Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
Phần iii. Thiết kế mô phỏng báo hiệu số 7 trong
mạng GSM
Chơng I: hệ thống báo hiệu số 7
trong mạng di động
1.1.Tổng quan:
Báo hiệu trong mạng di động phức tạp hơn trong mạng điện thoại thờng, vì
các thuê bao di động MS có thể di chuyển quanh mạng nên phải có yêu cầu
cập nhật vị trí địa lý của các MS (vào tải) và để sử lý sự thay đổi sang kênh lu
lợng mới (chuyển ô) khi MS đang di chuyển từ ô này đến ô khác. Điều này
yêu cầu phải có một hệ thống báo hiệu nhanh và mạnh.
Trong tất cả các hệ thống GSM đang hoặc sẽ sử dụng hệ thống báo hiệu số
7 thì đều sử dụng chung phần MTP nhng các phần của ngời sử dụng khác
nhau đợc sử dụng cho các hệ thống khác.
1.2. Các thành phần của ngời sử dụng trong mạng GSM:
- 61 -
Bssmap map
TCAP
BSSAP
TSDN
ISUP
TUP SCCP
Phần chuyển đổi bản tin MTP
Báo hiệu số 7 có liên quan đến các sản phấm sử dụng
trong mạng di động
Mức 1- 3
Mức 4- 7
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
1.3. Phần ứng dụng di động MAP (Mobile Aplication Part).

Các thực thể ứng dụng AE và cá P.tử ứng dụng ASE trong MAP
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
Mỗi AE bao gồm một số các phần tử ứng dụng ASE. Các ASE đợc nhóm
lại nh là các ASE chung và các ASE đặc biệt. TCAP là một ASE chung và
luôn luôn chứa các MAP - ASE.
Các ASE hỗ trợ việc hoà mạng của các AE và bao gồm một hoặc vài sự
hoạt động đợc sử dụng kết hợp để thực hiện một nhiệm vụ nào đó.
Ví dụ về hoạt động sử dụng ở MAP:
- Cập nhật vị trí.
- Bãi bỏ vị trí.
- Cung cấp số chuyển vùng.
- Vào số liệu thuê bao.
- Phát các tham số.
- Tác động các dịch vụ bổ xung.
- Thực hiện chuyển ô v.v....
Ví dụ về tổ hợp các hoạt động để thực hiện một nhiệm vụ nào đó.
Khi một thuê bao di động mới MS xuất hiện thuộc về một VLR nào đó, thì
bộ đăng ký vị trí trong MLR có các MS thuộc nó, phải đợc cập nhật.
Bộ đăng ký trong HLR, ở đó lúc này MS đã đợc đăng ký cũng phải đợc
cập nhật với một vài số liệu thuê bao cần thiết. Nếu MS muốn thực hiện hoặc
thu cuộc gọi. Báo hiệu này cần thiết để thực hiện nhiệm vụ này nh sau:
1.4. Báo hiệu giữa MSC và BSS (BSSAP).
- 63 -
MS = X đang ở vùng của tôi
OK! Tôi đã cập nhật với TCAP
HLR
TC - yêu cầu hỗ trợ (Upl, MS = X )
TC bắt đầu
TC - kết quả ( log Upd )

SCCP
MTP
DTAP DTAP
Phân lớp phân bổ
BSSAP
SCCP
MTP
DTAP DTAP
Phân lớp phân bổ
Giao tiếp
MSC BSS
Báo hiệu giữa MSC và BSS
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
BSSAP xử lý hai nhóm tín hiệu.
+ Tin báo chuyển giao trực tiếp giữa MSC và MS, chuyển giao qua BSS. Sự
chuyển giao này là điều khiển cuộc gọi nh lệnh rung chuông tới một MS cụ
thể và các tin báo quản lý di động.
+ Các tin báo quản lý giữa MSC và BSS để quản lý nguồn điều khiển
chuyển ô, lệnh nhắn tin v.v...
BSSAP có hai chức năng của ngời sử dụng khác nhau cho các nhóm ở trên.
Phần ứng dụng chuyển giao trực tiếp DTAP và phần ứng dụng quản lý BSS
( BSSAP ).
Sự phân bổ tin báo BSSAP giữa BSS MAP và DTAP đợc thực hiện ở lớp
giao thức trung gian giữa SCCP và BSS MAP/DTAP đợc gọi là lớp phân bổ
( xem hình trớc ). Giao thức đối với phân lớp này bao gồm sự quản lý một
hoặc hai octec khối số liệu phân bổ. Mỗi tin báo BSSAP chứa trong trờng số
liệu của ngời sử dụng SCCP phải có một khối số liệu phân bổ nh là tiếp đấu
theo tin báo DTAP hoặc BSSAP cụ thể ( xem hình sau )
- 65 -

Các tin báo BSSAP.
- Có ba loại tin báo xác định ở BSSAP (hình sau ).
- Tin báo BSSMAP.
- Tin báo DTAP.
- Tin báo khởi đầu MS.
Các tin báo BSSMAP:
Các tin báo BSSMAP đợc sử dụng để quản lý nguồn, điều khiển chuyển ô
v.v... Tin báo BSSMAP đợc chia thành hai loại tin báo không đầu nối và tin
báo đầu nối định hớng ( xem hình sau).
- 66 -
Mạng
DTAP
MSC
MS
BSSMAP
Tin báo khởi đầu MS
Sự khác biệt logic giữa các tin báo
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
- 67 -
Các tin báo BSSMAP
Không đầu cuối
Chặn
Thừa nhận chặn
Paging (nhắn tin)
Thiết lập lại
Thừa nhận thiết lập lại

- Quản lý nguồn vô tuyến.
- Điều khiển nguồn dịch vụ bổ xung.
- Các thủ tục báo hiệu khác.
Mục đích của nhận dạng giao dịch là để phân biệt giữa nhiều hoạt động
song song (các giao dịch) trong một trạm di động. TI tơng đơng với chuẩn
cuộc gọi đã xác định ở giao thức lớp 3 cho ISDN.
- Các tin báo khởi đầu MS.
- 68 -
Nhận dạng Phân bổ

giao dịch giao dịch
Loại tin báo
Các phần tử thông tin
Các loại tin báo DTAP
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
Tin báo khởi đầu MS chuyển đi không thay đổi tới BSS. Còn BSS phân tích
phần của tin báo. Nh vậy nó không phải là tin báo trong suốt nh tin báo
DTAP. Giữa MSC và BSS, tin báo khởi đầu MS đợc chuyển giao ở phần tử
thông tin Thông tin của lớp 3 trong tin báo BSSMAP Thông tin hoàn
chỉnh của lớp 3.
Mục đích các tin báo khởi đầu MS là:
+ Yêu cầu dịch vụ - CM ( quản lý đầu nối ).
+ Yêu cầu cập nhật vị trí.
+ Đáp lại nhắn tin.
- Các tin báo DTAP.
Có ba loại tin báo DTAP chính:
+ Tin báo quản lý di động.
+ Tin báo điều khiển cuộc gọi đầu nối chế độ mạch điện.
- 69 -

Sửa đổi
Bãi bỏ sửa đổi
Tin báo xoá cuộc gọi
Cắt cuộc gọi
Giải phóng
Giải phóng xong
Tin báo tạp vụ
Khởi động DTMF
Bãi bỏ khởi động DTMF
Trạng thái
Điều tra trạng thái
Tin báo điều khiển cuộc gọi đầu nối chế độ mạch điện
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
thông tin tên là Facility, ở phần tử này dịch vụ yêu cầu hỗ trợ đợc xác
định.
1.5. Báo hiệu giữa BSC và BTS ( LAPD ):
Giao tiếp giữa bộ điều khiển trạm cơ sở BSC và trạm thu phát cơ sở BTS đ-
ợc gọi là giao tiếp A - bis. Nh vậy giao tiếp này trong hệ thống trạm cơ sở
( hình sau ).
Giao diện A - bis sử dụng một đờng truyền vật lý 2 Mb/s theo tiêu chuẩn
G730. Khi một BTS nằm ở xa BSC thì giao diện A - bis ứng dụng để làm đ-
ờng nối giữa BTS và BSC. Một đờng PCM đợc chia thành 32 khe thời gian,
mỗi khe có tốc độ 64 Kb/s trong đó TSo luôn sử dụng cho đồng bộ. Sự sử
dụng các khe thời gian còn lại phụ thuộc vào việc mã hoá tốc độ tiếng nói
của hệ thống GSM và cấu hình của BTS và BSC là STAR hay Multiplexed.
Giao tiếp A - bis gồm 3 lớp OSI. Lớp 1 là lớp vật lý, các số 0 và 1
trong môi trờng chứa các quy định về kích thớc, hình dạng các xung.
BSC BTS
OSI-3 BTSM BTSM

LAPD là thủ tục lớp 2, hoạt động ở kênh số liệu của cấu trúc OSI. Kênh
LAPS là chức năng cơ bản để cung cấp các kênh số liệu trên kênh vật lý 64
Kb/s nối giữa BTS và BSC, các kênh này đợc cung cấp để khai thác và bảo d-
ỡng. Việc khai thác và bảo dỡng thiết bị BTS và đối với đờng truyền của
thông báo A- bis lớp 3 đợc mô tả nh sau:
Địa chỉ Adresse
Cờ Lệnh TEI SAPI Bản tin CRC Cờ
LAPD cung cấp hai loại tín hiệu:
- 72 -
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
+ Chuyển giao thông tin không đợc thừa nhận, không đảm bảo phân phát
khung thông tin đến địa chỉ đạt kết quả.
+ Chuyển giao thông tin đợc thừa nhận (trờng hợp thờng gặp hơn) trong đó
mỗi tín hiệu đều đợc công nhận và hệ thống khẳng định là khung đã đến
đích. Cấu trúc khung LAPD nh hình sau:
Trờng địa chỉ chứa khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ SAPI và khối
nhận dạng kết cuối của điểm cuối TEI đợc nhận dạng để truy nhập vào thực
thể đúng và chức năng đứng ở đầu.
Trờng điều khiển đợc sử dụng để điều khiển tuần tự và yêu cầu phát lại.
Việc đấu nối giữa BTS và BSC là nhờ một kênh PCM, ở đó một trong các
kênh dành cho báo hiệu, sử dụng giao thức LAPD. Có vài chức năng ở BTS,
ví dụ có một số bộ thu phát TRx cũng đợc sử dụng để báo hiệu đến các máy
di động. Cũng có một số chức năng điều khiển cơ sở BCF trong BTS nh bớc
nhảy tần số, các chức năng chung cho vị trí nh là các cảnh báo bên ngoài,
nguồn cung cấp v.v... ( hình sau ).
- 73 -
F FCS Thông tin Điều khiển Địa chỉ F
8 16 8 or 16 8


lớp LAPDm ở lớp 3 (xem hình sau).
- 74 -
Các người sử dụng
Khối quản lý ALH LAPDm
Các tín hiệu đưa
qua để truyền dẫn
Lớp 3
Lớp 2
Lớp 1
LAPDm theo mô hình OSI
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
LAPDm đợc điều khiển bằng một khối phần mềm gọi là khối sử lý kênh
không gian ALH và LAPDm, chúng cùng xử lý tất cả báo hiệu của giao diện
không gian. Chơng trình của ALH sẽ đợc đặt ở TRxc (bộ điều khiển thu
phát), đây là bộ xử lý ở BSS.
Khuôn dạng tin báo LAPDm rất giống khuôn dạng ở tin báo LAPD (xem
hình sau).
ở trờng địa chỉ, khối nhận dạng điểm truy nhập dịch vụ SAPI có thể có
hai giá trị khác nhau.
+ SAPI = 0 chỉ thị rằng tin báo hoặc chứa số liệu hoặc chứa tin báo điện
thoại.
+ SAPI = 3 chỉ thị bản tin báo.
- 75 -
Khuôn dạng khung loại A Khuôn dạng khung loại B
Số octec
1

2


TCAP
MAP
C
D
HLR
AC
MSC
VLR
E
G
MTP

SCCP
TCAP
MAP
B¸o hiÖu sè 7 trong m¹ng GSM

Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
Chơng ii: các mục tiêu cần đạt và kế hoạch
thiết kế mạng
2.1. Các mục tiêu cần đạt:
Các tham số cơ bản cần đạt đợc khi thiết kế mạng báo hiệu là:
- Cấu trúc mạng đơn giản.
- Độ tin cậy cao.
- Thời gian đợi ngắn (trễ ngắn).
- Giá thành hợp lý.
Cấu trúc mạng đơn giản có thể đạt đợc nhờ việc bố trí mạng báo hiệu ở
một số mức phân cấp. Ưu điểm của cấu trúc phân cấp là rất linh hoạt để có
thể phát triển trong tơng lai và đơn giản trong quản lý.

ờng báo hiệu).
Một kênh liên kết báo hiệu gồm hai thiết bị đầu cuối báo hiệu nối với nhau
bằng một vài loại môi trờng truyền dẫn (nh khe thời gian ở hệ thống PCM).
- Thiết lập liên kết (Signalling link set - còn gọi là bộ kênh báo hiệu hay
bộ đờng báo hiệu).
Một thiết lập liên kết báo hiệu gồm một hay nhiều liên kết báo hiệu (giới
hạn là 16 liên kết song song).
- Cặp STP.
Để nâng cao độ tin cậy của các STP, thì các SP thờng làm việc cùng nhau
thành từng cặp. Thờng thì lu lợng báo hiệu đợc chia giữa hai STP trên cùng
một tải chung. Trong trờng hợp sự cố ở một STP thì các STP khác phải có
khả năng xử lý tất cả các lu lợng báo hiệu ở trog STP có sự cố.
2.3. Cấu trúc của mạng:
Để đáp ứng các mục đích của việc lập kế hoạch nh đã đề cập ở trên, cấu
trúc của mạng báo hiệu dựa trên mức báo hiệu gần kết hợp cao (hình sau).
- 78 -
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
Mạng báo hiệu quốc gia đợc chia thành các vùng báo hiệu khu vực. Mỗi
vùng đợc phục vụ bởi một cặp STP.
Mỗi vùng báo hiệu khu vực có thể đợc chia thành các vùng báo hiệu nội
hạt. Vùng báo hiệu nội hạt bao gồm nhóm hoặc cụm các SP. Sự đấu nối giữa
hai mức các SP tới các STP của khu vực và các STP của khu vực (cấu trúc
đơn liên kết và cấu trúc đa liên kết). Hai mức của STP đợc gọi là:
- STP quốc gia.
- STP khu vực.
Đối với mạng báo hiệu quốc tế thì cần có một hoặc nhiều mức phân cấp
các STP quốc tế (hình sau).
- 79 -
Mạng báo hiệu vùngMạng báo hiệu quốc gia

- STP sẽ không bị ảnh hỡng bởi lỗi ở các phần khác của tổng đài nh các
STP tổ hợp.
2.5. Độ tin cậy của mạng:
Khi lập kế hoạch thì độ tin cậy của mạng là yếu tố rất quan trọng. Cấu trúc
của mạng báo hiệu cần đợc thiết kế sao cho luôn có ít nhất hai luồng tách
biệt để thông tin cho tất cả các mối liên hệ trong mạng.
Bằng cách này mạng báo hiệu có thể vẫn xử lý lu lợng khi chuổi các sự cố
đơn lẻ xảy ra.
Thiết kế mạng theo cách tối u (hiệu quả giá thành) điều này có thể đạt đợc
nhờ sử dụng cấu trúc đã thiết kế thay vì sử dụng cấu trúc đơn liên kết.
Đơn liên kết.
Tất cả các kênh báo hiệu và tất cả các STP đợc tạo nhóm thành cặp (hình
sau).
Lo = dung lợng STP yêu cầu khi STP hỏng, trạng thái quá tải Ln = trạng
thái bình thờng.
Lo = Ln + Ln = 2Ln
Ln = 0,5 . Lo
Từ một SP có hai SL cho cặp STP. Nếu một SL bị hỏng thì SL liên kết của
cặp sẽ đợc thiết kế để có thể mang toàn bộ lu lợng.
- 81 -
Cặp STP Cặp STP
Vùng tandem 3 và 4
Cụm các SP
Vùng tandem 1 và 2
Cụm các SP
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
Nguyên tắc giống nh thế đợc áp dụng khi dung lợng cặp STP liên kết đợc
định cỡ.
STP cần có độ d để đảm bảo cho sự cố STP là 100%.

mỗi sự thay đổi dù nhỏ trong mạng cũng sẽ gây tốn kém rất nhiều và ảnh h-
ởng đến nhiều vấn đề khác. Muốn đạt đợc chỉ tiêu nh vậy, ta phải dự đoán đ-
ợc khả năng phát triển dịch vụ trong tơng lai của từng vùng, điều đó liên
quan đến sự phát triển dân số và trình độ dân trí, tức là sự phát triển của các
nhu cầu về viễn thông trong từng vùng đó. Để dễ dàng cho ngời thiết kế, ngời
ta đa ra lý thuyết lu thông trong mạng điện thoại. Lý thuyết này trợ giúp đắc
lực cho việc tính toán nhằm đa đến các giải pháp tối u cho mạng. Thông th-
ờng, các mẫu toán học trong lý thuyết này đợc xây dựng trên mối quan hệ
giữa ba nhân tố.
- Cấp (mức) phục vụ.
- Lu lợng thông tin.
- Yêu cầu thiết bị.
Để đa ra khái niệm lu lợng thông tin trong một phần nào đó thuộc mạng,
chúng ta dùng đại lợng gọi là cờng độ lu thông. Cờng độ lu thông đợc đo
bằng đơn vị Erlang - Lấy tên nhà khoa học ngời Đan Mạch (Agner Krarup
Erlang - ngời đã phát triển 3 nhân tố quan trọng ). Cờng độ lu thông có thể đ-
ợc định nghĩa bằng ba cách:
Cách 1 : Đó là tỷ lệ giữa chu kỳ thời gian mà một thiết bị chuyển mạch
chiếm giữ với tổng số chu kỳ thời gian.
Ví dụ 1: Một mạch trung kế thuê trên các cuộc gọi khác nhau với tổng số
thời gian là 25 phút trong một giờ. Trong 1 giờ đó, cờng độ lu thông sẽ đợc
tính trung bình là:
- 83 -
.4,0
60
25
ErlangA
==
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp

.90
60
3
1800 ErlangA
==
Hoàng Văn Khôi
Đồ án tốt nghiệp
Khi nghiên cu về lý thuyết lu thông, ngời ta thấy rằng ngoài cờng độ lu
thông đã nêu ở trên còn có sự mất mát tin tức, sự mất mát tin tức này cũng
rất quan trọng khi thiết kế mạng và đòi hỏi cần có các biện pháp kỹ thuật làm
giảm tối đa chúng.
Chúng ta có khái niệm về lu lợng nh sau:
- Lu lợng đến (Ac) tơng đơng với cờng độ lu thông ở trên.
- Lu lợng phát ra (Ao).
- Lu lợng mất A.
Khái niệm lu lợng phát ra đợc tính toán theo lý thuyết dựa trên lu lợng đến
và số mạch sử dụng cho nó. Lu lợng mất cũng đợc tính toán theo lý thuyết từ
sự khác nhau giữa lu lợng đến và lu lợng phát ra. Tổng lu lợng đến trong một
thời gian nào đó gọi là khối lợng lu thông.
Giờ bận rộn:
Mỗi thuê bao có một thói quen gọi điện riêng của mình. Họ không chỉ gọi
với thời gian khác nhau, các số gọi khác nhau và không cần biết mình gọi
vào lúc mấy giờ. Sự biến đổi tự nhiên trong cờng độ lu thông là do giờ làm
việc của họ.
Trong vùng gia đình có thể có lu lợng thấp trong ngày và giờ cao điểm
khoảng 5 giờ chiều khi đóng cửa trờng học và hết giờ làm việc.
Trong vùng thơng mại có thể có giờ cao điểm vào khoảng 10giờ đến 11
giờ và giờ cao điểm nữa là 3 giờ chiều. Sau đó lu lợng giảm.
- 85 -
Lưu lượng đến