1
MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNGMẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG
(Mobile & Wireless Network)(Mobile & Wireless Network)
CHƯƠNG 4CHƯƠNG 4
GSM SMS ROAMING QUỐCTẾGSM SMS ROAMING QUỐCTẾ
GSM
,
SMS
,
ROAMING

QUỐC

TẾ
,
GSM
,
SMS
,
ROAMING

QUỐC

TẾ
,
OAM, GPRSOAM, GPRS
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
1
Department

of

Computer

System

&

Data

Communication
Nguyễn Hoàng Việt
 Tổng quan về hệ thống GSM
Bá hiệ GSM
NỘI DUNGNỘI DUNG

Bá
o
hiệ
u mạng
GSM
 Quản lý di động mạng GSM
 Dịch vụ tin nhắn ngắn trong GSM
 Roaming quốc tế trong mạng GSM
 Thao tác
,

q
uản tr
ị,

bảo dưỡn
g
tron
g
m
ạ
n
g
GSM
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
2
,q ị, ggạ g
 Dịch vụ vô tuyến gói tổng quát
2
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
(Global System for Mobile Communication)(Global System for Mobile Communication)
 GSM là mộtchuẩnmạng không dây (diệnrộng) dạng số

Được
dẫn
hướng
bởi
các
nhà
sản
xuất
nhà
điều
hành

các

Được
dẫn
hướng
bởi
các
nhà
sản
xuất
,
nhà
điều
hành
,
các
uỷ ban chuẩn hoá của Châu Âu
 Được dùng phổ biến trên toàn thế giới
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
3
 Khả năng di động củadịch vụ (Service Portability):
 Có thể dùng mobile tạibấtkỳ quốc gia thành viên nào với roaming
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác yêuyêu cầucầucủacủaGSMGSM
quốctế và cuộcgọi, định sốđượcchuẩn hoá (với giá khác nhau)
 Có thể dùng cho các dịch vụ cả cốđịnh và di động
 Có thể dùng khi đibộ, lái xe, trên tàu, … (tối đa 250 km/g)
 Chấtlượng củadịch vu và bảomật:
 Chấtlượng ít nhấtphảitốtbằng hệ thống tương tự (analog) trước

đây

Có
khả
năng
mật
mã
hoá
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
4

Có
khả
năng
mật
mã
hoá
 Sử dụng tốttầnsố vô tuyến (radio frequency):
 Hiệuquảởphổ tầncao
 Có thểđồng tồntạivớicáchệ thống trước trong cùng băng tần
3
 Mạng hiện đại:
 Theo khuyếncáocủa ITU (International Telecommunication
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác yêuyêu cầucầucủacủaGSMGSM
Union) – cho phép cùng thao tác hiệuquả vớimạng ISDN
 Hỗ trợ tiếng nói và dữ liệutốc độ thấp
 Hỗ trợ hoán chuyểnvàdiđộng đã đượcchuẩn hoá
 Các giao diện đã đượcchuẩn hoá giữa các subsystem

 Tối ưu hoá hệ thống để giảm giá thành cho mobile
 GSM yêu cầu các mobile độ phứctạpcaohơncáchệ thống
t
t
(l)
t ớ
đâ
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
5
t
ương
t
ự
(
ana
l
og
)
t
rư
ớ
c
đâ
y
 Giá cước thuê bao phảikémhơnhoặcbằng các hệ thống tương
tự (analog) hiệncó
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
KiếnKiếntrúctrúc củacủaGSMGSM
College Of Information & Communication Technology

Department of Computer System & Data Communication
6
4
 Gồm 2 thành phần:
 Subscriber Identity Module (SIM)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)
 Mobile Equipment (ME)
 Có thể kếtnốivới Terminal Equipment (TE)/Mobile
Terminal
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
7
 SIM (Subscriber Identity Module)
 Smart card, như thẻ tín dụng, không thích hợp cho handset
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)
 Plug-in SIM có kích thướcnhỏ hơn
 Chứng thựcngười dùng qua PIN (Personal Identity Number),
có thể cậpnhậtbởi thuê bao
 Chứa thông tin của thuê bao:
 Thông tin cốđịnh, cậpnhậtbởi thao tác viên
 Thông tin thay đổibởingười dùng (danh bạđiệnthoại, SMS, …)

Được
cập
nhật
thông
qua
:

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
8

Được
cập
nhật
thông
qua
:
 Không khí (OTA: over the air): dùng tin nhắnSMSđượcgởibởi
thuê bao, phầnmềm ứng dụng, … đượctạo ra qua SIM Toolkit
 Bàn phím hoặcthiếtbịđầucuối đượcnốikếtvàoMS
 Cũng chứa International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
5
 Mobile Equipment (ME)
 Thiếtbị củangười dùng: giao diệnvôtuyến, bàn phím, màn hình, …
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)
 Thựchiện:
 Cuộcgọi (không có SIM chỉ thựchiện đượcgọikhẩncấp 112)
 Truyềnnhậnvôtuyến, chứng thực, chuyểntiếp, mã hoá & giảimã
kênh truyền
 Nhậndiện qua International Mobile Equipment Identity (IMEI)
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
9
 User ID và Device ID:
 IMEI (International Mobile Equipment Identity): 15 hexadecimal
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM

Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)
digits
 IMSI (International Mobile Subscriber Identity): 15 decimal digits
 TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity): 32 bits
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
10
6
 Terminal Equipment (TE)/Mobile Terminal (MT)
 Là bấtkỳ thiếtbị nốikếtvớiMSđể cung cấpcácdịch vụ cho
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Mobile Station (MS)Mobile Station (MS)
người dùng
 Không chứa đựng các chứcnăng xác định cho GSM
 Thường là PDA (Personal Digital Assistant), PC (Personal
Computer)
 Giao diện:
 Serial (DTE-DCE) cable

PCMCIA
(Personal
Computer
Memory
Card
International
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
11

PCMCIA

(Personal
Computer
Memory
Card
International
Association): mộtchuẩnkhecắmmở rộng trên laptop
 IrDA: nốikếthồng ngoại
 Bluetooth
 Thành phần:
 MộtBSC
(
Base Station Controller
)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Base Station System (BSS)Base Station System (BSS)
(
)
 Mộthoặc nhiều BTS (Base Transceiver Station)
 BSC (Base Station Controller):
 Quản lý tài nguyên vô tuyến, lảm nhiệmvụ switching trong BSS
 Cấp phát/Giải phóng kênh vô tuyếnvàquản lý chuyểntiếp
 Giao tiếpvới các BTS dùng giao thức ISDN thông qua giao diện
A-bis
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
12
 BTS (Base Transceiver Station)
 Chứacácthiếtbị truyền, nhận, báo hiệu, anten
 TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit)
 Mã hoá/giảimãtiếng nói và điềukhiểntốc độ trong truyềndữ liệu

7
 Thành phần:
 Các MSC:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Network and Switching System (NSS)Network and Switching System (NSS)
 Trong đó Gateway MSC (GMSC) có nốikếtvớicácmạng khác
 Databases
 Chứcnăng:
 Hỗ trợ các chứcnăng switching, profile của các thuê bao, quảnlý
di động
 Interface
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
13
 Sử dụng giao thức báo hiệu dùng trong mạng điệnthoại
 Databases:
 Home Location Register (HLR):
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Network and Switching System (NSS)Network and Switching System (NSS)
 Cơ sở dữ liệuquảntrị thuê bao di động, lưutrữ international mobile
subscriber identity (IMSI), mobile station ISDN number (MSISDN) và
địachỉ visitor location register (VLR) hiệntại
 Theo dõi các dịch vụ đượckếthợpvớimỗiMS
 MộtHLRcóthể được dùng cho nhiềuMSC
 Visitor Location Register (VLR):
 Lưutrữ nhanh (cache) mộtsố thông tin từ HLR cầnthiếtchođiều
ể
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
14

khi
ể
ncuộcgọivàdịch vụ dự phòng cho mobile đang định vị trong
vùng địalýđượcgiámsátbởiVLR
 ĐượcnốikếtvớimộtMSCvàthường tích hợp vào trong MSC
8
 Databases:

A
uthentication Center (
A
uC)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Network and Switching System (NSS)Network and Switching System (NSS)
 Cơ sở dữ liệu đượcbảovệ mà có mộtbảnsaocủa khoá bí mậtcủa
mỗi SIM card củamỗi thuê bao
 Khoá bí mật này được dùng cho chứng thực và mã hoá thông qua
kênh vô tuyến
 Thường chứa trong HLR
 Equipment Identity Register (EIR)
 Chứamột danh sách tấtcả các MS trong mạng, trong đómỗiMS
ở
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
15
đượcnhậndạng b
ở
i international mobile equipment identit
y
(IMEI)

 Được chia thành 3 database:
 White list: tấtcảđềubiết, good IMEI
 Black list: handset bị mấtcắp
 Grey list: handset/IMEI không chắcchắn/hay thay đổi
 Trung tâm bảo trì và thao tác (Operation and Maintenance
Center)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
OperrationOperration SubSub System (OSS)System (OSS)
 Quảnlýdịch vụ (Service management)
 Quảnlýđăng ký thuê bao mới
 Điềuchỉnh và xoá thuê bao
 Thông tin tính toán chi phí
 Phát hiệngianlận, …
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
16
9
 Quảnlýcáckhốichứcnăng của GSM: MSC, BSC (và
gián tiếp đốivới các BTS)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Operation and Maintenance Center (OMC)
 Bào trì các thao tác thích hợpcủamạng GSM
 Dựatrênsự quan sát tảicủahệ thống, tốc độ củacác
khốichứcnăng, các chuyểntiếp (handoff)
 Các hoạt động:
 Network Management System (NMS): điềuchỉnh cấuhìnhcủa
mạng
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
17

mạng
 Bảotrìthiếtbị: phát hiện, định vị và sửalỗi
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSMGSM
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
18
10
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM CácCác tầngtầng
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
19
 Các số trong ngoặcchỉ ra các chỉđịnh tương ứng của ETSI-GSM)
 Layer 1: Physical layer
 Truyền tín hiệuvậtlý
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM ––CácCác tầngtầng
 Đolường chấtlượng kênh truyền
 Dùng các link GSM Rec. 04.04, PCM 30 hoặcISDN(GSMRec.
08.54 trên giao diện Abis và 08.04 trên các giao diệntừ A đếnF)
 Layer 2: Data link layer
 Đahợpcácnốikết ở tầng 2 trên các kênh điềukhiển/báo hiệu
 Phát hiệnlỗi(dựa trên HDLC)
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
20
 Điềukhiểnluồng (Flow control)
 Bảo đảmchấtlượng truyềndữ liệu
 Chọn đường

11
 Layer 3: Network layer
 Quảnlýnốikết (air interface)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM ––CácCác tầngtầng
 Quảnlýdữ liệu định vị
 Nhậndạng thuê bao
 Quảnlýcácdịch vụ bổ sung (SMS, call forwarding, conference
calls, …)
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
21
 Layer 1 (GSM Rec. 04.04): giao diệnUm

Layer
2
(GSM
Rec
.
04
.
05
/
06
)
:
giao
thức
LAP
-

Dm
(
tương
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM ––GD GD khôngkhông khíkhí
Layer
2
(GSM
Rec
.
04
.
05
/
06
)
:
giao
thức
LAP
Dm
(
tương
tự ISDN LAP-D):
 Truyềndạng không nốikết cho các kênh báo hiệu point-to-point
và point-to-multipoint
 Thiếtlậpvàxoácácnốikếttầng 2 cho các kênh báo hiệu point-to-
point
 Truyềndạng hướng nốikếtvớidạng có thứ tự,pháthiệnlỗivà
sửa

lỗi
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
22
sửa
lỗi
12
 Layer 3 (GSM Rec. 04.07/08) vớicáctầng con cho việc
điềukhiểncácchứcnăn
g
củakênhbáohiệu
(
BCH, CCCH
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM ––GD GD khôngkhông khíkhí
g
(
và DCCH):
 Quản lý tài nguyên vô tuyến(RR:Radio resource management): thiết
lậpvàxoácácnốikết ổn định giữaMSvàMSCtrongkhoảng thờigian
cuộcgọivàgiữ vững nốikếtbấtchấpsự di chuyểncủangười dùng (chức
năng củaMSC)
 Chọncell
 Chuyểntiếp (handoff)
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
23
 Cấp phát và thu hồi các kênh point-to-point
 Giám sát và chuyểntiếp(forward)cácnốikếtvôtuyến
 Mã hoá

 Thay đổichếđộtruyền (transmission mode)
 Layer 3 (GSM Rec. 04.07/08)
 Mobility management (MM): quảnlýcácchứcnăng điềukhiểndiđộng
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM ––GD GD khôngkhông khíkhí
 Chứng thực
 VLR gán, quảntrị,cậpnhậtTMSIthaychoIMSIcủaMSviếng thăm
 Quảnlývị trí của thuê bao
 Connection management (CM): thiếtlập, bảotrìvàthuhồinốikếtcho
cuộcgọi
 Call control (CC): quảnlýnốikếtcuộcgọi
 Supplementary service support (SS): quảnlýcácdịch vụđặcbiệt
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
24
 Short message service support (SMS): truyềncáctinnhắnngắn
 Các thông điệpCMvàMMđượctraođổigiữaMSChoặcMSdùng
giao thức direct transfer application part (DTAP) trên giao diệnA
 Các thông điệpRRđượcánhxạđến/từ base station system
application part (BSSAP) cho việctraođổivớiMSC
13
 Layer 3 (GSM Rec. 04.07/08)
 Các thôn
g
điệ
p
CM và MM đượctraođổi
g
iữaMSChoặcMS
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM

CácCác giaogiao diệndiệncủacủaGSM GSM ––GD GD khôngkhông khíkhí
g
p
g
dùng giao thức direct transfer application part (DTAP) trên A
interface
 Các thông điệpRRđược ánh xạđến/từ base station system
application part (BSSAP) cho việctraođổivớiMSC
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
25
 Radio link:
 Dùng các công nghệ FDMA và TDMA
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Radio InterfaceRadio Interface
 Frequency band:
 Downlink signal : 935 ~ 960 MHz
 Uplink signal : 890 ~ 915 MHz
 200 KHz carrier frequency: 124 cặp kênh duplex
 Khung được chia thành 8 khe thời gian (burst/time slot):
Tailing Data Flag Training GuardFlag Data Tailing
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
26
3 57 bits 1 26 bits 1 57 bits 3 8.25 bits
Burst (148 bits or 0.546 msec)
Time Slot (156.25 bits or 0.577 msec)
GSM burst structure
14
 Phân chia line giữachứcnăng BSC và BTS


BSC
và
BTS
có
thể
được
nối
kết
dùng
leased
lines,
radio
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
AA
bisbis
InterfaceInterface

BSC
và
BTS
có
thể
được
nối
kết
dùng
leased
lines,
radio

link, metropolitan area network (MAN), LAN, …
 Tồntại2dạng kênh giữa BSC và BTS:
 Traffic channel (TCH): đượccấy hình theo dạng 8, 16 và 64 kbps,
dùng cho chuyểndữ liệungười dùng
 Signaling channel: đượccấuhìnhtheodạng 16, 32, 56 và 64
kbps, dùng cho mục đích báo hiệugiữa BTS và BSC
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
27
 Mỗi transceiver (transmitter + receiver) thường yêu cầu
một kênh báo hiệutrênA
bis
interface
 Dữ liệu đượcgởinhư khung Transcoder Rate Adapter
Unit (TRAU)
 Layer 1 (GSM Rec. 08.54)
 2.048 Mbps (ITU-T: E1) hoặc 1.544 Mbps (ANSI: T1) PCM link
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
AA
bisbis
ProtocolProtocol
 Với kênh báo hiệu 64/32/16 kbps và kênh lưu thông 16 kbps
 Layer 2 (GSM Rec. 08.56)
 Dùng giao thức LAP-D cho thông điệpdữ liệugiữa BTS và BSC
 Service Access Point Identifier (SAPI) cho nhậndạng link được
truyền trong giao thức LAPD (có từ ISDN)
 Layer 3 (GSM Rec. 08.58/4.08)
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
28

 BTS management (BTSM) qua 3 nốikết báo hiệu logic đượcnhận
dạng qua Service Access Point Identifier (SAPI):
 SAPI 0 được dùng bởitấtcả thông điệp đến/đi qua g.diệnvôtuyến
 SAPI 62 cung cấpvận chuyển thông điệpO&Mgiữa BTS và BSC
 SAPI 63 dùng cho quảnlýđộng của TEI và chứcnăng quảnlýtầng 2
15
 Định nghĩagiaodiệngiữa BSC và MSC
 TCH đư
ợ
cchu
yể
n đ
ổ
itừ 64 kb
p
s thành 16 kb
p
stron
g
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
AA InterfaceInterface
ợ
y
p
p
g
thiếtbị transcoder
 Hai trường hợpchonơichứathiếtbị transcoder:
 Tại BSC hoặc BTS: traffic channel (TCH) giữ toàn bộ 64 kbps
timeslot trong liên kết 2 Mbps hoặc 1.544 Mbps PCM link (layer 1,

GSM Rec. 08.04)
 Tại MSC: TCH là 16 kbps trên A interface
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
29
 Ít nhất 2 timeslot trên PCM link cầnthiếtchomục đích
điềukhiển và báo hiệu
 Giao thức báo hiệu(tầng 2 & 3) giữa BSC và MSC dựatrên
chuẩn SS7
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
AAProtocolProtocol
 Đượctruyền theo dữ liệungười dùng trong PCM link (dùng
timeslot 16 (TS16) của 64 kbps frame)
 Các giao thức:
 Layer 1 (GSM Rec. 08.04): 2.048 Mbps (ITU-T: E1) hoặc 1.544
Mbps (ANSI: T1) PCM link
 Layer 2 (GSM Rec. 08.06) SS7-based protocols:
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
30
 Gthức Message transfer part (MTP): truyềnbảomậtgiữa BSC & MSC
 Giao thức Signaling connection control part (SCCP)
 Nốikết SCCP có thể đượckhởitạobởiMShoặcMSC
 Mộtnốikết SCCP có thể gồm các giao thức sau:• From the MS:
16
 Mộtnốikết SCCP có thể gồm các giao thức sau:
 Từ MS:
MM
CM
se ice

eq est
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
AAProtocolProtocol

MM
:
CM
se
rv
ice
r
eq
u
est
 RR: Paging response
 MM: Location updating request
 MM: CM re-establishment request
 Từ MSC:
 Khởi động của external handover (BSSMAP: handover request)
 MSC quảnlýcácnốikết SCCP

Layer
3
(GSM
Rec
.
08
.
08
)

:
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
31
Layer
3
(GSM
Rec
.
08
.
08
)
:
 Trên BSC: Giao thức Base station system application part (BSSAP)
 Trên MSC:
 GThức Base station management application part (BSSMAP)
 GThức Direct transfer application part (DTAP): truyềncácthôngđiệpCCvà
MM thông qua BTS và BSC
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GiaoGiao diệndiệnMSC MSC vàvà cáccác giaogiao thứcthức
 Mobile Application Part (MAP) (GSM Rec. 09.02)
 Điềukhiển các truy vấncơ sở dữ liệutrênmạng vô tuyếndiđộng
(HLR, VLR, EIR, …)
 Quảnlýtruycậpvàđịnh vị, MSC-MSC handoff, chứcnăng bảomật,
O&M, SMS, và các dịch vụ bổ sung
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
32


T
ransaction Capabilities Application Part (TCAP)
 Cung cấpcáccuộcgọivàcácchứcnăng quảnlýcácyêucầu đến
các quá trình ứng dụng phân tán
17
 ISDN User Part (ISUP)

Đ
iềukhiểninterworkin
g
(
ví dụ thiếtlậ
p
/
xoá cuộc
g
ọi
)
g
iữa Public
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GiaoGiao diệndiệnMSC MSC vàvà cáccác giaogiao thứcthức
g
(
p
g
)
g
Land Mobile Networks (PLMNs) và các mạng khác và cung cấp
cùng chứcnăng như TUP

 Intelligent Network Application Part (INAP)
 Cài đặtcácdịch vụ bổ sung thông minh (ví dụ cuộcgọimiễnphí,
chọn đường phụ thuộcvàothời gian)
 Telephone User Part (TUP)
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
33
 Cài đặt interworking giữaPLMNsvàcácmạng khác
 Được dùng cung cấpcácnốikếtquốctế và đã được thay thế bằng
ISUP
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GSM Logical ChannelsGSM Logical Channels
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
34
18
 Traffic channel (TCH)
 TCH/F
(
Full-rate TCH
)
:13Kb
p
s
(
tiến
g
nói
)
;9.6

/
4.8
/
2.4 Kb
p
s
(
dữ
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GSM Logical Channels GSM Logical Channels
(
)
p
( g
)
p
(
liệu)
 TCH/H (Half-rate TCH): 6.5 Kbps (tiếng nói); 4.8/2.4 Kbps (dữ liệu)
 Multiframe: nhóm của 26 khung TDMA (chiều dài 120 ms)
 24 được dùng cho lưu thông (tiếng nói hoặcdữ liệungười dùng)
 1 được dùng cho slow associated control channel (SACCH)
 1hiệnchưa dùng

TCHs
cho
uplink
và
downlink
được

chia
theo
thời
gian
bởi
3
burst
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
35

TCHs
cho
uplink
và
downlink
được
chia
theo
thời
gian
bởi
3
burst
(time slot) periods
 MS không phảitruyềnvànhận đồng thời
 Đơngiảnmạch điệntử; tránh các bộ lọc antena duplex
 Giảm đisự phứctạpgiúpgiảmtiêuthụ công suất
 Broadcast channels (BCH)
 Ch

ỉ
man
g
thôn
g
tin downlink: dùn
g
đồn
g
bộ hoá và sửa đổitầnsố
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GSM Logical Channels GSM Logical Channels
g
g
g
g
 Chỉ chokênhcókhả năng giao tiếp point-to-multipoint, trong đócác
thông điệpngắn đượctruyền đồng thời đến nhiềuMS
 Broadcast control channel (BCCH)
 Thông tin chung, cell xác định.Vídụ local area code (LAC), thao
tác mạng, các thông số truy cập, danh sách các cell láng giềng,…
 MS nhận tín hiệu qua BCCH từ nhiều BTS bên trong sùng mạng
và/hoặccácmạng khác nhau
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
36
 Báo cho các MS mức công suất ban đầucủa chúng
19
 Broadcast channels (BCH)
 Frequency correction channel (FCCH)

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GSM Logical Channels GSM Logical Channels
 Sửa đổitầnsố củaMS
 Truyềntầnsố chuẩnchoMS
 Cũng đượcdùngchođồng bộ hoá củamộtviệc thu nhậnbằng
cách cung cấp ranh giớigiữa các timeslot và vị trí của timeslot đầu
tiên củamột TDMA frame
 Synchronization channel (SCH)
 Đồng bộ hoá frame (TDMA frame number) và nhậndạng cùa BS
ế
SC
ấ
S
ấ
ả
ầ
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
37
 Ti
ế
pnhậnmột
SC
H burst cung c
ấ
pchoM
S
t
ấ
tc

ả
thông tin c
ầ
n
thiết để đồng bộ hoá mộtBTSđãcho
 Common control channels (CCCH)
 Các kênh uplink và downlink giữaMScardvàBTS
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GSM Logical Channels GSM Logical Channels
 Chuyển thông tin từ mạng đến các MS và cung cấptruycậpmạng
 Paging channel (PCH)
 Chỉ cho downlink; MS được thông báo (bởiBTS)về các call đếnbằng PCH
 Access grant channel (AGCH)
 Chỉ cho downlink; BTS cấp phát một TCH/SDCCH cho MS, cho phép MS
truy cậpvàomạng
 Random access channel (RACH)
Chỉ
cho
uplink
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
38

Chỉ
cho
uplink
 Cho phép MS yêu cầumột Stand-alone dedicated control channel
(SDCCH) để trả lờimột trang hoặcmộtcuộcgọi
 MS chọnmộtthờigianngẫu nhiên để gởi trên kênh này
 PCH và AGCH đượctruyềntrên1kênhđượcgọi là paging and

access grant channel (PAGCH), chúng được chia theo thờigian
20
 Dedicated control channels (DCCH)
 Dùn
g
cho roamin
g,
handoff
,
encr
yp
tion
,
…
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GSM Logical Channels GSM Logical Channels
g
g,
,
yp ,
 Stand-alone dedicated control channel (SDCCH)
 Kênh giao tiếpgiữaMSvàBTS
 Báo hiệu trong khi thiếtlậpcuộcgọi, trướckhicấp kênh TCH
 Cần ~480ms để truyềnmột thông điệp qua SDDCH
 Fast associated control channel (FACCH)
 Tương tự SDCCH, nhưng dùng song song với thao tác củaTCH

Nếu
tốc
độ

dữ
liệu
của
FACCH
không
đủ
“
borrowing
mode
”
được
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
39

Nếu
tốc
độ
dữ
liệu
của
FACCH
không
đủ
,
borrowing
mode
được
dùng (ví dụ,băng thông bổ sung đượcmượntừ TCH); xuấthiệncho
những thông điệpkếthợpvớichứng thựcthiếtlậpcuộcgọi cho thuê

bao, quyết định handoff, …
 Cần ~40ms để truyền thông điệp qua FACCH
 Dedicated control channels (DCCH)
 Slow associated control channel
(
SACCH
)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
GSM Logical Channels GSM Logical Channels
()
 Luôn đượccấpchomộtTCHhoặc SDCCH
 Được dùng cho thủ tục “non-urgent”: dữ liệuquảnlývôtuyến(field
strength, dùng quyết định handoff), power control (downlink only),
timing advance, …
 Kênh 260bps, đủ cho báo cáo về cell hiệntạichođến6lánggiềng 2
lần/s (nếu không có lưu thông khác trên kênh này)
 Chú ý rằng MS được báo về các tầnsố dùng giám sát (các BTS có
một
mã
màu
được
gán
cho
chúng
để
cho
MS
có
thể
báo

cáo
về
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
40
một
mã
màu
được
gán
cho
chúng
để
cho
MS
có
thể
báo
cáo
về
nhiều BTS dùng cùng tầnsố)
21
 KhiMSdichuyển đếnvị
trí mới, nó phải đăng ký
t
VLR
ủ
i
iế
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM

Location tracking Location tracking
HLR
t
rong
VLR
c
ủ
anơ
i
v
iế
ng
thăm
 HLR phải được thông
báo đăng ký này
 Để truy cậpMS,HLR
đượcyêucầutìmkiếm
VLR hiệntaicủaMS
Thủ
t
đă
ký
đ
ô
OLD
VLR
NEW
VLR
3
5

2
1
4
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
41

Thủ
t
ục
đă
ng
ký
đ
ượcm
ô
tả trong hình gồm5bước
MS registration procedure
 Step 1:
 MS di chu
y
ển đếncellmới, nó lắn
g
n
g
he BCCH broadcast từ BSS
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Location tracking Location tracking
y
g

g
 MS phát hiệnnóđivàomột vùng mới
 MS gởiTMSIcủanóvànhậndạng của vùng cũ cho MSC mới
(VLR mới)
 Step 2:
 VLR mớinhậndạng VLR cũ (dựavàoTMSIcủaMSvànhậndạng
của cùng cũ)
ớ
ở
ô
ệ
ế
ể
ậ
S
ủ
S
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
42
 VLR m
ớ
ig
ở
ith
ô
ng đi
ệ
p đ
ế

nVLRcũđ
ể
nh
ậ
n đượcIM
S
Ic
ủ
aM
S
 VLR cũ trả về IMSI và các tham số chứng thựcchoVLRmới
 VLR mớithựchiện quá trình chứng thực
22
 Step 3:
 VLR mới
g
ởimột thôn
g
điệ
p
y
êu cầucậ
p
nhậtvị trí cho HLR
(
địa
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Location tracking Location tracking
g
g

p
y
p
(
chỉ củaHLRchứa trong IMSI củaMS)
 Nếuyêucầu đượcchấpnhận, HLR cung cấpchoVLRmớitấtcả
thông tin thuê bao liên quan cho quảnlýcuộcgọi
 Step 4:
 VLR mớisinhramộtTMSImớivàgởi nó cho MS thông qua MSC
 Step 5:
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
43
 Sau bước3,HLRgởi thông điệphuỷ bỏ vị trí cho VLR cũ
 VLR cũ huỷ bỏ mẩutincủaMSvàgởi báo nhậnvề cho HLR
 Khi gọitừđiệnthoạicố
định đếnmột thuê bao
GSM
Mbil
tti
ISDN
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
Call control Call control
GSM
,
M
o
bil
es
t

a
ti
on
ISDN
number (MSISDN) của
thuê bao sẽđượcgọi
 MSISDN tương tự MIN
trong IS-41
 Số này sẽ chỉđếnmẩutin
của thuê bao trong HLR
Mẩ
ti
à
hứ
thô
Other
switches
Other
switches
Telephone
VLRHLR
GMSC
MSC
1
1
11
2
2
3
3

3
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
44

Mẩ
u
ti
nn
ày
c
hứ
a
thô
ng
tin dùng định vị MSC mà
MS đang viếng thăm
 Thủ tục đượctiến hành
qua 3 bước
23
 Step 1:
 Khi MSISDN được
g
ọi, cuộc
g
ọi đượcchu
y
ển đếnbôtraođổitru
y
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM

Call control Call control
g
g
y
y
vấn (interrogating exchange - INTX) gầnnhất
 INTX là switch có khả năng truy vấnHLRvề thông tin chọn đường
 HLR yêu cầu VLR hiệntạicủa MS cung cấp roaming number
 Step 2:
 VLR cấp phát Mobile Station Roaming Number (MSRN) và gởicho
INTX thông qua HLR
S
ỉ
í
ủ
SC
ế
ù
ể
ế
ậ
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
45
 M
S
RN ch
ỉ
định vị tr
í

c
ủ
aM
SC
vi
ế
ng thăm, đượcd
ù
ng đ
ể
thi
ế
tl
ậ
p
trunk đến MSC mà MS đang ở
 Step 3:
 INTX dùng MSRN để hướng cuộcgọi đếm MS thông qua MSC
đượcviếng thăm
 Hai vấn đề:
 Authentication:
tá h
t
ậ
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
SecuritySecurity
Ki
Ki
RAND
MS

Home system
t
r
á
n
h
t
ru
y
c
ậ
p
gian lậncủamột
MS nhái
 Encryption: tránh
nghe thông tin trái
phép
 Quá trình chứng
thựcvàmãhoá
Ki
A8 A3 A8A3
Ki
SRES
SRES
Equal
?
Kc
Kc
Authentication
Encryption

Visited system
reject
no
yes
accept
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
46
đượcminhhoạ
trong hình
Kc
Kc
ciphering
deciphering
deciphering
ciphering
Frame number
Chiphered
information
A5 A5
data
data data
data
24
 Các giảithuậtA3vàA8chỉ đượcbiếtbởiMSvàHLR
 GiảithuậtA5đượcphổ biếnrộng rãi
(
C
S)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM

SecuritySecurity
 Khoá bí mậtKiđược dùng cho chứng thực
(
chứa trong Au
C
và
S
IM
)
 Bắt đầuchứng thựcHomesystemcủaMSsinhramộtsố ngẫu nhiên 128 bit
(RAND)
 Số này đượcgởichoMS
 AuC và SIM (MS) cùng dùng (A3+Ki+RAND) tạo ra Signed Result (SRES)
 MS gởi SRES cho home system, được so sánh vớiSREScủaAuC:
 Không trùng, yêu cầutruycậpbị từ chối
N
l i
MS
đ
hấ
hậ
t
ậ
à
á
tì h
ã
há
đ
th

College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
47

N
gược
l
ạ
i
,
MS
đ
ượcc
hấ
pn
hậ
n
t
ru
y
c
ậ
p, v
à
qu
á
t
r
ì
n

h
m
ã
h
o
á
đ
ược
th
ực
hiện
 (GiảithuậtA8+Ki+RAND)sẽ tạoraKc(Kcđược dùng để mã hoá)
 (A5 + Kc + TDMA frame number) được dùng đễ mã hoá/giảimãchuỗidữ
liệu đượctruyềngiữaMSvàhệ thống viếng thăm
 Các giảithuậtA3vàA8chỉ đượcbiếtbởiMSvàHLR
 GiảithuậtA5đượcphổ biếnrộng rãi
(
C
S)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSMTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM
SecuritySecurity
 Khoá bí mậtKiđược dùng cho chứng thực
(
chứa trong Au
C
và
S
IM
)
 Bắt đầuchứng thựcHomesystemcủaMSsinhramộtsố ngẫu nhiên 128 bit

(RAND)
 Số này đượcgởichoMS
 AuC và SIM (MS) cùng dùng (A3+Ki+RAND) tạo ra Signed Result (SRES)
 MS gởi SRES cho home system, được so sánh vớiSREScủaAuC:
 Không trùng, yêu cầutruycậpbị từ chối
N
l i
MS
đ
hấ
hậ
t
ậ
à
á
tì h
ã
há
đ
th
College Of Information & Communication Technology
Department of Computer System & Data Communication
48

N
gược
l
ạ
i
,

MS
đ
ượcc
hấ
pn
hậ
n
t
ru
y
c
ậ
p, v
à
qu
á
t
r
ì
n
h
m
ã
h
o
á
đ
ược
th
ực

hiện
 (GiảithuậtA8+Ki+RAND)sẽ tạoraKc(Kcđược dùng để mã hoá)
 (A5 + Kc + TDMA frame number) được dùng đễ mã hoá/giảimãchuỗidữ
liệu đượctruyềngiữaMSvàhệ thống viếng thăm