Phân tích chuyển giao trong mạng GSM

ộ chuyển giao được khởi tạo bở BSC phục vụ; khi nhận bản tin MEAS_RES (MEASurement RESult) thông báo về kết quả đo của MS và BTS , khi mà BSC nhận thấy chất lượng liên kết của Cell đang phục vụ bé hơn Cell bên cạnh (vượt qua ngưỡng ranh giới giữa hai Cell là khoảng 6M) thì nó quyết định chuyển giao sẻ được yêu cầu, BSC gửi một bản tin HND_RQD (HaNDover ReQuireD) tới cho MSC. Chuyển giao trong cùng MSC có thể được chia thành 4 giai đoạn: Quyết định chuyển giao, cấp kênh, thực hiện chuyển giao và lấy lại tài nguyên. Sơ đồ 3.10 minh hoạ cả 4 giai đoạn của chuyển giao thành công trong MSC. Mổi bước trong sơ đồ được đánh số trật tự để thấy được vị trí của chúng trong quá trình chuyền giao. Quyết định chuyển giao Quyết định chuyển giao hay không để thực hiện chuyển giao là được tạo bởi BSC phục vụ từ bản tin MEAS_RES nhận được từ BTS. Khi đả quyết định chuyển giao,BSC gửi yêu cầu được khởi tạo chuyển giao bởi việc gửi bản tin HND_RQD tới cho MSC. Bản tin MEAS_RES được gửi định kỳ trong suốt thời gian gọi vì việc cập nhật kết quả đo của MS và BTS là phải thường xuyên. Các bản tin trong sơ đồ 3.6 là giai đoạn khởi toạ quyết định chuyển giao. Hình 3.6: Các bản tin gửi để BSC quyết định chuyển giao trong cùng MSC Cấp kênh Giai đoạn cấp kênh của chuyển giao được quan tâm là việc cấp tài nguyên vô tuyến (cấp kênh) trong BSS mới. Sau khi quá trình khởi tạo đả hoàn thành MSC nhận và xử lý yêu cầu và MSC gửi một yêu cầu tới cho BSS mới yêu cầu nó cấp một kênh cho cuộc gọi với bản tin HND_REQ, và nó sẻ được đáp ứng thừa nhận với bản tin HND_REQ_ACK khi kênh đả hoạt động. Trên thực tế việc phân kênh được thực hiện bởi bản tin CHAN_ACT của BSC gửi cho BTS và bản tin đáp ứng của BTS là yêu cầu được chấp nhận và kênh đả được kích hoạt CHAN_ACT_ACK. Các bản tin trong sơ đồ 3.7 mô tả thủ tục cấp kênh. Hình 3.7 Giai đoạn cấp kênh trong GSM Thực hiện chuyển giao Khi tài nguyên cho cuộc gọi đả được phân trong BSS mới, MS được chỉ dẩn để truy cập tới kênh vô tuyến mới. Sau khi MSC nhận được bản tin HND_REQ_ACK một đáp ứng của BSS đồng ý và thông báo cho MSC rằng kênh mới đả được kích hoạt bản tin sẻ mang thông tin về kênh mới (kênh mới trên khe thời gian nào và ở tần số nào)được kích hoạt trong BTS. MSC xử lý và thông báo tới cho BSS củ bằng bản tin HND_CMD, bao gồm thông tin về kênh vô tuyến mới. Bản tin này được gửi chuyển tới cho MS. Sau đó tiếp nhận bản tin HND_CMD, MS cố gắng truy cập kênh mới với bản tin HND_ACC trong khi nó vẩn đang lắng nghe thông tin vật lý từ bản tin PHYS_INFO từ BSS mới, bao gồm thông tin đồng bộ cho MS. Bản tin HND_ACC là bản tin đặc biệt, và được gọi là cụm truy cập, bản tin này không tồn tại kênh báo hiệu, nó trong suốt tới thẳng BTS mới. Kênh báo hiệu sẻ được cài đặt khi bản tin PHYS_INFO được nhận bởi MS. Để thiết lập một kết nối lớp 2 (LAPDm) thì MS gửi bản tin SABM, là bản tin lớp 2. BTS mới xác nhận một kết nối lớp 2 được thiết lập bằng bản tin UA nó cũng là bản tin lớp 2. Đây cũng là 2 bản tin lớp 2 duy nhất tham gia vào việc chuyển giao. Việc thiết lập kết nối lớp 2 được BTS thông báo cho BSC với bản tin EST_IND (ESTablish INDication). Khi MS đả nhận bản tin UA, nó thông tin cho mạng rằng chuyển giao đả hoàn thành. Nó thực hiện bởi bản tin HDN_COM gửi tới BTS mới, nó cũng là bản tin trong suôt tới thẳng BTS mới. Sau khi nhận bản tin này BTS mới chuyển nó tới thông báo cho BSC để kết thúc chuyển giao với bản tin HND_CMP và được chuyển tiếp tới cho MSC. Tại thời điểm này, cuộc gọi được chuyển mạch qua BSS mới. Giai đoạn thực hiện chuyển giao được mô tả trong sơ đồ 3.8. Hình 3.8: Giai đoạn thực hiện chuyển giao trong cùng MSC Lấy lại tài nguyên Khi cuộc gọi được chuyển tới BSS mới, trên thực tế chuyển giao đả hoàn thành, nhưng tài nguyên vô tuyến vẩn bị chiếm trong BSS củ, vì thế cần phải giải phóng nó để dành cho cuộc gọi khác. Nhận được bản tin thông báo chuyển giao hoàn thành từ BSC mới ngay lập tức MSC gửi bản tin CLR_CMD (CleaR CoMmanD) tới cho BSC củ để lệnh cho nó ra lệnh cho BTS củ giải phóng tài nguyên vô tuyến đả được cấp trước đó cho cuộc gọi với bản tin RF_CHAN_REL (Radio Frequency CHANel RELease). BSC củ chấp nhận MSC với bản tin CLR_CMD. BTS đáp ứng tới BSC rằng kênh củ đả được giải phóng bằng bản tin RF_CHAN_REL_ACK. Đến đây BSC hoàn thành việc điều khiển trên BTS và nó đả biết tài nguyên đả được giải phóng và nếu có cuộc gọi khác yêu cầu tới nó thì có thể sử dụng kênh này để cấp cho cuộc gọi đó. Nếu thất bại xãy ra trong BSS, tức là việc giải phóng kênh không thành công thì tài nguyên rỏ ràng sẻ không dùng được cho cuộc gọi khác. Quá trình lấy lại tài nguyên được minh hoạ trên sơ đồ 3.9. Hình 3.9: Thủ tục giải phóng kênh trong chuyển giao GSM Hoàn thành chuyển giao trong MSC Toàn bộ quá trình của một cuộc chuyển giao thành công trong cùng MSC được mô tả trong sơ đồ 3.10 là tổng hợp toàn bộ 4 quá trình đả trình bày trên. Các ô màu xám trong hình 3.10 là giai đoạn mà cuộc gọi đang thực hiện và có thể chuyển mạch sang cuộc gọi khác. Trên thực tế cuộc gọi đả được chuyển qua kênh mới khi mà MSC nhận bản tin HND_DET. Chuyển cuộc gọi sớm là nét đặc biệt của mạng GSM, nhưng hầu hết các mạng hiện đại sử dụng cách thức này. Nó thu ngắn lại thời gian xử lý để cuộc gọi chuyển mạch nhanh hơn (thời gian từ lưu lượng dừng lại trên BSS củ tới khi nó lại tiếp tục trên BSS mới trong lúc chuyển giao. Các nhà quản trị mạng rất quan tâm tới vấn đề này và họ cố gắng rút ngắn thời gian xử lý bởi vỉ lợi ích của cả khác hàng lẩn của nhà cung cấp dịch vụ. Phần tiếp theo chúng ta sẻ phân tích một trường hợp của chuyển giao trong cùng MSC để thấy rỏ hơn thủ tục chuyển giao. Hình 3.10: Thủ tục chuyển giao thành công trong cùng MSC 3.3.2 Trường hợp thất bại Mạng GSM là một hệ thống được phân phối và phân cấp theo tính logic và nhiệm vụ của từng thiết bị trong mạng. Vì thế mà lổi có thể xảy ra ở các giao diện khác nhau hay nói khác là các trường hợp lổi được phân bố khác nhau trong mạng, ví dụ nhu một thiết bị bị thâm nhập hoặc một liên kết giao tiếp bị thất bại. Trong phần này chúng ta xem xét một số thất bạị có thể có trong một cuộc chuyển giao trong cùng MSC. Mất cuộc gọi Trong khi hay trước mổi lần chuyển giao, cuộc gọi có thể bị mất bởi vì chất lường liên kết vô tuyến giảm đến một mức nào đó, khi mà nó không thể duy trì liên kết nửa. Những trường hợp đó mạng hầu như không làm gì được nhiều, nhưng quan trọng là việc toàn bộ tài nguyên đả được cấp được giải phóng hay chưa. Cuộc gọi có thể mất sau khi tài nguyên được cấp trong BSS và trước khi cuộc gọi được chuyển mạch. Trong trường hợp này, tài nguyên sẻ bị lấy lại trong cả BSS mới và cũ. MS thất bại để truy cập vào BSS mới Khi bản tin HND_CMD được gởi tới MS, nó cố gắng truy cập vào BSS mới. MS không được đồng bộ thời với BSS mới và do đó không BSS nhận biết được MS khi nó đang lắng nghe bản tin HND_ACC của MS. Giai đoạn đồng bộ này có thể thất bại, trong trường hợp này MS sẻ quay trở lại kênh củ (BSS cũ) và thông báo cho biết việc chuyển giao đả thất bại. Các thiết bị không tương thích Một cuộc chuyển giao thành công BSS cũng chỉ cung cấp như những gi mà BSS cũ đả khởi tạo cho cuộc gọi. Nhưng nếu như BSS mới không cung cấp đủ điều kiện để thực hiện cuộc gọi (ví dụ như thuật toán mật mã được dùng không được cung cấp chẵng hạn) nó sẻ không thể tiếp tục cuộc gọi. Trong trường hợp này, BSS mới sẻ thông báo thất bại tới cho MSC. 3.3.3 Quay trở lại BSS củ Khi mà MS không thể truy cập được vào kênh mới, nó sẻ cố gắng để trở lại kênh củ, điều này là hoàn toàn có thể xảy ra do các nhiều lý do khác nhau, ví dụ như sẻ quay lại BTS củ bởi BTS mới thiểu đường dẫn vô tuyến. Quá trình MS quay trở lại BSS củ có thể chia thành các giai đoạn sau: khởi tạo, cấp kênh, bắt đầu thực hiện chuyển giao, rút lui, lấy lại tài nguyên. Hình 3.11 sẻ mô tả quá trình và lý do MS quay lại BSS củ. Khởi tạo: quá trình khởi tạo chuyển giao là việc BSC củ gửi bản tin HND_RQD tới cho MSC để yêu cầu một cuộc chuyển giao. Cấp kênh: Cấp kênh bao gồm 4 bản tin: HND_REQ, CHAN_ACT, CHAN_ACT_ACK, và HND_REQ_ACK. Giai đoạn này MSC sẻ yêu cầu BSS mới cấp tài nguyên cho cuộc gọi, và BSS trả lời MSC bằng bản tin HND_REQ_ACK, và nó cũng bao gồm cả bản tin HND_CMD cho MS lệnh chuyển giao. Hình 3.11: Quá trình MS quay trở lại BSS củ Bắt đầu thực hiện chuyển giao: Chuyển giao sẻ dừng lại khi mà MS nhận thấy không thể truy cập vào kênh mơí biểu hiện bằng việc thời gian định thời của bộ định thời T3124 hết. Trường hợp này bao gồm các bản tin: HND_CMD, DATA_REQ, HND_CMD2, và HND_ACC. Rút lui: Khi MS thất bại khi truy cập vào kênh mới MS sẻ gửi bản tin HND_FAI trên kênh củ thông báo cho tổng đài biết rằng nó đả chuyển giao thất bại và rằng yêu cầu trở lại kênh củ nếu không có vấn đề gì xảy ra thì cuộc gọi sẻ tiếp tục trên kênh củ. Giải phóng tài nguyên: Khi nhận được bản tin HND_FAIL từ BSS củ MSC yêu cầu BSS mới giải phóng tài nguyên được cấp. và cuộc gọi lại tiếp tục trong kênh củ. Nhận thấy trong các bản tin trên chúng ta không nhắc tới hai bản tin HND_DET trên giao diện A và Abis. Những bản tin này được gửi bởi vì BSS mới không nắm được thông tin về chuyển giao thất bại. Vì thế mà MSC sẻ thông báo cho BSS mới biết cho tới khi mà nhận được bản tin HND_FAI từ BSS củ. 3.3.4 Giải phóng cuộc gọi Trong quá trình chuyển giao đường vô tuyến có thể bị mất do sóng quá yếu dẫn đến cuộc gọi là không thể tiếp tục và lúc đó các tài nguyên được cấp trong cả BSS cũ và BSS mới cần được giải phóng. Quá trình này bao gồm các bước như trong hình 3.12: Hình 3.12: Giải phóng cuộc gọi Khởi tạo: Quá trình khởi tạo chuyển giao tương tư như các phần đả nêu, BSC cũ gửi bản tin HND_RQD. Bắt đầu quá trình thực hiện chuyển giao: Quá trình này bao gồm các bản tin: HND_REQ, CHAN_ACT, và CHAN_ACT_ACK. Tài nguyên sẻ được cấp trong BSS mới cho MS để tiến hành chuyển giao. Mất đường liên kết vô tuyến: Việc mất đường vô tuyến mô hình hoá việc BSS cũ mất kết nối với MS và điều này khởi tạo yêu cầu giải phóng tài nguyên được thực hiện bằng việc gửi bản tin CLR_REQ. Giải phóng tài nguyên trong BSS cũ: Giai đoạn này thực hiện để đáp ứng bản tin CLR_REQ, bao gồm các bước sau: CLR_CMD, CLR_CMP, RF_CHAN_REL, và RF_CHAN_REL_ACK. Chú ý là BSC cũ xác nhận bản tin CLR_CMD trong cùng bước như việc gửi bản tin RF_CHAN_REL. Giải phóng tài nguyên trong BSS mới: Khi mà tài nguyên trong BSS cũ đả được giải phóng, cũng là lúc bắt đầu giải phóng tài nguyên trong BSS mới, bao gồm các bước như sau: CLR_CMD, CLR_CMP, RF_CHAN_REL, và RF_CHAN_REL_ACK. Như vậy cuộc gọi đả hoàn toàn được giải phóng Giải phóng cuộc gọi là hoàn toàn thích đáng với việc mất đường liên kết vô tuyến bởi vì lúc này không thể thông tin được cho MS để có thể chuyển giao đến đường vô tuyến mới. Không có một BTS nào kết nối được với MS do đó việc giải phóng cuộc gọi là cần thiết. 3.4 ỨNG DỤNG SDL ĐỂ PHÂN TÍCH CHUYỂN GIAO 3.4.1 Giới thiệu về SDL Trong viễn thông người ta thường sử dụng các SDL (Specificationand Description Language) để mô tả hệ thống của họ. Có thể hiểu SDL là một ngôn ngữ để mô hình hoá hệ thống một quá trình nào đó, nó cũng có thể hiểu là cách để chúng ta diễn đạt một thuật toán rỏ ràng. Tuy nhiên SDL sử dụng để phân tích trong hệ thống GSM vẩn chưa hoàn chỉnh và không rỏ ràng. Chưa hoàn chỉnh bởi chỉ thực thể được chỉ rỏ trong SDL là MSC. Không rỏ ràng bởi thực thể giao tiếp với MSC còn chưa phân biệt BSS (như BSS cũ hoặc mới và BSS-A hay BSS-B). Sử dụng mô hình SDL mục đích là phân tích định dạng của mô hình thiết kế về chuyển giao bên trong cùng một MSC và hướng tới sử dụng CPN. Để thảo luận về các SDL, chúng ta cần biết qua về cú pháp và ngữ nghĩa của nó, ở đây chỉ đề cập đến các phần mà được sử dụng để phân tích giao thức chuyển giao. Một SDL được miêu tả theo một hệ thống đường đồ thị, có các trạng thái, các chức năng, các sự lựa chọn, mối liên hệ bên trong các trang, và trao đổi bản tin. Giữa các ký hiệu đồ thị là các đường, chúng luôn được đánh mủi tên. Hình là các ký hiệu SDL cơ bản. Hình 3.13: Các ký hiệu SDL được sử dụng , (a) trạng thái, (b) bộ lựa chọn, (c) chức năng, (d) liên hệ bên trong các trang, (e) nhận bản tin, (f) gửi bản tin. Mổi SDL có một trạng thái khởi tạo, điển hình được đặt trên cùng của biểu đồ. Các chức năng được sử dụng để miêu tả các quá trình bên trong phía ngoài sự giao tiếp.Các khối lựa chọn là khối các trường hợp (có hai hoặc nhiều hơn các đầu ra). Các mối liên hệ bên trong các trang được sử dụng khi tiếp theo các phần khác của một biểu đồ. Các bản tin sẻ được gửi tới bên ngoài tiến trình, ví dụ như người sử dụng hoặc các thiết bị khác được bày tở bởi việc gửi bản tin với ký hiệu nhận bản tin và việc nhận bản tin bởi ký hiệu nhận bản tin. Phần lớn các bước trong SDLs đả thảo luận trong các phần trước rồi, chúng ta sẻ không nói lại nữa. Phần này mang một sự tổng quan và phác hoạ một vài cái nhìn trừu tượng hơn về quá trình chuyển giao trong cùng MSC. 3.4.2 Phân tích các trường hợp chuyển giao Điều kiện bắt đầu của thủ tục chuyển giao là cuộc gọi đang xảy ra được chuyển giao bởi BSS củ, cái mà sẻ chuyển giao tới BSS mới, trạng thái khởi tạo của sơ đồ 3.14a thừa nhận cuộc gọi đang xảy ra trong BSS củ. Hình 3.14 a: Ngôn ngữ SDL mô tả hoạt động của MSC trong khi chuyển giao trong cùng MSC của mạng GSM Cuộc gọi đang diển ra ở BSS củ thì MSC quản lý nhận được bản tin HND_RQD yêu cầu một cuộc chuyển giao từ BSC củ. MSC nhận biết được chưa nếu biết rồi thì xem xem chuyển giao được phép đến Cell nào, ở đây cụ thể là BSS nào ? Khi đả xác định được BSS mới rồi thì xem tài nguyên trên BSS như thế nào. Nếu có MSC gửi bản tin HND_REQ tới cho BSS mới đó để yêu cầu một cuộc chuyển giao sang Cell mà nó đang quản lý. Lúc này timer T101 sẻ được khởi động và đợi cho tới khi mà có đáp ứng từ BSS mới là kênh đả được kích hoạt. Như vậy ở trong sơ đồ 3.14a đả nhận thấy hai thiếu sót. Thứ nhất bỏ sót trường hợp nếu như bên bị gọi giải phóng cuộc gọi thì sao ?. Call Release có nghĩa là cuộc gọi kết thúc trước khi chuyển giao được khởi tạo. Thứ 2 là bỏ sót hậu quả của sự lựa chọn nếu như đả xác định đả chọn thì liệu BSS mới có khả năng cấp kênh hay không, nếu không có thì thế nào. Trường hợp mổi một bên của nhóm gọi bị treo hay bị mất đường truyền vô tuyến thì thế nào ?. Trong cả hai trường hợp chuyển giao không được khởi tạo và không báo hiệu đối với chuyển giao đả xảy ra. Lý do cho việc bỏ sót hầu hết hậu quả của sự lựa chọn, có thể hiểu rằng đây là chuyển giao trong MSC và nó điều khiển cuộc gọi cũng như điều khiển BSS mới, được phép chuyển giao là tới cell mới. MSC biết được BSS và tài nguyên có thể có để cho chuyển giao vì nó quản lý các BSS này. Hình 3.14b: Ngôn ngữ SDL mô tả hoạt động của MSC trong lúc chuyển giao trong cùng MSC SDL trên hình 3.14b khởi đầu nơi mà MSC đợi BSS mới cấp tài nguyên cho chuyển giao. 3 kết quả có thể xảy ra trong trường hợp này: trường hợp thành công (bên trái), quay về BSS củ (ở dữa), cuối cùng là mất cuộc gọi (bên phải). Trường hợp thành công bao gồm một vài chức năng chưa được đề cập tới trước đó: Queue Messages for MS và Set Up Handover Device. Queue Messages for MS là một chức năng cho bản tin queueing trong khi không liên kết báo hiệu đưa tới MS. Chức năng của Set Up Handover Device là một chức năng bên trong MSC cho chuyển mạch cuộc gọi tới BSS mới. Chúng ta thừa nhận rằng MSC có thể thực hiện chuyển mạch cuộc gọi. Khi thời gian định thời T101 hết MSC sẻ gửi thông báo tới mạng rằng kênh cuộc gọi bị xoá trong BSS mới và ở đây mạng sẻ không có gắng để thực hiện lại chuyển giao lần nữa nếu như lần thứ nhất bị thất bại. Trường hợp này nếu như cuộc gọi không bị xoá thì cuộc gọi lại tiếp tục trong BSS củ. Một trường hợp khác nếu như MSC nhận bản tin CLR_REQ thì nó sẻ gửi bản tin Call Release tới mạng và thông báo rằng tài nguyên trong BSS củ đả giải phóng và kênh cuộc gọi trong BSS mới cũng bị xoá điều này đồng nghĩa với việc cuộc gọi sẻ mất và MSC ở trạng thái nhàn rổi. Hình 3.14c Ngôn ngữ SDL mô tả hoạt động của MSC trong lúc chuyển giao trong cùng MSC Sơ đồ 3.14c SDL này là tiếp theo cho trường hợp cấp kênh thành công trong BSS mới ở SDL trước. Và khởi đầu ở trạng thái đợi để MS truy cập tới BSS mới. Ở trạng thái này cũng có 3 trường hợp có thể xảy ra. 2 trường hợp đầu (bên trái và ở giữa) là trường hợp truy cập thành công khi MSC nhận được bản tin HND_DET từ BSS mới là kênh mới yêu cầu đả được kích hoạt. Trong 2 trường hợp này một là chuyển mạch sớm (bên trái) và tiếp theo bản tin HND_CMP hoàn thành chuyển giao, chuyển giao muộn (ở giữa). Chức năng Forward queued messages for MS via New BSS là nơi mà các bản tin nối đuôi nhau lần lượt tới MS thông qua BSS mới trong khi mà liên kết báo hiệu không thể. tiếp sau (bên phải) thể hiện trường hợp MS không thể truy cập BSS mới và do đó quay trở lại BSS củ và thông báo tới mạng rằng chuyển giao là thất bại. Dưới đây là tóm tắt sự giao tiếp thông qua BSS củ và sự lấy lại toàn bộ tài nguyên được cấp cho chuyển giao, cả BSS mới và các thiết bị bên trong liên quan đến chuyển giao. SDL sau (hình 3.14d) thể hiên những kết quả còn lại của trạng thái Wait for access by MS on New BSS. Kết quả thứ nhất (bên trái) thể hiện rằng BSS mới không thể tiếp tục sự chuyển giao và do đó gửi bản tin CLR_REQ. Trong trường hợp này MS có thể hoàn toàn quay trở lại BSS củ. Hai kết quả còn lại là BSS củ mất kết nối bởi vì các bộ định thời T3103 đả hết thời gian định thời (ở giữa) và T102 (phải) được biểu hiện sớm hơn. Sự lựa chọn Wait for MS on New BSS chỉ có thể lựa chọn không chừng mực. Sự lựa chọn này là khởi đầu cho tính nhập nhằng mơ hồ trong sự giới thiệu. Bộ timer T3103 hết sẻ giải phóng cuộc gọi nhưng SDL cho phép BSS mới đợi MS truy cập tới nó. Một trường hợp bên trái, giải phóng cuộc gọi từ mạng, sự duy trì cuộc gọi là kết thúc bởi vì nhóm gọi đả gác máy. Thông tin này sẻ liên tục tới MS bởi vì tại thời điểm này liên kết báo hiệu sẻ bị mất. Chuyển giao chỉ hoàn thành hoặc hoàn toàn quay trở lại để thông tin rằng MS đả kết thúc cuộc gọi. Kết quả của sự việc này không bao gồm trong chuyển giao và do đó được đặt ngoài bên trái. Hình 3.14d: Ngôn ngữ SDL mô tả hoạt động của MSC trong lú chuyển giao trong cùng MSC Thông qua các phần trên này chúng ta biết về thủ tục và các bản tin đả trao đổi trong một cuộc chuyển giao trong cùng MSC một cách chi tiết. Tiếp theo sẻ dựa trên nền SDL để thiết kế một mô hình chuyển giao sát với hệ thống thực 3.5 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.5.1 Thiết kế mô hình tổng quát Như đả nói trước mục đích của chúng ta là hiểu và giải thích được chuyển giao trong cùng MSC được thực hiện như thế nào trong hệ thống GSM. Để đạt được điều này chúng ta cần lựa chọn để phân tích và để bao quát được toàn bộ thì chúng ta đả chọn mô hình chuyển giao với một MSC với 2 BSS được kết nối. Mỗi BSS bao gồm một BSC và một BTS và một MS di chuyển giữa hai vùng trong lúc đang thực hiện cuộc gọi (hình 3.15). Trong mô hình này thì vai trò của MSC là quan trọng, nó là nơi quyết định có thực hiện chuyển giao hay không và yêu cầu được tạo ra từ BSC củ. Ở đây chúng ta không cần quan tâm tới thuật toán để quyết định thực hiện chuyển giao bởi nó nằm ngoài mục tiêu của khoá luận. Các BSS trong mô hình đảm nhiệm một chức năng: BSS củ chỉ đảm nhận chức năng chuyển giao cuộc gọi và BSS mới đảm nhận việc nhận cuộc gọi chuyển giao qua. Thực ra là sự phân biệt như vậy là để dể hiểu và cũng chỉ để dùng cho một cuộc chuyển giao, còn trên thực tế thì 2 hệ thông BSS là ngang hàng và nhiệm vụ của chúng không được phân biệt như vậy. Hình 3.15: Các thực thể trong mô hình 3.5.2 Các bản tin Trong mạng GSM, gói dữ liệu thực tế bao gồm rất nhiều thông tin cần thiết cho mạng. Hầu hết các thông tin này không liên quan tới quá trình chuyển giao và do đó nó sẻ không được nói tới ở đây. Trong phần này chúng ta sẻ thảo luận về mô hình của các bản tin. Xung quanh vấn đề thảo luận là để thiết kế một bản tin chung và sau đó sẻ đi vào từng giao diện. Bắt đầu là giao diện A, tiếp theo là giao diện Abis và cuối cùng là giao diện Air. Việc thiết kế bản tin đầu tiên là phải phù hợp gần với hệ thống thực vì thế nó phải đầy đủ các trường và chưc năng của các bit trong đó. Giao diện A Bản tin trên giao diện A là một trong hai bản tin DTAP hoặc BSSMAP nằm lẩn giữa bản tin SCCP, điều này đả được miêu tả trong chương 2. Sự thật thì SCCP nằm lẩn cả lớp 3 và 4. Khi bản tin DTAP và BSSMAP xây dựng trên SCCP nó là bản tin lớp 3. Các bố trí các bản tin BSSMAP và DTAP được mô tả trên hình 3.16. Hình 3.16: Bản tin BSSMAP và DTAP trên giao diện A Phần đầu được đặt cố định để phân biệt loại bản tin BSSMAP hay DTAP. DTAP được truyền trong suôt qua BSS và do đó không bao gồm nhiều kiểu bản tin có thể thấy ở liên kết này, bản tin cho MS là một phần dữ liệu. Trong trường hợp BSSMAP bit thứ 8 của phần dữ liệu bao gồm trường kiểu bản tin. Khai báo color cho bản tin giao diện A như sau: Bản tin thứ nhất được thảo luận ở đây là HND_DET2, nó là bản tin HND_DET trên giao diện A, thêm hậu tố 2 bởi vì nó là giao diện thứ 2 mà nó tới. Hai bản tin bao gồm một AirMsg như là dữ liệu tải trọng (HND_REQ_ACK và HND_CMD); cả hai bản tin đều chứa đựng bản tin HND_CMD gửi cho MS. JHND_RQD và HND_REQ cũng mang dữ liệu tải trọng nó không được nói tới ở đây vì không có nhiều chi tiết liên quan tới quá trình chuyển giao. Giao diện Abis Trên giao diện Abis bản tin lớp 3 được thể hiện trên hình 3.17. Hầu hết các trường của bản tin phần đầu không liên quan tới chuyển giao và do đó nó sẻ không được thảo luận ở đây. 8 bit trường phân biệt bản tin, nó liên quan tới việc định tuyến bản tin bên trong BSS cho những phần đảm nhiệm cho mỗi dịch vụ. 8 bit trường kiểu bản tin đây là trường quan trọng nhất, nó chỉ rỏ bản tin nào đang gửi, ví dụ HND_DET trường này có giá trị là 27hex. Hình 3.17: bản tin lớp 3 trên giao diện Abis Khai báo color cho bản tin giao diện Abis như sau: Hai bản tin: DATA_REQ và DATA_IND là hoàn toàn mới lạ, mục đích của chúng là nhấn mạnh dữ liệu truyền trong suốt qua BSS giữa MSC và MS, ví dụ bản tin HND_CMD cho MS được tạo ra bởi BSS. DATA_REQ được sử dụng khi BSC muốn gửi dữ liệu tới cho MS; DATA_IND là gửi từ BTS tới BSC để cho biết rằng bản tin đả được nhận bởi MS. Phần dữ liệu tải trọng của hai bản tin cũng thể hiện rằng chúng vận chuyển bản tin giao diện Air. Các phần còn lại không mang dữ liệu tải trọng nên không được nói tới ở đây. Giao diện Air Bản tin lớp 3 của giao diện Air được mô tả trong hình 3.16, nó bao gồm 3 phần: trường kiểu ID, trường kiểu bản tin và trường dữ liệu. Trường kiểu ID và trường kiểu bản tin là phần đầu của bản tin. Chúng ta quan sát 6 bit trường kiểu bản tin mà dùng để phân biệt bản tin giao diện Air từ các thực thể khác nhau của mạng. Ví dụ bản tin HND_CMD gửi từ BTS tới MS thì trường này có giá trị 2Bhex trong trường kiểu. Trong phần dữ liệu thực của bản tin Air dữ liệu được thể hiện từng chuổi bit phức tạp. Tiếp theo là trường dữ liệu tải trọng kiểu dữ liệu union là kiểu cần thiết cho dữ liệu trường này. Hình 3.18: Bản tin lớp 3 trong giao diện Air Khai báo color cho bản tin Air như sau: Một sự quyết định quan trọng đối với 2 bản tin lớp 2 trong khai báo color (SABM và UA), đây là hai bản lớp 2 duy nhất liên quan tới quá trình chuyển giao. Phần dữ liệu tải trọng của bản tin này được miêu tả ở trên, chúng ta chú ý tới HND_CMD2 là bản tin HND_CMD mà qua giao diện thứ 2 mà bao gồm tồn tại của BTS tới chuyển giao. 3.6 MÔ TẢ VỀ MÔ HÌNH CPN Phần này chúng ta sẻ mô tả về mô hình CPN theo chức năng chuyển giao trong GSM. Bắt đầu với việc mô tả về khía cạnh của mô hình, bao gồm: sự phân loại các place và chuyển tiếp, trạng thái khởi tạo, quy ước đặt tên, thêm vào đó là mô hình của các bộ định thời GSM và các phần đặt thêm. Sau khía cạnh chung sẻ đi phân tích các trang riêng. Tiếp theo ta sẻ đi thảo luận về cấu trúc của mạng, bắt đầu với MSC tiếp theo là tới BSC, BTS và cuối cùng là MS. 3.6.1 Khía cạnh của mô hình Trong phần này sẻ mô tả về các sự lựa chọn về quy ước mô hình hoá trong toàn bộ mô hình CPN. Sự phân loại các places: Trong mô hình này có các vai trò khác nhau của các place và được phân loại theo các phần sau: trạng thái thực thể, trao đổi bản tin, và các place cài đặt. Các quy ước về một số cách bố trí, thể hiện trên hình 3.19. Các place trạng thái thực thể mô hình hoá trạng thái của một đơn thực thể và bao gồm trong toàn bộ một thẻ bài. Gần như toàn bộ các places trạng thái thực thể đều có Color set E điều đó có nghĩa là không có dữ liệu cần để miêu tả trạng thái của thiết bị, chỉ duy nhất vị trí của trạng thái thẻ bài. Place trao đổi bản tin được sử dụng để trao đổi bản tin giữa các thực thể có liên quan. Ví dụ như MSC và BSC. Các place này có hầu hết color set. Chúng mô hình hoá các bản tin khác nhau được trao đổi trên các giao diện đặc trưng. Ở đây mô hình hoá vị trí các bản tin trao đổi với nhiều kiểu thay vì việc mô tả liên tiếp các bản tin. Lợi ích của phương pháp này là bản tin có thể chuyển qua lại giữa các thực thể khác nhau để có thể ưu tiên các bản tin đến theo cách chúng muốn. Hình 3.19: Cách bố trí các places; a- trạng thái thực thể với đường viền gạch đứt; b-Trao đổi bản tin với đường viền kín; c-Cài đặt hiện hành được tô màu xám Loại place cuối cùng là place cài đặt. Hầu hết các places cài đặt được cần để tạo ra các bản tin trao đổi liên tục bởi vì một vài thực thể đả tham gia mô hình hoá đầy đủ, ví dụ sử dụng cùng một trang con do đó chúng ta cần cung cấp nhận dạng các thực thể, để có thể phân biệt chúng dựa trên trang con. Trong sơ đồ các vị trí này sẻ được tô mầu xám từ khi mà chúng không ảnh hưởng bản chất logic đả đựơc mô hình hoá. Những loại này sẻ được sử dụng miêu tả các trang để cho ta hiểu hơn về ý nghĩa của các place. Phân loại chuyển tiếp (quá độ): Trong mô hình này có hai loại chuyển tiếp được phân biệt bởi sự hoạt động đó là: trao đổi bản tin và timeout (hết thời gian định thời). Hình 3.20: Cách trình bày của sự chuyển tiếp; a-trao đổi bản tin với đường viền liền, và b-timeout với đường viền nét đứt. Sự chuyển tiếp trao đổi bản tin được mô hình hoá góp phần vào trong việc trao đổi bản tin. Chúng yêu cầu bản tin đặc trưng từ các thực thể khác để được phép. Sự xảy ra của chúng làm thay đổi trạng thái của thực thể. Thỉnh thoảng chúng cũng gửi bản tin tới thiết bị khác. Timer out là có thể xảy ra nếu như vượt quá thời gian chờ đợi của một thực thể mà không được đáp ứng khi đó bộ định thời vẩn hoạt động đến một giá trị tối đa được đặt trước để tránh gây nghẽn mạng do chờ đợi trong một kỳ chuyển giao. Sự chuyển tiếp thay thế: Sự chuyển tiếp thay thế là một nét đặc trưng của thiết kế/CPN mà được thực hiện phân tách trên các phần của mô hình tới các trang riêng biệt. Chúng ta sử dụng cơ cấu để phân chia các kết quả có thể của chuyển giao để có thể hiểu đầy đủ được các phần, từ một vài thứ mà được dùng lại trong các trang riêng biệt. Hình 3.21: Sự chuyển tiếp thay thế được tô mầu đen hình chữ nhật Quy ước đặt tên: Ở đây sẻ sử dụng một vài quy ước đặt tên trong mô hình. Sự chuyển tiếp liên quan tới việc gửi và nhận các bản tin được đặt tên bởi các chữ viết tắt của các bản tin đả sử dụng trong chương trước và hoạt động được thực hiện, ví dụ recCLR_CMD có ý nghĩa là nhận bản tin CLR_CMD. Các place đả được đề cập trước đây, được chia thành 3 loại, việc quy ước đặt tên chúng theo loại của chúng. Place trạng thái thực thể là cách gọi đặc trưng của một vài quy ước như là WaitForHND_CMD, khi mà chúng ta mong chờ một bản tin HND_CMD. Place trao đổi bản tin được đặt tên bởi giao diện, phương diện của chúng và tiền tố ‘old’ hoặc ‘new’ mổi khi mà trình bày chưa rỏ. Ví dụ như là AbisRX ý nghĩa là giao diện Abis và place là cho quá trình nhận, còn nếu là TX có nghĩa là quá trình truyền. Place cài đặt dữ nhận dạng thông tin và do đó được thêm tiền tố là ID. Cách bố trí các trang: Hầu hết các trang trong mô hình này xây dựng trên cách bố trí tương đương nhau, cho một cấu trúc hợp lý. Phía trên cùng và phía dưới cùng của các trang thường bao gồm các place trao đổi bản tin. Chủ yếu các giao diện giao tiếp được mô hình hoá bởi cả đường lên và đường xuống, ngoại trừ giao diện Air, nó chỉ bao gồm một vị trí giao tiếp. Giữa các trang là các giao thức đi kèm. Các thẻ bài trạng thái truyền bá thông qua mô hình từ trái sang phải với chỉ một ít ngoại trừ, những điều này sẻ được che chở khi chúng tới gần. Phần chính cho thấy trường hợp chuyển giao thành công và khi có các hoạt động luân phiên từ một trạng thái. Cách mà sự chuyển tiếp thay thế được đặt và được đo thể hiện vị trí của chúng trong luồng giao thức. Hãy hình dung rằng một đường thời gian theo phương ngang đi từ bên trái sang bên phải của các trang. Sự chuyển tiếp thay thế được đặt trên đường thời gian này từ những cái của chúng mà có liên quan tới trạng thái bắt đầu, trong khoảng thời gian và kết thúc có thể được đọc. Color sets: Place trạng thái thực thể được mô hình hoá bởi color E, mà được sử dụng để mô hình hoá một thẻ bài không có nhiều thông tin ngoài thêm vào. Color set của place trao đổi bản tin mô hình hoá các bản tin chúng ta trao đổi trên các giao diện, như đả nói tới ở phần trước. Color set của place cài đặt là Entityld mà được sắp xếp qua các kiểu có thể của các thực thể và được sử dụng để phân biệt các thực thể khác nhau các trang con được chia sẻ. Các thành phần của color set phía trên cũng được trình diện. Một ví dụ là color set MsgldxAbisMsg, mà là một sự cấu thành từ 2 color set: Msgld và AbisMsg. Phần Msgld được sử dụng trong khoảng cách giữa các bản tin trao đổi liên tục và AbisMsg sắp xếp trên các bản tin có thể trên các giao diện. Trạng thái khởi tạo: Mô hình được khởi tạo với MS có một cuộc gọi đang diễn ra. Trong thời gian gọi, báo cáo kết quả đo gửi đến cho BSC phục vụ (BSC cũ) cho biết rằng một cuộc chuyển giao tới một ô do một BSS khác phục vụ (BSC mới) được yêu cầu. Chỉ cho phép truyền trong trạng thái khởi tạo từ sendHND_RQD. Sau khi xãy ra một bản tin HND_RQD gửi tới cho MSC phục vụ. Sự khởi tạo này được thực hiện trong mô hình. Trạng thái khởi tạo của mô hình giống với cuộc gọi đầu tiên đang diễn ra trong BSS củ từ SDL trong hình 3.14. 3.6.2 Các trang CPN Bây giờ chúng ta sẻ đi vào chi tiết mô hình các trang riêng trong hệ thống GSM, là các thực thể có liên quan trong chuyển giao trong cùng MSC như: MSC, BSC cũ, BSC mới, BTS cũ, BTS mới và MS; đây là toàn bộ các trang con được mô hình hoá ở các phần sau. Các tiền tố được thêm vào để chỉ rỏ vai trò của hai thực thể cùng tên; ví dụ như BTS cũ là BTS khởi toạ phục vụ cuộc gọi. Hình 3.22 thể hiện trang GSM. Truyền thông giữa các thực thể: Truyền thông giữa các thực thể trong mạng được mô hình hoá theo hai cách khác nhau. Chúng ta có một giải pháp port-socket để tách rời các thực thể trong trang nhỏ cho toàn bộ các giao diện truyền thông. Kết nối được đặt cố định với cable ngoại trừ giao diện Air. Chúng ta có hai vị trí: một cho đường lên và một cho đường xuống. Chúng ta chọn giải pháp này để tạo ra một hướng đi cho các bản tin một cách rỏ ràng hơn. Các vị trí liên quan trong kết nối này là: A Downlink, A Uplink, Abis Downlink và Abis Uplink. Truyền thông qua giao diện Air được mô hình bởi một vị trí gọi là Air. Ví dụ như chúng ta không thể tách rời đường truyền uplink và downlink. Lý do là truyền thông giữa các MS và các BTS là không giây do đó ảnh hưởng của nhiều có thể làm mất đi bản tin là có thể. Hình 3.22: Các trang GSM Vị trí các giao diện trong trang này mô tả quy ước của chúng ta về vị trí các giao diện trong các trang nhỏ. Hình 3.22 mô tả các trang GSM. MSC Trang MSC mô hình hoá chức năng chuyển giao được đặt tại MSC. Hầu hết các chức năng được mô hình đả được bổ sung trên 3 trang con của trang này. Sự chia cắt các chức năng tạo ra trên các kết quả có thể của chuyển giao: HandoverPossible, FallBackToOldBSS và ReleaseCallNecessary. Trang bao gồm các giao diện tới hai BSC ở dưới cùng. Hậu tố Oll và New chỉ ra vai trò của các BSC được kết nối. Ba trang bên phải: HandoverSuccess, FallBack và CallRelease, chỉ ra kết quả của chuyển giao từ điểm nhìn của MSC. Hai vị trí trong trang là WaitChanAlloc T101running và WaitMSAccess T102running, là các trạng thái được chọn lọc trực tiếp từ miêu tả của MSC, đó là các trạng thái chủ yếu. Từ các SDL trong hình 3.14 chỉ ra các giai đoạn của chuyển giao như: cấp kênh và đợi cho MS truy cập tới BSS mới. Sự chuyển tiếp thực tế chỉ trên trang MSC là recHND_RQD, sendHNDREQ mà khởi tạo vai trò của MS trong chuyển giao. Nó được phép khi MSC nhận bản tin HND_RQD từ BSS cũ. Khi điều này xảy ra nó sẻ gửi bản tin HND_REQ tới cho BSS mới. Hai bản tin là sự góp phần của MSC tới bản tin 3 và 4 trong hình 3.10. Hình 3.23: Trang MSC Trong ba phần tiếp theo chúng ta sẻ mô tả chi tiết hơn về các trang con: HandoverPosible, FallBackToOldBSS và ReleaseCallNecessary. HandoverPosible Trang HandoverPosible mô hình các trường hợp mà chuyển giao chỉ có thể từ điểm nhìn của MSC. Ta theo sự quy ước từ trang MSC với các giao diện tới các BSS ở dưới, chỉ ra rằng chúng ta chỉ có thể nhận các bản tin trên giao diện mới, được miêu tả bằng việc để trống không nối tới ARX củ. 4 vị trí khác T101started, T102started, HND_CMPrec, CLR_CMDsent(A) và CallProgress(B) và toàn bộ place trạng thái thực thể, bắt tiến tới chuyển giao trong việc cố gắng để chuyển giao thành công. Chỉ ra rằng T102started là một vị trí cổng vào hoặc ra. Hình 3.24: Trang HandoverPosible Toàn bộ sự chuyển tiếp trong trang ngoại trừ recHND_DET, tạo ra trạng thái các sự thay đổi bởi việc di chuyển của các trạng thái thẻ bài tới các place trạng thái thực thể khác. Lý do là recHND_DET không biến đổi trạng thái của thực thể, được mô hình hoá bởi các thẻ bài trạng thái quay lại trạng thái đầu vào tiếp theo sau phần thảo luận về chuyển mạch sớm và muộn. Mô hình này thực hiện cả chuyển mạch sớm lẩn muộn bởi vì MSC không đòi hỏi nhận bản tin HND_DET trước khi nhận bản tin HND_CMP. FallBackToOldBSS Kết quả có thể thứ hai của chuyển giao là cuộc gọi có thể quay trở lại BSS cũ và tiếp tục như chưa có vấn đề gì xảy ra, điều này đả được mô hình hoá trên trang FallBackToOldBSS. Chúng ta có các giao diện truyền thông ở phần dưới cùng của trang. Trên phần đỉnh chúng ta có các trạng thái thực thể như sau: WaitChanAlloc T101running và WaitMSAccess T102running. Hai sự chuyển tiếp T101Timeout sendCLR_CMD và recHND_FAIL sendCLR_CMD là hành động có thể để khởi tạo sự quay trở lại hoàn toàn. Trong cả hai kết quả đều gửi bản tin CLR_CMD tới cho BSC mới. Viển cảnh kết thúc vởi việc nhận bản tin CLR_CMP và cuộc gọi đựơc tiếp tục trong BSS cũ. Hình 3.25: Trang FallBackToOldBSS ReleaseCallNecessary Kết quả cuối cùng có thể của chuyển giao là chúng ta phải giải phóng cuộc gọi vì hết tài nguyên vô tuyến để cấp cho cuộc gọi cần chuyển giao. Các giao diện truyền thông được đặt tại phần đáy của trang. Phần trên đỉnh chúng ta dùng để mô hình vị trí các trạng thái thực thể. Hai sự chuyển tiếp recCLR_REQ sendCLR_CMD và T102Timeout sendCLR_CMD được thể hiện ở các sự việc hướng dẫn hoàn thành giải phóng cuộc gọi. Cả hai sự kiện sẻ khởi tạo sự giải phóng với bản tin CLR_CMD tới cho BSS cũ. Sự chuyển tiếp thay thế Release All Resource kết thúc giải phóng trong BSS mới và cuộc gọi đả được giải phóng, khi một thẻ bài được đặt trên CallReleased. Trang được thể hiện trên hình 3.26. Hình 3.26: Trang ReleaseCallNecssary ReleaseAllResources Trang này mô hình hoá giải phóng tài nguyên trong cả hai BSS. Nó giải phóng các tài nguyên liên tiếp sau sự bắt đâu với BSS củ. Hình 3.27: Trang ReleaseAllResources Old BSC Trang OldBSC phối hợp với các vấn đề bao hàm của BSC củ trong chuyển giao. Tồn tại hai trạng thái: WaitForHND_CMD và WaitForCLR_CMD, giữa những sự chuyển tiếp thay thế sử dụng các trạng thái mà được chia sẻ giữa các trang. Mục đích đặc trưng của chúng trong viễn cảnh được giải thích trên các trang. Hình 3.28: Trang BSC củ SuccessfulOldBSC Trang SuccessfulOldBSC mô hình hoá bao gồm BSC củ trong cuộc chuyển giao thành công. Theo hướng thẳng và được mô tả bởi các đường vòng cung dày đặc. Chuyển tiếp bản tin sendHND_RQD khởi tạo chuyển giao và chỉ phép chuyển tiếp trong trạng thái khởi tạo. Trang này được biểu diễn trên hình 3.29. Hình 3.29: Trang SuccessfulOldBSC ReleaseResourcesBSC Trang ReleaseResourcesBSC được phân phối giữa BSS mới và cũ và được cố gắng để cấp lại trong các trang con này. Tính logic của việc giải phóng là đơn giản hơn và được mô hình sự bao hàm của BSC trong bản tin thứ 22, 23 và 24 trong hình 3.10. Hình 3.30: Trang ReleaseResourcesBSC AbnormalCasesOldBSC Trang con AbnormalCasesOldBSC mô hình hoá toàn bộ các trường hợp khác thường của chuyền giao bên trong BSC củ. Các trường hợp này mất đường vô tuyến tới MS, và nhận bản tin HND_FAI từ MS và bộ định thời T3103 hết thời gian định thời. Việc mất điều kiện đường truyền vô tuyến được mô hình hoá trên trang con Loss Of Radio Path và timeout được mô hình hoá trên trang TimeoutT3103. Việc nhận ra chuyển giao thất bại được mô hình hoá bởi sự chuyển tiếp recHND_FAI sendHND_FAIL. Hình 3.31: Trang AbnormalCasesOldBSC TimeoutT3103 Trang TimeoutT3103 là một trang con của trang AbnormalCasesOldBSC và mô hình hoá timeout của trang, bộ định thời T3103 đả được mô tả trong phần trước. Timeout có thể xảy ra khi BSC củ đợi bản tin CLR_CMD từ MSC. Khi bộ định thời T3103 hết thời gian định thời tài nguyên đả cấp sẻ được giải phóng. Điều này được mô hình hoá trong trang ReleaseResourcesBSC (đặc trưng bởi sự chuyển tiếp thay thế Release Resources). Như được miêu tả ở phần trước, BSC đả thực hiện giải phóng tài nguyên của nó khi mà bản tin CLR_REQ được gửi tới MSC nhưng chúng ta chọn đợi cho bản tin CLR_CMD đến từ MSC trước việc giải phóng tài nguyên. Với lý do này mà việc dùng lại trang ReleaseResourcesBSC khi chúng ta đợi bản tin CLR_CMD, sự giải phóng đồng nhất với được khởi tạo bởi MSC. Tuy nhiên sự lựa chọn của chúng ta phù hợp với sự giới thiệu bởi vì chúng ta nói nó được phép bắt đầu sự giải phóng trước khi nhận bản tin CLR_CMD nhưng không cần thiết. Hình 3.32: Trang TimeoutT3103 Vị trí trạng thái tồn tại TimedOut được sử dụng lưu trạng thái của BSC khi sự mô phỏng hoàn thành để xem kỹ các kết quả. LossOfRadioPath Hình 3.33: Trang LossOfRadioPath Trang LossOfRadioPath giống hệt như trang TimeoutT3103. Một sự khác biệt nhỏ là chúng không lưu trạng thái thiết bị trên một vị trí trạng thái thực thể riêng biệt. Sự chuyển tiếp RadioPathLost sendCLR_REQ được trình bày như nó là một sự chuyển tiếp timeout, nhưng nó cũng là một sự chuyển tiếp chuyển đổi bản tin. Chúng ta chọn cách trình bày timeout để làm rỏ rằng xử lý chuyển tiếp là trạng thái không xãy ra. NewBSC Hình 3.34: Trang NewBSC Trang NewBSC mô hình hoá hoạt động của BSC mới trong khi chuyển giao bên trong MSC. Giao diện với MSC (giao diện A) được đặt trên cùng của trang và giao diện với BSC (giao diện Abis) được đặt dưới cùng của trang. Sự chuyển tiếp thay thế rộng phía dưới giao diện A, trường hợp thành công, mô hình hoá chuyển giao thành công. Trong khi chuyển giao, một sự thất bại hay timeout trong cả MSC và BSS củ có thể xảy ra. Cũng như sự thất bại được trình bày ở BSS mới bởi MSC để nó giải phóng tài nguyên của nó với một bản tin CLR_CMD. Xử lý sự thất bại đựơc mô hình hoá bởi sự chuyển tiếp thay thế Release Ressources, đựơc nói tới ở trang ReleaseResourcesBSC. Nếu MS thất bại tới việc đồng bộ với BSS mới (hết thời gian định thời Ny1 của bộ định thời T3105), BTS mới gửi một bản tin CONN_FAIL tới cho BSC mới. BSC mới khởi tạo sự giải phóng tài nguyên của nó và đợi sự xác nhận từ MSC. Điều này được mô hình hoá ở phần dưới cùng của hai trang recCONN_FAIL sendCLR_REQ và CONN_FAILrec WaitForCLR_CMD. SuccessfulNewBSC Hình 3.35: Trang SuccessfulNewBS Trang SuccessfulNewBSC mô hình hoá hoạt động của BSC mới trong chuyển giao thành công. Thông thường thì các đường mủi tên dày đặc trong phần chính giữa hướng tới đích. Hình 3.35 mô tả trang SuccessfulNewBSC cụ thể là các phần của BSC của các bản tin thứ 4-7, 13-14, 16 và 19-20 trong hình 3.10. Old BTS Trang OldBTS mô hình hoá các thành phần liên quan của BTS của chuyển giao trong cùng MSC. Phần trên cùng của trang là quản lý kênh được mô hình hoá trong sự chuyển tiếp thay thế (Channel Management). Trong phần này bản tin được trao đổi riêng biệt giữa BSC và BTS. Bản tin được trao đổi với MS không được xữ lý bởi BTS và thông qua chuyển mạch trong suôt tới cho MS. Điều này được mô hình hoá bởi 2 sự chuyển tiếp relay RLM và recHND_FAI relay it. Hình 3.36: Trang OldBTS ChannelManagement Trang ChannelManagement là trang con của trang OldBTS và NewBTS mô hình hoá giao tiếp bên trong giữa BTS và BSC. Trang này có thể được tách đôi để giữ các tính năng từ BTS củ phân biệt rỏ với BTS mới nhưng bởi vì tính đơn giản của trang chúng ta quyết định giữ cả hai phần này cùng nhau. Chuyển tiếp cao nhất mô hình hoá bản tin 5-6 trong hình 3.10 và phần dưới cùng mô hình hoá hai bản tin thứ 22 và 24 cũng trong hình 3.10. Hình 3.37: Trang ChannelManagement NewBTS Trang NewBTS mô hình hoá hoạt động chuyển giao của BTS. Ở phần giữa được chỉ rỏ bởi các đường mủi tên là trường hợp chuyển giao thành công, mô hình hoá sự trao đổi bản tin trong hình 3.10 mà BTS mới có liên quan (5-6, 11-13 và 15-19). Trên đỉnh đầu của trang, giữa các vị trí trao đổi bản tin cho giao diện Abis, là chuyển tiếp thay thế ChannelManagement nói tới ở trang con cùng tên. Chỉ tình trạng thất bại của BTS mới có thể liên quan với timeout của bộ timer T3105, hoặc đúng hơn đạt tới thời gian tối đa Ny1. Điều này được mô hình hoá bởi sự chuyển tiếp Ny1xT3105 Timeout. Vị trí T3105 TimedOut cho sự nghiên cứu trạng thái của BTS mới sau khi mô phỏng trang NewBTS. Hình 4.38: Trang NewBTS MS Trang cuối cùng là mô hình trang MS, sự mô hình hoá các thành phần của MS liên quan trong chuyển giao. Phần chính giữa các đường mủi tên chỉ trường hợp thành công. Chỉ một trường hợp thất bại là có thể trong MS khi bộ định thời T3124 hết thời gian định thời. Kết quả của timeout là MS cố gắng để quay lại hoàn toàn tới BTS cũ. Ở đây chúng ta không mô hình hoá thực tế quá trình trở lại này. Hình 3.39: Trang MS KẾT LUẬN Luận văn này đả sử dụng mô hình CPN và ngôn ngữ SDL để phân tích các giao thức chuyển giao trong mạng GSM. SDL là một ngôn ngữ thường được sử dụng để phân tích giao thức trong mạng viễn thông và dựa trên ngôn ngữ đó chúng ta sẻ cài đặt mô hình CPN. Thông qua mô hình chúng ta đả có cách nhìn hoàn thiện hơn về các thủ tục hoạt động chuyển giao trong mạng GSM. Đi từ nền tảng ban đầu đến việc phân tích chi tiết các bản tin trao đổi trong quá trình chuyển giao, giới hạn có lựa chọn việc nghiên cứu chi tiết một loại chuyển giao tổng quát và đặc trưng nhất của chuyển giao giúp cho người đọc dể hiểu và hiểu một cách cận kẽ và sâu sắc hơn các quá trình đó. Mô hình là sự gói gọn các vấn đề thích đáng từ hệ thống thực, miêu tả đi sát với thực tế một cuộc chuyển giao trong hệ thống thực. Mô hình thiết kế CPN mang lại cho ta sự am hiểu linh động và sát với thực tế của chuyển giao mà nếu như chúng ta chỉ quan sát trên ngôn ngữ SDL thì không thể có được điều đó. Sử dụng cách thức phân tích đối chiếu với các kiến từ lý thuyết với mô hình để chứng tỏ rằng chuyển giao bên trong MSC là môt giao thức tiến bộ và hoàn chỉnh, các thiết bị có liên quan trong quá trình chuyển giao đều có thể biết được tình trạng hoạt động của một cuộc gọi sau một kết quả của chuyển giao dù nó có thành công hay không. Mô hình đả cho ta thấy giao thức chuyển giao không những đảm bảo cho cuộc gọi được giữ khi di chuyển mà còn đảm bảo cho hệ thống hoạt động hiệu quả nhất, không lảng phí tài nguyên và đăc biệt là dần tới tối ưu hoá các quá trình xữ lý. Đặc biệt mô hình rất đi sát với hệ thống thực tế của mạng sử dụng công nghệ GSM và có thể áp dụng mô hình vào thực tế các mạng này. Từ việc đi sâu phân tích chuyển giao giúp em hiểu được các thủ tục cách thức mà các bản tin trao đổi với nhau trong mạng GSM, đi sâu tìm hiểu giao thức báo hiệu giúp em hiểu bản chất của những hoạt động trong mạng, hiểu được để thực hiện một cuộc gọi thì mạng cần làm gì và MS cần làm những gì ? và đặc biệt hơn và là mục đích của khoá luận là đả tìm hiểu được giao thức chuyển giao, một giao thức đặc trưng quan trọng nhất trong thông tin di động. Có thể kết luận câu “có chuyển giao mới có di động”. Khi một MS muốn di chuyển đi xa mà vẩn đảm bảo được cuộc gọi nó cần thiết phải chuyển giao. Từ việc phân tích chuyển giao giúp cho ta hiểu và xử lý tối ưu được mạng; ví dụ như việc tối ưu các bản tin khi xảy ra một quá trình chuyển giao, vì cần phải rút ngắn nhất có thể khoảng thời gian này mà vẩn đảm bảo được chất lượng cuộc gọi, hay là việc tính toán lắp đặt các trạm BTS. Kết hợp với việc đo kiểm chất lượng thu phát của trạm BTS để đưa ra giải pháp tối ưu mạng mà một người kỷ sư tối ưu mạng cần phải luôn làm điều đó. Tuy nhiên quá trình phân tích cũng không tránh khỏi những thiếu sót ví dụ như vẩn chưa đưa ra các dữ liệu thực tế một quá trình chuyển giao để chứng minh, bởi quá trình phân tích cần phải gắn liền với dữ liệu thực tế để giúp ta so sánh xem mô hình thiết kế có đảm bảo cho hệ thống thực hay không. Như vậy muốn đi sâu, muốn hiểu được hệ thống thông tin di động thì nhất thiết phải đi sâu tìm hiểu quá trình chuyển giao bởi đây là một đặc trưng tạo nên tính di động. Quá trình chuyển giao là một quá trình nhậy cảm vì lúc này chất lượng cuộc gọi là thấp nên cần phải xem xét kỷ vấn đề này, cần phải nghiên cứu sâu, xây dựng mô hình chuyển giao một cách tối ưu nhất, cần kiểm nghiệm mô hình vào hệ thống thực để thấy được tính hiệu quả của mô hình và ngày càng hoàn thiện nó trên phương diện một ứng dụng chứ không chỉ là mô hình lý thuyết. CÁC THUẬT NGỮ GSM: Global System for Mobile communication Hệ thống thông tịn di động toàn cầu ETSI: European Telecommunications Standards Institute Tiêu chẩn của Học Viện Viễn Thông Châu Âu NSS: Network Switching Subsystem Hệ thống hổ trợ chuyển mạch mạng BSS: Base Station Subsystem Hệ thống trạm gốc MS: Mobile Stations Trạm di động MSC: Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động PSTN: PublicSwitchedTelephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng ISDN: Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp các dịch vụ HLR: Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú VLR: Visitor Location Registe Bộ ghi định vị tạm trú AUC: AUthentication Center Trung tâm nhận thực EIR: Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị BSC: Base Station Controller Bộ điều khiên trạm gốc BTS: Base Tranceiver Station Trạm thu phát có sở SIM: Subscriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao LA: Location Area Vùng định vị PLMN: Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt đất OSI: Open System Interconnection Hệ thống liên kết mở SSN07: Signalling System Number 7 Hệ thống báo hiệu số 7 TRX: Transmitter/Receiver Bộ truyền phát/bộ thu nhận GMSC: Gateway-MSC MSC cổng CPN: Coloured Petri Nets SCCP: Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu BSSAP: Base Station Subsystem Application Part Phần ứng dụng hệ thống con trạm cơ sở BSSMAP: Base Station Subsystem Management Application Part Phần quản lý ứng dụng hệ thống con trạm cơ sở DTAP: Direct Transfer Application Part Phần ứng dụng điều khiển truyền MTP: Message Transfer Part Phần chuyển đổi bản tin TRXM: TRX Management Quản lý TRX CCM: Common Channel Management Quản lý kênh chung RLM: Radio Link Management Quản lý liên kết vô tuyến DCM: Dedicated Channel Management Quản lý kênh chuyên dụng LAPDm: LAPDmodified LAPD được điều chỉnh RR: Radio Resource Tài nguyên vô tuyến MM: Mobility Management Quản lý di động CC: Call Connection Management Quản lý kết nối cuộc gọi IMSI: International Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc tế TRAU: Transcoder/ Adapter Rate Unit Đơn vị chuyển mã/đáp ứng I WF: InterWorking Function Chức năng tương tác TCH: Traffic Channels Kênh lưu lượng CCH: Control Channels Kênh điều khiển BCH: Broadcasting Channel Kênh quảng bá CCCH: Common Control Channel Kênh điều khiển chung DCCH: Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng SMSCB: Short Message Service Cell Broadcast Dịch vụ tin nhắn ngắn quảng bá cell CBCH: Cell Broadcasting Channel Kênh quảng bá cell FACCH: Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh SACCH: Slow Asociated Control Channel Kênh điều khiển kết hợp chậm AGCH: Access Grant Channel Kênh hổ trợ truy cập PCH: Paging Channel Kênh nhắn tin SCH: Synchronization Channel Kênh đồng bộ FCCH: Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số BCCH: Broadcasting Control Channel Kênh điều khiển quảng bá RACH: Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying Kháo dịch pha tối thiểu Gauss FEC: Forward Error Correction Sự hiểu chỉnh lổi tiên tiến UI: Unnumbered Information Thông tin không được đánh số SABM: Set Asynchronous Balance Mode Đặt chế độ cân bằng không đồng bộ UA: Unnumbred Acknowledgement Sự xác nhận không được đánh số MOC: Mibile Originated Call Cuộc gọi được bắt đầu từ trạm di động IMEI: International Mobile Equipment Identity Nhận dạng thiết bị di động quôc tế IMSI: International Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc tế RSM: Radio Subsystem Management Quản lý hệ thống vô tuyến con SMS: Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn CBSAP: Cell Broadcast Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ quảng bá cell CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian FDMA Frequency Division Multyple Access Đa truy cập phân chia theo tần số TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sigmund M.redl, Matthias K.Weber , Malcolm W.Oliphant, “ GSM And Personal Communications “ Handbook of GSM and UMTS The Creation of Global Mobile Communication. Edited by: Friedhelm Hillebrand, Consulting Engineer, Germany [2] Gunnar Heine, “GSMNetworks: Protocols, Terminology and Implementation “, [3] Asha Mehrotra, “GSM SYSTEM ENGINEERIN GSM Switching, Services anh Protocols “(Second Edition), John Wiley and Sons, LTD. *****************000*****************