I.
CUỘC GỌI TRONG GSM
Có hai tr ườ ườ ng ng hợ p cuộc uộc gọi gọi xẩy r a trong mạng GSM là: ➢ Cuộc gọi từ MS. đ ến MS. ➢ Cuộc gọi từ mạng cố định đến
1. Cuộc gọi từ MS.
ở tr ạng thái rỗi Giả sử MS đang hoạt hoạt động ở t rỗi, người người sử dụng qua quay tất cả các chữ số thuê huê bao bị bao bị gọi và bắt và bắt đầu thủ tục cho cuộc gọi bằng gọi bằng cách ấn phím ấn phím gọi (Ok hoặc (Ok hoặc Yes). Lúc đó, MS sẽ gửi thông báo thông báo trên kênh RACH để yêu cầu thâm nhập. MSC nhận thông báo này thông BTS và yêu cầu cầu BSC cấ p cho MS một qua qua BTS một k ênh SDCC SDCCH H để cho các thủ tục nhậ nhận thực và đánh dấu trạng thái bận thái bận cho thuê bao thuê bao này trong việc phát việc phát thông báo thông báo tìm gọi lúc này. BSC gửi thông b hông bááo chấ p nhậ nhận thâm nhậ nhậ p tr ên k ênh AGC AGCH cho MS trong đó có thông b hông bááo về kênh SDCCH cho các thủ tục nhân thực. Nếu thực. Nếu thuê bao thuê bao chủ gọi là hợp lệ thì MSC/ LR sẽ MSC/V VLR s thuê bao bị bị chấp nhận yêu cầu thâm nhập. Sau đó, MS mới thiết lập cuộc gọi và các chữ số của thuê bao gọi. MSC sẽ định tuyến cuộc gọi đến GMSC, tuỳ theo thuê bao thuê bao bị bị gọi là di động hay cố định ược phâân tích tích tr ực ực tiế p ở GMS ở GMSC C hay tiế p tục được định tuyế mà số của nó sẽ được ph uyến đến tổng đài quá giang của mạng PLMN. Khi kênh đã nối sẵn sàng thì thông báo thông báo thiết lập cuộc gọi từ MS TCH r iêng. iêng. Sau đó đợi tín tín hiệu iệu tr ả lời từ thuê được MSC MSC công nhậ nhận và cấ p cho MS một một k ênh TCH huê bao bị bao bị gọi.
1
2. Cuộc gọi từ mạng cố định đến MS. Giả sử muốn thiêt lậ p một cuộc gọi từ thuê bao cố định đến thuê bao di động (ví dụ thuê bao A) thì phải qua những bước sau như hình sau.
Hình 5 – 6: Qúa trình thực hiện cuộc gọi từ mang ngoài đến MS 1. Một cuộc gọi từ mạng cố định được định tuyến đến GMSC yêu cầu nối mạch với thuê bao A nào đó. 2. GMSC yêu cầu HLR cho biết vị tr í hiện hành của thuê bao A. 3. HLR cung cấp thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao A cho GMSC. 4. Dựa vào đó GMSC sẽ định tuyến và gửi thông tin cần thiết đến MSC mà ở đó thuê bao A đang có mặt. 5. MSC yêu cầu VLR cung cấ p số liệu về liên quan đến thuê bao A. 6. VLR cung cấ p các thông tin về thuê bao A cho MSC. 7. MSC tiến hành gọi thuê bao A trên tất cả các trạm BTS thuộc nó kiểm soát vì MSC không biết thuê bao A đang ở đâu. 8. Sau khi thuê bao A nhấc máy bắt đầu quá tr ình tr ao đổi thông tin giữa thuê bao A và mạng để k iểm tr a SIM và cách thức mã hoá tr ên đườ ng truyền vô tuyến. Sau đó VLR tạo r a TMSI và mạng tiến hành nối mạch.
1
9. Khi cuộc gọi kết thúc, các kênh truyền dẫn logic và các số liệu liên quan chứa trong các phần tử của mạng được giải phóng và MSC ghi các số liệu về cước vào băng từ hoặc đ ĩa cứng. Hay chi tiết cuộc gọi từ Mạng cố định sang mạng di động:
Hình 5 – 7: quá trình thiết lập cuộc gọi từ thuê bao cố định đến thuê bao di động
I.
CẤU TRÚC CỤM VÀ KHUNG TRONG GSM. 2
1. Cấu trúc các cụm. 3 Bít bắt đầu
58 bit dữ 26 bit tập liệu đã được dượt bảo mật
58 bit dữ 3 liệu đã được bit kết thúc bảo mật
8.25 bit bảo vệ
Có 5 loại cụm dữ liệu dùng cho khung lưu lượng và điều khiển. Cụ thể cấu trúc của từng cụm như sau: Cụm thông thường:
Cụm FCCH:
3 bít
142 bít zero cố định
Bắt đầu
3 bit
8.25 bít
Kết thúc
bảo vệ
Cụm SCH:
3 bít
39 bít
64 bít
39 bít
3 bít
68.25 bít
Bắt đầu
Dữ liệu đã bảo mật
Tập dượt
Dữ liệu đã bảo mật
Kết thúc
Bảo vệ mở rộng
36 bit dữ
3 bit kết thúc
68.25 bit bảo vệ
8 bit Bắt đầu
41 bit đồng bộ
liệu đã bảo mật
mở rộng
Cụm RAHC: Cụm giả :
1
3 bít
58 bít
26 bít
58 bít
3 bít
8.25 bít
Bắt đầu
Pha trộn
Tập dượt
Pha trộn
Kết thúc
Bảo vệ
Chức năng các cụm : •
Cụm thông thường: cụm này được sử dụng để mang thông tin về các kênh lưu
lượng và các kênh kiểm tra. Đối với kênh lưa lượng TCH cụm này chứa 144 bit được mã mật mã, 2 bit cờ lấy (chỉ cho kênh TCH) trong 58 bit thông tin, 2 cặp 3 bit đuôi 000 để đảm bảo rằng bộ giải mã viterbi bắt đầu và kết thúc trong một trạng thái đả biết, 26 bit hướng dẫn (phản ánh tương đối đúng tình trạng truyền sóng cho máy thu từ đó bộ cân bằng viterbi có thể xây dựng mô hình kênh ở các thời điểm để loại bỏ ảnh hưởng của nhiểu pha đinh đa tia) và khoảng bảo vệ 8,25 bit tránh ảnh hưởng của kênh lân cận. Tổng cộng có 156,25 bits. •
Cụm FCCH: Cụm này được sử dụng để đồng bộ tần số cho trạm di động. Cụm
chứa 142 bit zero cố định để tạo ra dịch tần số +67,7kHz trên tần số định danh, 2 cặp 3 bit đuôi 000 chuổi bít không này sau khi sau khi điều chế GMSK cho một sóng hình sin hoàn toàn quanh tần số 68kHz cao hơn tần số sóng mang RF, 8.25 bit dùng cho khoảng bảo vệ. •
Cụm SCH: cụm này dùng để đồng bộ thời gian cho trạm di động. Cụm chứa
2*39 bit thông tin được mật mã hóa để mang thông tin chi tiết về cấu trúc khung (về số khung (FN)) của khung TDMA và BSIC (Base Station Identity Code), 2 căp 3 bit đuôi 000 để đảm báo bắt đầu và kết thúc của khung mang thông tin cấn thiết, bit đồng bộ là bit đầu tiên mà MS giải điều chế vì lý do này mà chuỗi hướng dẩn kéo dài 64 bit và nó cũng cho phép lớn hơn độ rộng trể đa đường, thêm khoảng bảo vệ 8,25 bit. •
Cụm RACH: cụm này được sử dụng bởi MS để truy nhập ngẫu nhiên khởi tạo
mạng và chuyển giao. Nó là burst đầu tiên của đường lên mà BTS sẽ giải điều chế từ một MS đặc thù. Cùng với bit đồng bộ cụm chứa 41 bit đồng bộ để kéo dài quá trình giải điều chế, cụm chứa 36 bit thông tin, 8 bit bắt đầu, 3 bit kết thúc và khoảng bảo vệ 68,25 bit để bù trễ cho sự lan truyền giữa MS và BTS và cũng để phù hợp với cấu trúc một cụm cho một khe thời gian. 1
Cụm giả (DB: Dummy Burst): Cụm giả được phát đi từ BTS trong một số trường hợp để lấp kín những khe thời gian không hoạt động trên kênh BCCH. Cụm không mang thông tin •
và có cấu trúc giống như NB nhưng các bít mật mã được thay thế bằng các bit hỗn hợp.
Hình 1.8: Khuôn dạng các cụm trong GSM *Tóm lại:
Các cụm bình thường được dùng cho TCH và DCCH trên cả chiều xuôi và ngược. Các cụm FCCH và SCH được dùng trong TS0 của những khung xác định để phát quảng bá bản tin đồng bộ tần số và thời gian. Các cụm RACH được dùng khi thông tin đã nhồi đầy các khe không sử dụng trên chiều xuôi.
1. Cấu trúc khung trong GSM. 1
Hình 5 - 9: Cấu trúc khung của GSM
Trong đó một khe thời gian gồm có: 0 1 2 3 4 5 6 7 4.615 ms Khung
8 khe thời gian
2
576.92 µs
Khe thời gian 3
57
1
26
1
57
3 8.25
156.25 bit
3
Hình sau minh họa cấu trúc dữ liệu trong cụm thông thường.
Mỗi khe thời gian gồm 156.25 bit trong đó chỉ có 114 bit mang thông tin dữ liệu chia thành 2 nhóm 57 bit. Ở chính giữa là 26 bit khử kênh dùng cho cân bằng kênh, 2 bit riêng ở hai bên là 2 bit cờ (cờ lấy nén) dùng để phân biệt TS chứa voide (TCH) hay dữ liệu điều khiển (FACCH). Mỗi thuê bao của GSM dùng 1 TS cho kênh ngược và 1 TS cho kênh xuôi và có thể dùng 6 TS còn lại để đo độ mạnh tính hiệu của 5 trạm cơ sở xung quanh và trạm cơ sở quản lý. Cấu trúc khung thông thường trong đó 8 TS hợp thành 1 khung, 26 khung hợp thành 1 đa khung, các khung thứ 13 và 26 không được dùng cho lưu lượng mà cho mục đính điều khiển. 52 đa khung hợp thành một siêu khung, 2048 siêu kung hợp thành một siêu siêu khung ứng với độ dài là 3 giời 28 phút 54 giây. Ở đây thuật toán bảo mật dự trên số hiệu khung cụ thể trong siêu siêu
7
khung nên mức độ bảo mật cao (vì số khung trong siêu siêu khung là rất lớn).
Ở đa khung điều khiển có 51 khung để đảm bảo rằng bất kỳ thuê bao nào GSM (ở trong tế bào đang phục vụ hay vùng lân cận) có thể nhận được SCH và FCCH từ BCH mà không phụ thuộc nó đang dùng khung nào và khe thời gian nào.
I.
Các thuật ngữ viết tắt.
GSM MS BSC MSC
English Global system for mobile Mobile station Base station controller Mobile services switching centrel
Vietnamese Hệ thống thông tin di động Trạm di động Bộ điều khiển trạm gốc Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động 8
VLR BTS RACH SDCCH
Visitor location register Base transceiver station Random access channel Stand alone dedicated control channel
AGCH GMSC HLR FCCH SCH DCCH TCH
Access grant channel Gate MSC Home location register Frequency correction channel Synchronization channel Dedicated control channel Traffic channel
Bộ ghi dịch tạm trú Trạm thu phát gốc Kênh truy cập ngẫu nhiên Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình Kênh cho phép truy cập MSC cổng Bộ ghi dịch thường trú Kênh hiệu chỉnh tần số Kênh đồng bộ Kênh điều khiển riêng Kênh lưu lượng
8
4
