HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

KHOA VIỄN THƠNG 1
----------

TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN
ĐỀ TÀI:
BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS
Tên học phần:

Báo hiệu và điều khiển kết nối

Mã học phần:

TEL1402

Nhóm SV thực hiện:

Nhóm 09

Họ tên các sinh viên:

Nguyễn Tiến Đức –

B17DCVT078

Hoàng Tuấn Tú –

B17DCVT382

Đào Thanh Tùng –

B17DCVT394

HÀ NỘI 2021


PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC
Nhóm 9
Họ Tên

Mã Sinh Viên

Cơng việc

Nguyễn Tiến Đức

B17DCVT078

Đề cương, danh mục hình vẽ, bảng
biểu, phần I

Hồng Tuấn Tú

B17DCVT382

Phần II (1.1, 1.2.1)

Đào Thanh Tùng

B17DCVT394


Danh mục viết tắt, phần
II (1.2.2, 1.3)


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

Mục lục
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 3
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................... 7
I. Kiến trúc mạng truy nhập UMTS..................................................................................... 9
1.1. Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS .................................................................. 9
1.2. Mạng truy nhập vô tuyến UTMS (UTRAN) .............................................................. 10
1.2.1. Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC ..................................................................... 10
1.2.2. Nút B( Node B) .................................................................................................... 12
1.3. Mạng lõi CN(Core Network) ...................................................................................... 13
1.4. Các mạng ngoài .......................................................................................................... 14
II. Thủ tục báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS ............................................................ 15
2.1. Thủ tục báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS ......................................................... 15
2.1.1. Xử lý cuộc gọi tại giao diện Iub .......................................................................... 15
2.1.1.1. Các chức năng của Iub ...................................................................................... 15
2.2. Báo hiệu tại giao diện Iur và Iu .................................................................................. 18
2.2.1.Báo hiệu tại giao diện Iur ...................................................................................... 18
2.2.1.1. Mặt bằng điều khiển/người dùng Iur............................................................. 18
2.2.1.2. Giao thức báo hiệu RNSAP .......................................................................... 20
2.2.2. Báo hiệu tại giao diện Iu ...................................................................................... 21
2.2.2.1. Mặt bằng điều khiển/người dùng Iu-CS........................................................ 22

2.2.2.2. Mặt bằng điều khiển/người dùng Iu-PS ........................................................ 22
2.2.2.3. Giao thức báo hiệu ở Iu (RANAP)................................................................ 23
2.3.Thủ tục thiết lập cuộc gọi UMTS ................................................................................ 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 30

2


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

LỜI MỞ ĐẦU
Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại. Các hệ thống
thông tin di động với khả năng giúp con người trao đổi thông tin mọi lúc, mọi nơi và phát
triển rất nhanh và đang trở thành không thể thiếu trong xã hội thông tin ngày nay. Bắt đầu
từ các hệ thống thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1946, các hệ thống thông tin di
động thứ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hỗ trợ dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ
thấp. Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn
70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay. Trong tương lai, nhu cầu các dịch
vụ số liệu sẽ ngày càng tăng và có khả năng vượt q thơng tin thoại. Hệ thống thông tin
di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu
tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa
phương tiện (MMS)...Đến nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) đã đượcc
đưa vào khai thác thương mại ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam, các hệ thống thông
tin di động thế hệ thứ ba cũng đã được triển khai trong cuối năm 2009. Đối với các nhà
khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thơng tin di động CDMA
bãng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ định hướng này mà nhóm em
xin chọn đề tài nghiên cứu về 3G. Báo cáo đã đi vào tìm hiểu khá đầy đủ các vấn đề trong
mạng truy nhập vô tuyến từ cấu trúc, các giao diện, các kỹ thuật truy nhập dùng trong

mạng. Theo đó báo cáo của nhóm em tiến hành nghiên cứu các nội dung chính của báo
hiệu trong mạng truy nhập UMTS như sau:
PHẦN I: Kiến trúc mạng truy nhập UMTS
PHẦN II: Báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS

3


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ALCAP

Access Link Control Application
Protocol

Truy cập giao thức ứng
dụng kiểm soát liên kết

AMPS

Advanced Mobile Phone Service

AMR

Adaptive Multi Rate

Dịch vụ điện thoại di động

tiên tiến
Đa tỷ lệ thích ứng

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền không đồng
bộ

AUC

Authentication Center

Trung tâm nhận thực

BSS

Hệ thống trạm gốc

BTS

Base Station Subsystem
Base Transceiver Station

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia

theo mã

CEPT
CN

Conference of European Posts and
Telecommunications
Core Network

Liên minh Châu Âu về
Bưu chính viễn thơng
Mạng lõi

CS

Circuit Switched

Chuyển mạch

DCCH

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển chuyên
dụng

DTAP

Direct Transfer Application Part


Phần đăng ký chuyển
khoản trực tiếp

ETSI

European Telecommunications Standards Viện tiêu chuẩn viễn
Institute
thông Châu Âu
Kênh điều khiển liên kết
Fast Associated Control Channel
nhanh

FACCH

Đài vô tuyến gốc

FACH

Forward Access Channel

Kênh truy cập chuyển tiếp

GMSC

Gateway MSC

Cổng vào MSC

4



BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vơ tuyến gói tổng
hợp

GSM
HLC

Global System for Mobile
High Layer Compatibility

Hệ thống di động tồn cầu
Khả năng tương thích lớp
cao

HLR

Home Location Register

Bộ ghi định vị thường trú

IMEI


International Mobile Equipment Identity

Nhận dạng thiết bị di động
quốc tế

IMSI

International Mobile Subscriber Identity

Nhận dạng thuê bao di
động quốc tế

ISDN

Integrated Services Digital Network

Mạng số tích hợp

JTACS

Japan Total Access Communications
System

Dịch vụ truyền thơng hồn
tồn truy nhập tiêu chuẩn
nhật bản

LA
LAI


Localtion Area
Location Area Identity

Vùng định vị
Nhận dạng khu vực vị trí

LTE
MAC

Long Term Evolution
Medium Access Control

Tiến hóa dài hạn
Kiểm sốt truy cập trung
bình

MS
MSC

Mobile Station
Mobile Services Switching Center

Trạm di dộng
Trung tâm chuyển mạch
dịnh vụ di động

MTP

Message Transfer Part


Phần chuyển tin nhắn

NMT

Nordic Mobile Telephone

Điện thoại di động Bắc
Âu

OSS

Operating Support System

PCCH

Paging Control Channel

Hệ thống khai thác và hỗ
trợ
Kênh điều khiển phân
trang

5


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

PLMN


Public Land Mobile Network

Mang di động mặt đất
công cộng

PSTN

Public Switched Telephone Network

RANAP

Radio Access Network Application Part

Mạng điện thoại chuyển
mạch công cộng
Phần ứng dụng mạng truy
cập vô tuyến

RNS

Radio Network Subsystem

Hệ thống mạng vô tuyến
con

RNSAP

Radio Network Subsystem Aplication
Part


Phần ứng dụng hệ thống
con của mạng vô tuyến

RRC

Radio Resource Control

Kiểm sốt tài ngun vơ
tuyến

SCCH

Synchronisation Control Channel

Kênh điều khiển đồng bộ
hóa

SGSN

Serving GPRS Support Node

Cung cấp nút hỗ trợ GPRS

SIM

GSM Subscriber Identity Module

Mô-đun nhận dạng thuê
bao GSM


SMS
SRNC

Short Message Services
Serving Radio Network Controller

Dịch vụ tin nhắn ngắn
Phục vụ bộ điều khiển
mạng vô tuyến

SS

Switching System

Hệ thống chuyển mạch

TACS

Total Access Communications Service

UE

User Equipment

Dịch vụ truyền thơng hồn
tồn truy nhập
Thiết bị người dùng

UMTS


Universal Mobile Telecomm. System

USIM

Universal Subscriber Identity Module

6

Hệ thống viễn thông di
động tồn cầu
Mơ-đun nhận dạng người
đăng ký chung


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

UTRAN

UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy cập vô tuyến
UMTS

VLR

Authentication Center

Bộ ghi định vị tạm trú


WCDMA

Wideband Code Division Multiple
Access

Đa truy cập phân mã băng
rộng

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình vẽ

Tên hình

Hình 1.1

Cấu trúc cơ bản của UMTS

Hình 1.2

Vai trị logic của SNRC và DRNC

Hình 1.3

Cấu trúc chức năng của nút B

Hình 2.1

Ngăn xếp giao thức trên Iub

Hình 2.2


Mơ hình xử lý cuộc gọi tại giao diện Iub

Hình 2.3

Cấu trúc ngăn xếp Iur

Hình 2.4

Mặt bằng dữ liệu/ điều khiển của Iur

Hình 2.5

Mặt bằng điều khiển người dùng Iu-CS

Hình 2.6

Mặt bằng điều khiển/người dùng Iu-PS

Hình 2.7

Quá trình kết nối RRC

Hình 2.8

Quá trình xác thực và bảo vệ

Hình 2.9

Q trình thiết lập kênh mang truy nhập vơ tuyến


Hình 2.10

Q trình giải phóng cuộc gọi
7


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Hình 2.11

Quá trình giải phóng kênh mang Iu

8

Nhóm 9


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

I. Kiến trúc mạng truy nhập UMTS
1.1. Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS
UMTS duy trì sự tách biệt nghiêm ngặt giữa hệ thống con vô tuyến và hệ thống con
mạng, cho phép hệ thống con của mạng được sử dụng với các RAT khác. CN được thông
qua từ GSM và bao gồm hai miền phụ thuộc vào lưu lượng người dùng và một số thực thể
thường được sử dụng. Lưu lượng - Miền phụ thuộc tương ứng với CN GSM hoặc GPRS
CNs và xử lý:
-


Lưu lượng kiểu chuyển mạch kênh trong miền CS
Lưu lượng kiểu chuyển mạch gói trong miền PS

Cả hai miền phụ thuộc vào lưu lượng truy cập đều sử dụng chức năng của các thực thể
còn lại - Trang chủ đăng ký vị trí (HLR) cùng với Trung tâm Xác thực (AuC) hoặc Thiết
bị đăng ký nhận dạng (EIR) - để quản lý thuê bao, chuyển vùng và nhận dạng trạm di
động,và xử lý các dịch vụ khác nhau. Do đó, HLR chứa thuê bao GSM, GPRS và UMTS
thông tin.
Hai miền xử lý các loại lưu lượng của chúng cùng một lúc cho cả GSM và UMTS truy cập
mạng. Miền CS xử lý tất cả lưu lượng chuyển mạch kênh cho GSM cũng như cho mạng
truy cập UMTS; tương tự, miền PS xử lý tất cả lưu lượng chuyển mạch gói cho cả hai mạng
truy nhập.

Hình 1.1: Cấu trúc cơ bản của UMTS
Cấu trúc cơ bản của hệ thống gồm 3 thành phần chính:
- Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment)
- Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN)
- Mạng lõi CN (Core Network) và các mạng ngoài.
9


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

❖ Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) và USIM
Thiết bị người sử dụng (UE) là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng.. Giá thành
giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS.UE gồm hai
phần:

- Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho
thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
- USIM là đăng ký của người dùng đối với mạng di động UMTS và chứa tất cả dữ
liệu liên quan cho phép truy cập vào mạng đã đăng ký. Mỗi UE có thể chứa một
hoặc nhiều USIM đồng thời. Các tiêu chuẩn lớp cao hơn như MM / CC / SM địa chỉ
1UE + 1 (trong số một số) USIM khi họ đề cập đến MSSự khác biệt chính giữa
USIM và SIM GSM là USIM có thể tải xuống(theo mặc định), có thể được truy cập
qua giao diện khơng khí và có thể được sửa đổi bởi mạng.USIM là một thẻ mạch
tích hợp đa năng (UICC), có nhiều dung lượng hơn một SIM GSM. Nó có thể lưu
trữ các ứng dụng Java. Nó cũng có thể lưu trữ hồ sơ có người dùng thơng tin quản
lý và quyền cũng như mô tả về cách các ứng dụng có thể được sử dụngNgười sử
dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN. Điều này đảm
bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS. Mạng sẽ
chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM
được đăng ký.

1.2. Mạng truy nhập vô tuyến UTMS (UTRAN)
UTRAN (viết tắt của "'UMTS Terrestrial Radio Access Network") là một thuật ngữ
chung cho mạng và thiết bị kết nối điện thoại di động với mạng điện thoại cơng cộng hoặc
Internet. Nó chứa các trạm gốc, được gọi là Node B và Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)
tạo nên mạng truy cập vô tuyến UMTS. Mạng truyền thông này, thường được gọi là 3G
(dành cho Công nghệ Truyền thông Di động Không dây Thế hệ thứ 3), có thể mang nhiều
loại lưu lượng từ Chuyển mạch theo thời gian thực sang Chuyển mạch dựa trên IP. UTRAN
cho phép kết nối giữa UE (thiết bị người dùng) và mạng lõi.
1.2.1. Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC
Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho
một hay nhiều trạm gốc và điều khiển các tài nguyên của chúng. Đây cũng chính là điểm
truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN. Nó được nối đến CN bằng hai kết nối,
một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) và một đến miền chuyển mạch kênh (MSC).
RNC cung cấp các chức năng điều khiển cho một hoặc nhiều nút B. Một Node B và

một RNC có thể là cùng một thiết bị, mặc dù các triển khai điển hình có một RNC riêng
biệt nằm trong một văn phòng trung tâm phục vụ nhiều Node B. Mặc dù thực tế là chúng
không cần phải tách biệt về mặt vật lý, nhưng có một giao diện logic giữa chúng được gọi
10


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

là Iub. RNC và các nút B tương ứng của nó được gọi là Hệ thống con mạng vơ tuyến (RNS).
Có thể có nhiều hơn một RNS trong một UTRAN.
Chức năng của RNC:
RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc vào việc nó phục vụ nút nào. Người sử dụng
được kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC). Khi người sử dụng chuyển
vùng đến một RNC khác nhưng vẫn kết nối với RNC cũ, một RNC trôi (DRNC: Drift
RNC) sẽ cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, nhưng RNC phục vụ vẫn quản
lý kết nối của người sử dụng đến CN.
Khi UE trong chuyển giao mềm giữa các RNC, tồn tại nhiều kết nối qua Iub và có ít
nhất một kết nối qua Iur. Chỉ một trong số các RNC này (SRNC) là đảm bảo giao diện Iu
kết nối với mạng lõi còn các RNC khác (DRNC) chỉ làm nhiệm vụ định tuyến thông tin
giữa các Iub và Iur.
Chức năng cuối cùng của RNC là RNC điều khiển (CRNC: Control RNC). Mỗi nút B có
một RNC điều khiển chịu trách nhiệm cho các tài nguyên vô tuyến của nó.
Vai trị logic của RNC:
RNC điều khiển nút B (kết nối giao diện Iub về phía nút B) được biểu hiện như RNC
điều khiển của nút B. RNC điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển tải và tắc nghẽn cho các
ơ của mình.
Khi kết nối MS – UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC, các RNC tham dự
vào kết nối này sẽ có 2 vai trị khác nhau là RNC phục vụ và RNC trơi.


Hình 1.2: Vai trị logic của SNRC và DRNC
Có 3 kiểu RNC:
11


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

Controlling RNC (CRNC) kiểm sốt, cấu hình và quản lý một RNS và giao tiếp
với NBAP (Phần ứng dụng Node B) với các tài nguyên vật lý của tất cả các Node B được
kết nối qua các giao diện Iub. Yêu cầu truy cập của các UE sẽ được chuyển tiếp từ Nút B
liên quan đến CRNC
Drift RNC (DRNC) nhận các UE được kết nối được chuyển giao từ một ô SRNC
được kết nối với một RNS khác bởi vì, ví dụ: mức nhận được của ơ đó trở nên quan trọng
(tính di động). Tuy nhiên, RRC vẫn kết thúc với SRNC. DRNC sau đó trao đổi thơng tin
định tuyến giữa SRNC và UE. DRNC trong tình huống HO mềm Inter-RNC là DRNC duy
nhất theo quan điểm SRNC. Nó cho SRNC mượn tài nguyên vô tuyến để cho phép Soft
HO. Tuy nhiên, tài nguyên vô tuyến được điều khiển bởi chức năng CRNC của cùng một
máy RNC vật lý. Các chức năng có thể được phân biệt bằng giao thức được sử dụng: DRNC
“nói” RNSAP với SRNC qua Iur, CRNC “nói” NBAP với các ô qua Iub
RNC dịch vụ (Serving RNC – SRNC) SRNC kiểm sốt tính di động của người
dùng trong UTRAN và cũng là điểm kết nối với CN hướng tới MSC hoặc SGSN. RNC, có
kết nối RRC với UE, là SRNC của nó. SRNC “nói” RRC với UE qua Iub, Uu và - nếu cần
- qua Iur và Iub “ngoại” (được điều khiển bởi DRNC).
1.2.2. Nút B( Node B)
Trong UMTS trạm gốc được gọi là nút B. Nút B bao gồm một bộ khuếch đại thu vơ
tuyến ngồi trời (OA-RA), một thiết bị điều khiển giám sát bộ khuếch đại thu vơ tuyến
ngồi trời ( OA-RA-SC), một bộ khuệch đại công suất phát, một thiết bị điều chế và giải

điều chế (MDE).
Nút B cung cấp liên kết vô tuyến vật lý giữa UE và mạng. Nó tổ chức truyền và nhận
dữ liệu trên giao diện vô tuyến và cũng áp dụng các mã cần thiết để mô tả các kênh trong
hệ thống CDMA. Nhiệm vụ của nút B tương tự như nhiệm vụ của BTS. Nút B chịu trách
nhiệm về
➢ Điều khiển công suất: Thực hiện điều khiển công suất vịng trong, đo SIR thực tế,
so sánh nó với giá trị xác định cụ thể và có thể kích hoạt các thay đổi trong công suất
TX của UE
➢ Báo cáo đo lường: Báo cáo kết quả đo cho RNC
➢ Kết hợp các tín hiệu (từ nhiều sector của anten mà UE được kết nối với) thành một
luồng dữ liệu trước khi truyền tín hiệu tổng đến RNC. (UE được kết nối với nhiều hơn
một sector của ăng-ten để cho phép HO nhẹ hơn.

12


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

Hình 1.3: Cấu trúc chức năng của nút B

1.3. Mạng lõi CN(Core Network)
Mạng lõi (CN) được chia thành ba phần, miền PS, miền CS và HE. Miền PS đảm bảo các
dịchvụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối đến Internet và các mạng số liệu khác
và miền CS đảm bảo các dịch vụ điện thoại đến các mạng khác bằng các kết nối TDM. Các
nút B trong CN được kết nối với nhau bằng đường trục của nhà khai thác, thường sử dụng
các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM và IP.Mạng đường trục trong miền CS sử dụng
TDM còn trong miền PS sử dụng IP.
Mạng lõi gồm các thành phần sau:

GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS cổng) thực thể này cũng lần
đầu tiên được đưa vào mạng GPRS. Nút hỗ trợ Gateway GPRS (GGSN) là phần tử trung
tâm trong mạng chuyển mạch gói UMTS. Nó xử lý làm việc lẫn nhau giữa mạng chuyển
mạch gói UMTS và các mạng chuyển mạch gói bên ngồi, và có thể được coi là một bộ
định tuyến rất tinh vi. Trong hoạt động, khi GGSN nhận dữ liệu được gửi đến một người
dùng cụ thể, nó sẽ kiểm tra xem người dùng có đang hoạt động hay khơng và sau đó chuyển
tiếp dữ liệu tới SGSN phục vụ UE cụ thể.

13


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

HLR (Home Location Register) Cơ sở dữ liệu này chứa tất cả thông tin quản trị về
mỗi người đăng ký cùng với vị trí đã biết cuối cùng của họ. Bằng cách này, mạng UMTS
có thể định tuyến các cuộc gọi đến RNC / Node B. Khi người dùng bật UE của họ, nó đăng
ký với mạng và từ đó có thể xác định Node B mà nó giao tiếp với cuộc gọi có thể được
định tuyến một cách thích hợp. Ngay cả khi UE khơng hoạt động (nhưng được bật), nó sẽ
đăng ký lại định kỳ để đảm bảo rằng mạng (HLR) nhận thức được vị trí mới nhất của nó
với vị trí hiện tại hoặc vị trí đã biết gần đây nhất của chúng trên mạng.
VLR (Visitor Location Register: bộ ghi định vị tạm trú) là bản sao của HLR cho
mạng phục vụ (SN: Serving Network). Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp các dịch vụ
thuê bao được copy từ HLR và lưu ở ñây. Cả MSC và SGSN đều có VLR nối với chúng.
Ngồi ra VLR có thể lưu giữ thông tin về các dịch vụ mà thuê bao được cung cấp. Cả
SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là
VLR/SGSN và VLR/MSC.
MSC thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng. Nó thực hiện các chức
năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình. Chức

năng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều
khả năng hơn. Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC.
Các MSC được nối đến các mạng ngồi qua GMSC.
GMSC có thể là một trong số các MSC. GMSC chịu trách nhiệm thực hiện các chức
năng định tuyến đến vùng có MS. Khi mạng ngồi tìm cách kết nối đến PLMN của một
nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý
MS.

1.4. Các mạng ngồi
Các mạng ngồi khơng phải là bộ phận của hệ thống UMTS, nhưng chúng cần thiết để
đảm bảo truyền thơng giữa các nhà khai thác. Các mạng ngồi có thể là các mạng điện
thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di động mặt đất cơng cộng), PSTN
(Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), ISDN
hay các mạng số liệu như Internet. Miền PS kết nối đến các mạng số liệu còn miền CS nối
đến các mạng điện thoại.

14


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

II. Thủ tục báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS
2.1. Thủ tục báo hiệu trong mạng truy nhập UMTS
2.1.1. Xử lý cuộc gọi tại giao diện Iub
2.1.1.1. Các chức năng của Iub

Hình 2. 1. Ngăn xếp giao thức trên Iub
- RNC điều khiển node B qua trung gian là giao diện Iub với các tác vụ như: thoả thuận tài

nguyên vô tuyến, điều chỉnh các tế bào tại node B, liên kết điều khiển và hỗ trợ các kiểu
truyền thơng khác nhau.
• RRC thuộc mặt bằng điều khiển, nó có các chức năng như: định tuyến cho các bản
tin lớp cao hơn, tạo và quản lý radio bearer, quảng bá thông tin hệ thống, quản lý
cơng suất…
• NBAP: - Giao thức điều khiển trên giao diện Iub, mang các thông tin đặc thù cho
lớp Mạng vơ tuyến. Một số tính năng hỗ trợ cho CRNC:
+ Quản lý cấu hình ơ: CRNC sẽ có khả năng quản lý các thơng tin cấu hình
tế bào trong 1 node B.
+ Quản lý kênh chuyển tiếp chung: Quản lý cấu hình của kênh chuyển tiếp
trong node B.
15


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

+ Quản lý thơng tin: Quản lý lịch trình chi tiết của những thơng tin được phát
sóng trong 1 ơ.
+ Đài giám sát liên kết: Báo lỗi và phục hồi của một liên kết vô tuyến.
+ Đo tài nguyên chuyên dụng: Thực hiện các phép đo trong các NodeB và
cho phép các Node B này báo cáo kết quả.

- AAL2 & AAL5: các lớp thích ứng ATM, xử lý dữ liệu từ các lớp truyền tải cao hơn. Nếu
truyền tải các luồng dữ liệu hướng kết nối, có thời gian thực và tốc độ bit thay đổi thì AAL2
được sử dụng. Ngoại trừ có tốc độ bit thay đổi như AAL2 thì AAL5 được sử dụng cho việc
truyền tải không hướng kết nối.
➢ Chức năng Iub:
- Tái định vị bộ điều khiển mạng dịch vụ vô tuyến SRNC: Chuyển chức năng SRNC

cũng như các nguồn tài nguyên liên quan tới Iu từ RNC này tới RNC khác.
- Giao diện Abis/GSM và giao diện Iub được phép truyền dẫn chia sẻ không ngắt quãng.
- Thiết lập, quản lý và giải phóng trong kênh mang truy nhập vơ tuyến.
- u cầu giải phóng RAB: gửi yêu cầu giải pháp RAB tới mạng lõi CN.
- Giải phóng các tài nguyên kết nối Iu.
- Quản lý liên kết, điều khiển ô, đo hiệu năng, hỗ trợ các chức năng O & M của node
B.
- Quản lý thông tin hệ thống và lưu lượng của các kênh chung, kênh cố định, kênh chia
sẻ.
- Quản lý đồng bộ và định thời.

16


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

2.1.1.2. Các bước tiến hành xử lý cuộc gọi

Hình 2.2 Mơ hình xử lý cuộc gọi tại giao diện Iub
- B1: UE gửi yêu cầu kết nối tài nguyên vô tuyến RRC tới cho RNC.
- B2: Quá trình thiết lập một kênh truyền tải cố định DCH được thực hiện để mang các
kênh logic dành riêng DCCH (Dedicated Control Channel).
- B3: Các bản tin báo hiệu thiết lập kết nối cho RRC được truyền nhờ RACH (Random
Access Channel) hướng đi và FACH (Forward Access Channel) hướng về khi cả DCH và
DCCH đều không khả dụng.
- B4: Trong trường hợp mạng được sử dụng cần kiểm tra lần hai nhận dạng UE và chuyển
mã giữa RNC và UE thì q trình mã hố/ nhận thực sẽ được tiến hành.
- B5: Bản tin SETUP bắt đầu thiết lập cuộc gọi, bao gồm số bị gọi và chuyển tới RNC sau

đó chuyển tiếp tới miền mạng chuyển mạch kênh.
- B6: MSC định nghĩa QoS cho cuộc gọi thoại trong kênh mang truy nhập vô tuyến RAB.
- B7: Thiết lập kênh mang vô tuyến bằng cách cấu hình lại liên kết vơ tuyến cung cấp
nguồn tài ngun.
- B8: Sau khi kênh vô tuyến mới này được thiết lập, nó sẽ được sử dụng để mang các kênh
lưu lượng dành riêng DTCH.
- B9: Nếu khơng cịn dịch vụ nào được kích hoạt thì lập tức giải phóng cuộc gọi thoại.

17


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

2.2. Báo hiệu tại giao diện Iur và Iu
2.2.1.Báo hiệu tại giao diện Iur
2.2.1.1. Mặt bằng điều khiển/người dùng Iur
• Cấu trúc ngăn xếp:

Hình 2.3 Cấu trúc ngăn xếp Iur
• Giao diện Iur cung cấp một kiến trúc giao diện mở và hỗ trợ tín hiệu và dữ liệu
luồng giữa các RNC, cho phép kết nối điểm-điểm và thêm hoặc xóa các liên kết vô
tuyến được hỗ trợ bởi các ô thuộc bất kỳ RNS (Hệ thống con Mạng Vô tuyến) nào
trong UTRAN. Ngồi ra, nó cho phép một RNC giải quyết bất kỳ RNC nào khác
trong UTRAN để thiết lập người mang tín hiệu hoặc người mang dữ liệu người dùng
cho các luồng dữ liệu của Iur. Giao diện Iur hỗ trợ các chức năng sau:
- Quản lý mạng lưới giao thông.
- Quản lý lưu lượng của các kênh vận tải thông thường.
- Chuẩn bị các nguồn lực của kênh vận tải chung:

+ phân trang.
- Quản lý lưu lượng của các kênh vận tải chuyên dụng:

18


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

+ thiết lập / thêm / xóa liên kết vơ tuyến;
+ Báo cáo đo lường.
- Báo cáo đo lường cho các đối tượng đo lường thơng thường và chun dụng.
•

Mặt phẳng điều khiển:
- Giao diện Iur giữa các RNC cho thấy hai giải pháp thay thế trên lớp mạng truyền
tải: Có thể truyền tải các bản tin SCCP và RNSAP bằng cách sử dụng MTP3-B
chạy trên SSCOP hoặc có thể chạy SCCP trên M3UA nếu lớp truyền tải bên
dưới dựa trên IP.

-

RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part): Giao thức truyền thông được
sử dụng giữa giao diện Iur và các RNC.

-

SCCP (Signalling Connection Control Part): Phần điều khiển kết nối báo hiệu, cung
cấp dịch vụ chuyển tin nhắn giữa hai điểm báo hiệu bất kỳ trong cùng một mạng

hoặc khác mạng.

-

SCTP: Giao thức truyền tải cung cấp khả năng truyền dữ liệu không trùng lặp, khơng
có lỗi được thừa nhận. Lỗi dữ liệu, mất dữ liệu và trùng lặp dữ liệu được phát hiện
bằng cách tổng kiểm tra và đánh số thứ tự. Cơ chế truyền lại được áp dụng để sửa
lỗi mất hoặc hỏng dữ liệu.

-

M3UA (MTP3 User Adaption Layer): Lớp tương thích người dung MTP mức 3.
ISUP và / hoặc SCCP không biết rằng MTP3 dự kiến các dịch vụ được cung cấp từ
xa chứ không phải bởi lớp MTP3 cục bộ. M3UA kế thừa quyền truy cập tới các dịch
vụ lớp MTP3 tới một ứng dụng dựa trên IP từ xa.

19


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

-

Nhóm 9

MTP3-B: Thực hiện cùng một loại công việc như tiêu chuẩn MTP băng hẹp, nó
cung cấp nhận dạng và vận chuyển lớp cao hơn thơng báo (PDU), định tuyến và
chia sẻ tải.

Hình 2.4. Mặt bằng dữ liệu/ điều khiển của Iur

2.2.1.2. Giao thức báo hiệu RNSAP
RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part): Phần ứng dụng mạng vô tuyến
gồm các giao thức truyền thông được sử dụng giữa giao diện Iur và các RNC, được sử dụng
quy tắc mã hóa đóng gói PER(Packed Encoding Rules).
Giao diện Iur đảm bảo 4 chức năng:
-

Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC.
Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng.
Hỗ trợ kênh lưu lượng chung.
Hỗ trợ quản lý tài nguyên toàn cục.

Do vậy, giao thức báo hiệu Iur (RNSAP) được chia 4 module chính. Tuy nhiên,
RNSAP có thể chỉ thực hiện một phần của bốn chức năng Iur tùy theo yêu cầu của nhà khai
thác.
➢ Đảm bảo tính di động giữa các RNC: Là cơ sở để xây dựng các giao diện Iur và
chứa các thủ tục được sử dụng để xử lý tính di động bên trong UTRAN, không hỗ trợ
trao đổi lưu lượng của người dùng. 1 số chức năng hỗ trợ:
▪ Cài đặt bộ điều khiển mạng vô tuyến phục vụ SRNC.
▪ Cập nhật vùng đăng ký UTRAN và ô giữa các RNC.
20


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

▪ Tìm gọi các RNC.
▪ Báo cáo lỗi giao thức.
➢ Truyền tải lưu lượng kênh riêng: Chứa các thủ tục được sử dụng để xử lý các

DCH, DSCH, và USCH giữa hai RNS. Nếu các thủ tục từ module này không được
sử dụng trong một Iur, việc sử dụng lưu lượng DCH, DSCH và USCH giữa các RNS
tương ứng không khả thi.
▪ Thiết lập, điều khiển và giải phóng kênh riêng ở DRNC do chuyển giao cứng
và mềm.
▪ Thiết lập và giải phóng các kết nối truyền tải qua giao diện Iur.
▪ Truyền các khối truyền tải giữa DRNC và SRNC.
➢ Truyền tải lưu lượng kênh chung: Chứa các thủ tục được sử dụng để kiểm soát
các luồng dữ liệu của kênh truyền tải chung (không bao gồm DSCH và USCH) qua
Iur. Chỉ khi chức năng này được thực hiện thì mọi cập nhật ô giữa các RNC mới
được đồng bộ. Các chức năng được cung cấp:
▪ Thiết lập và giải phóng kết nối truyền tải qua Iur cho các luồng số liệu kênh
chung.
▪ Phân chia lớp MAC giữa SRNC và DRNC.

➢ RNSAP quản lý tài nguyên toàn cục: Hỗ trợ tài nguyên tăng cường và các tính
năng khai thác bảo dưỡng (O&M ) qua giao diện Iur. Chứa các thủ tục không liên
quan đến một UE cụ thể. Các thủ tục trong module này trái ngược với các module
ở trên liên quan đến hai CRNC ngang hàng. Đây là một chức năng tùy chọn. Các
chức năng cung cấp:
▪ Truyền các kết quả đo ở ô giữa hai RN
▪ Truyền thông tin định thời nút B giữa hai RN
2.2.2. Báo hiệu tại giao diện Iu
Giao diện Iu: Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác
khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau.
21


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS


Nhóm 9

Giao diện Iu được chia thành 2 loại:
➢ Iu-CS chuyển mạch kênh.
➢ Iu-PS chuyển mạch gói.
2.2.2.1. Mặt bằng điều khiển/người dùng Iu-CS

Hình 2.5 : Mặt bằng điều khiển người dùng Iu-CS
Mặt bằng điều khiển/người dùng Iu –CS bao gồm một số giao thức:
➢ AMR: Mã hóa đa tốc độ thích ứng AMR (Adaptive Multirate Codec) cung cấp một
miền tốc độ rộng cho dữ liệu và sử dụng cho mã hóa tốc độ thấp cho giao diện vơ
tuyến.
➢ TAF: Chức năng tương thích đầu cuối (Terminal Adaptation Function) là giao thức
hỗ trợ biến đổi nhiều kiểu thiết bị đầu cuối khác nhau vào mạng.
➢ RLP: giao thức liên kết vô tuyến (Radio Link Protocol) điều khiển truyền dẫn dữ liệu
giữa mạng GSM và UMTS.
2.2.2.2. Mặt bằng điều khiển/người dùng Iu-PS

Hình 2.6 : Mặt bằng điều khiển/người dùng Iu-PS
Chuyển mạch gói gồm các thực thể liên quan tói truyền dẫn gói SGSN, GGSN và cổng
biên BG (Border Gateway).

22


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

2.2.2.3. Giao thức báo hiệu ở Iu (RANAP)

RANAP cung cấp dịch vụ báo hiệu giữa UTRAN và CN được yêu cầu để thực hiện
các chức năng của RANAP. Các dịch vụ RANAP được chia thành ba nhóm trên cơ sở
Điểm truy cập dịch vụ (SAPS):
1. Dịch vụ điều khiển chung: Chúng liên quan đến toàn bộ cá thể giao diện Iu giữa
RNC và miền CN logic, và được truy cập trong CN thông qua Chung Kiểm sốt SAP. Họ
sử dụng vận chuyển tín hiệu không kết nối được cung cấp bởi người mang tín hiệu lu.
2. Dịch vụ thơng báo: Chúng liên quan đến các UE cụ thể hoặc tất cả các UE trong một
khu vực cụ thể và được truy cập trong CN thông qua SAP thông báo. Họ sử dụng vận
chuyển tín hiệu khơng kết nối được cung cấp bởi người mang tín hiệu Iu.
3. Dịch vụ điều khiển chuyên dụng: Chúng liên quan đến một UE và được truy cập
trong CN thông qua SAP điều khiển chuyên dụng. Các chức năng RANAP cung cấp các
dịch vụ này được liên kết với kết nối báo hiệu Iu được duy trì cho UE được đề cập. Bộ
mang tín hiệu Iu cung cấp vận chuyển tín hiệu hướng kết nối để nhận ra kết nối tín hiệu lu.
Giao thức RANAP bao gồm các chức năng khác nhau như :
➢ Định vị lại SRNC: Thay đổi chức năng SRNC cũng như Iu liên quan tài nguyên (
RAB và kết nối Tín hiệu) từ một RNC sang cái khác.
➢ Quản lý RAB tổng thể : Thiết lập, sửa đổi và phát hành RAB.
➢ Xếp hàng thiết lập RAB: Cho phép đặt một số RAB được yêu cầu vào hàng đợi và
cho biết thực thể ngang hàng về việc xếp hàng.
➢ Yêu cầu phát hành RAB: Yêu cầu giải phóng RAB (quản lý RAB tổng thể là
➢ một chức năng của CN)
➢ Yêu cầu đưa ra tất cả tài nguyên kết nối Iu: Yêu cầu giải phóng tất cả các tài nguyên
kết nối Iu từ kết nối Iu tương ứng (bản phát hành lu được quản lý từ CN)
➢ Đưa ra tất cả tài nguyên kết nối lu: Giải phóng rõ ràng tất cả các tài nguyên liên
quan đến một Iu.
➢ Chức năng chuyển tiếp ngữ cảnh SRNS: Chuyển ngữ cảnh SRNS từ RNC sang CN
cho thay đổi giữa các hệ thống trong trường hợp chuyển tiếp gói tin.
➢ Kiểm sốt q tải trong giao diện Iu: Allows adjusting of the load in the Iu interface.
➢ Đặt lại lu: Đặt lại giao diện Iu.
➢ Gửi UE Common ID (nhận dạng NAS UE) tới RNC: Làm cho RNC nhận biết được

ID chung của UE.
➢ Phân trang người dùng: Cung cấp CN để có khả năng trang UE.

23


BÁO HIỆU TRONG MẠNG TRUY NHẬP UMTS

Nhóm 9

➢ Kiểm sốt việc theo dõi hoạt động của UE: Đặt chế độ theo dõi cho một UE nhất
định và hủy kích hoạt dấu vết được thiết lập trước đó.
➢ Vận chuyển thơng tin NAS giữa UE và CN với hai lớp con: Vận chuyển thông điệp
báo hiệu NAS ban đầu từ UE đến CN. Chức năng này chuyển một cách minh bạch
Thông tin NAS. Do đó, tín hiệu Iu kết nối cũng được thiết lập.
➢ Vận chuyển các bản tin báo hiệu NAS giữa UE và CN: Chức năng này chuyển tín
hiệu NAS một cách minh bạch tin nhắn trên kết nối tín hiệu Iu hiện có. Nó cũng bao
gồm một dịch vụ cụ thể để xử lý tín hiệu tin nhắn khác nhau.
➢ Kiểm soát chế độ bảo mật trong UTRAN: Gửi các khóa bảo mật (mật mã và tính
tồn vẹn bảo vệ) đối với UTRAN và đặt chế độ hoạt động cho các chức năng bảo
mật.
➢ Kiểm soát báo cáo vị trí: Vận hành chế độ mà UTRAN báo cáo vị trí của UE.
➢ Báo cáo vị trí: Chuyển thơng tin vị trí thực tế từ RNC đến CN.
➢ Chức năng báo cáo khối lượng dữ liệu: Báo cáo không thành công khối lượng dữ
liệu DL truyền qua UTRAN cho các RAB cụ thể.
➢ Báo cáo các tình huống lỗi chung: Báo cáo các tình huống lỗi chung, trong đó thông
báo lỗi chức năng cụ thể chưa được xác định.

2.3.Thủ tục thiết lập cuộc gọi UMTS
Bước 1: Thiết lập kết nối RRC giữa thiết bị người dùng và RNC.


24