Bài giảng Báo hiệu và điều khiển kết nối: Phần 2 - ThS. Hoàng Trọng Minh

Phần 2 "Bài giảng Báo hiệu và điều khiển kết nối" trình bày nội dung chương 3 - báo hiệu trong mạng thông tin di động, chương 4 - báo hiệu trong phân hệ đa phương tiện IP IMS, chương 5 - báo hiệu và điều khiển kết nối liên mạng. Nội dung của cuốn tài liệu giảng dạy này nhằm cung cấp các kiến thức then chốt liên quan tới các hoạt động báo hiệu và điều khiển trong mô hình mạng truyền thông mới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Báo hiệu và điều khiển kết nối: Phần 2 - ThS. Hoàng Trọng Minh 81 CHƯƠNG 3: BÁO HIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Tóm tắt: Nội dung của chương tập trung vào các mô hình báo hiệu trong mạng thông tin di động bao gồm các mạng di động thế hệ hai và thế hệ ba. Các thủ tục báo hiệu được phân chia thành các vùng mạng truy nhập vô tuyến và vùng mạng lõi cùng với các kết nối báo hiệu tới các hạ tầng mạng khác. 3.1 BÁO HIỆU TRONG MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO 3.1.1 Các thế hệ phát triển mạng di động tế bào Từ cuối những năm 1970, với sự ra đời của các công nghệ, các mạng vô tuyến di động tế bào đã đƣợc phát triển rất nhanh chóng. Thập kỷ 1980 chứng kiến sự ra đời của một số hệ thống vô tuyến tế bào tƣơng tự, thƣờng đƣợc gọi là các mạng vô IT tuyến di động mặt đất công cộng PLMR (Public Land Mobile Radio). Các hệ thống loại này đƣợc gọi là hệ thống vô tuyến di động tế bào thế hệ thứ nhất 1G (1st Generation), tiêu biểu là Hệ thống các dịch vụ điện thoại di động tiên tiến AMPS PT (Advanced Mobile Phone Service) của Mỹ công tác trên dải tần 800 MHz và Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu NMT 450 (Nordic Mobile Telephony) công tác trên dải tần 450 MHz, rồi sau đó trên cả dải 900 MHz (NMT 900). Làm việc ở dải UHF, các mạng này cho thấy một sự thay đổi vƣợt bậc về độ phức tạp của các hệ thống thông tin liên lạc dân sự. Chúng cho phép những ngƣời sử dụng có đƣợc các cuộc đàm thoại trong khi di động với nhau hay với bất kỳ đối tƣợng nào có nối tới các mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN hoặc các mạng thông tin số đa dịch vụ tích hợp ISDN. Trong những năm 1990 đã có những bƣớc tiến hơn nữa với việc áp dụng các hệ thống thông tin di động tế bào số (digital cellular system). Các hệ thống mới này đƣợc gọi là các hệ thống vô tuyến di động thế hệ thứ hai 2G (2nd Generation), tiêu biểu là Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM (Global System for Mobile communications) của Châu Âu công tác trên dải tần 900 MHz và 1800 MHz, các hệ 82 thống của Mỹ IS-136 làm việc trên hai dải 800 MHz và 1900 MHz hay IS-95 công tác trên dải 800 MHz và các hệ thống viễn thông không dây số (digital cordless telecommunication system) nhƣ Hệ thống viễn thông không dây số của Châu Âu DECT (Digital European Cordless Telecommunications). Trong số các hệ thống 2G kể trên, hệ thống GSM đƣợc xem là hệ thống thành công nhất. Ngoài các dịch vụ điện thoại truyền thống, các hệ thống vô tuyến di động số thế hệ thứ hai cung cấp một mảng các dịch vụ mới khác nhƣ thƣ thoại (voice-mail), truyền số liệu tốc độ thấp, truyền fax, các tin ngắn (short message)... Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai chủ yếu vẫn nhắm vào phục vụ dịch vụ thoại. Dịch vụ số liệu mà chúng đáp ứng đƣợc chủ yếu là dịch vụ truyền số liệu chuyển mạch kênh tốc độ thấp (dƣới 10 kb/s), không đáp ứng đƣợc các nhu cầu truyền số liệu ngày càng tăng. Chính sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu đối với IT các dịch vụ dữ liệu, nhất là đối với Internet, đã thúc đẩy mạnh mẽ công nghiệp vô tuyến và là động lực chính đối với sự phát triển các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 3G (3rd Generation) đa dịch vụ. Các nỗ lực phát triển thông tin di động PT 3G đƣợc phát động trƣớc tiên tại Châu Âu. Vào năm 1988, dự án RACE 1043 đã đƣợc hình thành với mục đích ấn định công nghệ và dịch vụ cho hệ thống 3G gọi là Hệ thống viễn thông di động vạn năng (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System). Song song với dự án RACE 1043, Liên minh viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunication Union) cũng thành lập ban TG8/1, ban đầu đặt dƣới sự bảo trợ của CCIR (Uỷ ban tƣ vấn quốc tế về vô tuyến), nhằm phối hợp hoạt động nghiên cứu phát triển hệ thống 3G với tên gọi Hệ thống viễn thông di động mặt đất công cộng tƣơng lai (FPLMTS: Future Public Land Mobile Telecommunications System), mục đích ban đầu là xây dựng một tiêu chuẩn 3G chung cho toàn thế giới. Sau này TG8/1 đã bỏ tên gọi FPLMTS, thay bằng Viễn thông di động quốc tế cho năm 2000 (IMT-2000: International Mobile Telecommunications-2000) và chấp nhận một họ các tiêu chuẩn cho 3G. Dự án IMT-2000 đã xây dựng các yêu cầu chung nhất cho các hệ thống thông tin di động 83 3G nhằm phục vụ nhiều loại hình dịch vụ, với tốc độ tối đa lên tới 2 Mb/s. Các yêu cầu cơ bản đối với các hệ thống thông tin di động 3G, một cách vắn tắt, bao gồm: + Có khả năng truyền thông đa phƣơng tiện với các tốc độ: a) 384 kb/s (đi bộ) và 144 kb/s (trên xe) đối với môi trƣờng ngoài trời (out-door) có vùng phủ sóng tƣơng đối rộng; b) tới 2 Mb/s đối với môi trƣờng trong nhà (in-door) có vùng phủ sóng hẹp; + Có khả năng cung cấp đa dịch vụ nhƣ thoại, hội nghị truyền hình (video conferencing), dữ liệu gói. Hỗ trợ cả các dịch vụ chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói và truyền dữ liệu không đối xứng (tốc độ bít cao trên đƣờng xuống và tốc độ bít thấp trên đƣờng lên); + Có khả năng lƣu động và chuyển vùng quốc gia lẫn quốc tế; IT + Có khả năng tƣơng thích, cùng tồn tại và liên kết với vệ tinh viễn thông; + Cơ cấu tính cƣớc theo dung lƣợng truyền chứ không theo thời gian kết nối; Đã có tới mƣời sáu đề xuất tiêu chuẩn cho các hệ thống 3G, trong đó mƣời cho PT các mạng 3G mặt đất và sáu cho các hệ thống di động vệ tinh MSS (Mobile Satellite Systems). Đa số các đề xuất đều ủng hộ chọn CDMA (Code Division Multiple Access-Đa truy nhập theo mã) làm phƣơng thức đa truy nhập và ITU chấp thuận các tiêu chuẩn trong IMT-2000 sẽ bao gồm năm công nghệ sau: + IMT DS (Direct Sequence): Công nghệ này đƣợc gọi rộng rãi là UTRA FDD và W-CDMA, trong đó UTRA là Truy nhập vô tuyến mặt đất cho UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access), FDD là song công phân chia theo tần số (Frequency Division Duplex), còn W trong W-CDMA là b ...