Khái niệm di động - Quản lý di động

Trạm di động cố gắng tìm một ô phù hợp bằng cách chuyển qua danh sách theo thứ tự giảm dần cường độ tín hiệu nhận được, kênh BCCH đầu tiên, đáp ứng một tập hợp các yêu cầu mà nó đã chọn.

Tiêu chí lựa chọn ô

Các yêu cầu mà một tế bào phải đáp ứng trước khi một trạm di động có thể nhận được dịch vụ từ nó là:

Nó phải là một ô của PLMN đã chọn. Trạm di động kiểm tra xem ô có phải là một phần của PLMN đã chọn hay không.
Nó không nên được "thanh". Nhà khai thác PLMN có thể quyết định không cho phép các trạm di động truy cập vào các ô nhất định. Ví dụ, những ô này có thể chỉ được sử dụng cho lưu lượng chuyển giao. Thông tin về ô có vạch được phát trên BCCH để hướng dẫn các trạm di động không truy cập vào các ô này.
Suy hao đường truyền vô tuyến giữa trạm di động và trạm BTS đã chọn phải trên ngưỡng do nhà điều hành PLMN đặt.
Nếu không tìm thấy ô phù hợp thì MS sẽ chuyển sang trạng thái "dịch vụ hạn chế" trong đó nó chỉ có thể thực hiện các cuộc gọi khẩn cấp.

Gọi đến một trạm di động đang hoạt động

Khi một trạm di động đang hoạt động (MS) di chuyển trong vùng phủ sóng của mạng di động mặt đất công cộng (PLMN), nó sẽ báo cáo các chuyển động của nó để có thể được định vị khi cần, sử dụng các vị trí thủ tục cập nhật. Khi một trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC) trong mạng cần thiết lập cuộc gọi đến một trạm di động hoạt động trong vùng luồng của nó, những điều sau sẽ xảy ra:

Một trang thông báo chương trình phát của nó có chứa mã nhận dạng của MS. Không phải mọi Bộ điều khiển Trạm gốc (BSC) trong mạng đều được yêu cầu để truyền thông báo trang. Việc phát sóng được giới hạn trong một cụm các ô vô tuyến cùng nhau tạo thành một khu vực vị trí. Vị trí được báo cáo cuối cùng của MS xác định khu vực vị trí sẽ được sử dụng cho việc phát sóng.
MS giám sát thông báo trang được truyền bởi ô vô tuyến nơi đặt nó và khi phát hiện mã nhận dạng của chính nó, sẽ phản hồi bằng cách truyền thông báo phản hồi trang đến Trạm thu phát cơ sở (BTS).
Giao tiếp sau đó được thiết lập giữa MSC và MS thông qua BTS đã nhận được thông báo phản hồi trang.

Cập nhật vị trí

Case 1 - Vị trí không bao giờ cập nhật.

Nếu vị trí không bao giờ cập nhật việc triển khai cập nhật vị trí, chi phí sẽ trở thành 0. Nhưng chúng ta phải trang từng ô để xác định vị trí MS và quy trình này sẽ không hiệu quả về chi phí.

Case 2 - Cập nhật vị trí được thực hiện.

Cập nhật vị trí đang diễn ra theo yêu cầu của mạng, có thể dựa trên thời gian, chuyển động hoặc khoảng cách. Quy trình này đòi hỏi chi phí cao, nhưng chúng tôi phải trang điểm một ô hoặc một vài ô chỉ để định vị MS và quy trình này sẽ tiết kiệm chi phí.

cấu hình mạng

Cấu hình của Mạng di động mặt đất công cộng (PLMN) được thiết kế để trạm di động đang hoạt động di chuyển trong vùng mạng vẫn có thể báo cáo vị trí của nó. Một mạng bao gồm các khu vực khác nhau -

Khu PLMN
Vùng địa phương
Khu vực MSC
Khu PLMN

Khu vực PLMN là khu vực địa lý trong đó các dịch vụ thông tin di động mặt đất được cung cấp cho công chúng bởi một nhà khai thác PLMN cụ thể. Từ bất kỳ vị trí nào trong khu vực PLMN, người dùng di động có thể thiết lập cuộc gọi tới một người dùng khác của cùng một mạng hoặc tới một người dùng của mạng khác. Mạng khác có thể là mạng cố định, GSM PLMN khác hoặc một loại PLMN khác. Người dùng của cùng một PLMN hoặc người dùng của các mạng khác cũng có thể gọi cho một người dùng di động đang hoạt động trong khu vực PLMN. Khi có một số nhà khai thác PLMN, các khu vực địa lý được bao phủ bởi mạng của họ có thể trùng nhau. Phạm vi của một khu vực PLMN thường được giới hạn bởi biên giới quốc gia.

Vùng địa phương

Để loại bỏ nhu cầu phát sóng phân trang trên toàn mạng, PLMN cần biết vị trí gần đúng của các MS đang hoạt động trong vùng phủ sóng của nó. Để cho phép các vị trí gần đúng của bất kỳ MS nào được biểu diễn bằng một tham số duy nhất, tổng diện tích được bao phủ bởi mạng được chia thành các vùng vị trí. Vùng Vị trí (LA) là một nhóm gồm một hoặc nhiều ô vô tuyến. Nhóm này đáp ứng các yêu cầu sau:

Các trạm BTS trong một khu vực vị trí có thể được điều khiển bởi một hoặc nhiều BSC.
Các BSC phục vụ cùng một khu vực vị trí luôn được kết nối với cùng một MSC.
Các tế bào vô tuyến có BTS được điều khiển bởi một BSC chung có thể nằm ở các khu vực vị trí khác nhau.

Nhận dạng khu vực vị trí

Mọi máy phát vô tuyến trong chương trình phát sóng PLMN, thông qua kênh điều khiển BCCH, Nhận dạng Khu vực Vị trí (LAI), mã để xác định khu vực vị trí mà nó phục vụ. Khi một MS không tham gia vào cuộc gọi, nó sẽ tự động quét BCCH được truyền bởi các trạm gốc trong địa phương và chọn kênh đang phát tín hiệu mạnh nhất. Mã LAI được phát bởi kênh đã chọn xác định khu vực vị trí mà MS hiện đang ở. Mã LAI này được lưu trữ trong Mô-đun Nhận dạng Thuê bao (SIM) của thiết bị di động.

Khi MS di chuyển qua khu vực mạng, tín hiệu nhận được từ kênh điều khiển đã chọn giảm dần cường độ cho đến khi không còn là tín hiệu mạnh nhất. Tại thời điểm này, MS dò lại kênh đã chiếm ưu thế và kiểm tra mã LAI mà nó đang phát. Nếu mã LAI nhận được khác với mã được lưu trữ trên SIM, thì MS đã nhập một khu vực vị trí khác và bắt đầu quy trình cập nhật vị trí để báo cáo thay đổi cho MSC. Khi kết thúc quy trình, mã LAI trong SIM cũng được cập nhật.

Định dạng nhận dạng khu vực vị trí

Đây là mã Nhận dạng Khu vực Vị trí (LAI) để xác định khu vực vị trí trong PLMN. Mã LAI có ba thành phần:

Mã quốc gia di động (MCC)

MCC là một mã gồm 3 chữ số xác định duy nhất quốc gia cư trú của thuê bao di động (ví dụ: Ấn Độ 404). Nó được chỉ định bởi ITU-T.

Mã mạng di động (MNC)

MNC là mã gồm 2 chữ số (mã 3 chữ số cho GSM-1900) dùng để xác định PLMN GSM gia đình của thuê bao di động. Nếu nhiều hơn một GSM PLMN tồn tại trong một quốc gia, một MNC duy nhất sẽ được chỉ định cho mỗi quốc gia đó. Nó được chỉ định bởi chính phủ của mỗi quốc gia. (Ví dụ Ô một, Chennai 64).

Mã vùng vị trí (LAC)

Thành phần LAC xác định một khu vực vị trí trong PLMN; nó có độ dài cố định là 2 octet và có thể được mã hóa bằng cách sử dụng biểu diễn thập lục phân. Nó được chỉ định bởi một nhà điều hành.

Khu vực MSC

Vùng MSC là vùng của mạng trong đó các hoạt động GSM được điều khiển bởi một MSC duy nhất. Một khu vực MSC bao gồm một khu vực vị trí khác. Ranh giới của khu vực MSC tuân theo ranh giới bên ngoài của các khu vực vị trí ở ngoại vi của nó. Do đó, một khu vực vị trí không bao giờ vượt ra ngoài ranh giới của một khu vực MSC.

Vùng VLR

Vùng VLR là vùng của mạng được giám sát bởi một Đăng ký Vị trí Khách truy cập (VLR). Về lý thuyết, một vùng VLR có thể bao gồm một vùng MSC nữa. Tuy nhiên, trong thực tế, các chức năng của VLR luôn được tích hợp với các chức năng của MSC để các thuật ngữ "khu vực VLR" và "khu vực MSC" trở thành đồng nghĩa.

Cơ sở dữ liệu liên quan đến vị trí

Hai cơ sở dữ liệu được Quản lý vị trí sử dụng để lưu trữ dữ liệu liên quan đến vị trí MS.

Đăng ký Vị trí của Khách truy cập (VLR)
Đăng ký vị trí nhà (HLR)

Đăng ký vị trí của khách truy cập

Một VLR chứa một bản ghi dữ liệu cho mỗi MS hiện đang hoạt động trong khu vực của nó. Mỗi bản ghi chứa một bộ mã nhận dạng người đăng ký, thông tin đăng ký liên quan và mã Nhận dạng khu vực vị trí (LAI). Thông tin này được MSC sử dụng khi xử lý các cuộc gọi đến hoặc từ một MS trong khu vực. Khi một MS di chuyển từ khu vực này sang khu vực khác, trách nhiệm giám sát nó sẽ chuyển từ VLR này sang VLR khác. Một bản ghi dữ liệu mới được tạo bởi VLR đã sử dụng MS và bản ghi cũ sẽ bị xóa. Với điều kiện tồn tại thỏa thuận hợp tác giữa các nhà khai thác mạng liên quan, giao dịch dữ liệu có thể vượt qua cả biên giới mạng và quốc gia.

Địa điểm

HLR chứa thông tin liên quan đến các thuê bao di động là khách hàng trả phí của tổ chức vận hành PLMN.

HLR lưu trữ hai loại thông tin -

Subscription Information

Thông tin đăng ký bao gồm IMSI và số danh bạ được cấp cho người đăng ký, loại dịch vụ được cung cấp và mọi hạn chế liên quan.

Location Information

Thông tin vị trí bao gồm địa chỉ của VLR trong khu vực mà MS thuê bao hiện đang ở và địa chỉ của MSC liên quan.

Thông tin vị trí cho phép chuyển các cuộc gọi đến đến MS. Sự vắng mặt của thông tin này chỉ ra rằng MS không hoạt động và không thể kết nối được.

Khi MS di chuyển từ vùng VLR này sang vùng VLR khác, thông tin vị trí trong HLR được cập nhật với mục nhập mới cho MS, sử dụng dữ liệu đăng ký được sao chép từ HLR. Với điều kiện tồn tại một thỏa thuận làm việc giữa các nhà khai thác mạng, các giao dịch dữ liệu liên quan có thể di chuyển qua cả mạng và biên giới quốc gia.

Các loại số nhận dạng

Trong quá trình thực hiện quy trình cập nhật vị trí và xử lý cuộc gọi di động, các loại số khác nhau được sử dụng -

Số ISDN của trạm di động (MSISDN)
Số chuyển vùng của thuê bao di động (MSRN)
Nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI)
Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI)
Nhận dạng trạm di động cục bộ (LMSI)

Mỗi số được lưu trữ trong HLR và / hoặc VLR.

Số ISDN của trạm di động

MSISDN là số danh bạ được cấp cho thuê bao di động. Nó được quay số để thực hiện cuộc gọi điện thoại đến thuê bao di động. Số bao gồm Mã quốc gia (CC) của quốc gia mà trạm di động được đăng ký (ví dụ: 91 Ấn Độ), tiếp theo là số di động quốc gia bao gồm Mã đích của mạng (NDC) và Số thuê bao (SN). Một NDC được phân bổ cho mỗi PLMN GSM.

Thành phần của MSISDN sao cho nó có thể được sử dụng làm địa chỉ tiêu đề chung trong Phần điều khiển kết nối báo hiệu (SCCP) để định tuyến bản tin tới HLR của thuê bao di động.

Số chuyển vùng của trạm di động

MSRN là số được yêu cầu bởi cổng MSC để định tuyến cuộc gọi đến đến một MS hiện không thuộc quyền kiểm soát của cổng MSISDN. Sử dụng điện thoại di động, cuộc gọi đã kết thúc được chuyển đến cổng MSC. Dựa trên điều này, MSC cổng MSISDN yêu cầu một MSRN định tuyến cuộc gọi đến Nhận dạng Thuê bao Di động Quốc tế MSC (IMSI) đã truy cập hiện tại.

Một MS được xác định bởi IMSI của nó. IMSI được nhúng trong SIM của thiết bị di động. Nó được cung cấp bởi MS bất cứ lúc nào nó truy cập vào mạng.

Mobile Country Code (MCC)

Thành phần MCC của IMSI là một mã gồm 3 chữ số xác định duy nhất quốc gia cư trú của người đăng ký. Nó được chỉ định bởi ITU-T.

Mobile Network Code (MNC)

Thành phần MNC là một mã gồm 2 chữ số xác định PLMN GSM gia đình của thuê bao di động. Nó được chỉ định bởi chính phủ của mỗi quốc gia. Đối với GSM-1900, MNC 3 chữ số được sử dụng.

Mobile Subscriber Identification Number (MSIN)

MSIN là mã xác định thuê bao trong PLMN GSM. Nó được chỉ định bởi người điều hành.

Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI)

TMSI là một bí danh nhận dạng được sử dụng thay cho IMSI khi có thể. Việc sử dụng TMSI đảm bảo rằng danh tính thực của thuê bao di động vẫn được bảo mật bằng cách loại bỏ nhu cầu chuyển mã IMSI không mật mã qua liên kết vô tuyến.

Một VLR phân bổ một mã TMSI duy nhất cho mỗi thuê bao di động đang hoạt động trong khu vực của nó. Mã này chỉ hợp lệ trong khu vực được giám sát bởi VLR được sử dụng để nhận dạng thuê bao, trong các tin nhắn đến và đi từ MS. Khi một vùng thay đổi vị trí cũng liên quan đến sự thay đổi vùng VLR, một mã TMSI mới sẽ được cấp phát và giao tiếp với MS. MS lưu trữ TMSI trên SIM của nó. TMSI bao gồm bốn octet.

Tình huống cập nhật vị trí

Trong tình huống cập nhật vị trí sau, giả định rằng một MS đi vào một khu vực vị trí mới nằm dưới sự kiểm soát của một VLR khác (được gọi là "VLR mới") với vùng mà MS hiện đang được đăng ký (được gọi là "VLR cũ"). Sơ đồ sau đây cho thấy các bước của kịch bản cập nhật vị trí di động.

MS đi vào một vùng ô mới, lắng nghe Nhận dạng vùng vị trí (LAI) đang được truyền trên kênh quảng bá (BCCH) và so sánh LAI này với LAI cuối cùng (được lưu trữ trong SIM) đại diện cho vùng cuối cùng nơi di động được đăng ký .

MS phát hiện rằng nó đã đi vào một Khu vực vị trí mới và truyền một bản tin Yêu cầu kênh qua Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH).
Khi BSS nhận được bản tin Yêu cầu kênh, nó sẽ phân bổ Kênh điều khiển chuyên dụng độc lập (SDCCH) và chuyển tiếp thông tin gán kênh này đến MS qua Kênh cấp quyền truy cập (AGCH). Qua SDCCH mà MS sẽ giao tiếp với BSS và MSC.
MS truyền một bản tin yêu cầu cập nhật vị trí tới BSS qua SDCCH. Bao gồm trong thông báo này là Nhận dạng Thuê bao Di động Tạm thời MS (TMSI) và Thuê bao Khu vực Vị trí cũ (LAI cũ). MS có thể tự nhận dạng bằng IMSI hoặc TMSI của nó. Trong ví dụ này, chúng tôi sẽ giả định rằng điện thoại di động cung cấp TMSI. BSS chuyển tiếp bản tin yêu cầu cập nhật vị trí tới MSC.
VLR phân tích LAI được cung cấp trong thông báo và xác định rằng TMSI nhận được có liên quan đến một VLR khác (VLR cũ). Để tiến hành đăng ký, IMSI của MS phải được xác định. VLR mới lấy danh tính của VLR cũ bằng cách sử dụng LAI đã nhận, được cung cấp trong thông báo yêu cầu cập nhật vị trí. Nó cũng yêu cầu VLR cũ cung cấp IMSI cho một TMSI cụ thể.
Kịch bản cập nhật vị trí-Cập nhật HLR / VLR là một điểm mà chúng tôi sẵn sàng thông báo cho HLR rằng MS đang chịu sự kiểm soát của một VLR mới và MS có thể được hủy đăng ký khỏi VLR cũ. Các bước trong giai đoạn cập nhật HLR / VLR là:
- VLR mới gửi một tin nhắn đến HLR thông báo rằng IMSI nhất định đã thay đổi vị trí và có thể đạt được bằng cách định tuyến tất cả các cuộc gọi đến đến địa chỉ VLR có trong tin nhắn.
- HLR yêu cầu VLR cũ xóa bản ghi thuê bao được liên kết với IMSI đã cho. Yêu cầu được thừa nhận.
- HLR cập nhật VLR mới với dữ liệu thuê bao (di động hồ sơ khách hàng của người đăng ký).

Các bước trong giai đoạn tái phân bổ TMSI

MSC chuyển tiếp thông báo chấp nhận cập nhật vị trí tới MS. Thông báo này bao gồm TMSI mới.
MS lấy giá trị TMSI mới từ tin nhắn và cập nhật SIM của nó với giá trị mới này. Sau đó, điện thoại di động sẽ gửi lại một thông báo cập nhật hoàn chỉnh cho MSC.
MSC yêu cầu từ BSS, kết nối báo hiệu được giải phóng giữa MSC và MS.
MSC giải phóng phần kết nối tín hiệu của nó khi nó nhận được thông điệp hoàn chỉnh rõ ràng từ BSS.
BSS gửi thông báo giải phóng kênh "tài nguyên vô tuyến" tới MS và sau đó giải phóng Kênh điều khiển chuyên dụng độc lập (SDCCH) đã được cấp phát trước đó. Sau đó BSS thông báo cho MSC rằng kết nối báo hiệu đã bị xóa.

Định kỳ cập nhật vị trí

Cập nhật vị trí tự động diễn ra khi MS thay đổi LA của nó. Nhiều cập nhật vị trí có thể được tạo nếu người dùng vượt qua ranh giới LA thường xuyên. Nếu MS vẫn ở cùng LA, Cập nhật Vị trí có thể diễn ra dựa trên thời gian / chuyển động / khoảng cách, như được xác định bởi nhà cung cấp mạng.

Bàn giao

Đây là quá trình tự động chuyển cuộc gọi đang diễn ra từ kênh lưu lượng này sang kênh lưu lượng khác để vô hiệu hóa các tác động bất lợi do chuyển động của người dùng. Quá trình bàn giao sẽ chỉ được bắt đầu nếu việc kiểm soát quyền lực không còn hữu ích nữa.

Quá trình Hand Over là MAHO (Mobile Assisted Hand Over). Nó bắt đầu với các phép đo Liên kết xuống của MS (Cường độ của tín hiệu từ BTS, Chất lượng của tín hiệu từ BTS). MS có thể đo cường độ tín hiệu của 6 đường xuống BTS lân cận tốt nhất (danh sách ứng viên).

Bàn giao các loại

Có hai loại Hand Over -

Bàn giao BSS nội bộ hoặc nội bộ

Bàn giao nội bộ

Bàn giao liên ô
Bàn giao BSS bên ngoài hoặc bên ngoài

Bàn giao nội bộ MSC

Inter MSC bàn giao

Bàn giao nội bộ do BSC quản lý và bàn giao bên ngoài do MSC quản lý.

Mục tiêu của Bàn giao như sau:

Duy trì chất lượng bài phát biểu tốt.
Giảm thiểu số lượng cuộc gọi bị rớt.
Tối đa hóa khoảng thời gian trạm di động ở trong ô tốt nhất.
Giảm thiểu số lần quá tay.

When will a Hand Over take place?

Khoảng cách (độ trễ lan truyền) giữa MS và BTS trở nên quá lớn.
Nếu mức tín hiệu nhận được rất thấp.
Nếu chất lượng tín hiệu nhận được rất thấp.
Tình trạng mất đường dẫn cho trạm di động đến ô khác tốt hơn.