BÁO HIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI DỘNG TẾ BÀO
Khái niệm
Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM (Global System for Mobile Communications) là công nghệ mạng di động phổ biến, phục vụ hơn 2 tỷ người tại 212 quốc gia và vùng lãnh thổ Các mạng GSM cho phép người dùng dễ dàng roaming, giúp điện thoại di động GSM từ các nhà mạng khác nhau có thể sử dụng trên nhiều địa điểm toàn cầu.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động trên toàn cầu, nhờ vào khả năng phủ sóng rộng rãi, cho phép người dùng sử dụng ĐTDĐ ở nhiều vùng khác nhau So với các chuẩn trước, GSM cải thiện đáng kể về tín hiệu, tốc độ và chất lượng cuộc gọi, được coi là hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (2G) Là một chuẩn mở, GSM hiện được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Lợi thế lớn nhất của GSM từ góc độ khách hàng là chất lượng cuộc gọi tốt, chi phí thấp và dịch vụ tin nhắn hiệu quả Đối với nhà cung cấp mạng, GSM cho phép triển khai thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau và hỗ trợ chuyển vùng, giúp người dùng dễ dàng sử dụng điện thoại ở khắp nơi trên thế giới.
Hình 1.1: Thị phần di động thế giới năm 2008
2.2.Các đặc tính và dịch vụ của mạng GSM
Từ các khuyến nghị của GSM, ta có thể tổng hợp nên một số đặc tính chủ yếu sau đây:
Số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích cho các thuê bao cả trong của thông tin thoại và số liệu.
Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng có sẵn(PSTN-ISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.
Tự động cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động.
Độ linh hoạt cao nhờ các đầu cuối thông tin di động khác nhau như máy xách tay, máy cầm tay trên oto.
Sử dụng băng tần 900MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp giữa FDMA và TDMA.
Giải quyết được sự hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng lại tần số tốt hơn.
Các dịch vụ tiêu chuẩn của mạng GSM:
Chuyển hướng các cuộc gọi vô điều kiện.
Cấm tất cả các cuộc gọi đến khi lưu động ở ngoài nước có PLMN thường trú.
Giữ cuộc gọi, đọi gọi, chuyển tiếp cuộc gọi.
Hoàn thành các cuộc gọi đến các thuê bao đang bận.
Nhóm sử dụng khép kín, dịch vụ 3 phía, thông báo cước phí.
Dịch vụ điện thông không trả cước.
Nhạn dạng số chủ gọi, số thoại được nối, cuộc gọi hiềm thù.
Các dịch vụ số liệu:
Dịch vụ bản tin ngắn, hộp thư thoại.
Phát quảng bá trong cell.
2.3.Cấu trúc và giao diện của GSM
Hình 1.2: Cấu trúc của GSM
OSS: Hệ thống khai thác và hỗ trợ.
AUC: Trung tâm nhận thực.
HLR: Bộ ghi định vị thường trú
MSC: Tổng đài di động
BSS: Hệ thống trạm gôc.
BSC: Đài điều khiển trạm gốc
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
PSPDN: Mạng chuyển mạch gói công cộng
PSDN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
SS: Hệ thống chuyển mạch
VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị
BTS: Đài vô tuyến gốc
ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ. CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng.
Các giao diện và giao thức GSM:
Hệ thống này bao gồm hai phần chính: hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm gốc BSS, mỗi phần đảm nhiệm những chức năng riêng biệt Tất cả các chức năng của hệ thống được thực hiện thông qua các khối chức năng khác nhau, phân bổ trên các thiết bị khác nhau.
Hệ thống mạng di động hoạt động trên cơ sở nhiều cell vô tuyến liền kề, đảm bảo vùng phủ sóng toàn diện cho khu vực phục vụ Mỗi cell được trang bị một trạm vô tuyến gốc (BTS), sử dụng một tập hợp các kênh vô tuyến riêng biệt Các kênh này được phân bổ khác nhau so với các cell lân cận nhằm giảm thiểu nhiễu giao thoa.
STT Giao diện Liên kết Mô tả
1 MS-BSS Giao tiếp môi trường được sử dụng để trao đổi thông tin giữa MS-BSS LAP là thủ tục sửa đổi từ LAPD cho báo hiệu.
Giao diện nội bộ của BSS sử dụng liên kết giữa BSC và BTS, cho phép điều khiển thiết bị vô tuyến và chỉ định tần số trong BTS.
3 A BSS-MSC Quản lý nguồn tài nguyên và tính di dộng của
4 B MSC-VRL Xử lý báo hiệu giữa MSC và VRL Giao tiếp
B sử dụng giao thức MAP/B.
Giao thức MAP/C được sử dụng để điều khiển các cuộc gọi giữa vùng GSM và các mạng bên ngoài, đồng thời cung cấp thông tin định tuyến và tính cước thông qua các gateway.
6 D HRL-VRL Giao thức MAP/D sử dụng để trao đổi dữ liệu liên quan tới vị trí của MS và các số liệu phụ của thuê bao.
7 E MSC-MSC Giao thức MAP/E sử dụng để trao đổi thông tin chuyển vùng giữa các MSC.
8 F MSC-EIR Giao thức MAP/E sử dụng để xác nhận trạng thái IMEI của MS.
9 G VRL-VRL Giao thức MAP/G sử dụng để chuyển các thông tin thuê bao trong các thủ tục cập nhạt vị trị vùng.
10 H MSC-SMSG Giao thức MAP/H hỗ trợ truyền bản tin nhắn tin ngắn SMS.
11 I MSC-MS Giao diện I là giao diện giữa MSC và MS.
Các bản tin trao đổi qua giao diện I qua BSS là trong suốt.
Một bộ điều khiển trạm gốc BSC sẽ điều khiển một nhóm BTS BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất.
Một MSC (trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động) có nhiệm vụ phục vụ nhiều bộ điều khiển trạm gốc, điều khiển các cuộc gọi đến và đi từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PLMN, cũng như các mạng số liệu công cộng PSDN và các mạng riêng.
Các khối trong mạng di động đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giữa trạm di động (MS) và thuê bao di động trong PSDN Khi thực hiện cuộc gọi đến MS, nếu không có thiết bị hỗ trợ, vấn đề phát sinh khi người gọi không biết vị trí của MS Để giải quyết vấn đề này, cần có cơ sở dữ liệu mạng, trong đó bộ đăng ký thường trú HLR là quan trọng nhất Khi thuê bao di động đăng ký với nhà khai thác GSM, thông tin về thuê bao như dịch vụ bổ sung, quyền thâm nhập, và vị trí hiện tại của MS sẽ được lưu trữ tại HLR HLR cũng tạo ra báo hiệu số 7 trên giao diện với MSC và cập nhật vị trí của MS khi di chuyển, đảm bảo khả năng nhận cuộc gọi hiệu quả.
2.4.1.Hệ thống chuyển mạch (SS)
Hệ thống chuyển mạch (SS) trong mạng GSM đảm nhiệm các chức năng chuyển mạch chính và quản lý cơ sở dữ liệu liên quan đến thông tin thuê bao Chức năng quan trọng nhất của SS là quản lý thông tin liên lạc giữa các người dùng trong mạng GSM cũng như giữa mạng GSM và các mạng khác.
MSC thực hiện chức năng chuyển mạch chính trong mạng GSM, với nhiệm vụ chủ yếu là điều phối thiết lập cuộc gọi đến các thuê bao Nó giao tiếp với hệ thống con BSS và kết nối với mạng bên ngoài thông qua G-MSC.
SS cần giao tiếp với mạng bên ngoài để tận dụng khả năng truyền tải dữ liệu cho người sử dụng và báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM Ví dụ, SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 để đảm bảo sự tương tác giữa các phần tử của SS trong một hoặc nhiều mạng GSM MSC, thường là một tổng đài lớn, quản lý và điều khiển nhiều bộ điều khiển trạm gốc BSC, phù hợp cho vùng đô thị và ngoại ô với dân số khoảng một triệu người và mật độ thuê bao trung bình.
Khối IWF đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối MSC với các mạng khác bằng cách thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM Chức năng tương tác IWF bao gồm thiết bị thích ứng giao thức và truyền dẫn, có thể hoạt động trong cùng chức năng với MSC hoặc ở thiết bị riêng biệt, với giao tiếp giữa MSC và IWF được mở.
Khối HLR là hệ thống lưu trữ thông tin quan trọng liên quan đến dịch vụ viễn thông, không phụ thuộc vào vị trí hiện tại của thuê bao HLR có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao và thường được triển khai dưới dạng máy tính độc lập, không có chức năng chuyển mạch Một trong những chức năng quan trọng của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao AUC, đảm bảo tính bảo mật và chính xác trong việc quản lý thông tin thuê bao.
Khối trung tâm nhận thực AUC kết nối với HLR để cung cấp các tần số nhận thực và khóa mật mã cần thiết cho bảo mật AUC cũng cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm, được thay đổi riêng cho từng thuê bao trong cơ sở dữ liệu Thông tin quan trọng về thuê bao được lưu trữ và phải được bảo vệ chống lại mọi truy cập trái phép.
Bộ ghi định vị tạm trú VLR là cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin về tất cả các MS trong vùng phục vụ của MSC Mỗi MSC đều có một VLR riêng, và khi MS di chuyển đến vùng MSC mới, VLR sẽ yêu cầu dữ liệu từ HLR và thông báo cho HLR về vị trí mới của MS Khi MS thực hiện cuộc gọi, VLR có thể cung cấp thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần tham chiếu lại HLR, do đó VLR được coi như một HLR phân bố Thông tin trong VLR thường chính xác hơn về vị trí của MS trong vùng MSC.
Hệ thống GSM
Hệ thống được phân chia thành hai phần chính: hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm gốc BSS Mỗi phần này đảm nhiệm các chức năng riêng biệt, thực hiện toàn bộ nhiệm vụ của hệ thống Các khối chức năng này được triển khai trên các thiết bị khác nhau.
Hệ thống mạng di động hoạt động dựa trên nhiều cell vô tuyến liền kề, nhằm đảm bảo vùng phủ sóng toàn diện cho khu vực phục vụ Mỗi cell được trang bị một trạm vô tuyến gốc (BTS) sử dụng một tập hợp các kênh vô tuyến riêng biệt, khác với các kênh của các cell lân cận để giảm thiểu hiện tượng nhiễu giao thoa.
STT Giao diện Liên kết Mô tả
1 MS-BSS Giao tiếp môi trường được sử dụng để trao đổi thông tin giữa MS-BSS LAP là thủ tục sửa đổi từ LAPD cho báo hiệu.
Giao diện nội bộ của BSS kết nối BSC và BTS, cho phép điều khiển thiết bị vô tuyến và phân bổ tần số trong BTS.
3 A BSS-MSC Quản lý nguồn tài nguyên và tính di dộng của
4 B MSC-VRL Xử lý báo hiệu giữa MSC và VRL Giao tiếp
B sử dụng giao thức MAP/B.
Giao thức MAP/C được sử dụng để điều khiển các cuộc gọi từ trong vùng GSM ra ngoài và ngược lại, đồng thời cung cấp thông tin định tuyến và tính cước qua các gateway.
6 D HRL-VRL Giao thức MAP/D sử dụng để trao đổi dữ liệu liên quan tới vị trí của MS và các số liệu phụ của thuê bao.
7 E MSC-MSC Giao thức MAP/E sử dụng để trao đổi thông tin chuyển vùng giữa các MSC.
8 F MSC-EIR Giao thức MAP/E sử dụng để xác nhận trạng thái IMEI của MS.
9 G VRL-VRL Giao thức MAP/G sử dụng để chuyển các thông tin thuê bao trong các thủ tục cập nhạt vị trị vùng.
10 H MSC-SMSG Giao thức MAP/H hỗ trợ truyền bản tin nhắn tin ngắn SMS.
11 I MSC-MS Giao diện I là giao diện giữa MSC và MS.
Các bản tin trao đổi qua giao diện I qua BSS là trong suốt.
Một bộ điều khiển trạm gốc BSC sẽ điều khiển một nhóm BTS BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất.
Một MSC (trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động) quản lý nhiều bộ điều khiển trạm gốc và điều phối các cuộc gọi giữa mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PLMN, cũng như các mạng số liệu công cộng PSDN và mạng riêng.
Các khối mạng liên quan đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giữa trạm di động MS và thuê bao di động trong PSDN Để thực hiện cuộc gọi đến MS, cần thiết phải có cơ sở dữ liệu mạng, trong đó bộ đăng ký thường trú HLR là quan trọng nhất Khi thuê bao di động đăng ký với nhà khai thác GSM, thông tin về các dịch vụ, quyền thâm nhập và vị trí hiện tại của thuê bao sẽ được lưu trữ tại HLR HLR không chỉ chứa thông tin về dịch vụ bổ sung và tần số nhận thực mà còn cập nhật vị trí của MS khi nó di chuyển, đảm bảo khả năng nhận cuộc gọi qua giao diện với MSC.
2.4.1.Hệ thống chuyển mạch (SS)
Hệ thống chuyển mạch (SS) trong mạng GSM đảm nhận các chức năng chuyển mạch chính và quản lý cơ sở dữ liệu liên quan đến thông tin thuê bao và di động Chức năng chủ yếu của SS là quản lý thông tin liên lạc giữa người sử dụng mạng GSM và các mạng khác.
MSC thực hiện chức năng chuyển mạch chính trong hệ thống GSM, với nhiệm vụ chủ yếu là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các thuê bao Nó giao tiếp với hệ thống con BSS và kết nối với mạng ngoài thông qua G-MSC.
SS cần giao tiếp với mạng bên ngoài để tận dụng khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải dữ liệu của người dùng và tín hiệu giữa các phần tử trong mạng GSM Ví dụ, SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 để đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong một hoặc nhiều mạng GSM MSC là một tổng đài lớn, điều khiển và quản lý nhiều bộ điều khiển trạm gốc BSC, thường phù hợp cho vùng đô thị và ngoại ô với dân số khoảng một triệu người, tương ứng với mật độ thuê bao trung bình.
Khối IWF đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối MSC với các mạng khác bằng cách thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM Chức năng tương tác IWF bao gồm một thiết bị chịu trách nhiệm thích ứng giao thức và truyền dẫn IWF có thể được tích hợp trong cùng một chức năng của MSC hoặc hoạt động trên thiết bị riêng biệt, với giao tiếp giữa MSC và IWF được mở để đảm bảo hiệu quả kết nối.
Khối HLR (Home Location Register) lưu trữ thông tin quan trọng về dịch vụ viễn thông, không phụ thuộc vào vị trí hiện tại của thuê bao HLR thường là một máy tính độc lập, không có khả năng chuyển mạch, nhưng có thể quản lý hàng trăm ngàn thuê bao Một trong những chức năng chính của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao (AUC), giúp bảo mật thông tin và xác thực người dùng.
Khối trung tâm nhận thực AUC kết nối với HLR để cung cấp các tần số nhận thực và khoá mật mã cho bảo mật AUC cũng cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm cho đường vô tuyến, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao trong cơ sở dữ liệu Bên cạnh đó, AUC lưu trữ nhiều thông tin cần thiết về thuê bao và đảm bảo bảo vệ chống lại mọi thâm nhập trái phép.
Bộ ghi định vị tạm trú VLR là cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS đang ở vùng phục vụ của MSC, với mỗi MSC đi kèm một VLR Khi MS di chuyển vào vùng MSC mới, VLR sẽ yêu cầu dữ liệu từ HLR và thông báo cho HLR về vị trí hiện tại của MS Khi MS thực hiện cuộc gọi, VLR có đủ thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần phải truy vấn HLR, do đó VLR có thể được xem như một HLR phân bố VLR cung cấp thông tin chính xác hơn về vị trí của MS trong vùng MSC.
Tổng đài di động cổng GMSC đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến các cuộc gọi từ mạng PSTN đến thuê bao di động trong mạng GSM Khi một cuộc gọi từ PSTN được thực hiện đến một thuê bao di động, tổng đài PSTN sẽ kết nối với MSC có chức năng cổng, gọi là MSC cổng, để tìm ra vị trí của thuê bao Quá trình này bao gồm việc hỏi HLR nơi thuê bao đã đăng ký, và sau khi nhận được thông tin, MSC sẽ định tuyến cuộc gọi đến MSC phù hợp Khi cuộc gọi đến MSC, VLR sẽ xác định được vị trí chính xác của thuê bao, cho phép thực hiện cuộc gọi giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuê bao một cách hiệu quả trong mạng GSM.
MS là thiết bị di động có thể sử dụng trên ô tô hoặc cầm tay, bao gồm một mô-đun nhận dạng thuê bao SIM, hay còn gọi là thẻ SIM thông minh Thiết bị này cần có SIM để kết nối mạng, ngoại trừ trường hợp gọi khẩn cấp Đăng ký thuê bao liên kết với thẻ SIM, không phải với MS, cho phép người dùng sử dụng trạm MS khác Tuy nhiên, điều này cũng tạo ra nguy cơ bị đánh cắp MS, vì không có biện pháp ngăn chặn đăng ký thuê bao khi bị mất Để giải quyết vấn đề này, cần có cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin phần cứng thiết bị, nhưng hiện tại, ở Việt Nam, hệ thống thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR không còn được sử dụng do yêu cầu về chất lượng thiết bị.
Các đặc trưng của GSM
Hệ thống điện thoại di động hiện đại mang lại nhiều lợi ích cho người dùng và nhà khai thác so với mạng điện thoại truyền thống, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế Công nghệ GSM đã giải quyết những vấn đề này và thể hiện rõ qua các đặc điểm nổi bật của nó.
Sự phát triển nhanh chóng của các mạng tế bào ở Châu Âu đã dẫn đến sự xuất hiện của nhiều hệ thống không tương thích, vì vậy cần có một tiêu chuẩn chung cho hệ thống thông tin di động Tiêu chuẩn GSM đã được thiết lập và phát triển, cho phép các mạng di động hoạt động chung với nhau trên toàn Châu Âu Điều này tạo ra một thị trường lớn cho các thiết bị GSM, khiến các nhà sản xuất cung cấp sản phẩm chất lượng cao hơn với giá thành rẻ hơn Thành công của GSM không chỉ được chấp nhận ở Châu Âu mà còn lan rộng ra toàn cầu Hệ thống GSM tương thích với hệ thống báo hiệu số 7 và sử dụng băng tần (890-915) MHz để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc, và băng tần (935-960) MHz để truyền từ trạm gốc đến máy di động.
Loại bỏ các tập âm là rất quan trọng trong các hệ thống điện thoại di động hiện nay, nơi mà máy di động truyền thông tin với cell thông qua tín hiệu vô tuyến tương tự Mặc dù kỹ thuật này mang lại chất lượng thoại tốt, nhưng nó dễ bị tạp âm xâm nhập Tạp âm có thể gây ra sự giao thoa với hệ thống hiện tại và có thể phát sinh từ nhiều nguyên nhân khác nhau.
Một nguồn công suất mạnh hoặc kéo dài , gần với hệ thống thông tin di động (như hệ thống đánh lửa trên ô tô , sét ).
Sự truyền dẫn ở các máy di động khác nhau trên cùng một tần số (nhiễu kênh chung).
Sự truyền dẫn ở các máy di động khác nhau, theo kiểu “xuyên ngang” từ một tần số lân cận (nhiễu kênh lân cận ).
Nhiễu nền xâm nhập do tín hiệu quá yếu là một vấn đề trong hệ thống tế bào mới, nhưng có thể được khắc phục bằng cách sử dụng tín hiệu số thay cho tín hiệu tương tự Các tín hiệu số phát trên giao diện vô tuyến có thể được bảo vệ chống lại lỗi do tạp âm thông qua mã hóa, với sự hỗ trợ của phần mềm và giải mã Viterbi Những cơ chế này cho phép phát hiện và sửa chữa lỗi trong tín hiệu, tạo ra một giao diện vô tuyến mạnh mẽ hơn Nhờ vậy, thông tin di động số có khả năng chịu đựng nhiễu cao hơn so với các hệ thống tương tự, cải thiện cả chất lượng và hiệu quả của hệ thống thông tin di động.
Tính linh hoạt và tăng thêm dung lượng:
Giao diện vô tuyến tương tự hiện tại yêu cầu mỗi kết nối giữa thuê bao di động và Cell phải có sóng mang RF riêng, dẫn đến việc cần lắp đặt thêm modul RF tại Cell Để mở rộng dung lượng, cần tăng số lượng kênh và modul RF, điều này gây tốn kém về thời gian, chi phí và công sức Hơn nữa, các nhà khai thác cũng phải đối mặt với việc lập kế hoạch RF phức tạp Để hoạt động hợp pháp, tất cả hệ thống phải sử dụng khoảng tần số RF được quy định chặt chẽ, chỉ trong khoảng tần số 872.
Phổ tần số có giới hạn, dẫn đến chỉ một số lượng cuộc đàm thoại nhất định có thể được thực hiện trên các kênh vô tuyến nhất định Điều này thường gây ra tình trạng quá tải vào giờ cao điểm, khiến người dùng gặp phải hiện tượng "call blocking", tức là thông báo đường truyền bận Hệ quả là sự không hài lòng của người dùng với dịch vụ.
Giao diện số trong hệ thống GSM giúp tối ưu hóa việc sử dụng phổ vô tuyến, cho phép thực hiện tám cuộc gọi đồng thời trên một sóng mang RF Mỗi modul RF có khả năng phục vụ 8 thuê bao cùng lúc, giúp hệ thống dễ dàng mở rộng mà không cần thay đổi modul RF thường xuyên như các hệ thống cũ Điều này mang lại tính linh hoạt cao cho hệ thống, cho phép điều chỉnh dung lượng thông qua việc cấu hình lại từ cơ sở dữ liệu của mạng.
Sử dụng các giao diện tiêu chuẩn:
Trong mạng tế bào, mỗi thiết bị đều do một nhà sản xuất chế tạo, điều này giúp các thiết bị tương thích và giao tiếp hiệu quả với nhau Tuy nhiên, tình trạng này mang lại lợi ích cho các hãng sản xuất khi họ kiểm soát được giá cả sản phẩm, nhưng lại gây bất lợi cho người dùng điện thoại di động và nhà khai thác mạng do chi phí thiết bị cao.
Hệ thống thông tin di động GSM sử dụng các giao diện tiêu chuẩn như C7 và X25, cho phép các nhà quy hoạch hệ thống lựa chọn thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau với mức giá đa dạng Sự cạnh tranh giữa các hãng sản xuất sẽ gia tăng, dẫn đến việc giảm giá thành sản phẩm.
Các nhà thiết kế mạng sẽ có khả năng linh hoạt hơn trong việc đặt hàng các cấu kiện mạng, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng các đường truyền mặt đất mà họ đang khai thác.
An toàn và bảo mật tuyệt đối:
An toàn thông tin là ưu tiên hàng đầu trong cạnh tranh giữa các nhà khai thác hệ thống viễn thông Trong các hệ thống thế hệ đầu, khoảng 20% cuộc gọi bị đánh cắp Để nâng cao bảo mật cho dữ liệu và thoại, GSM đã đưa ra các biện pháp bảo mật cho cả phương thức truyền dẫn qua giao diện vô tuyến và xử lý lưu lượng trước khi truyền Dữ liệu điều khiển và báo hiệu sẽ được mã hóa, kết hợp với các kỹ thuật xác thực thuê bao tinh vi nhằm ngăn chặn tình trạng ăn cắp cuộc gọi Trong hệ thống GSM, thiết bị di động được nhận dạng độc lập với thuê bao, với mỗi máy di động có một số nhận dạng được mã hóa sẵn khi sản xuất để xác minh nếu thiết bị đó đã được báo cáo là bị mất.
Hệ thống GSM cung cấp một mức độ bảo mật cao cho các thuê bao, thông qua việc số hóa và mã hóa các cuộc gọi, sau đó sử dụng mã bảo mật trước khi truyền tải lên không gian.
Chuyển vùng xảy ra khi thiết bị di động di chuyển giữa các cell, giúp duy trì cuộc gọi liên tục bằng cách chuyển từ kênh này sang kênh khác Trong các hệ thống tương tự, chỉ những thuê bao có chất lượng rất tốt mới nhận biết được quá trình chuyển vùng Tuy nhiên, hệ thống GSM đã cải thiện đáng kể điều này với quy trình chuyển vùng được điều khiển chặt chẽ hơn, cho phép tính toán dựa trên nhiều yếu tố, bao gồm việc đo cường độ tín hiệu của các cell lân cận.
Trong hệ thống di động, mỗi thuê bao được nhận diện qua số điện thoại gắn liền với thiết bị di động của họ Để thực hiện các cuộc gọi, thuê bao cần có thiết bị di động Hệ thống GSM cho phép nhận diện riêng biệt giữa thuê bao và thiết bị thông qua thẻ SIM (Smart card) Điều này có nghĩa là người dùng chỉ cần mua một thuê bao từ một nhà mạng nhưng có thể sử dụng cho nhiều loại thiết bị như fax, máy tính và điện thoại di động Khi di chuyển, thuê bao chỉ cần mang theo thẻ SIM của mình Thẻ SIM nhận diện người sử dụng, do đó, bất kỳ cuộc gọi nào được thực hiện sẽ luôn được ghi nhận và tính cước tại bộ ghi định vị thường trú (HLR) của thuê bao.
ISDN là tiêu chuẩn mà nhiều quốc gia đang phát triển cam kết áp dụng, tạo ra một mạng thông tin tiên tiến để truyền tải thoại và dữ liệu qua các đường dây điện thoại tiêu chuẩn Mạng GSM được thiết kế để tương thích với hệ thống ISDN, mang lại các tính năng tương thích cho người dùng.
Khái niệm
Mạng thông minh IN là một hệ thống viễn thông độc lập, cho phép các hệ thống chuyển mạch và điều khiển dịch vụ từ nhiều nhà cung cấp khác nhau hoạt động một cách độc lập và hiệu quả Điều này giúp các nhà điều hành mạng phát triển và quản lý dịch vụ dễ dàng hơn Các dịch vụ mới có thể được triển khai nhanh chóng và linh hoạt, đáp ứng nhu cầu của khách hàng mà không cần thay đổi cấu trúc của các nút chuyển mạch trong mạng.
Mô hình mạng
Mô hình mạng thông minh bao gồm bốn mặt phẳng, mỗi mặt phẳng đại diện cho một quan điểm trừu tượng khác nhau về khả năng của mạng cấu trúc kiểu IN Các quan điểm này tập trung vào các khía cạnh dịch vụ, tính năng tổng thể, tính năng phân phối và các yếu tố vật lý của mạng IN.
Mặt phẳng dịch vụ là một khái niệm quan trọng trong mạng IN, thể hiện các dịch vụ như Prepaid, Freephone và Tevoting Mỗi dịch vụ bao gồm nhiều đặc tính dịch vụ (SF), có thể kết hợp với các đặc tính khác để nâng cao trải nghiệm người dùng SF được chia thành hai loại chính: lõi dịch vụ và tùy chọn dịch vụ, giúp linh hoạt trong việc cung cấp dịch vụ theo nhu cầu của khách hàng.
SF là đơn vị nhỏ nhất trong dịch vụ mà người dùng có thể nhận biết Chúng có vai trò quan trọng trong việc thiết kế và đặc tả các dịch vụ phức tạp Để tạo ra một dịch vụ mới, chỉ cần phát triển SF lõi, và khi cần nâng cấp, có thể thêm các SF tùy chọn Nhờ đó, dịch vụ trong mạng IN được cung cấp nhanh chóng và đa dạng hơn.
Mặt phẳng chức năng tổng thể GFP (Global Function Plane) tạo ra mô hình chức năng mạng từ góc nhìn tổng thể, trong đó mạng có cấu trúc IN được xem như một thực thể đơn Trong GFP, dịch vụ và các SF được định nghĩa lại trong bối cảnh chức năng mạng rộng, không còn là những dịch vụ hay đặc tính riêng biệt mà được coi là các khối xây dựng dịch vụ độc lập Những khối xây dựng này xử lý cuộc gọi cơ sở và chương trình.
Logic - dịch vụ tổng thể GSL (Global Service Logic) mô tả cách các khối xây dựng dịch vụ độc lập kết hợp với nhau để thể hiện các đặc tính của dịch vụ SF.
Hình 1.3: Mô hình mặt phẳng chức năng tổng thể
Mặt phẳng chức năng phân phối (DFP) bao gồm các thực thể chức năng (FE) và được đại diện bởi một nhóm các SIB phân phối trong chương trình logic dịch vụ (SLP) thuộc GFP Mỗi SIB trong DFP được thực hiện thông qua chuỗi các hoạt động của thực thể chức năng cụ thể (FEA) diễn ra trong các FE Một số FEA này tạo ra luồng thông tin giữa các FE, cho phép trao đổi bản tin giữa chúng thông qua các hoạt động FEA.
Mặt phẳng vật lý trong mô hình mạng thông minh bao gồm các thực thể vật lý (PE) và sự tương tác giữa chúng Mỗi PE chứa một hoặc nhiều thực thể chức năng (FE) xác định chức năng trong mạng IN Các FE không thể được phân chia giữa các PE khác nhau, mà phải được ánh xạ hoàn toàn trong một PE Tuy nhiên, một bản sao của một FE có thể được ánh xạ đến các PE khác, mặc dù không cùng trong một PE.
Hình 1.5: Kiến trúc mạng IN theo Ericsson
Các tiện ích và dịch vụ
Lợi ích chính của IN là cải thiện dịch vụ hiện tại và phát triển tài nguyên mới cho quốc gia Để đạt được những mục tiêu này, các nhà cung cấp cần khả năng giải quyết hiệu quả các vấn đề liên quan.
IN cung cấp khả năng nhanh chóng ra mắt dịch vụ mới hoặc điều chỉnh các dịch vụ hiện có trên toàn mạng thông qua sự can thiệp vật lý.
Các nhà cung cấp dịch vụ cần linh hoạt trong việc điều chỉnh phương thức thực hiện để đáp ứng nhanh chóng và hiệu quả các yêu cầu của khách hàng Đồng thời, khách hàng cũng đã giảm bớt các yêu cầu khắt khe để phù hợp với nhu cầu thiết yếu của bản thân.
Thiết lập đại lý cung cấp độc lập là một tiêu chuẩn quan trọng cho các nhà cung cấp dịch vụ, yêu cầu phần mềm phải được phát triển nhanh chóng và tiết kiệm chi phí Để đạt được điều này, các nhà cung cấp hệ thống cần kết hợp các phần mềm thương mại hiện có nhằm tạo ra những ứng dụng đáp ứng nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ.
Giao diện mở cho phép các nhà cung cấp dịch vụ nhanh chóng tích hợp các yếu tố mạng, giúp cá nhân hóa dịch vụ cho khách hàng Phần mềm cần thể hiện các giao diện chung giữa các sản phẩm của các đại lý khác nhau, đồng thời vẫn đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn vận hành mạng nghiêm ngặt Do đó, các nhà cung cấp dịch vụ không thể chỉ phụ thuộc vào một hoặc hai đại lý để đáp ứng đầy đủ nhu cầu của khách hàng.
II.THỦ TỤC BÁO HIỆU TẠI MẠNG TRUY NHẬP
1.Kiến trúc hệ thống UMTS
