Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I - - BÁO CÁO Môn: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI ĐỀ TÀI: BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thanh Trà Sinh viên thực Vũ Việt Hoàng Nguyễn Thị Yến Nguyễn Thu Hà Trần Mạnh Tiến D12VT4 D12VT4 D12VT7 D12VT4 Hà NỘI, 10/2015 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu trao đổi thông tin nhu cầu thiết yếu xã hội đại Các hệ thống thông tin di động với khả giúp người trao đổi thông tin lúc, nơi phát triển nhanh trở thành thiếu xã hội thông tin ngày Bắt đầu từ hệ thống thông tin di động đầutiên đời vào nãm 1946, hệ thống thông tin di động thứ (2G) đời với mục tiêu chủ yếu hỗ trợ dịch vụ thoại truyền số liệu tốc độ thấp Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu thành công công nghệ GSM với 70% thị phần thông tin di động toàn cầu Trong tương lai, nhu cầu dịch vụ số liệu ngày tăng có khả vượt thông tin thoại Hệ thống thông tin di động hệ (3G) đời nhằm thỏa mãn nhu cầu người dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)…Ðến hệ thống thông tin di động hệ thứ (3G) đượcc đưa vào khai thác thương mại nhiều nước giới Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động hệ thứ ba triển khai cuối nãm 2009 Ðối với nhà khai thác mạng di động GSM đích 3G hệ thống thông tin di động CDMA bãng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000 Xuất phát từ định hướng mà nhóm em xin chọn đề tài nghiên cứu 3G Báo cáo vào tìm hiểu đầy đủ vấn đề mạng truy nhập vô tuyến từ cấu trúc, giao diện, kỹ thuật truy nhập dùng mạng Theo đó,báo cáo nhóm em tiến hành nghiên cứu nội dung báo hiệu mạng truy nhập UMTS sau: Chương I: khái niệm kiến trúc UMTS Chương II: Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Kết luận: Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Nguyễn Thanh Trà nhiệt tình góp ý, giúp đỡ chúng em hoàn thành tiểu luận Trong trình làm có hạn chế sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô toàn thể bạn! Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VÀ KIẾN TRÚC UMTS .5 I II III Khái niệm mạng UMTS Kiến trúc hệ thống UMTS Sơ đồ khối hệ thống UMTS UE UTRAN CN (core network) .9 Các mạng 10 Giao diện vô tuyến .10 Kiến trúc giao thức UMTS 12 CHƯƠNG 2: BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS 14 I II III Xử lý gọi giao diện Iub 14 Các chức Iub 14 Các bước tiến hành xử lý gọi .15 Báo hiệu giao diện Iur Iu .16 Báo hiệu giao diện Iur 16 1.1- Mặt điều khiển/người dùng Iur 16 1.2- Báo hiệu RNSAP 18 Báo hiệu giao diện Uu 20 2.1- Mặt điều khiển/người dùng Iu-CS 20 2.2- Mặt điểu khiểu/người dùng Iu-PS 21 2.3- Báo hiệu RANAP 21 Thủ tục thiết lập gọi .23 KẾT LUẬN 28 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cấu trúc UMTS .6 Hình 1.2: UMTS UTRAN Hình 1.3: Cấu trúc RNC Hình 1.4: Vai trò logic SRNC DRNC .8 Hình 1.5: Cấu trúc chức nút B Hình 1.6: Các giao diện UTRAN 11 Hình 1.7: Kiến trúc giao thức UMTS 12 Hình 2.1: Thủ tục trao đổi thông tin báo hiệu qua Iub 16 Hình 2.2: Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur (RNC với RNC ) 17 Hình 2.3: Mặt điều khiển/người dùng Iur 17 Hình 2.4: Mặt điều khiển/người dùng Iu-CS .20 Hình 2.5: Mặt điều khiển/người dùng Iu-PS 21 Hình 2.6: Quá trình kết nối RRC 23 Hình 2.7: Quá trình xác thực bảo vệ 24 Hình 2.8: Quá trình thiết lập kênh mang truy nhập vô tuyến .25 Hình 2.9: Quá trình giải phóng gọi 26 Hình 2.10: Quá trình giải phóng kênh mang Iu 27 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS CHƯƠNG I:KHÁI NIỆM VÀ KIẾN TRÚC UMTS I Khái niệm mạng UMTS • Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UMTS: (Universal Mobile Telecommunications Systems) công nghệ di động 3G UMTS dựa tảng CDMA băng rộng (WCDMA), chuẩn hóa Tổ chức đối tác phát triển 3G (3GPP), lời đáp Châu Âu cho yêu cầu phát triển 3G hệ thống di động tổ ong tổ chức ITU IMT2000 UMTS gọi 3GSM, để kết hợp chất công nghệ 3G UMTS chuẩn GSM truyền thống • UMTS : Hiện triển khai mạng GSM sẵn có UMTS hỗ trợ tốc độ truyền liệu lên đến 21Mbps Thực tế, nay, đường xuống, tốc độ đạt 384 kbps (với máy di động hỗ trợ chuẩn R99), hay 7.2Mbps Tốc độ lớn nhiều so với tốc độ 9.6kbps đơn kênh GSM hay 9.6kbps đa kênh HSCSD (14.4 kbit/s CDMAOne) số công nghệ mạng khác Mạng UMTS triển khai năm 2002 nhấn mạnh tới ứng dụng di động TV di động hay thoại Video Hiện tại, tốc độ truyền liệu cao UMTS thường dành để truy cập Internet II Kiến trúc hệ thống UMTS Sơ đồ khối hệ thống Nhằm tìm hiệu báo hiệu mạng thông tin di động nay, mục phân tích giao diện báo hiệu mạng truy nhập hệ thống UMTS UMTS phát triển lên 3G họ công nghệ GSM (GSM, GPRS & EDGE), công nghệ nước châu Âu công nhận cho mạng 3G GSM UMTS dòng công nghệ chiếm thị phần lớn thị trường thông tin di động Các thành phần thiết bị giao diện UMTS hình 1.1 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Hình 1.1: Cấu trúc UMTS Thiết bị người sử dụng (UE) UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) đầu cuối mạng UMTS người sử dụng Có thể nói phần hệ thống có nhiều thiết bị phát triển ảnh hưởng lớn lên ứng dụng dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chóng tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị UMTS Điều đạt nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến cài đặt trí tuệ card thông minh.UE gồm hai phần: • Thiết bị di động (ME : Mobile Equipment) : Là đầu cuối vô tuyến sử dụng cho thông tin vô tuyến giao diện Uu • Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) : Là thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực thuật toán nhận thực, lưu giữ khóa nhận thực số thông tin thuê bao cần thiết Mạng truy cập vô tuyến UMTS (UTRAN) UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network): Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) liên kết người sử dụng CN Nó gồm phần tử đảm bảo truyền thông UMTS vô tuyến điều khiển chúng UTRAN định nghĩa hai giao diện Giao diện Iu UTRAN CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu UTRAN thiết bị người sử dụng Giữa hai giao diện hai nút, RNC nút B Báo hiệu điều khiển kết nối o Báo hiệu mạng truy nhập UMTS RNC: RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho hay nhiều trạm gốc điều khiển tài nguyên chúng Đây điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nó nối đến CN hai kết nối, cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) đến miền chuyển mạch kênh (MSC) Hình 1.3: Cấu trúc RNC  Chức RNC: • Quản lý tài nguyên vô tuyến UTRAN: gồm tập hợp thuật toán sử dụng để đảm bảo ổn định Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS • Điều khiển UTRAN: gồm tất chức liên quàn đến việc thiết lập, trì giải phóng kênh mạng vô tuyến với hỗ trợ thuật toán RRM  Vai trò logic RNC: • RNC điều khiển nút B (kết nối giao diện Iub phía nút B) biểu RNC điều khiển nút B RNC điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển tải tắc nghẽn cho ô • Khi kết nối MS – UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC, RNC tham dự vào kết nối có vai trò khác RNC phục vụ RNC trôi  Có kiểu RNC: • Controlling RNC (CRNC) điều khiển, cấu hình quản lý RNS trao đổi thông tin với NBAP với tất tài nguyên vật lý node B đấu nối thông qua giao diện Iub • Drift RNC (DRNC) nhận UE kết nối đến qua thủ tục handover từ SRNC RNS khác Tuy nhiên RRC (Radio Resource Control protocol) kết cuối SRNC DRNC trao đổi thông tin định tuyến SRNC UE DRNC dùng RNSAP để trao đổi với SRNC qua giao diện Iur, CRNC dùng NBAP trao đổi với tế bào qua Iub • RNC dịch vụ (Serving RNC – SRNC) điều khiển tính di động người dùng miền UTRAN điểm kết nối đến CN RNC có kết nối RRC với UE SRNC SRNC dùng RRC để trao đổi với UE quaIub, Uu cần qua Iur Iub ngoại (được điều khiển DRNC) Hình 1.4 Vai trò logic SRNC DRNC o Node B Trong UMTS trạm gốc gọi nút B Nút B bao gồm khuếch đại thu vô tuyến trời (OA-RA), thiết bị điều khiển giám sát khuếch đại thu vô tuyến trời ( OA-RASC), khuệch đại công suất phát, thiết bị điều chế giải điều chế (MDE) Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Nó thực số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến sở "điều khiển công suất vòng trong" Tính để phòng ngừa vấn đề gần xa; nghĩa tất đầu cuối phát công suất, đầu cuối gần nút B che lấp tín hiệu từ đầu cuối xa Nút B kiểm tra công suất thu từ đầu cuối khác thông báo cho chúng giảm công suất tăng công suất cho nút B thu công suất từ tất đầu cuối Hình 1.5: Cấu hình chức nút B Nhiệm vụ node B tương tự BTS: • Điều khiển công suất (điều khiển công suất vòng nội cách đo SIR so sánh với giá trị mặc định để có yêu cầu việc thay đổi công suất phát UE), • Báo cáo kết đo cho RNC, phân tập vi mô (tập hợp tín hiệu từ góc anten mà UE kết nối đến thành chuỗi liệu trước phát tín hiệu tổng đến RNC UE kết nối với nhiều góc anten phép chuyển giao mềm Softer HO) Mạng lõi (CN) Mạng lõi gồm thành phần sau: • HLR (Home Location Register): Là ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin lý lịch dịch vụ ng ời sử dụng Các thông tin bao gồm: Thông tin dịch vụ phép, vùng không chuyển mạng thông tin Báo hiệu điều khiển kết nối • • • • Báo hiệu mạng truy nhập UMTS dịch vụ bổ sung như: trạng thái chuyển hớng gọi, số lần chuyển hướng gọi MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register): Là tổng đài (MSC)và sở liệu (VLR) để cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE vị trí MSC có chức sử dụng giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức lưu giữ lý lịch người sử dụng vị trí xác UE hệ thống phục vụ GMSC (Gateway MSC): Chuyển mạch kết nối với mạng SGSN (Serving GPRS): Có chức MSC/VLR sử dụng cho dịch vụ chuyển mạch gói (PS) GGSN (Gateway GPRS Support Node): Có chức GMSC phục vụ cho dịch vụ chuyển mạch gói Các mạng Các mạng phận hệ thống UMTS, chúng cần thiết để đảm bảo truyền thông nhà khai thác Các mạng mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di động mặt đất công cộng), PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), ISDN hay mạng số liệu Internet Có thể chuyển mạch kênh gói • Mạng CS: Mạng kết nối cho dịch vụ chuyển mạch kênh • Mạng PS: Mạng kết nối cho dịch vụ chuyển mạch gói Các giao diện Vai trò các nút khác mạng định nghĩa thông qua giao diện khác Các giao diện định nghĩa chặt chẽ để nhà sản xuất kết nối phần cứng khác họ 10 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Các chức Iub Giao diện Iub nằm RNC node B RNC điều khiển node B thông qua Iub số tác vụ như: thỏa thuận tài nguyên vô tuyến, bổ sung loại bỏ tế bào khỏi node B, hỗ trợ kiểu truyền thông khác liên kết điều khiển Giao diện Iub cho phép truyền dẫn liên tục chia sẻ giao diện Abis/GMS giao diện Iub, tối thiểu số lượng tùy chọn có sẵn phần chức RNC node B Bên cạnh chức điều khiển ô, thêm loại bỏ liên kết vô tuyến ô thuộc quản lý node B, Iub hỗ trợ chức O&M node B Iub cho phép chuyển mạch kiểu kênh khác nhằm trì kết nối Các chức chi tiết Iub sau:  Tái định vị điều khiển mạng dịch vụ vô tuyến SRNC (Serving Radio Network Controller): Chuyển chức SRNC nguồn tài nguyên liên quan tới Iu từ RNC tới RNC khác  Quản lý kênh mang truy nhập vô tuyến RAB (Radio Access Bearer): Bao gồm thiết lập, quản lý giải phóng kênh mang truy nhập vô tuyến  Yêu cầu giải phóng RAB: gửi yêu cầu giải pháp kênh mang truy nhập vô tuyến tới mạng lõi CN  Giải phóng tài nguyên kêt nối Iu: Giải phóng toàn tài nguyên liên quan tới kết nối Iu Gửi yêu cầu giải phóng toàn kết nối Iu tới mạng lõi CN  Quản lý tài nguyên truyền tải Iub: Quản lý liên kết Iub, quản lý cấu hình ô, đo hiệu mạng vô tuyến, quản lý kiện tài nguyên, quản lý kênh truyền tải chung, quản lý tài nguyên vô tuyến, xếp cấu hình mạng vô tuyến  Quản lý thông tin hệ thống lưu lượng kênh chung: Điều khiển chấp nhận, quản lý công suất, truyền liệu  Quản lý lưu lượng kênh cố định: Quản lý giám sát liên kết vô tuyến, định giải tỏa kênh, báo cáo thông tin đo kiểm, quản lý kênh truyền tải dành riêng, truyền liệu  Quản lý lưu lượng kênh chia sẻ: Chỉ định giải tỏa kênh, quản lý công suất, quản lý kênh truyền tải, truyền liệu  Quản lý đồng định thời: Đồng kênh truyền tải, đồng khung, đồng node B RNC, đồng node B Các bước tiến hành xử lý 14 gọi Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS  Bước 1: Một yêu cầu kết nối điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC (Radio Resource Controller) gửi từ UE tới RNC  Bước 2: Nguồn tài nguyên vô tuyến cần cung cấp cho trình thiết lập kênh truyền tải cố định DCH (Dedicated Channel) để mang kênh điều khiển logic dành riêng DCCH (Dedicated Control Channel), DCCH sử dụng để truyền tin RRC NAS (NonAccess Stratum)  Bước 3: Khi DCH DCCH không khả dụng, tin báo hiệu để thiết lập kết nối cho RRC truyền nhờ RACH (Random Access Channel) hướng FACH (Forward Access Channel) hướng  Bước 4: Thủ tục mã hóa/nhận thực yêu cầu từ mạng sử dụng để kiểm tra lần hai nhận dạng UE chuyển mã RNC UE cần  Bước 5: Thiết lập gọi thoại bắt đầu tin SETUP lớp MM/SM/CC Bản tin Setup gồm số thiết bị bị gọi chuyển tới RNC tới miền mạng chuyển mạch kênh  Bước 6: Vùng mạng chuyển mạch kênh định nghĩa QoS cho gọi thoại - Các giá trị QoS tham số kênh mang truy nhập vô tuyến - RAB RAB gán thủ tục tương thích với thiết lập kênh mang mạng SS7 RAB cung cấp kênh cho thoại gói thiết bị đầu cuối thiết bị chuyển mạch vùng mạng chuyển mạch kênh  Bước 7: Tái cấu hình liên kết vô tuyến cung cấp nguồn tài nguyên để thiết lập kênh mang vô tuyến bước  Bước 8: Bên cạnh việc thỏa thuận tham số thủ tục gán RAB, kênh vô tuyến thiết lập để mang kênh lưu lượng dành riêng DTCH Nếu sử dụng mã AMR để mã hóa thoại, ba kênh DTCH thiết lập gồm: Lớp A, lớp B, lớp C  Bước 9: Giải phóng gọi thoại thực sau RRC giải phóng không dịch vụ kích hoạt Cả hai kênh điều khiển lưu lượng dành riêng giải phóng Cuối cùng, RNC giải phóng tài nguyên vô tuyến bị khóa cho hai kênh để dành cho gọi khác 15 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Hình 2.1: Thủ tục trao đổi thông tin báo hiệu qua Iub II Báo hiệu giao diện Iur Iu Báo hiệu giao diện Iur: 1.1- Mặt điều khiển/người dùng Iur: 16 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Hình 2.2 Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur( RNC với RNC) Giao thức Iur RNC cho thấy giải pháp mạng truyền tải: SCCP tin RNSAP chạy SSCOP SCCP M3UA lớp truyền tải lớp IP Các giao thức sử dụng Iur-User/Control Plane đảm nhiệm chức sau: Hình 2.3 Mặt điều khiển/người dùng Iur  IP (Internet Protocol) Giao thức internet cấp dịch vụ phi kết nối mạng gồm tính đánh địa chỉ, xác lập kiểu dịch vụ, phân mảnh ghép gói tin hỗ trợ bảo mật  SCTP (Stream Control Transmission Protocol) 17 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Giao thức truyền dẫn điều khiển luồng cung cấp chức xác nhận lỗi cho luồng liệu Các vấn đề ngắt liệu, tổn hao liệu hay trùng lặp xác nhận số thứ tự trường kiểm tra tổng SCTP cho phép truyền lại pháy lỗi gây ngắt nguồn liệu  MTP3-B (Message Transfer Part Level 3- Broadband) Phần chuyển tin mức dàng cho mạng băng rộng, cung cấp nhận dạng truyền tin mức cao, đồng thời cung cấp chức định tuyến chia tải  M3UA (MTP3 User Adaptation layer) Lớp tương thích người dùng MTP mức tuong đương chức MTP3 M3UA mở rộng để truy cập tới dịch vụ MTP3 cho ứng dụng điều khiển từ xa dựa IP  SCCP (Signaling Connection Control Part) Phần điều khiển kết nối báo hiệu cung cấp dịch vụ truyền tin hai điểm báo hiệu mạng 1.2-Giao thức báo hiệu RNSAP RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part): Phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến gồm giao thức truyền thông, sử dụng giao diện Iur luật mã hóa gói PER Có hai lựa chọn truyền tải báo hiệu RASAP - Ngăn xếp SS7 ( SCCP MTP3 ) - Truyền tải dựa SCTP/IP Vì giao diện Iur đảm bảo bốn chức năng: Hỗ trợ tính di động sở RNC Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng Hỗ trợ kênh lưu lượng chung Hỗ trợ quản lý tài nguyên toàn cục Vì lý mà giao thức báo hiệu Iur (RNSAP) chia thành bốn modun hay bốn chức Giao thức báo hiệu RNSAP thực phần bốn chức Iur hai điều khiển mạng vô tuyến tùy theo yêu cầu nhà khai thác  Chức thứ nhất: hỗ trợ tính di động sở RNC 18 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Đây sở cho việc xây dựng giao diện Iur tự đảm bảo chức cần thiết cho tính di động hai RNC, không hỗ trợ cho việc trao đổi lưu lượng người sử dụng Hỗ trợ chức năng: - Hỗ trợ việc cài đặt lại SRNC (bộ điều khiển mạng vô tuyến phục vụ) - Hỗ trợ cập nhật vùng đăng ký UTRAN ô RNC - Hỗ trợ tìm gọi RNC - Báo cáo lỗi giao thức  Chức thứ hai: hỗ trợ lưu lượng kênh riêng Chức đòi hỏi kênh riêng báo hiệu RNSAP cho phép truyền lưu lượng kênh riêng hai RNC Hỗ trợ lưu lượng kênh riêng hỗ trợ chức năng: - Thiết lập, thay đổi giải phóng kênh riêng DRNC chuyển giao cứng chuyển giao mềm trạng thái kênh riêng - Thiết lập giải phóng kết nối truyền tải qua giao diện Iur - Truyền khối truyền tải DRNC SRNC - Quản lý đoạn nối vô tuyến DRNC thong qua thủ tục báo cáo đo thiết lập công suất  Chức thứ ba: hỗ trợ lưu lượng kênh chung Chức cho phép xử lý luồng số liệu kênh dùng chung Nó đòi hỏi modun kênh truyền tải chung giao thức RNSAP giao thức khung truyền tải chung ( CCH FP ) Nếu chức không thực cập nhật ô RNC luôn khởi động trình đặt lại SRNC ( RNC phục vụ ), nghĩa SRNC luôn RNC điều khiển ô sủ dụng cho truyền tải kênh chung chia sẻ kênh Các chức modun kênh truyền tải chung Iur cung cấp là: - Thiết lập giải phóng kết nối truyền tải qua Iur cho luồng số liệu kênh chung - Phân chia lớp MAC SRNC DRNC  Chức thứ tư: hỗ trợ quản lý tài nguyên toàn cục Chức đảm bảo báo hiệu để hỗ trợ tài nguyên tăng cường tính khai thác bảo dưỡng (O&M ) qua giao diện Iur.nó thực mô đun toàn cục giao thức RNSAP không đòi hỏi giao thức mặt phẳng người sử dụng truyền dẫn số liệu người sử dụng qua giao diện Iur Đây chức tùy chọn Các chức mô đun tài nguyên toàn cục cung cấp là: - Truyền kết đo ô hai RN 19 Báo hiệu điều khiển kết nối II Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Truyền thông tin định thời nút B hai RN Tổng kết chức giao diện Iur BÁO HIỆU TẠI GIAO DIỆN Iu Giao diện Iu kết nối UTRAN với CN Iu giao diện mở để chia sẻ hệ thống thành UTRAN đăc thù CN, CN xử lý chuyển mạch, định tuyến điều khiển dịch vụ Giao diện Iu có hai trường hợp khác nhau: - Iu-cs (Iu chuyển mạch kênh) để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh - Iu-ps ( Iu chuyển mạch gói ) để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch gói 2.1- Mặt điều khiển người dùng Iu-cs Hình 2.4: Mặt điều khiển người dùng Iu-CS Chồng giao thức điều khiển/ người dùng Iu –CS bao gồm số giao thức:  AMR (Adaptive Multirate Codec) Mã hóa đa tốc độ thích ứng cung cấp miền tóc độ rộng cho liệu sử dụng cho mã hóa tốc độ thấp cho giao diện vô tuyến  TAF (Terminal Adaptation Function) Chức tương thích đầu cuối giao thức hỗ trợ biến đổi nhiều kiểu thiết bị đầu cuối khác vào mạng  RLP (Radio Link Protocol) Giao thức liên kết vô tuyến điều khiển truyền dẫn liệu mạng GSM UMTS 20 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Vùng chuyển mạch kênh liên quan tới tập thực thể xử lý lưu lượng người dùng báo hiệu liên quan Tại gồm thành phần MSC, GMSC, VRL chức liên kết liên mạng IWF tơi mạng PSTN 2.2- Mặt điều khiển/người dùng Iu-PS Hình 2.5 Mặt điều khiển/người dùng Iu-PS Vùng chuyển mạch gói gồm thực thể liên quan tói truyền dẫn gói SGSN, GGSN cổng biên BG Lưu lượng IP truyền tải AAL5 ATM Vì không tồn lớp ALCAP mặt điều khiển để thiết lập xóa bỏ kết nối ảo chuyển mạch lớp AAL2 2.3- Giao thức báo hiệu Iu (RANAP) Giao thức RANAP giao thức báo hiệu Iu chứa tất thông tin định nghĩa cho lớp mạng vô tuyến Chức RANAP thực thủ tục RANAP (RANAP EP: RANAP Elementary Procedures ) Các chức RANAP: - - Ấn định lại: chức xử lý việc ấn định lại SRNS chuyển giao bao gồm trường hợp hệ thống tới từ GMS Ấn định lại SRNS: chức RNS dịch vụ ấn định lại từ RNS sang RNS khác mà không thay đổi tài nguyên vô tuyến gián đoạn luồng số liệu người sử dụng Quản lý vật mang truy nhập vô tuyến (RAB- radio access bearer ) Chức kết hợp tất xử lý RAB: + Thiết lập RAB, gồm khả xếp hàng đợi thiết lập + Thay đổi đặc tính RAB có + Xóa RAB có,kể trường hợp khởi xướng RAN (radio access network-mạng truy nhập vô tuyến ) 21 Báo hiệu điều khiển kết nối - - - - - - III Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Giải phóng Iu: Báo cáo phát không thành công số liệu: cho phép CN cập nhật ghi tính cước cách thông tin từ UTRAN nến phần số liệu phát không tới UE Quản lý ID chung: nhận dạng cố định UE phát từ CN đến UTRAN phép kết hợp tìm gọi từ hai vùng CN khác Tìm gọi: chức CN sử dụng để tìm gọi UE cho yêu cầu dịch vụ kết nối gọi UE Bản tin tìm gọi phát từ UE đến UTRAN với nhận dạng chung UE (ID cố định ) vùng tìm gọi Truyền báo hiệu UE-CN: chức đảm bảo truyền suốt tin báo hiệu UE-CN không cần diễn giải UTRAN ba trường hợp + Truyền tin UE từ UTRAN tới UE: trả lời tìm gọi,một yêu cầu gọi khởi xướng UE,hay đăng ký đến vùng Nó khởi đầu kết nối báo hiệu cho Iu + Truyền trực tiếp sử dụng để mang tất tin báo hiệu liên tiếp kết nối báo hiệu Iu hai đường lên xuống + Phát quảng bá thông tin CN: cho phép CN thiết lập thông tin hệ thống cần phát quảng bá đến tất người sử dụng vùng đặc thù Quản lý tải: trình sử dụng để điều khiển tải giao diện Iu phòng ngừa tải,chẳng hạn tải xử lý CN UTRAN Một chế đơn giản sử dụng để bước giảm tải khôi phục lại khởi động định thời Khởi động lại: thao tác sử dụng để khởi động lại CN hay phía UTRAN giao diện Iu tình trạng xuất lỗi Một đầu Iu cho đầu phục hồi lại khởi động lại đầu loại bỏ tất kết nối trước Báo cáo vị trí: chức cho phép CN nhận thông tin vị trí UE cho trước Nó bao gồm hai thủ tục : để điểu khiển bán cáo vị trí RNC để phát báo cáo đến CN Thủ tục thiết lập gọi  Bước 1: Thiết lập kết nối RRC thiết bị người dùng RNC 22 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Hình 2.6 Quá trình kết nối RRC Kết nối RRC UE RNC thiết lập thông qua trình UE gửi yêu cầu kết nối RRC qua CCCH (Common Control Channel-Kênh điều khiển chung) mà cụ thể RACH-Radom Acess Channel (Kênh truy cập ngẫu nhiên) hướng lên Bản tin có chứa số thông tin bao gồm: IMSI TMSI,LAI,RAI and lý yêu cầu kết nối RRC RNC xác thực lý cho yêu cầu nhằm mục đích chuẩn bị tài nguyên cho kênh kết nối kênh chung hay riêng Sau đó, RNC tiếp tục trình thành lập sóng mang Iub cách gửi tin thiết lập đường kết nối vô tuyến NBAP đến Node B Bản tin chứa thông tin ID giao dịch, ID trao đổi,mã xáo trộn mã số kênh FDD-DL Node B xác thực qua tin phản hồi NBAP radio link setup response Bản tin phản hồi chứa thông tin liên quan đến địa lớp giao vận địa AAL2 SRNC thiết lập sóng mang Iub thoogn qua ALCAP tầng giao vận mạng thông tin nhận từ Node B đường AAL số ID kênh Sóng mang Iub ràng buộc gắn với giao dịch với DCH SRNC sau tiến hành đồng hóa giao thức kết nối frame (Frame Protocol) cách gửi tin đồng FP với đường xuống RNC trả lời với UE hoàn thành kết nối RRC cách gửi tin RRC connection setup message Bản tin chứa 23 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS thông tin định dạng kiểu vận chuyển, điều khiển công suất mã xáo trộn UE gửi tin phản hồi- RRC connection setup complete để xác thực kết nối RRC  Bước 2: Xác thực bảo vệ: Hình 2.7 Quá trình xác thực bảo vệ Sau bước kết nối với RNC hoàn thành,UE gửi tin RRC initial direct transfer ( bắt đầu chuyển giao trực tiếp) Bản tin gửi với đích đến mạng core Nhưng tới RNC thêm số thông tin cần thiết để thiết lập gọi đặt lại tin RANAP UE initial Sau gửi tới 3G MSC Những thông tin mà tin mang bao gồm số xác thực UE, địa điểm, thiết lập cần thiết cho kết nối Trong nhận yêu cầu dịch vụ từ UE, MSC bắt đầu thủ tục bảo vệ Nó bao gồm trình xác thực UE thay đổi khóa mã hóa MSC gửi yêu cầu xác thực tin RANAP direct transfer ( giao dịch trực tiếp RANAP) RNC ánh xạ chuyển tin yêu cầu xác thực cho UE tin RRC direct transfer( giao dịch trực tiếp RRC) UE thực thuật toán xác thực gửi kết 24 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS trở lại tin trả lời xác thực tới MSC RNC lúc đóng vai trò đơn vị vận chuyển Giả sử trình xác thực UE thành công, MSC gửi đến RNC chế độ điều khiển bảo vệ tức nghĩa giao dịch UE UTRAN cần mã hóa RNC lúc gửi tin chế độ điều khiển bảo vệ tới UE Bản tin truyền lại thuật toán mã hóa, trình mã hóa khóa toàn vẹn UE bắt đầu mã hóa giao dịch tới UTRAN thông báo cho RNC tin RRC chế độ bảo vệ hoàn thành RNC tiếp tục gửi cho MSC để báo trình mã hóa hoàn tất  Bước 3: Thiết lập kênh mang truy nhập vô tuyến thiết lập gọi Hình 2.8 Quá trình thiết lập kênh mang truy nhập vô tuyến Sau trình mã hóa bảo vệ hoàn thành, UE gửi tin thiết lập điều khiển gọi tới MSC MSC xác nhận UE chấp nhận cho yêu cầu dịch vụ, MSC bắt đầu trình thiết lập kênh mang cho lưu lượng người sử dụng( lưu lượng thoại trường hợp này) Điều đạt cách MSC gửi yêu cầu RAB assignment (phân công ) tới RNC Yêu cầu bao gồm số hiệu RAB thông số QoS để thiết lập RNC sau nhận tin kiểm tra tài nguyên thiết lập kênh mang Iu Kênh mang thực thiết lập cách sử dụng ALCAP tầng giao vận mạng RNC tiếp tục thiết lập kênh mang vô tuyến 25 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS RNC UE cách sử dụng tin thiết lập kênh mang vô tuyến Bản tin có thông tin định kênh mang định danh kênh mang vô tuyến UE phản hồi tin hoàn thành thiết lập kênh mang vô tuyến RNC gửi tin phản hồi RAB assignment (phân công) cho MSC Với việc thủ tục hoàn thành xuất kênh mang cho việc truyền tải liệu từ UE tới MSC Từ lúc trình gọi bình thường Bản tin điều khiển gọi sử dụng việc thiết lập gọi GSM  Bước 4: Giải phóng gọi RAB Hình 2.9 Quá trình giải phóng gọi 26 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS Hình 2.10 Quá trình giải phóng kênh mang Iu Ngay gọi giải phóng bên nào, liệu cần giải phóng Khi nhận tin kết nối từ UE tin giải phóng gọi trao đổi MSC phát điều khiển giải phóng Iu tới RNC RNC nhận tin RNC giải phóng kênh mang vô tuyến qua giao diện Iub thông báo với MSC cách gửi tin hoàn thành việc giải phóng Lúc RNC phải giải phóng kết nối RRC cách gửi tin giải phóng kết nối RRC tới UE UE xác nhận lại tin giải phóng kết nối hoàn thành Việc cuối cho RNC giải phóng tài nguyên giao diện Iub Quá trình nói tới hingh 2.10, MSC gửi tin xóa đường dẫn vô tuyến NBAP tới Node B Node B phản hồi tin xóa đường dẫn vô tuyến hoàn thành để báo tài nguyên giao diện Iub hoàn toàn giải phóng 27 Báo hiệu điều khiển kết nối Báo hiệu mạng truy nhập UMTS KẾT LUẬN UMTS (Hệ thống viễn thông di động toàn cầu) công nghệ di động 3G UMTS dựa tảng CDMA băng rộng (WCDMA), chuẩn hóa Tổ chức đối tác phát triển 3G (3GPP) UMTS dòng công nghệ chiếm thị phần lớn thị trường thông tin di động Mạng di động 3G (UMTS) chiếm 70% số thuê bao di động toàn giới Do báo hiệu mạng thông tin di động quan trọng mạng thông tin di động UMTS với việc sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA chuẩn hoá 3GPP công nghệ 3G lựa chọn hầu hết nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để lên 3G Tốc độ liệu tối đa 1920Kbps (gần 2Mbps) UMTS cho phép truyền liệu thoại liệu phi thoại (dữ liệu , mail, tin nhắn, hình ảnh…) Trong Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN có vai trò vô quan trọng việc thực chức liên quan đến truy nhập vô tuyến: sở hữu quản lý tài nguyên vô tuyến,chuyển đổi dòng số liệu gioa diện Iub Uu; cung cấp dịch vụ cho mạng lõi CN Qua viết giúp ta tìm hiểu thủ tục báo hiệu bước để thiết lập gọi mạng truy nhập UMTS 28 [...]... bị khóa cho cả hai kênh để dành cho các cuộc gọi khác 15 Báo hiệu và điều khiển kết nối Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Hình 2.1: Thủ tục trao đổi thông tin báo hiệu qua Iub II Báo hiệu tại giao diện Iur và Iu 1 Báo hiệu tại giao diện Iur: 1.1- Mặt bằng điều khiển/người dùng Iur: 16 Báo hiệu và điều khiển kết nối Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Hình 2.2 Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur( RNC... khác nhau vào mạng  RLP (Radio Link Protocol) Giao thức liên kết vô tuyến điều khiển truy n dẫn dữ liệu giữa mạng GSM và UMTS 20 Báo hiệu và điều khiển kết nối Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Vùng chuyển mạch kênh liên quan tới một tập các thực thể xử lý lưu lượng người dùng cũng như các báo hiệu liên quan Tại đây gồm các thành phần MSC, GMSC, VRL và chức năng liên kết liên mạng IWF tơi mạng PSTN 2.2-.. .Báo hiệu và điều khiển kết nối Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Hình 1.6: Các giao diện UTRAN Các giao diện vô tuyến: Gồm một số giao diện sau • Giao diện Cu Giao diện Cu là giao diện chuẩn cho các card thông minh Trong UE đây là nơi kết nối giữa USIM và UE • Giao diện Uu Giao diện Uu là giao diện vô tuyến của WCDMA trong UMTS Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng. .. thức UMTS 11 Báo hiệu và điều khiển kết nối Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Hình 1.7: Kiến trúc giao thức UMTS Cấu trúc này dựa trên nguyên tắc: các lớp giao thức và các mặt phẳng (mặt điều khiển va mặt dịch vụ) độc lập với nhau về mặt logic Kiến trúc mạng UMTS được chia thành 3 lớp: • Lớp truy n tải ( Transport Network Layer): Gồm các chức năng các giao thức năng , các giao thức lớp vật lý và lớp truy n... vật mang truy nhập vô tuyến (RAB- radio access bearer ) Chức năng này kết hợp tất cả các xử lý RAB: + Thiết lập RAB, gồm cả khả năng xếp hàng đợi thiết lập + Thay đổi đặc tính của RAB hiện có + Xóa RAB hiện có,kể cả trường hợp khởi xướng bởi RAN (radio access network -mạng truy nhập vô tuyến ) 21 Báo hiệu và điều khiển kết nối - - - - - - III Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Giải phóng Iu: Báo cáo... tin xóa đường dẫn vô tuyến hoàn thành để báo rằng tài nguyên giao diện Iub được hoàn toàn giải phóng 27 Báo hiệu và điều khiển kết nối Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS KẾT LUẬN UMTS (Hệ thống viễn thông di động toàn cầu) là 1 trong các công nghệ di động 3G UMTS dựa trên nền tảng CDMA băng rộng (WCDMA), được chuẩn hóa bởi Tổ chức các đối tác phát triển 3G (3GPP) UMTS là dòng công nghệ chiếm thị phần... ảnh…) Trong đó Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN có vai trò vô cùng quan trọng trong việc thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến: sở hữu quản lý tài nguyên vô tuyến,chuyển đổi dòng số liệu giữa các gioa diện Iub và Uu; cung cấp các dịch vụ cho mạng lõi CN Qua bài viết trên giúp ta tìm hiểu được các thủ tục cơ bản về báo hiệu và các bước để thiết lập các cuộc gọi trong mạng truy nhập UMTS. .. vùng tìm gọi Truy n báo hiệu UE-CN: chức năng này đảm bảo truy n trong suốt các bản tin báo hiệu UE-CN không cần diễn giải ở UTRAN trong ba trường hợp + Truy n bản tin UE đầu tiên từ UTRAN tới UE: có thể hoặc là một trả lời tìm gọi,một yêu cầu cuộc gọi khởi xướng UE,hay chỉ là đăng ký đến một vùng mới Nó khởi đầu kết nối báo hiệu cho Iu + Truy n trực tiếp sử dụng để mang tất cả bản tin báo hiệu liên tiếp... cục Vì lý do này mà giao thức báo hiệu Iur (RNSAP) được chia thành bốn modun hay bốn chức năng Giao thức báo hiệu RNSAP có thể chỉ thực hiện chỉ một phần của bốn chức năng Iur giữa hai bộ điều khiển mạng vô tuyến tùy theo yêu cầu của nhà khai thác  Chức năng thứ nhất: hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC 18 Báo hiệu và điều khiển kết nối Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Đây là cơ sở đầu tiên cho... phẳng người sử dụng vì không có truy n dẫn số liệu của người sử dụng qua giao diện Iur Đây là một chức năng tùy chọn Các chức năng do mô đun tài nguyên toàn cục cung cấp là: - Truy n các kết quả đo ở ô giữa hai RN 19 Báo hiệu và điều khiển kết nối II Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS Truy n thông tin định thời nút B giữa hai RN Tổng kết các chức năng của giao diện Iur BÁO HIỆU TẠI GIAO DIỆN Iu Giao diện