Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Lộ trình phát triển từ GSM đến UMTS. Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống cho HSCSD. Hình 1.3: Cấu trúc mạng GPRS. Hình 1.4: Các phần tử của mạng PLMN……………………………………. Hình 1.5: Cấu trúc UTRAN. Hình 1.6: Chức năng logic của RNC đối với một kết nối UTRAN của UE. Hình 1.7: Mô hình giao thức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN Hình 1.8: Kiến trúc mạng ở UMTS Release 1999 (R3). Hình 1.9: Kiến trúc mạng phân bố của phát hành UMTS R4. Hình 1.10 : Kiến trúc mạng đa phương tiện IP UMTS R5………………… Hình 2.1: Cấu trúc tế bào ATM Hình 2.2: Khái niệm VPI/VCI. Hình 2.3: Mô hình mạng ATM. Hình 2.4: Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN. Hình 2.5: Cấu trúc giao thức AAL2. Hình 2.6: Ứng dụng AAL2 trong mạng UMTS. Hình 2.7: Cấu trúc CPCS-PDU của AAL3/4 1 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 1 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS Hình 2.8. Các cấu trúc CPCS-PDU và SAR-PDU của AAL3/4. Hình 2.9: Cấu trúc giao thức AAL5. Hình 2.10: Ví dụ áp dụng UPC cho mạng thông tin di động. Hình 3.1: Các giao diện cơ bản của mạng lõi UMTS Hình 3.2: Cấu trúc giao thức IuCS. Hình 3.3: Cấu trúc giao thức IuPS. Hình 3.4: Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người sử dụng Hình 3.5: Cấu trúc tiêu đề của GTP. Hình 3.6: Cấu hình cơ sở hệ thống cổng giữa mạng lõi UMTS và mạng ngoài. Hình 3.7: Tổng quan cácthủ tục cập nhật vị trí. Hình 3.8: Tổng quan các thủ tục nhập mạng và rời mạng… Hình 3.9: Các thủ tục nhập mạng và đăng kí vị trí ở UMTS Hình 3.10: Các thủ tục khởi xướng cuộc gọi trong mạng UMTS………… 90 Hình 3.11: Các thủ tục định tuyến trong mạng UMTS…………………… 92 Hình 3.12: Các thủ tục tìm gọi trong mạng UMTS. Hình 3.13: Điều khiển chuyển giao trong mạng lõi W-CDMA UMTS Hình 3.14: Các thủ tục khởi xướng cuộc gọi……………………………… 96 Hình 3.15: Các thủ tục kết cuối cuộc gọi. Hình 3.16: Các thủ tục đặt lại……………………………………………… 99 Hình 3.17: Kết nối RNC Hình 3.18a: Lớp chuyển mạch ATM. Hình 3.18b: Sử dụng RNC và (hoặc) SGSN cho chuyển mạch ATM. 2 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 2 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tốc độ dữ liệu và vùng phủ. Bảng 2.1: Chức năng của các lớp ở mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN. Bảng 2.2: Các loại dịch vụ ATM 66 Bảng 3.1: Các chức năng chính của cổng chuyển đổi giao thức. Bảng 3.2: Các chức năng chính của cổng TCP. Bảng 3.3: Các công nghệ được áp dụng cho W-TCP. Bảng 3.4: Các chức năng chính của cổng truyền tunnel. 3 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 3 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT 2G Second Generation Thế hệ hai 3G Third Generation Thế hệ ba 3GPP Third Generatio Partnership Project Đề án của các đối tác thế hệ ba AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ABR Available Bit Rate Tốc độ bit khả dụng AMR Adaptive MultiRate Codec Mã hoá đa tốc độ thích ứng APN Access Point Number Số nhận dạng điểm truy nhập ATDM Asynchronous Time Divition Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng bộ ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ BICC Bear Independent Call Control Protocol Giao thức điều khiển cuộc gọi không phụ thuộc vật mang BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CAC Connection Admission Control Điều khiển cho phép kết nối CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định CC Call Control Điều khiển cuộc gọi 4 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 4 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS CDMA 2000 Code Division Multiple Access 2000 Đa truy nhập phân chia theo mã 2000 CGF Charging Gateway Function Chức năng cổng tính cước CN Core Network Mạng lõi CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh DSN Domain Name Service Dịch vụ chuyển đổi tên miền DRNC Drif RNC RNC trôi EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution Tốc độ số liệu gói tăng cường để phát triển GSM FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng GLR Gateway Location Register Thanh ghi vị trí cổng GMSC Gateway Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu thế hệ hai GTP GPRS Tunneling Protocol Giao thức xuyên hầm GPRS GTP-C Control Plane Part of GPRS Tunneling Protocol Phần mặt điều khiển của giao thức tunnel GPRS GTP-U User Plane Part of GPRS Tunneling Protocol Phần mặt người sử dụng của giao thức tunnel GPRS HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú HSCSD High Speed CircuitSwitches Data Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao 5 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 5 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản IAM Initial Address Message Bản tin địa chỉ khởi đầu IMSI International Mobile Subscriber Identifier Số nhận dang thuê bao di động quốc tế IMT-2000 International Mobile Telecommunication 2000 Tiêu chuẩn thông tin di động Toàn cầu 2000 IP Internet Protocol Giao thức Internet IS-136 Interim Standard - 136 Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến của Hoa Kì IS-95 Interim Standard - 95 Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA của Hoa Kì ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU International Telecommunocation Union Liên minh viễn thông quốc tế IWF InterWorking Function Chức năng kết nối mạng của MSC LAI Location Area Identifier Nhận dạng vùng định vị LAN Local Area Network Mạng nội hạt M3UA MTP3 User Adaptation Layer Lới thích ứng người sử dụng SS7 MTP3 MAC-I Message Authentication Code for Integrity Mã nhận thực bản tin toàn vẹn MBS Maximum Burst Size Kích thước cụm cực đại MM Mobile Management Quản lí di động MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động MSRN Mobile Station Roaming Number Số lưu động trạm di động MT Mobile Terminal Đầu cuối di động MTP-3b Message Transfer Part level 3 Phần truyền bản tin mức 3 6 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 6 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS NNI Network- Network Interface Giao diện mạng - mạng Node B Node B Nút B PC Personal Compurter Máy tính cá nhân PCR Peak Cell Rate Tốc độ tế bào đỉnh PDC Personal (or Pacific) Digital Cellular Tiêu chuẩn Nhật Bản cho thông tin di động 2G PDN Packet Data Network Mạng số liệu gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng thông tin di động mặt đất PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm đến điểm PS Packet Switch Chuyển mạch gói PSK Phase Shift Keying Điều chế khoá chuyển pha QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAB Radio Access Bearer Vật mang truy nhập vô tuyến RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến RANAPE P RANAP Elementary Procedures Các thủ tục cơ bản RANAP RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến SAAL- NNI Signaling ATM Adaptation Layer for Network -Network Interface Lớp thích ứng báo hiệu ATM cho giao diện vùng mạng SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCR Sustainable Cell Rate Tốc độ tế bào đủ dung SDU Service Data Unit Đơn vị số liệu dịch vụ SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SI Stremam Identifier Nhận dạng luồng 7 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 7 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS SIM Subscriber Identification Module Mô đung nhận dạng thuê bao SM Session Management Quản lí phiên SMS Short Message Service Dịch vụ gửi bản tin ngắn SRNC Serving RNC RNC phục vụ SS Supplementary Service Dịch vụ bổ sung SS7 Signaling System 7 Hệ thống báo hiệu số 7 SSCF Service Specific Co- ordination Function Chức năg điều phối đặc thù dịch vụ TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TAP Terminal Adaptation Function Chức năng tương thích đầu cuối của MS TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TI Transaction Identifier Nhận dạng giao dịch TMSI Temporary Mobile Subscriber Identifier Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời UBR Unspecified Bit Rate Tốc độ bit không xác định UDP User Datagram Protocol Giao thức đơn vị dữ liệu người sử dụng UE User equipment Thiết bị người sử dụng UMTS Universal Mobile Telecommunication Sysstem Hệ thống thông tin di động toàn cầu thế hệ ba UNI User- Network Interface Giao diện người sử dụng - mạng UPC Usage Parameter Control Điều khiển thông số sử dụng USIM UMTS Subscriber Identificayion Module Môđun nhận dạng thuê bao UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS 8 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 8 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS VBR Variable Bit Rate Tốc độ bit thay đổi VCI Virtual Channel Identifier Nhận dạng kênh ảo VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú VPC Virtual Path Connection Kết nối đường ảo VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng vô tuyến W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng (Tiêu chuẩn 3G của châu Âu và Nhật Bản) W-PPP Wireless Point-to-Point Protocol Giao thức điểm tới điểm vô tuyến W-TCP Wireless TCP TCP vô tuyến LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất và phục vụ con người hữu hiệu nhất. Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động ngày càng không ngừng được cải tiến, nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động được ra đời. Với sự phát triển mạnh mẽ về khoa học kỹ thuật và nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của khách hàng về chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tải thông tin và khả năng tích hợp nhiều loại hình dịch vụ.Cung cấp các dịch vụ đa phương tiện di động là cần thiết để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người sử dụng. Hệ thống thông tin di động thế hệ hai GSM đã có sự phát triển mạnh mẽ.Tuy nhiên, khi nhu cầu về thông tin tốc độ cao và truyền thông số liệu ngày càng tăng thì hệ thống thông tin di động thế hệ hai đã không thể đáp ứng 9 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 9 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS được. Mạng thông tin di động thế hệ ba (3G) lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói để truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói. Công nghệ truyền tải không đồng bộ (ATM : Asynchronous Transfer Mode) có các chức năng quản lí lưu lượng và điều khiển chất lượng mạng để xử lí các đặc tính lưu lượng. ATM là một công nghệ hiệu quả để truyền tải cả dịch vụ chuyển mạch gói và dịch vụ chuyển mạch kênh. Vì vậy em đã quyết định chọn “ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS” là đề tài đồ án tốt nghiệp của mình. Đề tài của em gồm 3 chương: Chương 1 : Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS. - Giới thiệu chung về hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS và con đường phát triển từ GSM đến UMTS. Chương 2 : Tổng quan về công nghệ ATM. - Giới thiệu các mục tiêu của ATM. - Mô hình chuyển mạch cho thông tin băng rộng. - Chất lượng dịch vụ QoS và các loại dịch vụ. Chương 3 : Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS - Giới thiệu mô tả cấu trúc cơ bản và các giao diện ở mạng lõi UMTS. 10 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 10 [...]... Áo) triển khai mạng UMTS đầu tiên ở Châu Âu Ngày 31/01/2003 Lần đầu tiên trên thế giới, Ericsson thử nghiệm thành công phiên bản Ipv6 với mạng UMTS/ W-CDMA 12 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 12 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS Sự phát triển của công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin ngày nay khẳng định một xu thế tất yếu đó là sự hội tụ của viễn thông và tin học Hệ... mặt phẳng người sử dụng Việc đưa ra mặt phẳng điều khiển mạng truyền tải làm cho giao thức ứng dụng trong mặt phẳng điều 29 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 29 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS khiển mạng vô tuyến hoàn toàn độc lập với công nghệ được chọn lựa cho vật mang số liệu ở mặt phẳng người sử dụng Khi mặt phẳng điều khiển mạng truyền tải được sử dụng, các vật mang... GSM/GPRS, nhờ vậy mà công nghệ mạng lõi hiện có, có thể hỗ trợ công nghệ truy nhập vô tuyến mới Cũng có thể nâng cấp mạng lõi hiện có để hỗ trợ UTRAN sao cho một MSC có thể nối đến cả UTRAN RNC và GSM BSC 33 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 33 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS Trong thực tế các tiêu chuẩn UMTS cho phép hỗ trợ chuyển giao cứng từ UMTS đến GSM và ngược... động như cả hai GSM BSC và UMTS RNC Tuy nhiên cấu hình này rất hiếm Yêu cầu các giao diện và các chức năng khác nhau (như chuyển giao mềm) của UMTS RNC dẫn đến công nghệ của nó hoàn toàn khác với GSM BSC Vì thế thông thường ta sẽ thấy các UMTS RNC tách biệt với GSM BSC 34 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 34 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS 1.5.3.1 UMTS R4 - truyền tải hoàn... tiếp tục phát triển cho đến khi hệ thống thông tin di động sử dụng kĩ thuật số ra đời năm 1991 được đánh dấu bằng 11 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 11 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS việc triển khai mạng GSM đầu tiên tại Phần Lan Các sự kiện quan trọng đối với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động Đặc biệt của hệ thống UMTS kể từ năm 1991 được liệt kê sau đây... Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 16 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống cho HSCSD Một tính năng đặc biệt của HSCSD là nó có thể hỗ trợ cả kết nối đối xứng (số khe phát đường lên và đường xuống bằng nhau) và kết nối không đối xứng (số khe phát đường xuống lớn hơn số khe phát đường lên) Việc sử dụng điều chế 8-PSK cho HSCSD cho phép đạt được tốc... sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu - Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module) là một thẻ thông minh chứa nhận dạng thuê bao, thực hiện các thuật toán nhận thực và lưu giữ các khoá nhận thực và một số thuê bao cần thiết cho đầu cuối UTRAN còn chứa các phần tử khác nhau như: 20 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 20 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho. .. không thể hoàn toàn 28 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 28 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS tách riêng lớp mạng vô tuyến ra khỏi lớp truyền tải Nói cách khác, giao thức ứng dụng phải được thiết kế sao cho phù hợp với công nghệ truyền tải đặc thù Các vật mang báo hiệu để mang các ứng dụng báo hiệu cho các thao tác của O & M thiết lập Các vật mang báo hiệu này giống như các... suất sử dụng tài nguyên vô tuyến rất cao Một MS ở chế độ GPRS chỉ giành được tài nguyên vô tuyến khi nó có số liệu cần phát và ở thời điểm khác các người sử dụng khác có thể sử dụng tài nguyên vô tuyến đó Nhờ vậy mà băng tần được sử dụng rất hiệu quả Cấu trúc của mạng GPRS được cho bởi (hình 1.3) 17 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 17 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS SMS-GMSC... người sử dụng mạng truyền tải được điều khiển trực tiếp bởi mặt phẳng điều khiển mạng truyền tải khi khai thác thời gian thực, tuy nhiên các hoạt động điều khiển để thiết lập các vật mang báo hiệu cho giao thức ứng dụng được coi là các hoạt động khai thác và bảo dưỡng 30 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 30 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS 1.5.3 Mô hình tham khảo mạng UMTS . tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS Sự phát triển của công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin ngày nay khẳng định một xu thế tất yếu đó là sự hội tụ của viễn thông và tin. Lớp chuyển mạch ATM. Hình 3.18b: Sử dụng RNC và (hoặc) SGSN cho chuyển mạch ATM. 2 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 2 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong UMTS DANH SÁCH. triển cho đến khi hệ thống thông tin di động sử dụng kĩ thuật số ra đời năm 1991 được đánh dấu bằng 11 Sinh viên: Đào Thị Hồng Ánh-05T36-14A 11 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ ATM cho SGSN trong