CHƯƠNG 1. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG GSM

MSRN là số ISDN tạm, phụ thuộc vào vị trí được tạo ra bởi VLR cho tất cả các MS

trong khu vực phục vụ của nó. Nó được lưu trữ trong VLR và HLR nhưng không lưu trong

MS. MSRN được sử dụng bởi MSC/VLR cho mục đích định tuyến cuộc gọi.

1.2.6. LAI – Location Area Identity

Mỗi LA trong PLMN có một số nhận dạng duy nhất (LAI). LAI được quảng bá đều đặn

bởi các BTS trên kênh BCCH (Broadcast Control Channel),

1.2.7. CI – Cell Identifier

CI là một số nhận dạng được gán cho mỗi cell trong mạng. Tuy nhiên, CI chỉ duy nhất

trong LA xác định. Khi kết hợp với LAI trong LA tương ứng, GCI (Global Cell Identity)

được tạo ra và mang tính duy nhất.

1.2.8. BSIC – Base Station Identity Code

Mỗi BTS có một số nhận dạng duy nhất là BSIC và nó được sử dụng để phân biệt các

BTS lân cận (neighbour).

1.3. Cấu trúc tổng quan



6



Hình 1. Cấu trúc tổng quan mạng GSM

Chú thích:

MS: Mobile Station

SIM: Subscriber Identity Module

MS: Mobile Station

BTS: Base Transceiver Station

BSC: Base Station Controller

MSC: Mobile Services Switching Center

VLR: Visitor Location Register

AuC: Authentication Center

EIR: Equipment Identity Register

HLR: Home Location Register

OMC: Operation & Maintenance Center

DCN: Data Communication Network

NSS: Network Switching Subsystem

GMSC: Gateway Mobile Switching Center

PSTN: Public Switched Telephone Network

ISDN: Integrated Services Digital Network

Một mạng GSM bao gồm ba hệ thống con:

• Mobile Station (MS)

• Base Station Subsystem (BSS) – bao gồm BSC và các BTS

• Network Switching Subsystem (NSS) – bao gồm MSC và các thanh ghi tương ứng.

1.4. Mobile Station (MS)

MS bao gồm một thiết bị vật lý được sử dụng bởi thuê bao PLMN để kết nối với mạng.

Nó bao gồm Mobile Equipment (ME) và Subcriber Identity Module (SIM).

• SIM lưu trữ IMSI, MSISDN, khóa xác thực Ki và giải thuật dùng cho kiểm tra xác thực.

• ME có số xác nhận IMEI duy nhất, được sử dụng bởi EIR.

1.5. Base Station Subsystem (BSS)

BSS bao gồm các thiết bị trạm gốc (transceivers, controllers…) được nhìn thấy bởi MSC

thông qua giao diện A. Thiết bị vô tuyến của một BSS có thể hỗ trợ một hay nhiều cell.



7



BSS có thể bao gồm một hay nhiều trạm gốc, tại đó giao tiếp Abis được thực thi. BSS bao

gồm một BSC và một hay nhiều BTS.

Chức năng của BTS:

• Cung cấp truy cập vơ tuyến cho các MS

• Quản lý các mặt về truy cập vô tuyến của hệ thống

BTS bao gồm:

• Thu phát vơ tuyến (TRX)

• Các thiết bị xử lý và điều khiển tín hiệu

• Các Antenna và cáp feeder

Chức năng BSC:

• Cấp phát 1 kênh cho suốt một cuộc gọi

• Duy trì cuộc gọi:

o Giám sát chất lượng

o Điều khiển công suất truyền từ BTS hay MS

o Quyết định handover sang một cell khác khi cần thiết

1.6. Network Switching Subsystem (NSS)

1.6.1. Tổng quan về NSS

Các thành phần chính của NSS bao gồm: MSC/VLR, HLR/AuC, EIR, GMSC.

Các thành phần này liên kết với nhau sử dụng báo hiệu số 7 (SS7).

Hình 2. Tổng quan về NSS



8



1.6.2. Mobile Switching Centre (MSC)

Chức năng của MSC:

• Chuyển mạch cuộc gọi, điều khiển cuộc gọi và ghi nhật ký cuộc gọi

• Giao tiếp với PSTN, ISDN, PSPDN

• Quản lý di động (Mobility Management) thông qua mạng vô tuyến và các mạng khác

• Quản lý tài ngun vơ tuyến (Radio Resource Management) – handover giữa các BSC

• Thơng tin tính cước



Hình 3. MSC và BSS, MS

1.6.3. Visitor Location Register (VLR)

VLR là một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin tạm của thuê bao trong một MSC area.

Mỗi MSC trong mạng có một VLR liên đới nhưng một VLR có thể phục vụ nhiều MSC.

Khi MS di chuyển vào LA mới, nó sẽ bắt đầu q trình đăng ký. MSC có nhiệm vụ thông

báo việc đăng ký này và chuyển số xác định LA cho VLR. Nếu MS chưa được đăng ký

trước đó, VLR và HLR trao đổi thơng tin để cho phép việc quản lý cuộc gọi thích hợp cho



9



MS đó.

VLR cũng bao gồm các thơng tin cần thiết để quản lý việc thiết lập hay nhận cuộc gọi bởi

các MS đã đăng ký trong cơ sở dữ liệu của nó. Các thành phần này bao gồm:

• IMSI

• MSISDN

• MSRN

• TMSI

• LMSI

• LA, tại đó MS tiến hành đăng ký

1.6.4. Home Location Register (HLR)

HLR là một cơ sơ dữ liệu có trách nhiệm quản lý các thuê bao di động. PLMN có thể

có một hay vài HLR phụ thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của thiết bị này và việc

tổ chức trong mạng.

Có 2 nhóm thơng tin được lưu trữ tại đây:

• Thơng tin th bao

• Thơng tin vị trí cho phép việc tính cước và định tuyến tới MSC với MS được xác định tại

đấy (ví dụ MSRN, địa chỉ của VLR, địa chỉ của MSC, LMSI)

Hai kiểu số nhận dạng được attach cho mỗi thuê bao di động và được lưu trong HLR:

• IMSI

• Một hay nhiều số MSISDN

IMSI hay MSISDN có thể được dùng như là khóa để truy cập thơng tin trong cơ sở dữ liệu

cho một thuê bao di động.

1.6.5. Authencation Centre (AuC)

AuC được kết hợp với HLR, và lưu trữ khóa xác nhận cho mỗi thuê bao đã được

đăng ký với HLR.

Khóa này dùng để tạo ra:

• Dữ liệu được sử dụng để xác thực IMSI

• Một khóa được sử dụng để bảo mật thông tin qua kênh vô tuyến giữa MS và mạng.

1.6.6. Gateway Mobile Switching Centre (GMSC)

GMSC định tuyến các cuộc gọi ra ngoài mạng và là một điểm truy cập cho các cuộc

gọi vào mạng từ bên ngoài.



10



1.6.7. Equipment Identity Register (EIR)

EIR là một cơ sở dữ liệu lưu trữ số nhận dạng IMEI cho ME.

EIR điều khiển truy cập vào mạng bằng cách trả về trạng thái của MS trả lời cho IMEI

query tương ứng.

Các mức trạng thái:

• White-listed: Thiết bị đầu cuối được cho phép kết nối với mạng

• Grey-listed: Thiết bị đầu cuối đang được quan sát bởi mạng bởi các vấn đề có thể xảy ra

• Black-listed: Thiết bị đầu cuối được báo mất hay không phải là loại được phê chuẩn cho

mạng GSM, do đó thiết bị đầu cuối khơng thể kết nối với mạng.

CHƯƠNG 2. KIẾN TRÚC LỚP GIAO DIỆN HỆ THỐNG GSM



Hình 4. Kiến trúc lớp giao thức của GSM

2.1. Giao diện A (MSC-BSS)

Giao diện giữa BSS-MSC được dùng để mang các thơng tin liên quan đến:

• Quản lý BSS

• Quản lý cuộc gọi

• Quản lý di động



11



2.2. Giao diện Abis (BSC-BTS)

Giao diện này được sử dụng giữa BSC và BTS để hỗ trợ các dịch vụ cho người dùng

và thuê bao GSM. Giao diện này cũng cho phép việc điều khiển các thiết bị vô tuyến và tần

số vô tuyến cấp phát cho BTS.

2.3 Giao diện B (MSC-VLR)

Bất cứ khi nào MSC cần dữ liệu liên quan tới một MS đang trong khu vực của nó, nó

sẽ hỏi VLR thơng qua giao diện này. Thí dụ khi mà MS bắt đầu thủ tục cập nhật vị trí với

một MSC, MSC thơng báo cho VLR của nó các thơng tin liên quan.

2.4. Giao diện D (HLR-VLR)

Giao diện này được sử dụng để trao đổi dữ liệu liên quan đến vị trí của MS và việc

quản lý thuê bao. Dịch vụ chính được cung cấp cho thuê bao di động là khả năng thiết lập

hay nhận các cuộc gọi trong toàn bộ service area. Để hỗ trợ điều này, các thanh ghi vị trí

phải trao đổi dữ liệu.

Trao đổi dữ liệu xảy ra khi thuê bao di động đòi hỏi dịch vụ cụ thể, khi muốn thay

đổi dữ liệu attach trong thông tin thuê bao.

2.5. Giao diện E (MSC-MSC)

Khi MS di chuyển từ MSC area sang MSC area khác trong suốt cuộc gọi, thủ tục

handover phải được tiến hành để có thể duy trì liên lạc. Bởi mục đích đó các MSC phải trao

đổi dữ liệu để bắt đầu và thực hiện việc này

Sau khi handover hoàn tất, các MSC sẽ trao đổi thông tin để truyền tải báo hiệu giao diện A

nếu cần thiết. Khi mà một thông điệp ngắn được truyền giữa MS và SMC (Short Message

Service Centre), cả 2 chiều, giao diện này được dùng để truyền thông điệp giữa MSC phục

vụ MS và MSC có giao diện với SC.

2.6. Giao diện F (MSC-EIR)

Giao diện này dùng cho trao đổi dữ liệu giữa MSC và EIR, mục đích để EIR có thể

xác nhận trạng thái khi nhận được IMEI từ MS.

2.7. Giao diện G (VLR-VLR)

Khi MS di chuyển từ VLR area này sang VLR area khác, thủ tục đăng ký vị trí sẽ xảy

ra. Thủ tục này có thể bao gồm việc lấy IMSI và các thông số xác thực trong VLR cũ.



12