Cấu hình mạng Vinaphone khu vực II

Chương I: Cấu hình mạng Vinaphone khu vực II 1. Cấu hình chung hệ thống GSM Cấu hình cơ bản của một hệ thống thông tin di động GSM được mô tả như hình: OMS & NMS EIR HLR AUC VLR MS BSS NSS PLMN CSPDN PSPDN ISDN HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH MSC GMSC PSTN BSC BTS HỆ THỐNG TRẠM GỐC Truyền dẫn thông tin Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn thông tin Hình 1.1 Cấu hình chung hệ thống GSM AUC (Authentication Center) : Trung tâm nhận thực . VLR (Visitor Location Center) : Bộ ghi định vị trí tạm trú . MSC (Mobile services Switching Center): Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động . GMSC (Gateway Mobile services Switching Center) : Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng BTS (Base Transceiver Station) : Trạm thu phát gốc . NSS (Network Switching Subsystem): Hệ thống con chuyển mạch . ISDN (Integrated Services Digital Network): Mạng liên kết số đa dịch vụ . CSPDN (Circuit Switched Public Data Network) : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch mạch . PLMN (Public Land Mobile Network) : Mạng di động công cộng mặt đất HLR (Home Location Register): Bộ ghi định vị thường trú . EIR (Equipment Identity Register): Bộ ghi nhận dạng thiết bị . BSC (Base Station Controller): Bộ điều khiển trạm gốc . MS (Mobile Station): Trạm di động . OMS (Operation & Maintenance System): Hệ thống khai thác và bảo dưỡng BSS (Base Station Subsystem): Hệ thống con trạm gốc . PSPDN (Packet Switched Public Data Network): Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói . PSTN (Public Switched Telephone Network) : Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng . NMS (Network Management Center) : Trung tâm quản lý mạng Hệ thống GSM gồm 2 hệ thống con chính: Base Station Subsystem (BSS) – Hệ thống con trạm gốc điều khiển liên kết với trạm di động MS(Mobile Station) Network Switching Subsystem (NSS) – Hệ thống con chuyển mạch mạng Bên cạnh đó GSM còn kết nối đến các mạng khác như: ISDN, PSTN, PLMN,… Hệ thống GSM được quản lý thông qua hệ thống máy tính NMC(Network Management Center). Trung tâm điều hành và bảo dưỡng OMC(Operation and Maintenance Center) có nhiệm vụ điều hành, bảo dưỡng, giám sát và báo động cho mạng. OMC có thể truy cập được cả NSS và BSS. Để rõ hơn, ta đi vào xét chi tiết các phần tử trong hệ thống : 1.1 Các thành phần của hệ thống con chuyển mạch mạng NSS(Network Switching Subsystem) Hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của NSS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác. - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile services Switching Center) Ở NSS, chức năng chuyển mạch chính được thực hiện bởi MSC.Nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi,giám sát và ngắt kết nối khi cuộc gọi kết thúc. Một mặt, MSC giao tiếp với hệ thống con trạm gốc BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài thông qua GMSC.Việc giao tiếp với mạng ngoài nhằm đảm bảo thông tin cho những người sử dụng đòi hỏi mạng GSM phải sử dụng cổng thích ứng (các chức năng tương tác – IWF: interworking function). NSS giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn, NSS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS7-Common Channel Signalling No 7) nhằm đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của NSS trong mạng GSM. Ngoài ra, MSC còn tạo ra CDRs(Charging Data Records) – chứa thông tin về việc sử dụng của thuê bao - nhằm phục vụ cho việc tính cước thuê bao của Trung tâm cước (Billing Center). - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GMSC(Gateway Mobile services Switching Center) Để thiết lập một cuộc gọi từ các mạng ngoài đến mạng GSM và ngược lại, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng được gọi l GMSC. Chẳng hạn, nếu một thuê bao nào đó trong mạng PSTN muốn thực hiện cuộc gọi tới một thuê bao của GSM thì trước hết, tổng đài trong mạng PSTN sẽ kết nối cuộc gọi tới một Gateway. Gateway này thường là một MSC, do đó MSC này được coi như là một Gateway MSC (GSMC). GMSC này sẽ phải xác định được vị trí của MS cần tìm. Điều này có thể thực hiện bằng cách truy xuất tới HLR nơi MS đăng ký. Khi đó HLR sẽ cho biết vùng MSC mà MS hiện tại đang có mặt, từ đó GMSC có thể tái định tuyến cuộc gọi tới MSC đó. Khi cuộc gọi tới được MSC thì VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS và cuộc gọi sẽ được thông. - Bộ ghi định vị thường trú HLR(Home Location Register) HLR là cơ sở dữ liệu trung tâm của mạng. Nó lưu và quản lý tất cả các thuê bao đăng ký thuộc về vùng điều hành xác định. Nó có vai trò là một bộ nhớ vĩnh viễn cho thông tin của thuê bao cho đến khi thuê bao đó bị xóa. Thông tin lưu trữ gồm : Subcriber Identity: nhận biết thuê bao Subcriber supplementary services: dịch vụ gia tăng mà thuê bao sử dụng. Subcriber location information: thông tin về vị trí thuê bao. Subcriber authentication information: thông tin xác thực thuê bao. - Bộ ghi định vị tạm trú VLR(Visitor Location Register) VLR là cơ sở dữ liệu chứa các thông tin về các MS đang có mặt trong vùng MSC quản lý. Ngay khi MS di động vào vùng MSC mới thì VLR (kết nối với MSC đó) sẽ yêu cầu HLR cung cấp dữ liệu về MS đó. Đồng thời HLR sẽ được thông báo cho biết vị trí hiện tại của MS đang nằm trong vùng do MSC nào quản lý. Sau đó, nếu MS muốn thực hiện cuộc gọi thì VLR đã có đầy đủ các thông tin cần thiết cho việc thiết lập cuộc gọi mà không cần phải truy xuất tới HLR. - Trung tâm nhận thực AUC(Authentication Center) AUC có nhiệm vụ thẩm định, xác nhận thuê bao có quyền truy cập vào mạng không. AUC được kết nối tới HLR nhằm cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng cho các mục đích bảo mật mạng. - Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR(Equipment Identity Register) EIR là cơ sở dữ liệu chứa các thông số nhận dạng phần cứng của thiết bị. EIR được kết nối với MSC thông qua một đường báo hiệu mà cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng cách này, 1 MS có thể được hoặc không được phép truy xuất vào mạng. 1.2 Các thành phần của hệ thống con trạm gốc BSS(Base Station Subsystem) BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến, vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đường vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt khác, BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS(Subsystem).Các giao diện bên ngoài của BSS cho ở hình 1.2. Luồng điều khiển Luồng lưu lượng OMCCC MS BSS SS Hình 1.2 Các giao diện ngoài BSS BSS gồm các thành phần sau: OMC BSC SS BTS BTS BTS BSS Giao diện Abis Giao diện A Giao diện vô tuyến Hình 1.3 Các thành phần của BSS - Trạm thu phát gốc BTS(Base Tranceiver Station) Mỗi BTS bao gồm các thiết bị phát thu và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit - khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ). TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa các BSC và MSC. BSC SM2M TC TC TC TC MSC Hình 1.4 Cấu trúc của TRAU - Bộ điều khiển trạm gốc BSC(Base Station Controller) BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover). Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia nối với MSC của SS. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao (handover). Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này. Giao diện giữa BSC với MSC được gọi là giao diện A, còn giao diện giữa BSC với BTS được gọi là giao diện Abis. 1.3 Hệ thống khai thác và bảo dưỡng OMS(Operation and Maintenance System) OMS thực hiện 3 chức năng chính sau: Khai thác và bảo dưỡng mạng . Quản lý thuê bao và tính cước . Quản lý thiết bị di động . - Khai thác và bảo dưỡng mạng : Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao (handover) giữa 2 cell,….Nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai để tăng vùng phủ. Việc thay đổi mạng có thể thực hiện “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số handover để thay đổi biên giới tương đối giữa 2 cell) hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung lượng truyền dẫn hay lắp đặt một trạm mới). Ở hệ thống viễn thông hiện đại, việc khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm. Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố, hỏng hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra. Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để khi có sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng. Sự thay thế này chỉ có thể thực hiện tự động, ngoài ra việc giảm nhẹ sự cố có thể được người khác thực hiện bằng điều khiển từ xa. Bảo dưỡng cũng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế thiết bị có sự cố. Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý TMN (Telecommunication Management Network : mạng quản lý viễn thông). Khi đó, hệ thống khai thác và bảo dưỡng vừa được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC),vừa lại nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy theo tiêu chuẩn GSM gọi là OMC (Operation and Maintenance Center - trung tâm khai thác và bảo dưỡng). - Quản lý thuê bao : Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xóa thuê bao khỏi mạng .Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung . Nhà khai thác phải có thể thâm nhập được tất cả các thông số nói trên .Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi .Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản lý thuê bao liên quan đến HLR và một số thiết bị SS .Sim card cũng đóng vai trò như là một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao. - Quản lý thiết bị di động : Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR(Equipment Identity Register) thực hiện. EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. 1.4 Hệ thống quản lý mạng NMS(Network Management System) NMS thực hiện 3 chức năng chính sau: Quản lý lỗi Quản lý cấu hình Quản lý việc thực thi 3 chức năng trên chi phối các yếu tố của hệ thống GSM, từ các BTS đến MSC,HLR,… - Quản lý lỗi Mục đích: đảm bảo hoạt động thông suốt của mạng và sửa lỗi nhanh các vấn đề phát sinh trong mạng. Ngoài ra, chức năng này cung cấp cho mạng thông tin về trạng thái hiện tại của các sự kiện cảnh báo và khai thác cơ sở dữ liệu cảnh báo. Các cảnh báo được lưu trong cơ sở dữ liệu của NMS, khi cần có thể truy xuất theo tiêu chuẩn được xác định rõ bởi hoạt động của mạng. - Quản lý cấu hình Mục đích: thực hiện việc cập nhật thông tin về hoạt động và trạng thái cấu hình của các yếu tố mạng. Chức năng này bao gồm: việc quản lý mạng vô tuyến, quản lý phần mềm và phần cứng của các yếu tố mạng, đồng bộ thời gian và hoạt động bảo mật. - Quản lý việc thực thi NMS thu thập dữ liệu đo đạc từ từng yếu tố của mạng và lưu chúng vào cơ sở dữ liệu. Trên cơ sở dữ liệu này, mạng có thể so sánh hoạt động thật sự của mạng với hoạt động kế hoạch đề ra và phát hiện khu vực nào trong mạng hoạt động tốt, khu vực nào chưa tốt. 1.5 Các giao diện trong mạng GSM BSC MSC TC VLR VLR MSC EIR HLR AC BTS A bis A ter A E F C B D G Um Hình 1.5 Các giao diện trong hệ thống GSM - Um Interface cũng là Air Interface là giao diện không khí giữa máy di động và BTS. - Abis Interface là giao diện giữa BTS và BSC. - Ater Interface là giao diện giữa BSC và TC. - A Interface là giao diện giữa TC và MSC. - B Interface là giao diện giữa MSC và VLR. - C Interface là giao diện giữa MSC và HLR. - D Interface là giao diện giữa HLR và VLR. - E Interface là giao diện giữa MSC và MSC. - F Interface là giao diện giữa MSC và EIR. - G Interface là giao diện giữa VLR và VLR. 2. Cấu hình mạng Vinaphone khu vực 2 2.1 Cấu hình chung mạng Vinaphone OMC R S Mạng X.25 (VDC) SSS MSC II ( TPHCM) SSS MSC III ( Đà Nẵng) SSS MSC I (Hà Nội) E1 BSC ……. BSC BTS …… BTS . Hình 1.6 Cấu hình chung mạng Vinaphone OMC : Trung tâm vận hành bảo dưỡng đặt ở Hà Nội. OMC_S : Trung tâm thực hiện các chức năng vận hành bảo dưỡng cho SSS thông qua các giao tiếp X.25 và TCP/IP. OMC_R : Trung tâm thực hiện các chức năng vận hành và bảo dưỡng cho BSC và BTS thông qua các giao diện vô tuyến và cả X.25. 2.2 Cấu hình mạng Vinaphone khu vực 2 Mạng VinaPhone được chia ra thành 3 khu vực : GPC1_miền Bắc, GPC2_miền Nam, GPC3_miền Trung. Các khu vực được nối với nhau thông qua mạng cáp quang của Công ty viễn thông liên tỉnh VTN. Một số đặc điểm chính của mạng Vinaphone khu vực 2 : Mạng VinaPhone khu vực 2 gồm một số tổng đài thông tin di động (MSC) đặt ở các vị trí sau : MSC_2B của Siemens, MSC_2C của Erisson đặt tại 270B Lý Thường Kiệt, phường 14, quận 10, Tp HCM. MSC_2A của Siemens đặt tại 125 Hai Bà Trưng, Quận 1, Tp HCM Thơ….. Các MSC tại 3 khu vực nối về trung tâm vận hành bảo dưỡng OMC_S và trung tâm quản lí cước ABC ở Hà Nội thông qua mạng X.25. Các MSC này cũng nối với nhau bằng các luồng E1 trực tiếp. Chúng cũng được nối đến HLR tương ứng bằng các luồng E1 truyền báo hiệu CCS7. Các MSC được nối đến hệ thống trả trước (PPS) đặt tại Hà Nội. Hệ thống này phục vụ cho các khách hàng sử dụng dịch vụ trả trước như VinaCard, VinaDaily… Trong cấu hình mạng VinaPhone miền Nam, các MSC khu vực II cũng được nối đến các MSC khu vực I và III phục vụ cho toàn bộ thuê bao của VinaPhone tại Việt Nam. Để phục vụ cho việc liên lạc đến thuê bao cố định nội hạt tại TPHCM, các MSC được nối đến một số tổng đài cố định nội hạt như TDX-10, EWSD, trung tâm dịch vụ khách hàng 151 ( ACD), PPS-SN2.. Để phục vụ cho các thuê bao của mình khi liên lạc với thuê bao cố định ở các tỉnh và quốc tế, các MSC khu vực II được kết nối đến VTN, VTI khu vực II. Ngoài ra, mạng còn phục vụ cho các thuê bao sử dụng dịch vụ WAP, kết nối qua mạng Internet của VDC.