Đề tài Axe in trong mạng di động

BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 2 Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG ĐÀI AXE 810 ................................................ 3 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TỔNG ĐÀI AXE .................................................................. 3 1.2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG AXE .................................................................................... 4 1.3 NHỮNG TIẾN BỘ TỔNG ĐÀI AXE 810 SO VỚI TỔNG ĐÀI TRƯỚC ..................... 5 1.4 CẤU TRÚC TỔNG QUÁT HỆ THỐNG ..................................................................... 6 1.5 CẤU TRÚC CHUYỂN MẠCH APT .................................................................................... 7 1.6 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN APZ ....................................................................................... 14 1.7 ỨNG DỤNG TỔNG ĐÀI 810 .................................................................................... 19 Chương 2 AXE TRONG MẠNG DI DỘNG .................................................................. 21 2.1 GIỚI THIỆU ............................................................................................................. 21 2.1 TIÊU CHUẨN THUÊ BAO DI ĐỘNG ...................................................................... 22 2.1.1 Tiêu chuẩn tương tự ........................................................................................ 22 2.1.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật số .................................................................................... 23 2.1.3 Khái niệm cơ bản về điện thoại ....................................................................... 23 2.1.4 Kiến trúc của các mạng di động ...................................................................... 24 2.15 khái niệm di động ............................................................................................. 25 2.2 AXE HỆ THỐNG KIẾN TRÚC CHO HỆ THỐNG SỐ DI ĐỘNG ............................... 26 2.2.1 C/APT ............................................................................................................. 27 2.2.2 1/APT ............................................................................................................. 27 2.2.3 2/APT ............................................................................................................. 28 2.2.4 4/APT.............................................................................................................. 28 2.2.5 Module Ứng Dụng .......................................................................................... 29 2.2.6 Nền Tảng Module Nguồn (RMP) .................................................................... 30 2.3 HỆ THỐNG CME 20/CMS 40 ................................................................................... 32 2.3.1 Hệ thống chuyển mạch (SS) ............................................................................ 33 2.3.2 Hệ thống trạm gốc (BSS) ................................................................................ 35 2.3.3 Các Hoạt động và Hệ thống hỗ trợ (OSS) ........................................................ 36 2.3.4 Dịch Vụ Và Tính Năng Trong CME 20/CMS 40 ............................................. 37 2.3.5 TRUYỀN DỮ LIỆ TRONG CME 20/CMS 40 ................................................ 38 2.4 TỔNG QUAN MẠNG WCDMA / UMTS ................................................................. 41 2.4.1 GIỚI THIỆU ................................................................................................... 41 2.4.2 Nút WCDMA/UMTS trong AXE .................................................................... 43 2.4.3 Giao diện liên kết mô hình ATM ..................................................................... 45 2.4.4 APG40 ............................................................................................................ 45 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 49 Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐTK6 BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, mạng lưới viễn thông việt nam được đầu tư và trang bị các chủng loại thiết bị viễn thông rất đa dạng về mặt công nghệ. Các hệ thống cùng thuộc một phạm vi công nghệ đều có các tính năng kỹ thuật cơ bản cận tương đồng. Tuy nhiên chủng loại thiết bị được thiết kế bởi các hãng viễn thông khác nhau và ngay cả các thế hệ thiết bị của cùng nhà sản xuất cũng có những đặc trưng riêng biệt. Trong khi học môn Công nghệ mới của giáo viên Th.s Phạm Thị Phượng về hệ thống tổng đài mới AXE 810 của hãng ERICCSON, loại tổng đài có rất nhiều cải tiến, nó co thể điều khiển cho chuyển mạch với số lượng thuê bao lớn, độ tin cậ chính xác cao, hoạt động một cách tự động nhờ các thah ghi có sẵn trong bộ nhớ. Cùng với việc nó tích hợp nhiều tính năng, dịch vụ tiên tiến. Nên em đã được cô Phạm Thị Phượng hướng dẫn tìm hiểu đề tài “ AXE IN TRONG MẠNG DI ĐỘNG”. Báo cáo này em xin trình bày các phần sau: Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG ĐÀI AXE 810 Chương 2: AXE TRONG MẠNG DI DỘNG Về mặt kiến thức, kinh nghiệm còn nhiều mặt hạn chế nên bài báo cáo này còn nhiều thiếu sót, em mong sự đóng góp giúp đỡ, chỉ bảo của thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn Th.s Phạm Thị Phượng đã giúp em hoàn thành bản báo cáo tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày. Tháng...Năm Sinh Viên: Nguyễn Thành Kiên BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG ĐÀI AXE 810 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TỔNG ĐÀI AXE AXE là tên của tổng đài điện tử số do hãng Ericsson, Thụy Điển chế tạo. Nó được phát triển rất sớm từ đầu thập niên 70 của thế kỷ trước. Và sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai, hứa hẹn sự đóng góp to lớn cho nền viễn thông trên toàn thế giới. Các cột mốc phát triển quan trọng của hệ thống AXE: Năm 1975, tổng đài nội hạt AXE được điều khiển bằng máy tính lần đầu tiên được giới thiệu ra thị trường thế giới. Năm 1977, tổng đài AXE chính thức xâm nhập thị trường tổng đài thế giới và thu được một số thành quả đáng khích lệ. Năm 1982, lần đầu tiên tổng đài chuyển mạch số AXE được lắp đặt ở Phần Lan. Năm 1985, AXE đã lắp đặt tại 63 quốc gia và được 22 mạng di động sử dụng. Năm 1986, tổng đài AXE bắt đầu xâm nhập vào thị trường Bắc Mỹ. Năm 1991, Ericssion lắp đặt hệ thống GSM đầu tiên dùng tổng đài AXE. Năm 1992, AXE được lắp đặt tại 101 quốc gia. Năm 1995, có 14,5 triệu đường dây kết nối vào hệ thống AXE nâng tổng số thuê bao lên con số 105 triệu. Mạng di động sử dụng đài AXE được lắp đặt tại 74 quốc gia với 34 triệu thuê bao. Năm 1998, có 134 triệu thuê bao và 125 quốc gia có mạng di động sử dụng đài AXE. Năm 2000, hơn 200 triệu thuê bao di động. Năm 2001, tổng đài AXE 810 lần đầu tiên được tung ra thị trường thế giới và được đón nhận tại nhiều quốc gia. Năm 2005, 19 nghìn tổng đài lắp trên thế giới Hiện nay AXE phát triển hệ thống mở Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐTK6 BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN 1.2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG AXE AXE là kiến trúc cho phép hội tụ các dịch vụ viễn thông, công nghệ thông tin (truyền dữ liệu và internet) và giải trí (truyền hình cáp). AXE có kiến trúc mở, có khả năng hỗ trợ tất cả các loại dịch vụ cho cả các mạng lớn và nhỏ, mạng di động và cố định. AXE là giải pháp cho tương lai, trên cơ sở của quá trình liên tục nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực truyền thông và đáp ứng được các yêu cầu trong tương lai nhờ kết hợp các công nghệ tiên tiến như tăng cường năng lực các bộ xử lý, tăng dung lượng lưu trữ, tăng tốc độ chuyển mạch và cải thiện hiệu suất phục vụ. AXE có khả năng mở rộng và có thể điều chỉnh để hỗ trợ các ứng dụng khác nhau một cách hiệu quả nhất. Hệ thống AXE 810 chứng minh vai trò của các hệ thống AXE là hệ thống chuyển mạch hàng đầu, cho phép chuyển sang mạng 3G và đa dịch vụ. AXE được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn về chuyển mạch và báo hiệu theo khuyến nghị của ITUT, ETSI và ANSI (viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ) cũng như các tiêu chuẩn quốc gia của Trung Quốc và Nhật Bản.  Các tính năng chính của AXE là:  Tính Modul.  Đáp ứng các yêu cầu của các nhà điều hành mạng.  Là một node viễn thông. Kiến trúc hệ thống: Kiến trúc modul mở: Hệ thống AXE được thiết kế sử dụng công nghệ tiên tiến nhất và kết hợp với rất nhiều các kỹ thuật chuyên về viễn thông duy nhất của ERICSSON để đáp ứng các yêu cầu phát triển rất nhanh của khách hàng trên thế giới. Các phát triển gần đây đã đem lại kiến trúc hệ thống với tính năng mở ngày càng cao. Với tính năng mở của AXE, cho phép dễ dàng hơn trong xử lý, giảm giá thành vận hành và linh hoạt để tương thích với sự thay đổi của truyền thông đa phương tiện, Internet, Video, thoại... Tính modul có thể được biểu diễn dưới các mặt sau: Tính đa chức năng: Đa chức năng ở đây có nghĩa là cùng 1 hệ thống AXE có thể sử dụng được trong tất cả các ứng dụng, từ node chuyển mạch nội hạt loại nhỏ cho đến các trung tâm chuyển mạch quốc tế. PSTN, ISDN, các thuê bao di động và mạng thông minh (IN) đều được hỗ trợ trong các khu vực nông thôn, đô thị và ngoại ô. Tính ứng dụng của module: Cho phép kết hợp dễ dàng với các ứng dụng mạng khác nhau trên cùng một nút mạng. AXE dựa trên khái niệm modul hóa ứng dụng của Ericsson (AM). Modul về chức năng: BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN Các phần khác nhau của AXE được xác định theo các chức năng mà chúng thực hiện. Nghĩa là các chức năng có thể được thêm vào, xóa đi, thay đổi mà không ảnh hưởng đến các phần khác của hệ thống. Tính modul của phần mềm: Các modul của phần mềm được lập trình độc lập với nhau, tương tác với nhau qua các giao diện chuẩn. Các lỗi được cô lập trong mỗi modul, không ảnh hưởng đến các dữ liệu thuộc về modul khác, đảm bảo mức độ an ninh ở mức cao. Modul trong công nghệ: AXE là hệ thống mở, cho phép các công nghệ và chức năng mới có thể được thêm vào, cải tiến một phần mà không ảnh hưởng đến các phần khác của hệ thống. Modul của phần cứng: Phần cứng được đóng gói thành các đơn vị modul (các bo mạch, card), cho phép linh hoạt trong việc lắp đặt và mở rộng. 1.3 NHỮNG TIẾN BỘ TỔNG ĐÀI AXE 810 SO VỚI TỔNG ĐÀI TRƯỚC Các tiện ích chính của phần mềm và phần cứng mới của đài AXE 810 là: Tăng dung lượng: Khả năng chuyển mạch tăng, giá thành hạ và phù hợp với mọi đối tượng khách hàng. Phần cứng tích hợp và được sử dụng cho nhiều tính năng khác nhau do đó sẽ giảm được nguồn tiêu thụ, lượng nhiệt tỏa ra ít sẽ giảm được điều hòa nhiệt độ, kích thước nhỏ dẫn đến giảm được không gian lắp đặt, tóm lại là mọi thứ đều giảm, dẫn đến giá thành hạ. Chất lượng dịch vụ tăng, tương thích thế hệ 3G: Đó là vấn đề nằm trong tầm tay đối với hệ thống AXE 810 chỉ bằng cách cập nhật thêm cấu hình phần cứng. Thời gian lắp đặt giảm: Cấu hình phần cứng giảm, tinh gọn và theo chuẩn do đó rút ngắn được thời gian cung cấp cho thị trường và thời gian lắp đặt. Giảm không gian lắp đặt: Hệ thống AXE 810 giảm 50% diện tích lắp đặt so với thế hệ trước như BYB 501. Giảm nguồn tiêu thụ: Vì board mạch của tổng đài nhỏ và tinh gọn hơn dẫn đến nguồn tiêu thụ giảm khoảng 30% so với hệ trước. Giảm số loại board mạch: Loại board mạch trong tổng đài AXE 810 giảm so với thế hệ trước (vì một số card phần cứng giống nhau hoàn toàn, chỉ khác nhau về tính năng sử dụng, hay nói cách khác là sử dụng chung phần cứng), do đó sẽ giảm giá thành sản phẩm khi sản xuất. Tăng khả năng xử lý: Sử dụng các bộ vi xử lý hiện tại có trên thị trường, do đó khả năng xử lý của các vi xử lý tăng đáng kể. Khả năng mạng chuyển mạch: Khả năng chuyển mạch tối đa của hệ BYB 501 là 128K (131.072 channel 64kbit/s), trong khi đó khả năng chuyển mạch tối đa của hệ AXE Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐTK6 BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN 810 là 512 K (524288 channel 64 kbit/s). 1.4 CẤU TRÚC TỔNG QUÁT HỆ THỐNG Cấu trúc của hệ thống AXE bao gồm các mức khác nhau: Mức hệ thống 1: Là mức hệ thống cao nhất tại đó các node và cấu hình mạng được định nghĩa. Mức hệ thống 2: Tùy vào cấu trúc hệ thống nào được sử dụng mà các phân hệ được sự kết hợp thành APT và APZ trong các hệ thống không phát triển trên AM, và các modul ứng dụng, nền tảng modul tài nguyên (RMP). Hệ thống trên dùng trong các hệ thống dựa trên AM. Hệ thống AXE được cấu trúc phân cấp thành các mức chức năng như (hình 2.1) sau: Tại mức hệ thống 2, hệ thống AXE được chia thành 2 phần:  APT: là phần chuyển mạch. Ví dụ: APT cung cấp chức năng chuyển mạch trong tổng đài nội hạt.  APZ: là phần điều khiển. Ví dụ: phân hệ chuyển mạch nhóm là phần chuyển mạch trung tâm của hệ thống AXE. Hình 2.1: Cấu trúc phân cấp của hệ thống AXE. APZ là hệ thống máy tính, chạy các chương trình phần mềm điều khiển hoạt động của phần chuyển mạch. APT và APZ lại tiếp tục được chia thành các phân hệ, mỗi phân hệ có một chức năng xác định. Tên của mỗi phân hệ phản ánh chức năng của nó. BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN 1.5 Cấu trúc chuyển mạch APT APT hệ thống ứng dụng bao gồm nhóm chuyển mạch và các thiết bị kết nối vào nó. Trong phần này em chỉ trình bày cấu trúc hệ thống chuyển mạch GSS.: GSS kết nối các kênh vào ra theo cấu trúc cơ bản T-S-T của hãng Ericsson, Có rất nhiều dạng kết nối vào GS thông qua một giao diện chuẩn được gọi là SNT. Các thiết bị đó được kết nối thông qua giao diện DL2 nằm ở backboard của subrack GDM bao gồm các digital link multiplexers (DLMUX) được gọi là digital link multiplexer half-height board (DLHB). Còn các DLHB kết nối vào chuyển mạch thời gian bằng giao diện mới là DL3 (digital link interface 3rd generation). Trong đó mỗi SNT tương ứng với một PCM và chúng kết nối vào trường chuyển mạch thông qua một điểm được gọi là SNTP. GSS cung cấp rất nhiều chức năng trong hệ thống AXE 810 như chức năng kết nối và giải phóng cuộc gọi, quản lý quá trình đồng bộ, quản lý các PCM Hình 3.2: Chức năng các khối trong GSS Chức năng các khối trong sơ đồ khối trên như sau: - GS: các phần mềm trung tâm và các tín hiệu điều khiển cũng như vận hành quá trình kết nối/giải phóng của tuyến thoại. Nó còn cung cấp giám sát và bắt giữ cuộc gọi. - GSM1/GSM2 (group switch maintenance blocks) phần mềm trung tâm, dùng cho chức năng bảo dưỡng cho các TSM và SPM. Khối này còn quản lý các (SNT) kết nối vào Group Switch. - TSM (time switch module) phần mềm trung tâm và vùng dùng để điều khiển kết nối và giải phóng cuộc gọi trong TSM và chức năng giám sát lưu lượng. - GSBOARD (group switch board names) phần mềm trung tâm. Chức năng chính là biên dịch các lỗi của phần cứng bị nghi ngờ trong quá trình chuẩn đoán. - CLT (clock pulse generation and timing) phần mềm trung tâm và vùng cho chức năng đồng hồ, đồng bộ cho GS. - NS (network synchronization) phần mềm và phần cứng để đồng bộ với mạng quốc Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐTK6 BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN gia thông qua Reference clock function (RCF), cesium clock module (CCM), hoặc the incoming clock function (ICF). - O&M Blocks, Dùng cho chức năng vận hành và bảo dưỡng GS. - NSC (network switching command block) gồm chức năng tìm kiếm lỗi implement fault detection (SNEFD), cô lập lỗi fault isolation (SNEFI), cung cấp chức năng TEST routines (SNETR), đưa và kết thúc các cảnh báo (SNEAL), và khối lệnh (SNEC) cho chuyển mạch nhóm (group switch). - DLM, digital link multiplex block, Điều khiển các kết nối tín hiệu số tới group switch. Với các chức năng trên khối GS trong AXE810 có cấu trúc mới GEM - Generic Ericsson Magazin như (hình 3.3) sau: Hình 3.3: Cấu trúc khe thời gian trong GEM. M ỗi GEM gồm hai bộ xử lý SCB-RP, hai khối chuyển mạch 16K và 22 vị trí tuỳ chọn chức năng. Các thiết bị kết nối vào GS thông qua backplane bằng giao diện có tên là “DL 34” có tốc độ 222,2 Mbit/s. Một card ET155 có thể kết nối giới hạn 63 x 2.048 Mbit/s = 2016 khe thời gian, có thể kết nối qua giao diện DL34. Các thiết bị với tốc độ chậm hơn cũng có thể giải quyết kết nối giống các kênh mềm dẻo. Hình 3.4: Cấu trúc điều khiển trong GEM. BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN Như ta đã thấy trong hình vẽ trên Bus số 1 là bus điều khiển vùng (RP) trong GEM, dùng để giao tiếp với trung tâm điều khiển (CP). Bus số 2 là hình dáng tượng trưng cho bus Ethernet 100 Mbit/s, sẽ được sử dụng cho các ứng dụng sau này. Khối SCB-RP có chức năng chuyển mạch Ethernet dung lượng 1Gbit/s với một giao diện 100 Mbit/s Ethernet phía trước card sẽ sử dụng cho các chức năng tương lai ở AXE. Mỗi GEM có một chuyển mạch 16 K với cấu trúc Time-Space (TS) với dung lượng tối đa là 512 K tức là có thể điều khiển 260.000 line cùng lúc (theo lý thuyết). Mạch SCB-RP, nhìn phía trước.( Hình 3.5) SCB-RP distributes the Serial Regional Processor Bus (RPS-B). Tập trung các bus xử lý vùng nối tiếp cung cấp nguồn -48V cho tất cả các PIUs trong GEM. Nó có chức năng như một chuyển mạch Ethernet điều khiển thông tin với các PIUs trong GEM như là APZ và APG. Nó còn là bộ xử lý vùng Regional Processor, chức năng bảo dưỡng bus và quạt gió (Fan) cũng được điều khiển bằng SCB-RP. Có hai card chuyển mạch (XDB), nằm ở khe 1 và khe 24. Các thiết bị còn lại được kết nối với hai khe trên. Hình 3.5 Chuyển mạch XDB (X là chuyển mạch và DB là “được phân bổ theo card”). Các card XDB có một chuyển mạch chứa đựng 16K và có phần trong GEM, cấu trúc của nó gồm hai plane A và plane B.(hình 3.6) Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐTK6 BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN Hình 3.6: Card chuyển mạch XDB trong GEM. Trên card XDB, có 3 ASICs (application specific integrated circuit) – vi mạch riêng cho ứng dụng, là công cụ chuyển mạch 16 K. Một ASIC là sự ghép kênh và lưu giữ thoại (của 2 thuê bao) và lưu trữ sự kiểm soát một bộ xử lý vùng (RPI) cũng trên một card XDB. Các card XDB được kết nối với thiết bị bằng khe rãnh của khung tủ và được kết nối với các card XDB khác bằng các sợi cáp nối chuyên dụng (giắc cắm) ở phía trước card. Mô tả ở (hình 3.7) sau: Hình 3.7: ASICs trong mạch XDB . Để kết nối các XDB người ta dùng ma trận chuyển mạch gồm 4 hàng 8 cột như sau: BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN Hình 3.8 Ma trận chuyển mạch. Hình 3.9 Đấu nối một thực thể từ mạch thứ nhất trong ma trận chuyển mạch. Để thực hiện đấu nối này ta có cấu trúc card như sau: Hình 3.10: Cấu trúc card đấu nối của GDM. Tất cả các thiết Device Magazines (GDM) dùng cho BYB501 có thể kết nối vào GS890. Được thực hiện bằng cách dùng Digital Link multiplexer for Existing equipment Boards (DLEB), gồm 11 khe trong GEM. Mỗi DLEB dùng để chuyển 4 DL-34 links từ Digital Link Half size Boards (DLHB, ROJ 204 06/1) trong GDMs thành 1 DL-34. DLEB có cấu hình như plane A and plane B. Connectors for clock cables Connectors for cables to/from other XDB boards within the same logical row Connectors for cables to/from other XDB boards within the same logical column LED Khoa: CNKT Điện Tử - Viễn Thông Lớp: ĐHLT ĐTK6 BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN Hình 3.11: Đấu nối trong DLEB. Hình 3.12: Card DLEB. * Các thiết bị kết nối vào trường chuyển mạch: - Generic device magazine (GDM) - Generic Device Magazine (GDM) là nơi tập trung các thiết bị (cụ thể là card luồng E1, card thuê bao...) bao gồm RP, DLHB và 16 khe cho các thiết bị. - Vị trí 2 và 80 dùng cho RP4 còn 8 và 76 cho DLHB. - Vị trí 12 đến 72 dùng cho các ứng dụng khác ETC5, PDSPL2, RPG2/RPG3 etc. BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ MỚI NGUYỄN THÀNH KIÊN Hình 3.13:Modul bố trí các card. Hình 3.14: Cấu trúc giao diện GDM-H . Hai RP4-H trong GDM-H kết nối tới CP bằng bus nối tiếp RPB (RPB-S). Nguồn (-