo công suất và chất lượng) (Các số liệu về ô cũ và các ô lân cận) Các thủ tục ở SACCH khi kết nối RR Hình 3.41. Các thủ tục ở kênh SACCH trong quá trình kết nối Bằng bản tin này MS thông tin với BS các kết quả đo công suất, chất lượng của ô cũ cũng như chất lượng của các ô lân cận để cung cấp tiêu chuẩn cho chuyển giao. Về phần mình BS liên tục giải đi ở SACCH các khung UI chứa các bản tin sau: "thông tin hệ thống 5" (system information 5), "thông tin hệ thống 5 bis" (system information 6) chứa thông tin về ô của BS. Từ trước đến nay ta chỉ xét các trường hợp mà ở đó các kết nối RR được xoá nội bộ (ấn định kênh lưu lượng và chuyển giao). Cũng tồn tại xoá kết nối RR dạng tường vi (chẳng hạn kết thúc 1 cuộc gọi hay hoàn thành cập nhật vị trí). Dạng xoá này luôn luôn được khởi xướng từ trạm BS. Để vậy trạm BS phát đi 1 khung i chứa bản tin "giải phóng kênh" (channel release) ở kênh DCCH (hoặc kênh điều khiển liên kết nhanh): các báo hiệu từ (3) đến (5) cho các lưu đồ xoá cuộc gọi ở hình 3.38 và các báo hiệu (11), (12), (13) ở lưu đồ 3.39a cho cập nhật vị trí. 7. Quản lý di động MM Nhiệm vụ chính của quản lý di động (lớp con thứ 2 của lớp 3) là thực hiện nhận thực vị trí; cấp phát dạng hiện 1 TMSI mới (cấp phát lại TMSI) và nhận dạng MS. Các khai thác nói trên được gọi là các thủ tục đặc thù. Tất cả các thủ tục này đòi hỏi 1 kết nối RR. Ngoài ra MM còn làm các thủ tục kết nối RR có thể áp dụng được cho lớp con quản lý mạng nối thông (CM) cao hơn ở lớp 3, khi này người ta sử dụng thuật ngữ kết nối MM. Kết nối MM là 1 ứng dụng của kết nối RR. Tồn tại các kết nối MM tương ứng cho ba phần của CM: cho điều khiển cuộc gọi (CC), cho hỗ trợ các dịch vụ bổ sung (SSS) và các dịch vụ bản tin ngắn (SMS), ngoài ra còn có các kết nối cho các cuộc gọi khẩn. Trong khi chỉ cho phép 1 kết nối RR trên 1 MS thì có thể tồn tại tới 4 kết nối MM (về mặt lý thuyết): 1 cho CC, 1 cho SSS, 1 cho SMS và 1 cho các cuộc gọi khẩn. Các kết nối MM và các thủ tục MM đặc thù hoàn toàn độc lập với nhau. Không phải mọi kết nối MM đều đòi hỏi sự thực hiện các thủ tục nơi MM. Đây là điều trái ngược với quản lý tiềm năng vô tuyến, nơi mà mọi việc đều bắt đầu từ thiết lập kết nối RR và kết thúc bằng xoá bỏ kết nối này. (1). Trước hết ta xét các thủ tục MM đặc thù ở cấp phát lại TMSI. Các thủ tục này được thực hiện bằng cách báo hiệu (9), (10) ở lưu đồ cập nhật vị trí hình 3.39b. Trạm BS phát bản tin "lệnh cấp phát lại TMSI" (TMSI: Reallocation command) ở 1 khung trong DCCH chính (SDCCH hay kênh điều khiển liên kết nhanh). Bản tin này bao gồm cả TMSI mới và nhận dạng vùng định vị hiện thời (LAI). MS trả lời bằng "hoàn thành cấp phát lại MTSI" ở 1 khung i khác. (2). Đối với các thủ tục đặc thù MM dành cho nhận thức, báo cáo hiệu sao đây được thực hiện: (5), (6) ở lưu đồ trình bày phần đầu của cuộc gọi khởi xướng từ máy di động cho MOC, (6), (7) ở lưu đồ 3.35 cho MTC và (5), (6) ở lưu đồ 3.39b cho cập nhật vị trí. BS phát 1 khung i chứa bản tin "yêu cầu nhận thực" (Authentication) chứa số ngẫu nhiên (RAN, 1 phần của bộ nhận thực) và số chuỗi khoá mật mã (CKSN), chỉ số của bộ ba nhận thực ở số liệu thuê bao di động trong VLR). Từ RAND MS sẽ tính toán mật khẩu (SRES, 1 phần của bộ ba) và phát SRES đến BS ở bản tin trả lời "trả tin nhận thực" (Authentication respense). Sau đó từ RAND MS tình toán khoá mật mã (KC, phần cuối cùng của bộ ba) và ghi nhớ khoá này cùng với CKSN. ẩ ớ ð ợ ù I (yêu cầu nhận dạng) SDCCH I (trả lời nhận dạng) (1) (2) SDCCH (IMSI, TMSI, IMEI) (3). Mạng di động sử dụng nhận dạng để yêu cầu nhận dạng trạm di động hay thiết bị trạm di động (xem hình 3.42). Hình 3.42. Thủ tục nhận dạng Dưới đây là 2 ứng dụng quan trọng nhất: * Hỏi IMSI (nếu TMSI cung cấp cho MS không đủ hay không biết LAI) * Hỏi IMEI (để kiểm tra sự lệ thuộc của thiết bị di động). Trong mọi trường hợp BS gửi đi 1 bản tin I với "yêu cầu nhận dạng" (Identity request) chứa kiểu nhận dạng yêu cầu (IMSI, TMSI hay IMEI). MS trả lời "trả lời nhận dạng" (Identity response) có chức nhận dạng được yêu cầu). (4). ở thủ tục đặc thù MM cho rời bỏ IMSI (IMSI Detach) (xem hình sau) trạm MS phát đi bản tin "chỉ thị rời bỏ IMSI" khi tắt nguồn được thông báo lại bằng bản tin "chỉ thị rời bỏ IMSI" và được thông báo bằng bản tin "nhập lại IMSI" khi bật lại nguồn trong cùng 1 vùng định vị (phương án cập nhật vị trí đặc biệt, xem phần cập nhật vị trí). Nếu bật lại nguồn ở 1 vùng định vị khác trạm MS phải thực hiện thủ tục cập nhật vị trí bình thường. MS phát đi "chỉ thị rời bỏ IMSI" ở 1 khung i (nếu đã có 1 kết nối RR) hay SABM (nếu kết nối RR được thiết lập đặc biệt cho thủ tục rời mạng). Khung i chứa nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI) ở dạng thông số. Vì bản tin này là dấu hiệu cuối cùng về sự tồn tại của MS khi đã tắt nguồn, nên BS sẽ không trả lời mà sẽ xoá nội bộ kết nối RR và kết nối lớp 2. Khi này tất cả các tiềm năng được giải phóng. ẩ ớ ð ợ ù I/SABM (chỉ thị rời bỏ IMSI) SDCCH DCCH = SDCCH hay FACCH (Nhận dạng MS: IMSI hay IMSI Hình 3.43. Thủ tục rời mạng bình thường (5). ở các thủ tục đặc thù MM đặc thù dành cho cập nhật vị trí ta cần phân biệt 2 trường hợp sau: - Cập nhật vị trí bình thường: MS phát hiện sự thay đổi vùng định vị (thay đổi ô, LAI mới ở BCCH). - Cập nhật vị trí định kỳ: giám sát thời gian ở MS kết thúc. - Nhập IMSI: trước đây MS tắt nguồn và báo hiệu bằng bản tin "rời bỏ IMSI" bây giờ lại bật lại nguồn trong cùng vùng định vị. Trong mọi trường hợp trạm di động thiết lập 1 kết nối RR và phát đi bản tin "yêu cầu cập nhật vị trí" (Location update request) ớABM. SABM hay IMSI (đối với tích cực lần đầu) hay có thể TMSI đứng cuối cùng hoặc LAI đứng cuối cùng. Một thông số khác của bản tin là số chuỗi khoá mật mã (CKSN) từ lần nhận thức cuối cùng để cho phép mật mã hoá mà không cần nhận thực. Sau đó MS định nghĩa ở SABM kiểu cập nhật vị trí cần yêu cầu (bình thường, định kỳ, nhập IMSI) và yêu cầu tiếp theo, chẳng hạn có yêu cầu thiết lập 1 kết nối MM ngay sau cập nhật vị trí (vì dự định 1 cuộc gọi) hay không BS công nhận SABM bằng 1 UA. Bây giờ trên cơ sở LAI và TMSI, VLR sẽ xác định IMSI. Nếu không xác định được (không biết LAI hoặc VLR cũ không cung cấp TMSI hoặc VLR cũ phải khôi phục lại vì mất dữ liệu), BS thực hiện thủ tục nhận dạng (xem hình các thủ tục ở kênh SACCH trong quá trình kết nối) để đảm bảo chắc chắn IMSI của MS. Sau khi đã thiết lập IMSI, VLR có thể thông báo HLR và cấp phát một TMSI mới. TMSI mới được gửi đến MS ở dạng mật mã hoá. Để vậy phải khởi tạo 1 nhận thức mới hay VLR sử dụng cùng khoá mật mã với khoá ở lần gọi cuối cùng (được nhận dạng bởi (KSN) khi chế độ mật mã hoá đã tích cực: các trao đổi báo hiệu (3), (4) ở hình 3.39b cho cập nhật vị trí. Bây giờ BS phát đến MS 1 khung i cùng với bản tin "chấp nhận cập nhật vị trí" (Location update accepted): các trao đổi báo hiệu (9), (10) ở hình 3.39b. Các thủ tục đặc thù MM cho phép cập nhật vị trí nói trên được cho ở hình 3.44. ẩ ớ ð ợ ù SABM (yêu cầu cập nhật vị trí) SDCCH UA SDCCH (IMSI/TMSI + LAI cũ, CKSN, kiểu cập nhật vị trí, yêu cầu tiếp theo) [Nhận dạng] : nếu không biết LAI hoặc mất TMSI [Nhận thực] [Tích cực mật mã hoá] I (chấp nhận cập nhật vị trí) (TMSI mới, LAI mới, tiến trình tiếp tục ?) I (hoàn thành cấp phát lại TMSI) SDCCH SDCCH Hình 3.44. Các thủ tục đặc thù MM cho cập nhật vị trí Với trả lời này quá trình cập nhật vị trí đã hoàn thành. Bây giờ hoặc kết nối RR bị xoá (hình 3.38 hoặc MS thiết lập ngay 1 kết nối MM). Các kết nối MM có thể được thiết lập bởi MS hoặc BS. Sau đây là các điều kiện tiên quyết cho cả 2 trường hợp. - MS phải đăng ký trước vùng định vị (cập nhật vị trí đã thành công). Trừ trường hợp cuộc gọi khẩn luôn luôn được phép. - Tồn tại 1 kết nối RR. - Không 1 thủ tục đặc thù MM nào đang thực hiện. Nếu MS thiết lập kết nối MM thì nó sẽ phát đi bản tin "yêu cầu dịch vụ CM" (CM: Service request) ở SABM (nếu kết nối RR được thiết lập riêng cho kết nối MM) hay ở 1 khung i (nếu kết nối RR đã tồn tại: ngay sau khi cập nhật vị trí). Kiểu kết nối MM cần thiết (điều khiển cuộc gọi (CC), hỗ trợ dịch vụ bổ sung (SSS), dịch vụ bản tin ngắn (SMS) hay (dịch vụ khẩn) được truyền đi ở dạng thông số của bản tin cùng với CKSN nhận được từ lần nhận thực cuối cùng. Nếu phía mạng tiến hành tích cực chế độ mật mã hoá (xem (7), (8) ở hình 3.32) thì đây sẽ được coi như là sự khẳng định về kết nối MM đã được thiết lập. Việc thiết lập kết nối MM phải được khẳng định ở dạng tường minh bằng bản tin "chấp nhận dịch vụ CM" (ở 1 khung I không có thông số bổ sung) nếu chế độ mật mã hoá không được tích cực. Nếu BS thiết lập kết nối MM, nó sẽ thực hiện ở dạng ẩn tàng. Vì thế không có bản tin nào chỉ liên quan đến việc thiết lập kết nối MM được phát, thay vào đó BS phát đi 1 bản tin CM bất kỳ chưa liên quan đến 1 kết nối MM đã có, điều này được coi như là đã thiết lập kết nối MM. Các quá trình thiết lập kết nối MM được cho ở hình 3.45. ớ ð ợ ù SABM/I (yêu cầu dịch vụ CM) DCCH Tích cực mật mã hay DCCH (CDSN, kiểu kết nối MM được yêu cầu) I (tiếp nhận dịch vụ CM)(DCCH = SDCCH hay FACCH thiết lập bởi BS) ớ ð ợ ù I (bản tin CM chưa liên kết với kết nối MM) DCCH (DCCH = SDCH hay FACCH) Thiết lập bởi MS Hình 3.45. Thiết lập các kết nối MM Các kết nối MM luôn luôn được xoá nội bộ (không có trao đổi bản tin cho mục đích riêng này). 8. Quản lý nối thông. Quản lý nối thông là lớp con cao nhất trong các lớp con ở lớp 3. Các chuỗi xử lý cuộc gọi như: thiết lập và xoá cuộc gọi được xử lý ở lớp con này. Quản lý nối thông được chia thành 3 phần sau: điều khiển cuộc gọi (CC: Call control), hỗ trợ các dịch vụ đặc thù (SSS: Subplementary services suport) và dịch vụ bản tin ngắn (SMS: Short message service). ở quản lý nối thông cũng tồn tại các kết nối báo hiệu. Các kết nối báo hiệu (được gọi là các trao đổi: Transaction) được thiết lập giữa 1 trạm di động và mạng để điều khiển các thủ tục xử lý cuộc gọi (chẳng hạn các kết nỗi hữu ích). Một kết nối RR có thể mang được tới 4 kết nối MM, một kết nối MM có thể mang được tới 14 kết nối CM (trong số đó cực đại 7 được thiết lập bởi trạm MS và 7 được thiết lập bởi BS). Chẳng hạn nếu 1 đầu cuối di động đa chức năng có thể quản lý đồng thời 1 số kết nối hữu ích, thì báo hiệu của các kết nối hữu ích này được định tuyến qua kết nối MM cho điều khiển cuộc gọi nhưng từng kết nối hữu ích có kết nối CM riêng. Một kết nối CM (giao dịch) được đặc trưng bởi: - Việc liên kết của nó với 1 kết nối MM (CC, SSS, SMS hay cuộc gọi khẩn). - Một nhận dạng giao dịch (TI) 4 bít. Nhận dạng giao dịch gồm 1 cờ TI chỉ thị rằng giao dịch được thiết lập bởi trạm di động hay bởi mạng và 1 giá trị TI nằm trong khoảng từ 0 đến 6. Giá trị 7 để mở rộng TI lớn hơn 4 bít chưa được định nghĩa. Một kết nối CM được thiết lập bởi 1 bản tin tuỳ chọn có chứa một TI mới (chẳng hạn 1 bản tin có TI không được sử dụng cho kết nối MM tương ứng). Nếu trạm di động MS thiết lập kết nối CM thì kết nối MM luôn quan phải có. Tuy nhiên nếu phía mạng thiết lập kết nối CM nhưng chưa có kết nối MM liên quan thì thiết lập kết nối CM chứa thiết lập kết nối MM tương ứng. ẩ ớ ð ợ ù I (bản tin CC/SSS/SMS với TI mới) DCCH I (bản tin CC/SSS/SMS với TI mới) DCCH (Thí dụ: bản tin (10) ở MOC) (Thí dụ: đợi gọi) I (giải phóng) I (hoàn thành giải phóng) DCCH DCCH Thiết lập bởi BS Xoá CM (2) (1) Thiết lập CMThiết lập bởi MS- Thiết lập MM - Một kết nối CM được xoá bằng bản tin "giải phóng" (Release) được gửi từ trạm BS đến trạm BS và MS công nhận bằng bản tin "hoàn toàn giải phóng" (Release complete) (xem hình 3.46). Hình 3.46. Thiết lập và xoá kết nối CM Trong trường hợp MOC; MS thiết lập trao đổi bằng bản tin "thiết lập" (setup) (tiếp theo thiết lập MM): (10) ở hình 3.32 (xem hình các chuỗi CM cho MOC) (hình 3.47). Bản tin này có các thông số tuỳ chọn khác nhau. Sau đây là 1 số thí dụ: - Khả năng mang: dung lượng truyền dẫn mà mạng phải đảm bảo. - Các thông số để đảm bảo khả năng tương thích giữa thiết bị đầu cuối phía A và phía B. - Số thoại phía bị gọi. "Setup" cũng được sử dụng để yêu cầu các tính năng khác nhau (các dịch vụ bổ sung, chẳng hạn: thông báo cước). Phía mạng công nhận "setup" bằng "đang tiến hành gọi" (Call proceeding). Khi đã định vị thiết bị tương ứng ở phía bị gọi, mạng gửi đi "báo chuông" (aberting) (nghĩa là thuê bao bị gọi đang đổ chuông). Ngay sau khi phía bị gọi trả lời BS gửi bản tin "kết nối" (connect) đến MS và MS gửi bản tin trả lời "công nhận kết nối" (connect acknowledge). Tuỳ chọn OACSU (thiết lập cuộc gọi muộn) có nghĩa rằng kênh tiếng ở giao diện vô tuyến được cấp phát ở thời điểm muộn nhất. Nếu OACSU là tích cực, thì kênh tiếng (và kênh điều khiển liên kết nhanh tương ứng) chỉ được thiết lập ngay trước "kết nối" (khi đã đảm bảo rằng phía B trả lời) (xem hình 3.34). Nếu kết nối được thiết lập không có OACSU thì kênh tiếng đã được cấp phát ngay sau "đang tiến hành gọi" (xem hình 3.33). Sự khác nhau giữa thiết lập cuộc gọi có và không có OACSU thể hiện rõ ràng ở bản tin "báo chuông" (Alerting): ở MOC không có OACSU "báo chuông" được phát ở kênh điều khiển liên kết nhanh (vì TCH đã được cấp phát) còn ở MOC có OACSU "báo chuông" vẫn ở SDCCH. ở cả 2 trường hợp "thiết lập" và "đang tiến hành gọi" được phát trên SDCCH, nhưng "kết nối" và "công nhận kết nối" được phát ở kênh điều khiển liên kết nhanh. ớ ð ợ ù SDCCH I (báo chuông) I (kết nối) I (thiết lập) (khả năng mang, tương thíchsố thoại phía bị gọi, các tính năng) ẩ I (khẳng định gọi) I (công nhận kết nối) FACCH/SDCCH* FACCH/SDCCH* FACCH FACCH nếu không có OACSU (cấp phát kênh TCH sớm);SDCCH nếu có OACSU (cấp phát kênh TCH muộn). Hình 3.47. Các chuỗi CM cho MTC Trong trường hợp MTC phía mạng thiết lập trao đổi bằng bản tin "thiết lập" (xem hình các chuỗi CM cho MTC). Ngoài ra có thể có 1 số thông số ở bản tin này, chẳng hạn: số thoại phía chủ gọi hay các thông số để đảm bảo tính tương thích thiết bị đầu cuối. MS công nhận "thiết lập" bằng "khẳng định cuộc gọi". Khi thiết bị đầu cuối tương ứng đã được xác định MS gửi "báo chuông" (nghĩa là thuê bao đang đổ chuông). MS thông báo rằng phía bị gọi đã trở lời bằng cách gửi đi bản tin "kết nối" đến mạng và mạng trả lời bằng "công nhận kết nối". Nếu OACSU tích cực, thì phía mạng chỉ cấp phát kênh tiếng sau khi nhận được "kết nối" (vì trước đó chưa rõ ràng có thể thâm nhập đến thuê bao hay không). Nếu OACSU không tích cực thì kênh tiếng được cấp ngay sau khi "khẳng định cuộc gọi" (Call confirmed). Như vậy "thiết lập" và "khẳng định gọi" luôn luôn được gửi qua SDCCH và "công nhận kết nối" luôn luôn qua kênh điều khiển liên kết nhanh. "Báo chuông" và "kết nối" được phát trên SDCCH nếu OACSU tích cực, ngược lại, chúng được phát ở kênh điều khiển liên kết nhanh. ở thay đổi dạng cuộc gọi: thay đổi dịch vụ trong quá trình của 1 kết nối (chẳng hạn từ truyền tiếng dẫn sang truyền dẫn số liệu). Sự thay đổi có thể được khởi xướng bởi MS hay phía đối phương. Trong cả 2 trường hợp phía khởi xướng phát đi bản tin "thay đổi" (modify). Trong bản tin này các thông tin về khả năng mang và tính tương thích mới được định nghĩa. Trường hợp thành công phía đối phương đáp lại bằng bản tin "hoàn thành thay đổi" (Modify complete) nhắc lại thông tin về dung lượng và tương thích. Xoá cuộc gọi có thể khởi xướng hoặc bởi MS hoặc bởi đối tượng. Nếu MS khởi xướng xoá thì nó phát đi bản tin "tháo gỡ" (disconnect). BS trả lời bằng cách xoá kết nối CM sử dụng "giải phóng" và "hoàn thành giải phóng" (xem hình 3.38). Tuy nhiên nếu đối phương khởi xướng xoá thì BS xoá kết nối CM ngay lập tức. Lưu ý bản tin "tháo gỡ" được truyền ở khung I của lớp 3 không nên nhầm với DISC ở lớp 2 (xem hình: cấu trúc trường điều khiển của khung lớp 2). 9. Quản lý các báo hiệu ở giao diện vô tuyến. Trong phần này ta sẽ tổng kết các báo hiệu ở giao diện vô tuyến và xét toàn bộ các chuỗi báo hiệu cho cập nhật vị trí, MOC, MTC và chuyển giao. Tổng kết các báo hiệu ở các lớp khác nhau trong giao diện vô tuyến được cho ở hình: Tổng kết các báo hiệu ở giao diện vô tuyến. ở hình này ta thấy các bản tin lớp 3 có độ dài cực đại là 249 byte, ở lớp 2 các bản tin này được cắt mảnh thành 22 byte cho BCCH, CCCH, 20 byte cho kênh điều khiển liên kết nhanh, SDCCH và 18 byte cho SACCH, sau đó các đoạn bản tin này được bổ sung thêm: 1 byte trường chỉ thị độ dài cho BCCH và CCCH, 3 byte như ở hình: cấu trúc của khung lớp 2. Cho kênh điều khiển liên kết nhanh, SDCCH và SACCH. ở lớp vật lý 21 byte lớp 2 của SACCH được bổ sung thêm 2 byte để được 23 byte, sau đó các khung 23 byte được mã hoá kênh để chống lỗi và phát hiện lỗi thành 456 bít. Cuối cùng các bít này được ghép xen thành 4 cụm hay 8 cụm đối với kênh điều khiển liên kết nhanh. Các chuỗi báo hiệu cho cập nhật vị trí mà ta xét ở hình 3.39b giới hạn cho trường hợp mà ở đó MS đang tích cực nhưng chưa có kết nối của người sử dụng sẽ thay đổi vùng định vị. Ngay sau khi MS này điều chỉnh đến BS mới, nó nhận biết LAI mới ở BCCH. MS yêu cầu (thông qua RACH) 1 kênh báo hiệu (SDCCH). Sau khi được cấp phát 1 kênh báo hiệu (ở AGCH) MS thiết lập kết nối lớp 2 bằng thủ tục "phân giải xung đột" bao gồm bản tin SABN lớp 3 "yêu cầu cập nhật vị trí" cùng với CHSN, TMSI và LAI cũ. Ngoài ra MS chỉ thị rằng cập nhật vị trí là loại bình thường (không phải định kỳ hay nhập IMSI). BC công nhận SABM bằng UA. VLR xác định IMSI trên cơ sở TMSI và LAI (có thể bằng cách hỏi lại VLR cũ khi chuyển giao giữa các MSC), thông báo cho HLR nếu cần thiết. Trước khi khẳng định cập nhật vị trí và ấn định 1 TMSI mới cho MS, VLR thực hiện nhận thực (các khung I "yêu cầu nhận thực" và "trả lời nhận thực") và khởi động quá trình mật mã hoá (các khung I "lệnh chế độ mật mã" và "hoàn thành chế độ mật mã"). Sau đó có thể ấn định 1 TMSI mới bằng bản tin được mật mã "chấp nhận cập nhật vị trí". MS trả lời bằng "hoàn thành cấp phát lại TMSI". Sau đó BS xoá kết nối RR. Báo hiệu trên giao diện vô tuyến Các bản tin lớp 3 không thể dài hơn 249 byteĐường truyền LAPD có hạn (kích thước bình thường nhỏ hơn 23 byte) MAX 249 byte Lớp 2LAPDm 22 22 1 BCCHCCCH T.TL2 20 FACCHSDCCH Chế độ công nhận (đa khung) haykhông công nhận (SDCCH, FACCH, SACCH) Chế độ không công nhận(BCCH, CCCH) 1B 3 SACCH T.TL2 3 Bản tin lớp 3 được chia thành các đoạn 20 hay đối với SACCH 18 byte 23 byte(184 bít) Lớp 1vật lý 21 byte (SACCH) Cộng định thời trước: 1 byte Cộng lệnh Đ/K công suất: 1 byte 21 + 1 + 1 = 23 byte 456 bit Mã hoá xoắn để hiệu chỉnh lỗi Mã file để phát hiện lỗi Ghép xen 456 bit trên 4 cụm hay 8 cụm cho FACCH 57 57 57 57 57 57 57 57 Ký hiệu: T.T lớp 2 = thông tin lớp 2 Đến máy phát Hình 3.48. Tổng kết các báo hiệu ở giao diện vô tuyến Đối với MOC ở các hình 3.33, 3.33, 3.34 ta xét trường hợp MS có vị trí hiện thời đã được cập nhật và thiết lập cuộc gọi ra. Vì thế không cần cập nhật vị trí cùng với việc thiết lập MM ngay tiếp theo. Thay vào đó phải thiết lập riêng 1 kết nối RR cho MOC. Để vậy MS yêu cầu 1 SDCCH (ở RACH: lý do yêu cầu bằng thiết lập MOC). Sau khi được cấp phát SDCCH (qua AGCH) MS thiết lập kết nối lớp 2 và phát đi SABM với bản tin "yêu cầu dịch vụ CM" chứa CKSN của lần nhận thực cuối cùng và thông tin rằng 1 kết nối MM cho điều khiển cuộc gọi (CC) sẽ được thiết lập. BS công nhận SABM bằng UA. Bây giờ MS thực hiện nhận thực (các khung I "yêu cầu nhận thực" và "trả lời nhận thực") và khởi động mật mã hoá (các khung I "lệnh chế độ mật mã" và "hoàn thành chế độ mật mã"). Sau đó 1 kết nối MM được thiết lập và MS có thể thiết lập 1 kết nối CC bằng bản tin "thiết lập". Bản tin này chứa 1 nhận dạng giao dịch mới (TI được chọn bởi trạm MS) cùng với thông tin cần thiết cho việc thiết lập cuộc gọi mạng (chẳng hạn khả năng mang và số thoại bị gọi). BS trả lời bằng khung I "đang tiến hành gọi", MS trả lời bằng "sẵn sàng thu". Khi này nếu OACSU không tích cực, mạng sẽ ấn định 1 kênh tiếng bằng cách phát đi khung I "lệnh ấn định" với số kênh TCH. MS trả lời bằng "thu sẵn sàng", khi này kết nối lớp 2 có thể được xoá nội bộ và 1 kết nối lớp 2 mới được thiết lập ở FACCH. MS sử dụng FACCH mới để công nhận việc thu được "lệnh ấn định" bằng "hoàn thành ấn định". Ngay sau khi chuông để ở phía bị gọi, mạng gửi đến MS "báo chuông", MS đáp lại bằng "sẵn sàng thu". Khi bị gọi trả lời mạng gửi khung I "kết nối" đến Ms, MS đáp lại bằng khung I "công nhận kết nối". Cuối cùng BS công nhận trả lời của MS bằng "thu sẵn sàng", như vậy nối thông được thiết lập. Nếu OACSU được thiết lập, thì kênh tiếng được ấn định lần đầu khi phía bị gọi trả lời (ngay trước "kết nối"). Truyền dẫn "báo chuông" và "sẵn sàng thu" liên quan tiếp tục ở SDCCH (xem hình 3.34). BS khởi đầu 1 MTC bằng tìm gọi. Để vậy nó phát đi ở PCH 1 khung UI "yêu cầu tìm gọi" chứa TMSI. MS bị gọi phát "yêu cầu kênh" ở RACH (chứa lý do: trả lời tìm gọi) và nhận được trả lời "ấn định tức thì" ở AGCH có chứa kênh SDCCH được cấp phát, ở kênh này MS sẽ thiết lập kết nối lớp 2. Để thiết lập kết nối lớp 2 MS phát đi SABM chứa bản tin "trả lời tìm gọi" cùng với CKSN lần cuối và TMSI. Mạng công nhận kết quả tìm gọi và trả lời SABM bằng UA. Bây giờ BS bắt đầu thực hiện nhận thực (các khung I "yêu cầu nhận thực" và "trả lời nhận thực") và khởi động mật mã hoá (các khung I "lệnh chế độ mật mã" và "hoàn thành mật mã"). Sau đó 1 kết nối MM được thiết lập và BS thiết lập 1 kết nối CC bằng bản tin "thiết lập". Bản tin này chứa 1 nhận dạng giao dịch mới (TI: được chọn bởi trạm di động) cùng với tất cả các thông tin cần cho thiết lập cuộc gọi (chẳng hạn khả năng mang). Trạm MS trả lời bằng khung I "khẳng định cuộc gọi", BS đáp lại bằng "sẵn sàng thu". Nếu OACSU không tích cực, thì BS ấn định kênh ngay lúc này, thủ tục này giống như đối với MOC (xem hình 3.37). Điều quan trọng nhất là kết nối RR trước đây ở SDCCH được thay thế bằng kết nối mới ở FACCH. Ngay sau phía bị gọi đổ chuông, MS gửi khung I "báo chuông", BS đáp lại bằng "sẵn sàng thu". Nếu phía bị gọi trả lời, MS thông báo BS bằng khung I "kết nối". BS trả lời bằng "thu sẵn sàng", như vậy là kết nối đã được thiết lập cho cuộc gọi kết cuối ở trạm di động. Nếu OACSU hoạt động, thì kênh tiếng được thiết lập khi phía bị gọi trả lời (ngay trước "kết nối"). Truyền dẫn "báo chuông", "sẵn sàng thu" liên quan và "kết nối" vẫn tiếp tục ở SDCCH (xem hình 3.36). Về chuyển giao (Handover) ta chỉ hạn chế xét trường hợp các ô đồng bộ, đối với MS thủ tục này bắt đầu khi trạm BS gửi đi 1 khung I với lệnh "chuyển giao" ở FACCH. Bản tin này chứa các định nghĩa về ô mới (chẳng hạn mã mầu, cấu trúc ô mới, định thời trước), của kênh tiếng mới (TCH) và 1 số tham khảo chuyển giao mới. Trạm MS công nhận khung I này bằng "sẵn sàng thu". Với lệnh này kết nối lớp 2 ở FACCH cũ bị xoá bỏ nội bộ. Kênh tiếng cũ cùng với các kênh báo hiệu liên kết với nó (FACCH và SACCH) được giải phóng. Bây giờ trạm MS nhập vào ô mới bằng cách phát đi 4 bản tin "thâm nhập chuyển giao" riêng biệt ở FACCH chứa TCH mới, bản tin này không theo tiêu chuẩn, nó chỉ có 1 byte chứa số tham khảo chuyển giao. Sau đó MS thiết lập kết nối lớp 2 bằng SABM ở FACCH mới và sau khi nhận được UA nó phát đi lệnh "hoàn thành chuyển giao" ở khung I đầu tiên đến trạm BS. BS đáp lại bằng "sẵn sàng thu" như vậy chuyển giao đã hoàn thành. Xoá cuộc gọi có thể khởi xướng hoặc từ MS hoặc từ phía mạng, ở đây ta chỉ xét việc xoá 1 kết nối hữu ích đã được thiết lập. Nếu MS khởi xướng xoá, nó phát đi khung I "tháo gỡ" (Disconnect). BS đáp lại bằng cách xoá kết nối CM với khung I "giải phóng" (Release). MS đáp lại bằng "giải phóng hoàn thành". Kết nối MM chỉ được xoá nội bộ. Tuy nhiên kết nối RR phải được xoá dạng tường minh. BS phải khởi xướng xoá RR (không phụ thuộc vào phía khởi xướng xoá kết nối của người sử dụng) bằng cách phát đi khung I "giải phóng kênh". Cuối cùng MS xoá lớp 2 bằng DISC, BS trả lời bằng UA. Khi này các tiềm năng bị chiếm được giải phóng và việc xoá kết nối được hoàn tất. Kết luận Trong khoảng thời gian qua, em đã nghiên cứu và hoàn thành bản báo cáo về vấn đề thông tin di động. Thông tin di động là 1 vấn đề khó nhưng có lĩnh vực ứng dụng của nó trong thực tế lại rất rộng. Em nhận thấy việc lựa chọn hệ thống GSM đưa vào sử dụng ở nước ta là hoàn toàn đúng đắn với 2 lý do sau: + Đây là hệ thống số duy nhất hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới được đưa vào thương mại trong những năm đầu của thập niên 90. Vào thời điểm này nhu cầu về các dịch vụ thông tin di động ở nước ta đã xuất hiện. + Từ khi đưa vào cho đến nay, hệ thống GSM đã hoạt động rất hiệu quả ở mạng lưới viễn thông Việt Nam. Từ những điều nêu trên cho thấy việc nghiên cứu để nắm vững tiêu chuẩn của hệ thống GSM là điều cần thiết. Hiểu sâu giao diện này giúp cho các nhà khai thác và thử nghiệm các mạng di động của nước ta làm tốt nhiệm vụ của mình. Tuy nhiên, vì thời gian có hạn nên đồ án của em còn có những vấn đề hạn chế, nếu có điều kiện tìm hiểu thêm em sẽ cố gắng để nâng đồ án này lên mức hoàn thiện hơn. Rất cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy và các cô. Và cuối cùng, em xin một lần nữa cảm ơn thầy hướng dẫn Đỗ Trọng Tuấn đã giúp đỡ em trong thực tập, nghiên cứu, làm đồ án này. Và em xin cảm ơn các thầy, các cô đã dành thời gian đọc đồ án này. Tài liệu tham khảo 1. Thông tin di động số Cellular - Vũ Đức Thọ, 1997 2. Thông tin di động GSM - PTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, 1997 3. The GSM System formobile commnication - Dr michael mouly and marie - Bernadtte pautte - 1992. 4. European cellular infrastructure division, Motorola LTD, 1996. Các từ viết tắt và thuật ngữ A AGCH Access grand channel Kênh cho phép thâm nhập Abis Abis interface Giao diện Abis ALERT Signal on D-channel Báo hiệu trên kênh D ARQ Automatic retransmitssion request Yêu cầu phát lại tự động AUC Authentication center Trung tâm nhận thực B BCC Base station color code Mã màu trạm gốc BCCH Broadcast control channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast channel Kênh quảng bá BER Bit error rate Tỷ lệ bít lỗi Bm Full rate TCH TCH toàn tốc BS Base station Trạm gốc BSC Base station controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base station indentity code Mã nhận dạng trạm gốc BSSAP Base station subsystem application part Phần ứng dụng phân hệ trạm gốc BSS Base station subsystem Phân hệ trạm gốc BSSMAP BSS menagement application part Phần ứng dụng quản lý BSS BTS Base transaiver station Trạm thu phát gốc BTSM BTS Management Quản lý BTS C C/I Carier to interfrenanec ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu CC Country code Mã quốc gia CC Call control Điều khiển cuộc gọi CCCH Common control channel Kênh điều khiển chung CCITT International telegraph and telephone consultative committee Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện thoại và điện báo CCSN7 Common channel signalling number 7 Báo hiệu kênh chung số 7 CDOUA Code division multiple access Đa truy nhập phân chia theo mã CEPT conferunce of european postal and telecommunication Hội nghị các cơ quan quản lý Bưu chính và viễn thông Châu Âu CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô tổng thể CI Cell identity Nhận dạng ô CK Check sum Kiểm tra tổng CKSC Cifering key sequence number Số chuỗi khoá mật mã CM Call management Quản lý gọi D DCCH Dedicated control channel Kênh điều khiển dành riêng DISC Disconnect Giải phóng kết nối DM Disconnect mode Chế độ không kết nối DUP Data user part Phần người sử dụng số liệu E EIR Equipment indentity register Thanh ghi nhận dạng thiết bị ETSI European telecommunication standard institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu F F Final Bit kết thúc FACCH Fast associated control channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FDMA Frequency division multiple access Đa truy nhập phân chia theo tần số FEC Forward error correction Hiệu chỉnh lỗi trước G GMSC Gate way MSC Tổng đài di động cổng GMSK Gaussian minimum shift keying Khoá chuyển pha cực tiểu GSM Group special mobile on glolal system for mobile communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu H HLR Home location register Bộ ghi định vị thường trú I I Information Khung thông tin IMEI International mobile station equipment indentity Nhận dạng trạm di động quốc tế ISDN Intergrated services digital network network Mạng liên kết đa dịch vụ số ISUP ISDN user part Phần của người sử dụng ISDN K KC Ciphering key Khoá mật mã KI Subsciber authentication key Khoá nhận thực thuê bao L LA Location area Vùng định vị LAC Location are code Mã nhận dạng vùng định vị LAI Location area/Identity Nhận dạng vùng định vị LAPD Link access protocol on D-channel Giao thức thâm nhập đường truyền kênh D LAPDM Link access protocol on Dm-channel Giao thức thâm nhập đường truyền ở lớp 2 giao diện vô tuyến Um trong TTDĐ LM Haft rate TCH TCH bán tốc M MAP Mobile application Phần ứng dụng di động MCC Mobile country code Mã quốc gia di động ME Mobile equipment Thiết bị di động MM Mobile management Quản lý di động MNC Mobile network code Mã mạng di động MS Mobile station Trạm di động MSC Mobile service switching center Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSIDN Mobile station ISDN number Số ISDN trạm di động MSIN Mobile station indentification number Số nhận dạng thuê bao di động MSRN Mobile station roaming number Số lưu động trạm di động MSU Message signalling unit Đơn vị báo hiệu MT Mobile terminal Kết cuối di động MTP Message tranfer part Phần truyền bản tin N NCC National color code Mã mầu quốc gia NDC National destination code Mã nơi nhận trong nước NSS Network switch subsystem Phân hệ chuyển mạch O O & M Operation and maintenace Khai thác bảo dưỡng OACSU Off ain call set up Thiết lập FACCH/TCH sớm OMC Operation and maintenance center subsystem Trung tâm khai thác và bảo dưỡng OSI Open system interconnection Kết nối hệ thống mở P P Poll Bít dò hỏi P/F Poll/Final bit Bít hỏi đáp PCH Paging channel Kênh tìm gọi PCM Pulse code modulation Điều chế xung mã PIN Personal identity number Số nhận dạng cá nhân PLMN Public land mobile network Mạng di động mặt đất PSPDN Packet switch public data network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PSTN Public switch telephone network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng R RACH Random access channel Kênh thâm nhập ngẫu nhiên RAND Random number Số ngẫu nhiên REJ Reject Từ chối RNR Receive not ready Không sẵn sàng thu RR Radio resourse management Quản lý kênh vô tuyến RR Receive ready Sẵn sàng thu S S Khung giám sát SABM Set synchronous balanced mode Lập chế độ cân bằng dị bộ SACCH Slow associated control channel Kênh điều khiển liên kết chậm SAPI Service access paint indicator Bộ chỉ thị điểm thâm nhập dịch vụ SCCP Signalling connection control part Phần điều khiển nối thông báo hiệu SCH Synchronization channel Kênh đồng bộ SDCCH Stand alone dedicated control part Kênh điều khiển dành riêng đứng 1 mình SIM Subscriber indentity module Modul nhận dạng thuê bao SL Signalling link Đường báo hiệu SN Subscriber number Số thuê bao SNR Serial number Số seri SP Siglling point Điểm báo hiệu SRES Signed respense Mật khẩu SS Switching subsystem Hệ thống con chuyển mạch SIP Signalling transfer point Điểm chuyển báo hiệu T TA Timming advance Đình thời trước TAC Type approval code Mã công nhận kiểu TAF Terminal adaptation function Chức năng thích ứng đầu cuối TB Tall bit Bit đuôi TCH Traffic channel Kênh lưu lượng TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TMSI Temporary mobile subscriber indentity Nhận dạng thuê bao di động tạm thời TRAU Transcoder and rate adaption unit Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRX Transceiver Máy thu phát TS Time slot Khe thời gian TUP Telephone user part Phần người sử dụng điện thoại U U Khung không đánh số UA Unnumbered acknowledge Công nhận không đánh số UI Unnumbered information Thông tin không đánh số UP User part Phần người sử dụng UTP Universal personal telecommunication Viễn thông cá nhân toàn cầu ULR Visitor location register Bộ ghi định vị tạm trú. mục lục