Kimmo Hiltunen
GSM-ASEMADATAN YLLÄPITO TESTILAITOSYMPÄRISTÖSSÄ
Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 06.02.1996.
Työn valvoja apulaisprofessori Sven-Gustav Häggman
Työn ohjaaja diplomi-insinööri AnssAKulju
10917
TKK SÄHKÖTEKNÜKA, OSASTON KIRJASTO OTAKAARI 5 A 02150 ESPOO
Tekijä: Kimmo Hiltunen
Työn nimi: GSM-asemadatan ylläpito testilaitosympäristössä
Päivämäärä: 06.02.1996 Sivumäärä: 80
Osasto: Sähkötekniikan osasto
Professuuri: S-72 Tietoliikennetekniikka
Työn valvoja: Apulaisprofessori Sven-Gustav Häggman Työn ohjaaja: Diplomi-insinööri Anssi Kulju
Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää, kuinka GSM-kytkentäjärjestelmän asemadatan ylläpitoa Oy L M Ericsson Ab:n testilaitoksella voidaan kehittää nykyistä sujuvammaksi ja helpommaksi. Tarkoituksena oli etsiä parannusehdotuksia pitkän aika
välin prosessina ottaen huomioon tulevien projektien tarpeet.
Työn teoriaosassa käydään pääpiirteissään läpi Ericssonin AXE-puhelinkeskuksen ja GSM-matkaviestinjärjestelmän rakenne. Lisäksi esitellään lyhyesti toteutusjärjestelmän testauksen vaiheet ja testilaitoksen kokoonpano. Teoriaosaan kuuluu myös lukijan perehdyttäminen GSM-kytkentäjärjestelmän asemadatan koostumukseen.
Diplomityön loppuosassa tarkastellaan joitakin asemadatan ylläpitoon liittyviä ongelmia ja esitellään muutamia pääasiassa testaajien kanssa käytyjen keskustelujen pohjalta syntyneitä ratkaisuvaihtoehtoja. Eräs merkittävä asemadatan ylläpitoa helpottava tekijä on muutosten seurannan ja dokumentoinnin parantaminen. Testilaitoksen ohjelmistoihin tehdyt muutokset tulee kirjata erityiseen dokumenttiin, josta ne ovat helposti löydet
tävissä. Näin kunkin ohjelmisto version tarkka sisältö saadaan tarvittaessa nopeasti selville.
Asemadatan ylläpidon kehittämiseksi tutkittiin myös mahdollisuuksia automatisoida joitakin työvaiheita. Tulevaisuudessa yhä suurempi osa testilaitoksen toiminnoista tapahtuu keskitetysti käyttö- ja tukijärjestelmästä käsin, jonka tarjoamia mahdollisuuk
sia on tutkittu työn lopuksi.
Avainsanat: matkapuhelinkeskus, GSM, asemadata, kytkentäjärjestelmä
Author: Kimmo Hiltunen
Name of the thesis: Maintenance of the GSM Exchange Data at the System Test Plant
Date: 06.02.1996 Number of pages: 80
Faculty: Faculty of Electrical Engineering
Professorship: S-72 Communications Engineering Supervisor: Associate Professor Sven-Gustav Häggman Instructor: M.Sc. Anssi Kulju
The purpose of this thesis was to study how to improve the maintenance of the GSM switching system exchange data at the GSM system test plant at Oy L M Ericsson Ab.
The intention was to find improvements by taking the requirements of the future projects into consideration.
Theoretical part of this thesis goes through the AXE telephone exchange designed by Ericsson and the structure of the GSM system on the whole. The phases in the application system test process and the composition of the system test plant are presented as well. Furthermore the reader is familiarized with the exchange data of the GSM switching system.
In the final part some problems concerning the maintenance of the exchange data are examined and a few solutions are presented, which have come out during conversations with the testers. One significant factor that eases the maintenance of exchange data is the improvement of correction follow-up and documentation. The changes in software should be registered in a special document, where they can be easily found. In this way the contents of each software revision can be cleared up when necessary.
In order to develop the maintenance of exchange data, possibilities to automatize some stages in the workflow are studied. In the future more and more of the functions at the system test plant are performed from the Operation and Support System, which is studied in the end of the thesis.
Keywords: mobile services switching centre, GSM, exchange data, switching system
Jorvaksessa, Kirkkonummella. Työn ohjaajana on toiminut DI Anssi Kulju, jolle haluan esittää parhaimmat kiitokseni. Lisäksi haluan kiittää kaikkia työtovereitani, erityisesti Jan Backia monista hyödyllistä neuvoista ja miellyttävästä työilmapiiristä.
Työn valvojana on toiminut apulaisprofessori Sven-Gustav Häggman Teknillisen korkeakoulun tietoliikennelaboratoriosta. Hänelle haluan lausua kiitokseni hänen työtäni kohtaan osoittamasta mielenkiinnosta ja saamistani arvokkaista ohjeista.
Lämpimät kiitokset myös vanhemmilleni saamastani tuesta ja kannustuksesta.
Jorvaksessa 6. helmikuuta 1996
Kimmo Hiltunen Kuusitie 18 as. 14 00270 Helsinki
ALKULAUSE... iv
SISÄLLYSLUETTELO... v
KÄYTETYT LYHENTEET...viii
1. JOHDANTO...1
1.1 Työntarkoitus... 2
1.2 Työnrakenne...3
2. AXE-PUHELINKESKUS... 4
2.1 AXE-JÄRJESTELMÄN LAITTEISTOARKKITEHTUURI... 4
2.2 AXE:ntoiminnallinenrakenne... 6
3. GSM-MATKAVIESTINJÄRJESTELMÄ... 7
3.1 Johdanto...7
3.1.1 GSM-järjestelmän kehityksen historia... 8
3.2 GSM-järjestelmänrakenne, CME 20... 9
3.2.1 Matkapuhelinkeskus (MSC/VLR)... 10
3.2.2 Kotirekisteri, HER...12
3.2.3 Tunnistuskeskus, AUC...13
3.2.4 Laitetunnistusrekisteri, EIR...13
3.2.5 Tukiasemaohjain, BSC...14
3.2.6 Tukiasema, BTS...14
3.2.7 Käyttö-ja kunnossapitokeskus, OMC...15
3.3 GSM-VERKON ALUEJAKO...16
3.4 GSM-järjestelmänperusliikennetapaukset... 17
3.4.1 Sijainninpäivitys... 17
3.4.2 Puhelu matkaviestimestä...18
3.4.3 Puhelu matkaviestimeen...18
3.4.4 Kanavanvaihto...19
3.5 Radiotie... 20
3.6 Järjestelmänpalvelut... 21
4.2 Toteutusjärjestelmänmuutostentestaus... 24
4.3 Käyttötuki... 26
4.4 Testikonfiguraatio...26
4.4.1 Laitteisto... 26
4.4.2 Ohjelmisto... 28
4.4.3 Apuvälineet... 29
5. GSM-KYTKENTÄJÄRJESTELMÄN ASEMADATA... 32
5.1 Johdanto...32
5.2 Laitteistomäärittelyt... 33
5.3 Merkinannonrajapintamäärittelyt... 33
5.3.1 Sanomansiirto-osa... 34
5.3.2 Merkinantoyhteyden ohjausosa... 37
5.4 VÄYLÄTIEDOT... 41
5.5 KOONMUUTOSTIEDOT...42
5.6 Analyysit... 42
5.6.1 Reititykseen liittyvät analyysit... 43
5.6.2 Kotirekisterin suorittamat analyysit... 49
5.7 Keskuskohtaisetominaisuudet...51
5.8 Tilaajatiedot...51
5.8.1 Tilaajaprofiilien määrittely... 51
5.8.2 Tilaajien sekä tilaajatietojen määrittely... 52
5.8.3 Tilaajan numerointia koskevat lisämäärittelyt... 53
5.9 Testilaitosympäristönasemadata... 53
6. ASEMADATAN YLLÄPITO TESTILAITOSYMPÄRISTÖSSÄ... 55
6.1 Johdanto... 55
6.2 Dumppienhallinnanparantaminentestilaitosympäristössä... 57
6.2.1 Testikanavista riippumattomat dumpit... 58
6.2.2 Markkina-alueista riippumattomat dumpit... 61
6.2.3 Uudet tallennusvälineet... 61
6.3 Asemadatanylläpidonkehittäminen... 63
6.3.3 Asemadatan ylläpidon automatisointi...66
6.4 Tilaajatietojenkehittäminen... 69
6.5 OSS:N KÄYTTÖ TESTILAITOKSEN ASEMADATAN YLLÄPIDOSSA...71
6.5.1 OSS:n käyttö dumppien hallinnassa...71
6.5.2 OSS:n käyttö asemadatan hallintaan testilaitosympäristössä...73
7. JOHTOPÄÄTÖKSET...75
LÄHDEVIITTEET... 77 LIITE A. Esimerkki GSM-kytkentäjärjestelmänasemadatasta
LIITE B. Dumppi-informaationrakenne
LIITE C. Tilaajatietoparametrit
ACO AI ANT APT APZ AUC AXE BASC BC ВЕС BNT BO BSC BSG BSIC BSS BSSAP BSSMAP
BTS CC CC CCITT
CEPT
CGI CHS CJ CL
А-number Charging Origin; А-numeron laskutuspuu Address Information; osoiteinformaatio
А-Number Type; А-numeron tyyppi AXE-keskuksen kytkentäj ärj estelmä AXE-keskuksen ohjausjärjestelmä Authentication Center; tunnistuskeskus
Ericssonin digitaalisen puhelinkeskuksen tuotenimi Basic Service Code; peruspalvelutunnus
Bearer Capability; verkkopalvelutieto Bearer Service Code; verkkopalvelutunnus В-Number Type; В-numeron tyyppi В-number Origin; В-numeron analyysipuu Base Station Controller; tukiasemaohjain Basic Service Group; peruspalveluryhmä
Base Station Identity Code; tukiaseman kansainvälinen värikoodi Base Station System; tukiasemajärjestelmä
BSS Application Part; tukiasemajärjestelmän sovellusosa
BSS Management Application Part; tukiasemajärjestelmän hallinta- sovellusosa
Base Transceiver Station; tukiasema Charging Case; laskutustapaus Country Code; maannumero
Comité Consultatif International de Téléphonie et Télégraphié; kansain
välinen neuvoa-antava puhelin- ja lennätinkomitea
Conference of European Post and Telephone Administrations; Euroopan telehallintojen yhteistyöelin
Cell Global Identity; kansainvälinen solutunnus Charging Subsystem; laskutusosaj ärj estelmä Combined Junctor; yhdysliitin
Connection Less; yhteydetön palvelu
CN-I CO CP CPS CSPDN
DA DCAT DEMSU
DPC DT AP DTMF DTS S
DTX EC-A EIR EM EMB EMRP
EOS ES ETC ETSI
FDMA
Correction Note - Issue; korjaustiedotusjulkaisu Connection Orientated; yhteyspohjainen palvelu Central Processor; keskusprosessori
Central Processor Subsystem; keskusprosessoriosajärjestelmä
Circuit Switched Public Data Network; yleinen piirikytkentäinen data
verkko
Digit Analysis; numeroanalyysilohko Day Category; päiväkategoria
Decode Message Signal Unit; testilaitoksen työkalu, jota käytetään tieto
sanomayksikköjen purkamiseen
Destination Point Code; osoitepistekoodi
Direct Transfer Application Part; suoralähetyssovellusosa Dual Tone Multi-Frequency; äänitaajuusmerkinanto
Data Transcript Support System; työkalu, jota käytetään asemadata- tiedostoja luotaessa
Discontinuos Transmission; epäjatkuva lähetys
Emergency Correction - Application; hätäkorjauspaketti Equipment Identity Register; laitetunnusrekisteri
Extension Module; laajennusmoduli EM-Bus; laajennusmoduliväylä
Extension Module Regional Processor; laajennusmodulissa oleva alueprosessori
End-Of-Selection; valinta-valmis
End-of-Selection case; valinta-valmis -tapaus Exchange Terminal Circuit; keskuspäätepiiri
European Telecommunications Standards Institute; eurooppalainen telealan standardisointi-instituutti
Frequency Division Multiple Access; taajuusjakoinen kanavointi- tekniikka
FMS FPU FURAX
GIWU GMSC OMSK
GS GSM
GT GTRC HLR HRS IAM IMEI
IMSI
I/O IOG
ISDN ISO
ISUP Kc К, KR
File Management Subsystem; tiedostojenhallintaosajärjestelmä File Process Utility; tiedostonkäsittelyn hyötyohjelma
Function Replacement in AX systems; komentotiedosto, jota käytetään asemadatan siirtämiseksi toiminnan muutos -menetelmän yhteydessä GSM Interworking Unit; datapalveluissa käytettävä yksikkö
Gateway-MSC; kauttakulku-MSC
Gaussian Minimum Shift Keying; GSM-järjestelmässä käytetty modulaatiomenetelmä
Group Switch; ryhmävalitsin
Groupe Spécial Mobile tai Global System for Mobile communications;
yleiseurooppalainen digitaalinen matkaviestinjärjestelmä Global Title; yleisosoite
Global Title Routing Case; yleisosoitteen reititystapaus Home Location Register; kotirekisteri
Home location Register Subsystem; kotirekisteriosajärjestelmä Initial Address Message; aloitusosoitesanoma
International Mobile station Equipment Identity; kansainvälinen matkaviestimen laitetunnus
International Mobile Subscriber Identity; kansainvälinen matkaviestin- tilaajan tunnus
Input/Output; syöttö/tulostus
Input-Output Group; AXE. n I/O-järjestelmä, joka koostuu tiedon syöttö
jä tulostusosajärjestelmistä
Integrated Services Digital Network; digitaalinen monipalveluverkko International Standardization Organization; kansainvälinen
standardointiorganisaatio
ISDN User Part; ISDN-käyttäjäosa ciphering key; salausavain
subscriber authentication key; tilaajan tunnistus avain Key set code Receiver; näppäinvalinnan vastaanotin
LI LIC LIR LIU MAP MCS
MGT MML MoU MS MSC MSISDN
MSRN MTP NA NAPI NDC N1 NMT
NP NSP
OAA OMC QMS
OPC OSI
Line Interface; tilaajaliitäntä
Line Interface Circuit; tilaajaliitäntäpiiri
Line Interface RP-program unit; tilaajaliitännän RP-ohjelmistoyksikkö Line Interface CP-program Unit; tilaajaliitännän CP-ohjelmisto-yksikkö Mobile Application Part; matkapuhelinosa
Man-machine Communication Subsystem; ihminen-kone kommunikointi- osajärjestelmä
Mobile Global Title; matkaviestinyleisosoite Man-Machine Language; ihminen-kone -kieli
Memorandum of Understanding; GSM:n yhteistyösopimus Mobile Station; matkaviestin
Mobile services Switching Center; matkapuhelinkeskus
Mobile Subscriber International ISDN Number; matkaviestintilaajan kansainvälinen lSDN-numero
Mobile Station Roaming Number; matkaviestimen vaellusnumero Message Transfer Part; sanomansiirto-osa
Nature of Address; osoitetyyppi
Numbering Plan Indicator; numerointisuunnitelman tunnus National Destination Code; kansallinen kohdekoodi
Network Indicator; verkkotunnus
Nordic Mobile Telephone; pohjoismaissa käytetty automaattinen, analoginen matkapuhelinjärjestelmä
Numbering Plan; numerointisuunnitelma Network Service Part; verkkopalveluosa
Origin for А-number Analysis; А-numeron analyysipuu
Operation and Maintenance Center; käyttö- ja kunnossapitokeskus Operation and Maintenance Subsystem; käyttö- ja kunnossapito- osajärjestelmä
Originating Point Code; lähtöpistekoodi
Open Systems Interconnection; avoimien järjestelmien yhteenliittäminen
PCD-D PCM PLMN PREA PSPDN PSTN RACH RAND RBS RC RE
RLP RO RP RPB RSAI SAE sc SCCP SIM SMS SMSC SNT SP SP SPC SPC SPID
Pulse Code Device - Digital; digitaalinen kanavointilaite Pulse Code Modulation; pulssikoodimodulaatio
Public Land Mobile Network; yleinen matkaviestinverkko
Preanalysis block; lohko, joka suorittaa A- ja В-numerojen esianalyysin Packet Switched Public Data Network; yleinen pakettiverkko
Public Switched Telephone Network; yleinen puhelinverkko Random Access Channel; hajasaantikanava
Random Number; satunnaisluku
Radio Base Station; Ericssonin tukiaseman tuotenimi Routing Case; reititystapaus
Register function; lohko, joka suorittaa mm. puhelun käynnistyksessä tarvittavat analyysit
Radio Link Protocol; radiolinkkiprot okolla Routing Origin; reitityspuu
Regional Processor; alueprosessori RP-Bus; alueprosessoriväylä
Regional Service Area Identity; alueellinen palvelualuetunnus Size Alteration Event; koonmuutos
Service Center; palvelukeskus
Signalling Connection Control Part; merkinantoyhteyden ohjausosa Subscriber Identity Module; tilaajan tunnistusyksikkö
Short Message Service; lyhytsanomapalvelu Short Message Service Center; lyhytsanomakeskus Signalling Network Terminal; kytkentäverkkopääte Signalling Point; merkinantopiste
Support Processor; tukiprosessori
Signalling Point Code; merkinantopisteen tunnus Stored Program Control; ohjelmisto-ohjattu
Signalling Point Identification String; merkinantopisteen symbolinen nimi
SSN ST STP SUD SWC T TC ТСАР TCH TCS TDMA TE TEC TEMS TMOS
TMSI
TRX TSS TT TT TUP UNIX VAD VAX VER X.25
Subsystem Number; osajärjestelmänumero Signalling Terminal; merkinantopääte
Signalling Transfer Point; merkinannon siirtopiste Subscriber Data; tilaajatietoparametri
Switching Class; taksan vaihtoluokka Tariff; taksa
Tariff Class; taksaluokka
Transaction Capabilities Application Part; tapahtumankäsittelyosa Traffic Channel; liikennekanava
Traffic Control Subsystem; liikenteenohjausosajärjestelmä Time Division Multiple Access; aikajakoinen kanavointi Terminal Equipment; päätelaite
Teleservice Code; telepalvelutunnus
Test Mobile System; matkaviestintestijärjestelmä
Telecommunications Management and Operations Support; Ericssonin kehittämä tietoliikenneverkon hallintajärjestelmä
Temporary Mobile Subscriber Identity; matkaviestintilaajan tilapäinen tunnus
Transceiver; lähetin-vastaanotin
Trunk and Signalling Subsystem; välitin- ja merkinanto-osajärjestelmä Toll Ticketing; eritelty laskutus
Translation Type; muunnostyyppi
Telephone User Part; puhelinkäyttäjäosa moniaj okäyttöj ärj estelmä
Voice Activity Detection; puheaktiviteetin tunnistus tietokoneympäristö
Visitor Location Register; vierailijarekisteri CCITTm standardoima yhteyskäytäntö
1. JOHDANTO
GSM-järjestelmä (GSM, Groupe Spécial Mobile tai Global System for Mobile communications) on muodostumassa de facto -maailmanstandardiksi matkaviestin
verkoissa. Eräiden arvioiden mukaan maailmassa olisi vuoden 1996 alussa noin 11,6 miljoonaa GSM-käyttäjää, kun vastaava luku vuoden 1995 alussa oli noin 5 miljoonaa [1]. GSM suunniteltiin alkujaan yleiseurooppalaiseksi matkaviestinjärjestelmäksi, mutta tällä hetkellä se on jo levinnyt laajalti Euroopan ulkopuolelle, esimerkiksi Intia on yksi uusista pääalueista. GSM-järjestelmän kasvu on ollut kiivasta myös operaattori- rintamalla, kuten kuvasta 1.1 voidaan havaita. Marraskuussa 1995 GSM MoU -ryhmään kuului 156 jäsentä 86 maasta. Jäsenistä operaattoreita oli 140. Kaupallisessa käytössä oli 101 verkkoa ympäri maapalloa. [2, s. 7]
GSM MoU - jäsenien lukumäärä
Kuva 1.1 GSM MoU -ryhmän kehittyminen
Markkinoiden avautumisen synnyttämä kilpailutilanne on luonut laitevalmistajille uusia haasteita. Matkapuhelinten käyttäjät vaativat laadukkaita ratkaisuja edulliseen hintaan, mikä edellyttää järjestelmävalmistajilta tehokkuutta ja taloudellisuutta kaikissa tuotteen elinkaaren vaiheissa, suunnittelusta laitteen kokoamiseen ja testaamiseen. Laatu on pitkällä tähtäimellä tärkein kilpailuvaltti [3, s. 17]. Yksi tärkeä osa matkaviestin] ärjes-
telmän laadunvarmistusprosessia on ohjelmistojen testaus. Ohjelmistoon kuuluvien keskuskohtaisten tietojen eli asemadatan (exchange data) avulla keskus asetetaan lopul
liseen toimintavalmiuteen. Tietojen avulla määritellään esimerkiksi keskuksen raja
pinnat, laitteistoja erilaiset analyysit. Vika asemadatassa voi estää keskuksen toiminnan lähes kokonaan, joten testausprosessissa onkin erityisesti kiinnitettävä huomiota asema- datan virheettömyyteen.
1.1 Työn tarkoitus
Oy L M Ericsson Ab on ruotsalaisen Ericsson-konsemin suomalainen tytäryhtiö. Sen tehtäviin kuuluvat GSM-järjestelmän osalta mm. toteutusjärjestelmien kokoaminen, testaaminen ja toimittaminen eri markkina-alueille, kuten esimerkiksi Pohjoismaihin, Hollantiin ja Sveitsiin. Toteutusjärjestelmä (application system) on tietyn asiakkaan vaatimusten mukaan sovitettu, Ericssonin digitaaliseen puhelinkeskukseen AXE:en perustuva järjestelmä. Siihen voi kuulua markkinakohtaisia toimintoja, esimerkiksi maakohtaiset merkinannot. Toteutusjärjestelmän pohjalta tuotetaan toiminnoiltaan yhtenäisiä keskuksia tietylle markkina-alueelle ja sen avulla helpotetaan asiakas- projektien hallintaa sekä keskusten tuotantoa ja ylläpitoa. [4, s. 15] [5, s. 4]
Toteutusjärjestelmän perustana käytetään tuotelinjaa (product line), josta valitaan tarvit
tavat toiminnot. Tuotelinjan tarkoituksena on helpottaa toteutusj ärj estelmän suunnittelua ja hallintaa. Lopputuotteen laatu paranee, koska ongelmat tunnistetaan ja ratkaistaan aikaisemmassa vaiheessa. Tuotelinja myös yksinkertaistaa uusien tuotteiden julkista
mista ja toteutusjärjestelmien valmistamista. [6, s. 5]
Yksi Oy L M Ericsson Ab:n tärkeimmistä ja eniten resursseja kuluttavista tehtävistä on uusien ohjelmistoversioiden testaus yhtiön omissa testikeskuksissa. Lukuisista tuetta
vista markkina-alueista johtuen keskusohjelmistojen ylläpito on työlästä, esimerkiksi markkinakohtaisten sovitusten ja keskuskohtaisten tietojen suuren määrän takia. Suuren työmäärän takia ohjelmistojen laatu saattaa kärsiä ja testauksessa kuluu turhaan aikaa vikojen etsimiseen. Valitettavan usein syynä on juuri viallinen asemadata.
Tämän diplomityön tarkoituksena on perehtyä GSM-kytkentäj ärj estelmän asemadatan ylläpitoon testilaitosympäristössä ja kartoittaa eri ratkaisumalleja ylläpitoon liittyvissä käytännön ongelmissa. Asemadataa ei pyritä esittelemään komentotasolla, vaan yleisesti: mitä kaikkea asemadatalla määritellään. Lyhyt käytännön asemadataesimerkki on työn liitteenä.
Diplomityössä käsitellään pääasiassa vain Ericssonin omaa tekniikkaa, joten lähde
viitteinä on käytetty paljon konsernin omia dokumentteja ja kurssimateriaalia. Diplomi
työn aihe on varsin käytännönläheinen, joten suuri osa järjestelmätestaukseen liittyvistä tiedoista on hankittu keskusteluissa testauksen asiantuntijoiden kanssa. He tietävät parhaiten, millaisia ongelmia on olemassa ja pystyvät myös antamaan apua erilaisissa tilanteissa.
1.2 Työn rakenne
Diplomityön teoriaosassa käydään läpi diplomityössä tarvittavat pohjatiedot, jotta kaikki yleisimmät termit tulevat lukijalle tutuksi. Luvussa kaksi esitellään Ericssonin AXE-puhelinkeskuksen rakenne pääpiirteissään. Luvussa kolme esitetään GSM- matkaviestinjärjestelmä ja sen toteutus AXE-tekniikalla. Neljännessä luvussa käydään läpi GSM-toteutusj ärj estelmän testauksen vaiheet ja testiaseman konfiguraatio Oy L M Ericsson Ab:llä. Viidennessä luvussa esitellään GSM-kytkentäjärjestelmän asemadatan rakenne. Kuudennessa luvussa kartoitetaan asemadatan ylläpitoon liittyviä käytännön ongelmia ja esitetään joitakin ratkaisumalleja. Viimeisessä luvussa pohditaan työn tuloksia.
2. AXE-PUHELINKESKUS
AXE on Ericssonin kehittämän puhelinkeskuksen tuotenimi. AXE on digitaalinen SPC-järjestelmä (SPC, Stored Program Control) eli tietokoneeseen talletetut ohjelmat ohjaavat keskuksen toimintaa. AXE kehitettiin analogisten puhelinkeskusten seuraajaksi ja ensimmäinen AXE asennettiin Ruotsiin Södertäljeen jo vuonna 1976. [7, s. 5,11]
AXE:n tärkeimpiä ominaisuuksia ovat reaaliaikaisuus, toimintavarmuus ja modulaa
risuus. Nykyajan televiestintä vaatii puhelinkeskuksen laitteistolta reaaliaikaisuutta.
AXE täyttää kaikki reaaliaikaisen tietokoneen vaatimukset. Toimintavarmuus on toteu
tettu kahdentamalla tärkeimmät keskukset osat. Jos aktiivinen puoli vioittuu, voidaan toimintaa jatkaa keskeytyksettä valmiustilassa olevalla puolella. AXE:n perusajatus on toiminnallinen modulaarisuus, joka mahdollistaa järjestelmän jatkuvan kehittämisen, lisää joustavuutta ja helpottaa järjestelmän käsittelyä, jolloin myös kustannukset piene
nevät. [7, s. 12-16][8, s. 8:3]
AXE:n ohjaus on jaettu keskitettyyn ja hajautettuun arkkitehtuuriin, minkä ansiosta joustavuus on lisääntynyt. Nykyaikaisen puhelinkeskuksen tulee olla joustava kahdes
takin syystä: [7, s. 10]
• Samaa järjestelmää on voitava käyttää eri puolilla maailmaa ja sen on pystyttävä täyttämään toiminnalle asetetut vaatimukset,
e Järjestelmän on oltava sopiva eri televerkko-operaattoreiden tarpeisiin. Kaikki muutokset ja korjaukset täytyy voida tehdä toiminnassa olevaan keskukseen ilman, että puhelinliikenne häiriintyy.
2.1 AXE-järjestelmän laitteistoarkkitehtuuri
AXE:n laitteistoarkkitehtuuri on melko yksinkertainen. Järjestelmän sydän on keskus- prosessori (CP, Central Processor), joka hoitaa keskitetysti monimutkaiset laskenta- tehtävät. Alueprosessorit (RP, Regional Processor) valvovat keskuksen laitteistoa. Ne käsittelevät yksinkertaisia rutiininomaisia tehtäviä ja välittävät tulokset edelleen keskusprosessorille. Näin saadaan laskentaa hajautetuksi ja ainoastaan tärkeimmät
päätökset jäävät keskusprosessorille. Kuvassa 2.1 on esitetty AXE:n laitteistoarkki
tehtuuri. [9, s. 3]
EMB-B EMB-A
RPB-B RPB-A
CP-A I/O-laitteet
Kuva 2.1 AXE. n laitteistoarkkitehtuuri
Keskuksen käyttövarmuutta on lisätty kahdentamalla molemmat keskusprosessori- yksiköt. Keskusprosessoripuolet toimivat rinnakkaisperiaatteella eli ne suorittavat käsky käskyltä samaa ohjelmaa. Toinen on aktiivisena suorittavana prosessorina toisen ollessa valmiustilassa. Keskusyksiköiden toimintaa vertaillaan koko ajan. Jos suorittavassa prosessorissa havaitaan virhe, muuttuu valmiustilassa oleva yksikkö suorittavaksi ja virheellinen prosessori otetaan pois käytöstä. Tämän jälkeen operaattori voi vaihtaa viallisen prosessorikortin uuteen ja tilanne palaa ennalleen. [10, s. 4:2.7]
Myös alueprosessorit on kahdennettu. RP-parit toimivat kuormanjakoperiaatteella.
Molemmat prosessorit suorittavat omia tehtäviään, mutta toisen vikaantuessa voi toinen ottaa myös tämän tehtävät hoitaakseen. Alueprosessorit on liitetty keskusyksiköihin RP- väylillä (RPB, RP-Bus) [10, s. 4:1.9]. Alueprosessoreiden ohjaamat laitteet on sijoitettu ryhmiksi laajennusmoduleihin (EM, Extension Module). Laajennusmodulit liitetään alueprosessoreihin EM-väylillä (EMB, EM-Bus). [10, s. 4:1.19]
Keskusprosessoreihin on liitetty myös tukiprosessorit (SP, Support Processor).
Tukiprosessori ohjaa AXE:en liitettyjä I/O-laitteita, jotka yhdessä muodostavat I/O-ryhmän, tuotenimeltään IOG 11 (IOG, Input-Output Group). I/O-ryhmään kuuluvat mm. kiintolevyt, magneettinauha-asemat, optiset levyt, päätteet ja henkilökohtaiset tietokoneet. [11, s. 4:1.9]
2.2 AXE:n toiminnallinen rakenne
AXE-järjestelmä on jaettu kuvan 2.2 mukaisesti kahteen pääosaan: puhelujen kytkentä tapahtuu kytkentäosassa (APT), jota ohjausosan (APZ) tietokone ohjaa [7, s. 20]. APT ja APZ jakautuvat useisiin osajärjestelmiin, jotka puolestaan koostuvat lukuisista toimintolohkoista. Toimintolohkokäsitteen avulla prosessit saadaan tarkasti määriteltyä ja lohkojen väliset ohjelmasignaalit voidaan standardoida. Signaalit välittävät paramet
reja eri lohkojen välillä [9, s. 81]. Asemadatan kannalta tärkeimmät osajärjestelmät ja lohkot on esitelty tarkemmin työn viidennessä luvussa.
Järjestelmä
taso 1
Järjestelmä
taso 2
Osajärjestelmä- taso
Lohkotaso
Yksikkötaso
Kuva 2.2 AXE-järjestelmän toiminnallinen hierarkia.
Toimintolohko koostuu yksiköistä, jotka voivat olla laitteistoa, RP-ohjelmistoa tai CP- ohjelmistoa. Lohkojen välillä signaalit kulkevat yleensä vain keskusprosessoritasolla (CP-ohjelmistot). Vain harvoissa erikoistapauksissa voivat lohkot lähettää signaaleja toisille lohkoille myös alueprosessoritasolla (RP-ohjelmistot). [9, s. 82]
3. GSM-MATKAVIESTINJÄRJESTELMÄ
Tässä luvussa esitellään GSM-matkaviestinjärjestelmä sekä Ericssonin toteutus GSM- järjestelmästä, tuotenimeltään CME 20.
3.1 Johdanto
Solukkojärjestelmät ovat eräitä kaikkien aikojen nopeimmin kasvavia ja vaativimpia televiestintäaloja. Nykyään ne edustavat suurta osaa kaikista uusista puhelinliittymistä ympäri maailmaa ja tulevaisuudessa digitaalisista solukkojärjestelmistä tulee yleis
maailmallinen viestinnän muoto. [8, s. 1:2]
GSM on yleiseurooppalainen digitaalinen matkaviestinjärjestelmä, joka ratkaisee tärkeimmät analogisten verkkojen kapasiteettirajoitukset. GSM:n parempi taajuuksien hyväksikäyttö ja piensolutekniikka kaksinkertaistavat, jopa kolminkertaistavat järjes
telmän tarjoaman kapasiteetin analogisiin järjestelmiin verrattuna. Näin voidaan palvella huomattavasti useampia tilaajia. GSM on ETSI:n (ETSI, European Telecommunications Standards Institute) määrittelemä yleiseurooppalainen digitaalisen matkapuhelinverkon standardi. Tämä tarkoittaa mm. sitä, että matkaviestintilaaja voi käyttää matka
puhelintaan kaikkialla Euroopassa. GSM-järjestelmä on levinnyt laajalti myös Euroopan ulkopuolelle, mm. Australiassa, Kiinassa ja Indonesiassa on tällä hetkellä toimiva GSM- järjestelmä. [12, s. 63-65]
GSM-järjestelmässä sijainnin seuranta (roaming) on täysin automaattinen. Matka
puhelin voidaan kytkeä päälle missä tahansa GSM:n toiminta-alueella ja järjestelmä päivittää sijaintitiedot automaattisesti tilaajan kotirekisteriin. Sen jälkeen puhelimella voidaan soittaa ja vastaanottaa puheluja. А-tilaajan ei tarvitse tietää В-tilaajan sijaintia.
[8, s. 1:2]
Kansainvälisen sijainnin seurannan lisäksi GSM tarjoaa lukuisia palveluja ja paran
nuksia aiempiin matkaviestinjärjestelmiin verrattuna. Dataliikenne, telefaksi ja lyhyt
sanomapalvelu lisäävät järjestelmän käyttömahdollisuuksia. Äänenlaatu vastaa lähes normaalin puhelinverkon laatua, kuitenkin järjestelmässä käytettävä tehokas puheen
koodaus heikentää laatua kiinteään puhelinverkkoon verrattuna. GSM-verkossa käytet
tävän digitaalisen koodaustekniikan ansiosta radiosignaalin voimakkuus ei vaikuta yhteyden laatuun merkittävästi ennen yhteyden katkeamista, kun signaalin voimakkuus putoaa tietyn rajan alle. Heikossa kentässä GSM toimii siis huomattavasti paremmin kuin analogiset järjestelmät, joissa puhelun laatu heikkenee vähitellen siirryttäessä kauemmas tukiasemasta. Digitaaliset matkaviestimet ovat pienempiä ja kuluttavat vähemmän tehoa kuin niiden analogiset edeltäjänsä. Lisäksi GSM:ssä on jo itsessään toteutettu tiedon salaus, joten tietosuoja on digitaalisessa matkaviestinjärjestelmässä parempi kuin analogisessa. [3, s. 1:2]
3.1.1 GSM-järjestelmän kehityksen historia
GSM:n historia alkoi vuonna 1982, jolloin Pohjoismaat yhdessä Hollannin kanssa lähettivät CEPTdle (CEPT, Conference of European Postal and Telecommunications administration) ehdotuksen yleiseurooppalaisen matkaviestinpalvelun kehittämiseksi 900 MHz:n taajuusalueelle. Analogisten verkkojen rajoitukset olivat tulleet ilmeisiksi:
kysyntä ylitti verkkojen tarjoaman kapasiteetin, verkkojen laatu vaihteli suuresti ja lukuisat eri järjestelmät olivat keskenään yhteensopimattomia. Lisäksi analogiset järjes
telmät olivat tyypillisesti kansallisia, eikä matkapuhelimien käyttö ulkomailla ollut mahdollista, lukuunottamatta pohjoismaista NMT-järjestelmää (NMT, Nordic Mobile Telephone). Yksi este uudelle järjestelmälle oli poistunut muutamaa vuotta aiemmin, kun vuonna 1978 yleiseurooppalaisen matkaviestinnän käyttöön oli varattu kaksi 25 MHz:n taajuuskaistaa 900 MHz:n alueelta. [13, s. 28]
Vuosina 1982-1985 käytyjen keskustelujen perusteella päätettiin rakentaa digitaalinen järjestelmä. Pariisissa järjestettiin vuoden 1986 aikana kenttätestejä, joissa eri yritykset esittelivät erilaisia ratkaisuehdotuksiaan. Toukokuussa 1987 valittiin järjestelmä- ratkaisuksi taajuusjakoisen FDMA- (FDMA, Frequency Division Multiple Access) ja aikajakoisen TDMA-tekniikan (TDMA, Time Division Multiple Access) yhdistelmä, jossa 200 kHz:n levyinen kantoaalto jaetaan edelleen kahdeksaan aikaväliin. Samaan aikaan 13 operaattoria allekirjoittivat yhteistyösopimuksen (MoU, Memorandum of Understanding), jossa luvattiin täyttää GSM-spesifikaatiot määräajassa. GSM-järjes
telmän kaupallisen toiminnan alkamisajankohdaksi valittiin 1.7.1991. [8, s. 1:2-1:3]
3.2 GSM-järjestelmän rakenne, CME 20
CME 20 on Ericssonin kehittämä tietoliikennejärjestelmä, johon kuuluvat kaikki GSM- järjestelmän osat matkaviestimiä lukuunottamatta. Suurin osa CME 20: n sovelluksista on toteutettu AXE-tekniikalla. Yleisten AXE:n osien lisäksi on GSM:n erityisominai
suuksia varten kehitetty uusia ohjelmistomoduleita tai muokattu vanhoja laitteisto- yksiköitä. Kuvassa 3.1 esitetty CME 20 -järjestelmä koostuu kolmesta pääosasta:
kytkentäjärjestelmästä, tukiasemajärjestelmästä sekä käyttö- ja kunnossapitojärjestel
mästä. [14, s. 3]
PLMN
PSPDN PS TN
• A-rajapinta
CSPDN ISDN
rajapinta BSC
(AXE)
BTS (RBS 2000) (RBS 200)
OMC (TMOS)
MSC/VLR (AXE)
HER (AXE)
AUC (VAX)
Kuva 3.1 CME 20 -järjestelmän osat.
Kytkentäj ärj este lmä (SS, Switching System) koostuu niistä komponenteista, jotka reitittävät ja kytkevät puhelut. Lisäksi tilaajia ja tilaajalaitteita koskevia tietoja tallenta
vien komponenttien katsotaan kuuluvan kytkentäj ärj estelmään. Kytkentäj ärj estelmän osia ovat:
• matkapuhelinkeskus (MSC, Mobile services Switching Center),
• vierailijarekisteri (VLR, Visitor Location Register),
• kotirekisteri (HLR, Home Location Register),
• tunnistuskeskus (AUC, Authentication Center) sekä
• laitetunnusrekisteri (EIR, Equiment Identity Register).
Tukiasemajärjestelmä (BSS, Base Station System) hoitaa GSM-verkon radiotien hallin
nan, sovittaa radiotien kiinteään verkkoon ja hallitsee radiotien resursseja. Sen osat ovat:
• tukiasemaohjain (BSC, Base Station Controller) sekä
• tukiasema (BTS, Base Transceiver Station).
Käyttö- ja kunnossapitokeskus (OMC, Opearation and Maintenance Center) on verkon komponentti, josta käsin GSM-operaattori voi valvoa ja ohjata koko verkon toimintaa.
OMC:n avulla voidaan myös paikantaa vikatilanteita, mitata puhelinliikennettä ja valmistella erilaisia tilastoja. [8, s. 19:2]
CME 20-järjestelmän komponenttien lisäksi GSM-järjestelmään kuuluu verkon pääte
laite, matkaviestin (MS, Mobile Station), joka muodostuu matkaviestinlaitteesta ja tilaajan SIM-kortista (SIM, Subscriber Identity Module). SIM on matkaviestimeen sijoitettava kortti, joka sisältää tilaajan tunnistamiseen ja radioliikenteen salaamiseen tarvittavia tietoja, kuten esimerkiksi tilaajan tunnistusavaimen ja kansainvälisen matkaviestintilaajan tunnuksen. Ilman SIM-korttia voidaan matkaviestimestä soittaa ainoastaan hätäpuheluja. [8, s. 14:2-14:7]
3.2.1 Matkapuhelinkeskus (MSC/VLR)
CME 20 -järjestelmässä matkapuhelinkeskus MSC ja vierailijarekisteri VLR on aina toteutettu samassa tietoliikennesolmussa. Näin voidaan välttää MSC:n ja VLR:n välillä oleva suuri merkinantokuorma, sillä niiden välinen rajapinta toteutetaan kokonaan AXE:n sisällä. Myös datapalvelut mahdollistava GlWU-yksikkö (GIWU, GSM Interworking Unit) on yhdistetty CME 20 -järjestelmän matkapuhelinkeskukseen.
[14, s. 25]
Matkapuhelinkeskus on GSM-järjestelmän ydin. Se huolehtii kaikista kytkentätoimin- noista, joita tarvitaan oman alueen, niin sanotun MSC-alueen matkapuhelintilaajien palvelemiseen. MSC toimii linkkinä tukiasemajärjestelmän ja kiinteiden tietoliikenne
verkkojen välillä. [15, s. 4]
Normaalien kytkentätehtävien lisäksi matkapuhelinkeskuksen täytyy selviytyä seuraa- vista tehtävistä: [15, s. 5]
• Tilaajien liikkuvuudesta johtuvat toiminnot, esimerkiksi haku (paging); toiminto, jolla kutsuttu matkaviestin tai matkaviestintilaaja paikallistetaan ennen varsinaisen yhteyden muodostamista.
• Puhelunaikaisten radioresurssien hallinta: keskus ohjaa tukiasemajärjestelmää, jotta se osaa valita oikean radiokanavan yhteyden eri vaiheissa.
• Tukiasemajärjestelmän kanssa käytettävän merkinantoprotokollan hallinta.
• Sijainnin rekisteröinti; toiminto, jonka avulla matkaviestinverkko pitää yllä tietoja matkaviestimen sijainnista.
e Kanavanvaihto; toiminto, jossa radiokanavaa vaihdetaan puhelun aikana siten, että puhelun jatkuminen on mahdollista. Kun matkaviestin siirtyy puhelun aikana yhden tukiasemajärjestelmän alueelta toiselle, täytyy keskuksen suorittaa kanavanvaihto.
• Matkaviestimelle tulevan puhelun reitityksen varmistaminen.
• Merkinantotietojen vaihto muiden verkkokomponenttien kanssa.
• Vaadittujen DTMF- ja datamerkinannon yhteistoimintojen hoitaminen. (DTMF, Dual Tone Multi-Frequency)
• Tukiasemajärjestelmän ja VLR:n välillä tapahtuvan salauskoodien siirron tukeminen.
• Kaiunpoistajien toiminnan valvominen.
• Lyhytsanomapalvelun (SMS, Short Message Service) tukeminen.
Matkapuhelinverkko on yhteydessä tavalliseen kiinteään puhelinverkkoon niin sanotun kauttakulku-MSC:n (GMSC, Gateway-MSC) kautta. Kiinteästä puhelinverkosta tulevat puhelut ohjataan aluksi GMSC:hen, joka reitittää ne oikealle matkapuhelinkeskukselle käyttäen apuna tilaajan kotirekisteriltä saamiaan tietoja. [15, s. 6]
Merkinannossa muihin verkkoihin matkapuhelinkeskus käyttää kyseisen verkon merkin
antoa (esimerkiksi ISUP, ISDN User Part tai TUP, Telephone User Part). Tukiasema
järjestelmän kanssa se käyttää rajapinnalle määriteltyä В S S AP-yhtey skäy täntöä (BSSAP, BSS Application Part). Muihin GSM-verkon komponentteihin matkapuhelin
keskuksella on MAP-merkinantoyhteys (MAP, Mobile Application Part).
Vierailijarekisterin keskeinen osa on tietokanta, johon tarvittavat tilaajaa koskevat tiedot on tilapäisesti tallennettu siksi ajaksi, kun tilaaja on kyseisen rekisterin alueella. Kun uusi tilaaja tulee VLR:n alueelle, hakee rekisteri tilaajaa koskevat tiedot tilaajan omasta HLR-tietokannasta. Samalla päivitetään kotirekisterissä oleva tilaajan sijaintitieto [8, s. 2:3]. Välittyvää tietoa on esimerkiksi tilaajan MSISDN- ja IMSI-numerot, mahdolliset käyttörajoitukset sekä aktivoidut palvelut ja niiden tiedot. Laitetiedot rekisteri saa myös matkapuhelinkeskuksen kautta matkaviestimeltä. Vierailijarekisteri tietää liikennealueen tarkkuudella, missä matkaviestin on ja myös sen, onko tilaaja tavoitettavissa vai ei. Rekisteri tallentaa myös tiedot salaamiseen ja väärinkäytön estämiseksi [16, s. 6]. Vierailijarekisteri voi palvella yhtä tai useampaa matkapuhelin
keskusta, joihin kaikkiin on oltava MAP-yhteyskäytäntöä käyttävät merkinantoyhteydet.
Lisäksi vierailijarekisterin täytyy tukea merkinantoyhteyksiä kaikkiin verkon kotirekis- tereihin.
3.2.2 Kotirekisteri, HLR
Kotirekisteri HLR on tietokanta, jota käytetään matkaviestintilaajien hallintaan. Verkko- operaattori tallettaa kotirekisteriin tilaajan pysyvät tiedot, esimerkiksi kansainvälisen matkaviestintilaajan tunnuksen (IMSI, International Mobile Subscriber Identity), matkaviestintilaajan kansainvälisen ISDN-numeron (MSISDN, Mobile Subscriber International ISDN Number), tiedot tilatuista palveluista ja mahdollisen prioriteetti- aseman. Lisäksi kotirekisteri sisältää muuttuvia tilaajatietoja, esimerkiksi tiedon tilaajan sijainnista (VLR-osoite), vaellusnumeron (MSRN, Mobile Subscriber Roaming Number), tilaajan alueelliset käyttörajoitukset ja tilaajan tunnistustiedot. [17, s. 13]
Kotirekisteri voidaan CME 20:ssä toteuttaa joko itsenäisenä fyysisenä kokonaisuutena tai yhdistettynä matkapuhelinkeskukseen. Yhdistetty MSC/VLR/HLR on sopiva pienille tai toimintaansa aloitteleville operaattoreille. Vaikka kotirekisteri olisikin matkapuhelin
keskuksen yhteydessä, on siitä oltava MAP-merkinantoyhteys muihin tietoliikenne- solmuihin. [8, s. 8:8]
3.2.3 Tunnistuskeskus, AUC
Tunnistuskeskus AUC on GSM-verkon komponentti, joka säilyttää tilaajatietoja matkaviestintilaajan tunnistamiseksi ja radiotiellä välitettävän informaation salaami
seksi. Tunnistuskeskus välittää tunnistus- ja salaustiedot tilaajan kotirekisterin kautta vierailijarekisterille ja matkapuhelinkeskukselle, jotka suorittavat tilaajan tunnistuksen [17, s. 10]. Tunnistuskeskus on toteutettu CME 20 -järjestelmässä sovellusohjelmis
toina, jotka toimivat VAX-tietokoneympäristössä. Tunnistuskeskuksesta on merkin
antoyhteydet matkapuhelinkeskukseen ja kotirekisteriin.
Tunnistuskeskus generoi kotirekisterille niin sanottuja triplettejä, jotka ovat kolme lukua käsittäviä numerosarjoja. Yksi luvuista on satunnaisluku (RAND, Random number), jonka pituus on 128 bittiä. Kaksi muuta ovat tilaajakohtaisesta tilaajan tunnistus- avaimesta (K¡, subscriber authentication key) ja satunnaisluvusta määrätyillä algorit
meilla laskettuja koodilukuja: S RES (SRES, Signed Response) ja Kc (ciphering key).
SRESm pituus on 32 bittiä ja Kc:n pituus 64 bittiä. Jokaiselle tilaajalle lasketaan siis erikseen omat tripletit. Radiotiellä matkaviestimelle lähetetään ainoastaan satunnais
luku. Matkaviestin laskee satunnaisluvun ja tilaajan SIM-kortilla olevan tunnusavaimen K¡ avulla koodiluvun SRES, jonka se lähettää takaisin matkapuhelinkeskukselle. Keskus vertailee saamaansa SRES:iä tripletistä laskettuun ja päättelee vertailun perusteella, onko yhteydessä oleva matkaviestin oikeutettu käyttämään verkkoa. Matkaviestin laskee saamastaan satunnaisluvusta myös salatun puhesignaalin avaamiseksi tarvittavan avaimen Kc. [8, s. 10:15-10:17]
3.2.4 Laitetunnistusrekisteri, EIR
Laitetunnistusrekisteri EIR on tietokanta, johon on talletettu GSM-järjestelmässä käytet
tävät kansainväliset matkaviestimien laitetunnukset (IMEI, International Mobile station Equipment Identity). Rekisteri ylläpitää kolmea listaa: valkealle listalle kuuluvat kaikki tyyppihyväksytyt matkaviestimet, mustalla listalla ovat verkosta suljettavat laite- tunnukset ja harmaalla listalla olevia tarkkaillaan. Rekisterin avulla matkapuhelinkeskus pystyy estämään varastetun tai tyyppihyväksymättömän laitteen käytön. Laitetunnistus
rekisteri on merkinantoyhteydessä matkapuhelinkeskuksiin ja se käyttää MAP- yhteyskäytäntöä [8, s. 10:21]. CME 20 -järjestelmässä laitetunnistusrekisteri on toteu
tettu tunnistuskeskuksen tavoin sovellusohjelmistoina. EIR ja AUC voidaan toteuttaa samassa tietoliikennesolmussa, mutta ne voivat olla myös eri tietokoneissa.
3.2.5 Tukiasemaohjain, BSC
Tukiasemaohjain BSC vastaa yhden tai useamman tukiaseman ohjauksesta ja useim
mista radioliikenteen toiminnoista. Tukiasemaohjaimen tehtäviä ovat mm.:
[8, s. 12:2-12:6]
• tukiasemajärjestelmän kanavaresurssien hallinta; BSC huolehtii liikenne- ja ohjaus- kanavien jakamisesta solujen kesken,
• yhteyksien käsittely matkaviestimeen; BSC valvoo yhteyksien muodostumista matkapuhelinkeskuksen alustuksen jälkeen,
• matkaviestimen paikallistaminen ja kanavanvaihdon valvonta; kanavanvaihtopäätös perustuu jatkuvaan puheyhteyden laadun tarkkailuun,
e haun hallinta; BSC jakaa keskukselta saamansa hakusignaalin tukiasemille,
• tilastotietojen kerääminen tukiasemilta, mm. kanavanvaihtojen ja katkenneiden puhelujen määrät [18, s. 18],
• koko tukiasemajärjestelmän käyttö- ja kunnossapitotehtävien hallinta sekä
• BSC:n ja tukiasemien välisen siirtoverkon hallinta.
Ericssonin tukiasemaohjain on toteutettu AXE-tekniikalla. Näin on voitu täyttää järjes
telmän vaatimukset luotettavuuden, joustavuuden ja kapasiteetin suhteen. Jotta radio- resursseja voitaisiin käyttää mahdollisimman hyvin ja estää väliaikaisten liikennekuor
mien aiheuttamat ongelmat, on BSC:n oltava tarpeeksi tehokas [8, s. 12:2]. CME 20 - järjestelmässä keskus, kotirekisteri ja tukiasemaohjain voidaan yhdistää samaan tilaan, esimerkiksi konttiin. Yhdistetty MSC/BSC on halpa, liikuteltava ja nopeasti käyttöön otettavissa oleva toteutus CME 20 SS/BSS -arkkitehtuurista, jota voidaan käyttää GSM- verkon perustamisvaiheessa tai operaattorien pieniin kapasiteettitarpeisiin. [14, s. 2]
3.2.6 Tukiasema, BTS
Tukiasema BTS ohjaa liikenteen radiotielle ja -tieltä. Yksi tukiasema voi koostua useammasta lähetin-vastaanotin -yksiköstä (TRX, Transceiver), joista jokainen pystyy
käsittelemään kahdeksaa täyden nopeuden liikennekanavaa 200 kHz:n levyisellä kanto
aallolla. Tukiasema toimii tukiasemaohjaimen valvonnassa kattaen alueen, johon voi kuulua useita soluja. Tukiaseman tehtäviin kuuluvat mm. [8, s. 13:2-13:6]:
• sanomien välittäminen tukiasemaohjaimelta radiotielle ja radiotieltä tukiasema
ohjaimelle,
• taajuushyppelyn suorittaminen,
• järjestelmäinformaation ja hakusignaalin lähetys,
• laatumittaukset; tukiasema välittää matkaviestimen mittaaman downlink-signaalin tehon edelleen BSC:lle. Tukiasema tarkkailee myös matkaviestimen lähettämän signaalin laatua
• kulkuviipeen (time alignment) mittaus matkaviestimestä tukiasemaan,
• lähetin-vastaanottimien ja matkaviestimien tehotasojen valvonta sekä
• radiosignaalin multipleksointi, kanavakoodaus, lomitus ja salaus.
CME 20 -järjestelmän tukiasemina käytetään Ericssonin kehittämiä RBS-laitteita (RBS, Radio Base Station). RBS 200 on tarkoitettu sisätiloihin ja RBS 203 ulkotiloihin.
Lisäksi valittavana on uusi RBS 2000 -tukiasemaperhe. Sisätiloihin tarkoitettuun RBS:ään voidaan kytkeä kaikkiaan 16 lähetin-vastaanotinta. RBS:n suunnitteluperiaat
teiden mukaan lähetin-vastaanottimien yhteisten osien määrä on pyritty minimoimaan.
Tällä tavalla saatu laitteistoredundanssi rajaa mahdollisen vian vaikutuksen yhteen lähetin-vastaanotin -yksikköön. [14, s. 28-29]
3.2. 7 Käyttö- ja kunnossapitokeskus, OMC
CME 20 -järjestelmässä käyttö- ja kunnossapitokeskus on toteutettu Ericssonin omana järjestelmänä. Siitä käytetään nimitystä käyttö- ja tukijärjestelmä (OSS, Operation and Support System). OSS tarjoaa keskitetyn tason, josta voidaan valvoa kaikkia CME 20 - järjestelmän solmuja.
Käyttö- ja tukijärjestelmä suorittaa mm. seuraavia toimintoja: [8, s. 19:2]
e kytkentä] ärj estelmän hallinta (esimerkiksi analyysitaulukoiden muuttaminen),
• tilaajatietojen hallinta,
• verkkokonfiguraation hallinta,
• lähetin-vastaanotin -yksiköiden hallinta ja
• mittaustoiminteet.
Käyttö- ja tukijärjestelmän tekninen toteutus perustuu Ericssonin kehittämään tietoliikenneverkon hallintajärjestelmään: TMOS (TMOS, Telecommunications Management and Operations Support). Sen eri sovellusten avulla voidaan hallita monia erityyppisiä tietoliikenneverkkoja, kuten tavallisia puhelinverkkoja, älyverkkoja ja solukkoverkkoja. [19, s. 40]
3.3 GSM-verkon aluejako
GSM-verkko on jaettu hierarkkisesti erilaisiin alueisiin kuvan 3.2 mukaisesti, jotta puhelujen reitittäminen olisi helpompaa ja tehokkaampaa. Järjestelmäalue kattaa kaikki GSM-sopimuksen hyväksyneet maat. Tilaaja voi liikkua eri puolilla järjestelmäaluetta ja olla tavoitettavissa automaattisen sijainnin seurannan ansiosta. [8, s. 2:4]
Keskusalue B2
Kuva 3.2 GSM-verkon hierarkkinen aluejako
Matkaviestinverkon toiminta-alue (PLMN area, Public Land Mobile Network area) on yhden operaattorin ylläpitämä GSM-verkon kattama alue. Verkkoja voi olla useita
yhdessä maassa ja niiden kattamat alueet saattavat maantieteellisesti peittää toisensa, esimerkiksi Suomessa GSM-palveluja tarjoavat Telecom Finland Oy ja Radiolinja Oy.
[8, s. 2:5]
Matkaviestinverkon toiminta-alue on jaettu yhteen tai useampaan keskusalueeseen (MSC area), joka on yhden matkapuhelinkeskuksen toiminta-alue. GSM-tilaajalle tuleva puhelu ohjataan siihen keskukseen, jonka alueella puhelun vastaanottaja on. [8, s. 2:5]
Keskusalue on jaettu yhteen tai useampaan sijaintialueeseen (LA, Location Area).
Matkaviestin voi liikkua sijaintialueella ilman, että sitä koskevia sijaintitietoja päivi
tetään GSM-verkossa. Vierailijarekisteri tietää siis matkaviestimen sijainnin sijainti
alueen tarkkuudella. Kun suoritetaan matkaviestimen haku (paging), vain sijaintialueen tukiasemat lähettävät hakusanoman. Tietyn sijaintialueen tunnistamiseen käytetään sijaintialueen tunnusta (LAI, Location Area Identity). [8, s. 2:5-2:6]
Sijaintialue muodostuu soluista (cell), jotka ovat tukiasemien lähetin-vastaanottimien peittoalueita. Jokaisella solulla on oma kansainvälinen tunnuksensa (CGI, Cell Global Identity), jota verkko käyttää solun tunnistamiseen. Matkaviestin tunnistaa tietyn solun tukiaseman kansainvälisen värikoodin (BSIC, Base Station Identity Code) perusteella.
3.4 GSM-järjestelmän perusliikennetapaukset
Digitaalisen solukkoverkon toiminta on varsin monimutkaista tilaajien liikkuvuuden aiheuttaman runsaan merkinannon vuoksi. Perusliikennetapauksia ovat sijainnin päivitys, puhelu matkaviestimestä, puhelu matkaviestimeen ja kanavanvaihto yhteyden aikana, jotka käsitellään pääpiirteissään seuraavaksi.
3.4.1 Sijainnin päivitys
Matkaviestin joutuu liikkuessaan suorittamaan sijainnin päivityksiä (location updating).
Tukiasema lähettää koko ajan sijaintialuetunnusta, jonka matkaviestin tallentaa muistiin.
Kun tilaaja liikkuu toisen sijaintialueen soluun tai vastaanotettu tunnus muuttuu, joutuu matkaviestin tekemään sijainnin päivityksen. Jos matkaviestin pysyy yhdessä keskus
alueessa, ei tilaajan kotirekisteriin tarvitse ilmoittaa sijainnin päivityksestä. Keskus
alueen muuttuessa myös kotirekisterin tiedot on päivitettävä. Matkapuhelinkeskus päättelee tilaajan kotirekisterin osoitteen matkaviestimeltä saamansa IMSI-numeron perusteella. Kotirekisteri suorittaa sijainnin poisto -proseduurin vanhan keskusalueen matkapuhelinkeskuksen kanssa. [8, s. 7:3-7:7]
3.4.2 Puhelu matkaviestimestä
Kun matkaviestintilaaja on valinnut В-numeron, matkaviestin pyytää aluksi järjestel
mältä käyttöönsä merkinantokanavaa, jota käytetään yhteyden muodostuksessa sanomien vaihtoon. Pyyntö tehdään hajasaantikanavalla (RACH, Random Access Channel). Kun tilaaja on tunnistettu, salaus aloitettu ja tilaajan haluama palvelu analysoitu, keskuksen ja tukiasemaohjaimen välille muodostetaan yhteys ja matka
viestimen käyttöön varataan liikennekanava (TCH, Traffic Channel). Keskus yhdistää puhelun kutsutun tilaajan ja matkaviestimen välillä. Puhelu voi suuntautua matka
viestinverkkoon tai yleiseen puhelinverkkoon. [8, s. 7:11-7:12]
3.4.3 Puhelu matkaviestimeen
Koska puhelu matkaviestimeen vaatii monimutkaista merkinantoa, käydään se seuraa- vassa läpi vaiheittain. Puhelu voi tulla matkaviestinverkosta tai yleisestä puhelin
verkosta. Kuva 3.3 esittää merkinantoreitit puhelua käynnistettäessä. [20, s. 19]
1. Kaikki GSM-verkkoon tulevat puhelut ohjataan ensin lähimpään kauttakulku- MSC:hen (GMSC).
2. GMSC kysyy matkaviestintilaajan kotirekisteriltä (HLR), minkä matkapuhelin
keskuksen (MSC/VLR) alueella matkaviestin (MS) on. Matkaviestintilaajan kansainvälinen ISDN-numero (MSISDN) osoittaa tilaajan omaan kotirekisteriin, josta saadaan tilaajan IMSI-numero. IMSI-numerolla voidaan puolestaan tunnistaa jokainen matkaviestintilaaja.
3. Kotirekisteri kysyy matkapuhelinkeskukselta niin sanotun vaellusnumeron (MSRN), jota käytetään puhelun reitittämiseen oikeaan keskukseen. Keskus varaa käyttämät
tömän vaellusnumeron ja yhdistää siihen tilaajan IMSI-numeron.
4. Vaellusnumero lähetetään kotirekisterin kautta GMSCdle.
5. GMSC reitittää saamansa vaellusnumeron avulla puhelun oikealle matkapuhelin
keskukselle.
6. Vastaanottaessaan puhelun matkapuhelinkeskus käyttää vaellusnumeroa matka
viestimen IMSI-numeron selvittämiseen. Keskus paikantaa matkaviestimen sijainti
alueen ja vapauttaa vaellusnumeron uudelleen käytettäväksi.
7. Matkaviestimen sijaintialueen tukiasemat (BTS) lähettävät hakusanoman.
8. Kun matkaviestin vastaa hakuun, suoritetaan tilaajan tunnistus, salaustavan valinta ja IMEI-numeron tarkistus.
9. Jos tunnistus on hyväksytty ja salaus onnistunut, yhdistetään puhelu keskuksesta tukiasemaohjaimeen ja edelleen tukiasemaan. Tukiasemassa valitaan radiotielle puhelua varten tarvittavat liikennekanavat.
Kuva 3.3 Puhelu matkaviestimeen
3.4.4 Kanavanvaihto
Kanavanvaihto (handover) tarkoittaa merkinantokanavan vaihtoa yhteyden muodos
tuksen aikana tai liikennekanavan vaihtoa puhelun aikana. Matkaviestin ja tukiasema mittaavat koko ajan liikennekanavan signaalin voimakkuutta ja lähetyksen laatua.
Matkaviestin mittaa lisäksi naapuri solujen lähetyskanavataajuuksien signaalien voimak
kuutta. Tukiasemaohjain päättää kanavanvaihdosta tukiasemalta ja matkaviestimeltä saamiensa tietojen perusteella. Kanavanvaihtoproseduuri vaihtelee sen mukaan, mihin tukiasemaan, tukiasemaohjaimeen ja keskukseen uusi solu kuuluu. Jos uuden solun tukiasema kuuluu samaan tukiasemajärjestelmään kuin vanha solu, tehdään kanavan-
vaihto BSC:n sisällä. Uuden solun kuuluessa toiseen BSC:hen suoritetaan kanavan
vaihto MSC:n kautta uuden BSC:n tukiasemaan. Monimutkaisin tapaus on toisen keskusalueen soluun tapahtuva kanavanvaihto. [8, s. 7:18-7:22]
3.5 Radiotie
GSM-järjestelmässä käytetään siis radiotiellä aikajakoisen TDMA-kanavointitekniikan ja taajuus]akoisen FDMA-kanavointitekniikan yhdistelmää. FDMA:n avulla käytettä
vissä oleva taajuusalue jaetaan 200 kHz:n taajuuskaistoihin. TDMA-tekniikalla taajuus
kaista pilkotaan lisäksi aikaväleihin (time slot), jolloin samalla kantoaaltotaajuudella voidaan välittää useampia samanaikaisia puheluja. Lähetin-vastaanottimien tarve FDMA:han verrattuna siis vähenee. GSM:ssä yhdelle kantoaaltotaajuudelle sopii kahdeksan täyden nopeuden tai 16 puolen nopeuden kanavaa. TDMA ei kuitenkaan sinänsä tehosta taajuusalueen käyttöä analogisiin järjestelmiin verrattuna, koska esimerkiksi NMT 900 -järjestelmässä on varattu 25 kHz:n taajuuskaista yhtä kanavaa kohti. GSM:n paremmat kapasiteettiominaisuudet perustuvat digitaalisen tiedonsiirron sekä järjestelmässä käytettyjen tehonsäädön, puheaktiviteetin tunnistuksen (VAD, Voice Activity Detection) ja epäjatkuvan lähetyksen (DTX, Discontinuos Transmission) aikaansaamaan häiriöherkkyyden pienenemiseen. Tällöin voidaan solukkoverkkoa suunniteltaessa käyttää samaa taajuutta useammin [13, s. 188]. GSM-järjestelmässä käytetään lisäksi ns. hidasta taajuushyppelyä (slow frequency hopping) parantamaan yhteyden laatua. Hitaan taajuushyppelyn periaate on, että matkaviestin lähettää jokaisen aikavälinsä eri taajuudella tiettyä algoritmia apuna käyttäen. GSM-radiotiellä esiintyy yleisesti niin sanottua monitie-etenemistä, jolloin voidaan myös puhua Rayleigh- häipyvästä kanavasta. Rayleigh-häipyminen riippuu taajuudesta eli häipymät esiintyvät eri taajuuksilla eri aikaan. Taajuushyppelyn avulla vain osa informaatiosta menetetään häipymien takia ja järjestelmän virheenkorjaus pystyy palauttamaan tiedon entiselleen.
[8, s. 3:4-3:10]
GSM:n käyttöön on 900 MHz:n taajuusalueelta varattu kaksi 25 MHz:n levyistä taajuuskaistaa: 890-915 MHz ja 935-960 MHz. Siten järjestelmän käytössä on 124 kaksisuuntaista kantoaaltotaajuutta, eli 992 kanavaa. Tulevaisuudessa taajuusaluetta on tarkoitus laajentaa kahdella 10 MHz:n taajuuskaistalla. Tällöin järjestelmään saadaan 50
kantoaaltotaajuutta lisää. Järjestelmässä käytetty modulaatiomenetelmä on GMSK (GMSK, Gaussian Minimum Shift Keying). Menetelmä valittiin, koska se käyttää taajuusspektriä suhteellisen tehokkaasti ja demodulointi ei ole liian monimutkaista.
[13, s. 188, 254]
3.6 Järjestelmän palvelut
GSM-järjestelmän palvelut ovat operaattorien käyttäjille tarjoamia matkaviestintään liittyviä toimintoja. Ne perustuvat ISDN-verkon (ISDN, Integrated Services Digital Network) palveluihin, mutta palveluja on täytynyt sovittaa matkaviestinnän erikois
vaatimuksiin. Näin pyritään siihen, että GSM-verkko toimii mahdollisimman saumat
tomasti yhdessä muiden verkkojen kanssa. [8, s. 15:2]
GSM:n palvelut jaetaan peruspalveluihin ja lisäpalveluihin ISDN-konseptin mukaisesti.
Peruspalvelut voidaan jakaa edelleen kahteen ryhmään: [21, s. 12]
• Verkkopalvelut (bearer services) mahdollistavat tiedonsiirron verkon liitäntä- pisteiden välillä. Ne käyttävät ainoastaan OSI-mallin (OSI, Open Systems Interconnection) kolmea alinta tasoa [21, s. 16]. Verkkopalveluja ovat esimerkiksi piirikytkentäinen asynkroninen tai synkroninen dupleksiyhteys, piirikytkentäinen asynkroninen kaksisuuntainen PAD-yhteys (PAD, Packet Assembly/Disassembly) sekä vuorottainen puhe-ja datayhteys. [22, s. 10-11]
• Telepalvelut (teleservices) antavat täydellisen yhteyden tilaajien välille. Ne sisäl
tävät siten myös päätelaitteiden ominaisuudet. Kaikki OSI-mallin kerrokset 1-7 ovat käytössä. Telepalvelut rakentuvat verkkopalvelujen tarjoamien yhteyksien päälle [21, s. 17]. Telepalveluja ovat mm. puheen siirto, lyhytsanomapalvelu, sanoman
välitys ja ryhmän 3 telefaksi. [23, s. 10]
Lisäpalvelut (supplementary services) muuntavat tai täydentävät peruspalveluja.
Operaattori voi antaa lisäpalveluja jokaisen tilaajan käyttöön tai tilaaja voi saada lisä
palvelun käyttöönsä tilaamalla sen erillistä korvausta vastaan. Lisäpalvelujen täytyy kuitenkin liittyä johonkin peruspalveluun, operaattori ei voi tarjota niitä asiakkaille itsenäisinä palveluina. Sama lisäpalvelu saattaa liittyä useampaankin peruspalveluun [21, s. 13]. Lisäpalveluja ovat mm. А-tilaajan numeron ilmaisu ja ilmaisun esto,
kutsunsiirrot, puhelunsiirto, koputus, neuvottelupuhelu, maksunosoitus sekä lähtevien tai tulevien puhelujen esto. [24, s. 14]
Telepalvelut
Kohdeverkko
GSM PLMN Kauttakulku-
verkko
Kuva 3.4 GSM-verkon palvelut
GSM:n palvelut kuvataan ISDN:n tavoin tarkemmin erilaisten määreiden avulla.
Tällaisia ovat esimerkiksi informaation siirtomuoto ja siirtonopeus. Eräs GSM:lle ominainen määre on “vaadittu radiokanava”, joka voi olla joko täysi- tai puol¿nopeuk
sinen. Käyttäjä voi myös hyväksyä jomman kumman, mutta asettaa toisen etusijalle.
Yhteyselementiksi kutsuttu määre voi saada arvot läpinäkyvä (transparent) tai läpi
näkymätön (non-transparent). Läpinäkyvässä palvelussa tiedonsiirron viive ja siirto
nopeus ovat koko yhteyden ajan kiinteitä. Tämä palvelu ei kuitenkaan sisällä mitään erityisiä tiedonsiirrossa käytettäviä virheenkorjausmekanismeja, joten virhetiheys saattaa olla huomattavan suuri. Läpinäkymättömässä siirrossa virheenkorjaus on toteu
tettu käyttämällä RLP-yhteyskäytäntöä (RLP, Radio Link Protocol), joten bittivirhe
suhde on huomattavasti alhaisempi kuin läpinäkyvässä siirrossa, tyypillisesti jopa alle 10"8 [25, s. 3]. Tässä palvelussa tiedonsiirron viive ja siirtonopeus vaihtelevat radiotien olosuhteiden mukaan. Useilla laitevalmistajilla on päätelaitteita, GSM-puhelimia ja tiedonsiirtosovittimia, jotka mahdollistavat jomman kumman palvelun käytön. [26, s. 2]
4. GSM-TOTEUTUSJÄRJESTELMÄN TESTAUS
Tässä luvussa käydään tarkemmin läpi Oy L M Ericsson Ab:llä tehtävän toteutus] ärj es
teinään testauksen vaiheet. Lisäksi esitellään testilaitoksen laitteistokonfiguraatio ja testauksessa käytettäviä apuvälineitä.
4.1 Toteutusjärjestelmän toiminnan varmistaminen
Kun uusia toimintoja otetaan käyttöön, syntyy uusi versio toteutus]ärjestelmästä. Tällöin täytyy suorittaa toteutusjärjestelmän toiminnan varmistaminen (application system verification). Siinä testataan uusia toimintoja ja niiden vaikutusta järjestelmään laajasti, mutta ei yksityiskohtaisesti. Käytössä on testilaitos (system test plant), jossa testejä voi tehdä mahdollisimman aidossa ympäristössä. Tavoitteena on varmistaa, että määrätyt toiminnot sisältyvät toteutus]ärjestelmään ja että ne toimivat oikein. Järjestelmän pitää toimia halutulla tavalla, kun markkinakohtaiset asetukset ovat käytössä. Toteutus- järjestelmän toiminnan varmistaminen voidaan jakaa eri vaiheisiin: testianalyysi ja -suunnitelma, testiohjeiden tekeminen, testikonfiguraation kokoaminen ja testaus.
[27, s. 1:1.1, 1:1.14-1:1.16]
Testianalyysissä pyritään selvittämään ne tapaukset, jotka on jo testattu tuotelinjatasolla.
Toteutusjärjestelmän toiminnan varmistamisessa voidaan keskittyä tiettyjen perus
tapausten lisäksi markkinakohtaisten ominaisuuksien ja niiden vaikutusten testaamiseen.
Lisäksi analyysissä arvioidaan myös kustannukset, tunnistetaan ongelma-alueet ja selvitetään testien keskinäinen tärkeysjärjestys. Toiminnan varmistamisesta ja siihen käytettävistä resursseista tehdään testisuunnitelma. [27, s. 1:1.6-7]
Testiohj eiden tarkoituksena on kuvata, kuinka toiminnot ja markkinakohtaiset parametrit testataan. Ne eivät käsittele erikoistapauksia, vaan keskittyvät normaalin toiminnan testaamiseen. Erikoistapaukset, kuten virheilmoitukset, on testattu jo aikaisemmissa vaiheissa, toiminto-ja järjestelmätesteissä. [27, s. 1:1.10]
Testikonfiguraation kokoaminen on tärkeä osa testauksen valmistelua. Testikonfigu- raatio koostuu tarvittavasta laitteistokokoonpanosta, ohjelmistoista, dokumentaatiosta,
asemadatasta ja testaustyökaluista. Konfiguraatio perustuu testianalyysiin, joten sillä on pystyttävä tekemään analyysissä määritellyt testitapaukset. Testikonfiguraation keskuksilla on oltava oikea ohjelmistotaso. Tarvittavat toiminnot ja muutospaketit on oltava asennettuina ennen testauksen aloittamista. Lisäksi ennen testejä on keskuksilla voitava tehdä normaaleja liikennetapauksia, jotta uusien toimintojen tai muutosten vaikutus järjestelmään voidaan saada selville. [27, s. 3:1.2-3]
Testauksessa tarkistetaan, että sovellus sisältää asiakkaan vaatimusten mukaiset toiminnot. Toiminnan varmistaminen keskittyy seuraaviin alueisiin: [27, s. 1:1.15-16]
• testilaitoksen käyttöönotto,
• liikennetapaukset,
• toiminnot ja markkinakohtaiset parametrit sekä
• toiminnan vakaus.
Testit suoritetaan testiohjeiden mukaan. Löydetyistä virheistä tehdään vikaraportti (trouble report). Virheet on korjattava hyväksyttyinä korjauksina, hätäkorjauksina tai tekemällä uusi tuote. [27, s. 1:1.16]
4.2 Toteutusjärjestelmän muutosten testaus
Julkistetussa ohjelmistossa havaitut virheet korjataan muutoksella, joka toteutusjärjes- telmätasolla voi olla joko korjaustiedotuspaketti (CN-A, Correction Note - Application) tai hyväksyttyjen korjausten paketti (AC-A, Approved Correction - Application). Jos AXE-tuotetta muutetaan yksikkötasolla, käytetään korjaustiedotusjulkaisua (CN-I, Correction Note - Issue). Tällöin korjaus tehdään lohkon lähdekoodiin ja lohko tuotetaan uudelleen [5, s. 9]. CN-A sisältää yleensä useita CN-I -muutoksia. Toteutus- järjestelmien yhteydessä tarvitaan myös hätäkorjauspaketteja (EC-А, Emergency Correction - Application), joiden avulla voidaan tehdä kiireellisiä muutoksia nopeasti, mutta kuitenkin vain väliaikaisesti. [5, s. 10][28]
AC-A:lle tehdään sekä AC-testejä että regressiotesti, johon kuuluu valikoima testejä toteutusjärjestelmän toiminnan varmistamiseksi. CN-A:n testauksessa suoritetaan aluksi toiminnan muutos -testi ja sen jälkeen regressiotesti. Regressiotestiin kuuluu valikoima
toteutustason testejä. Hätäkorjauspaketit pitää testata huolellisesti, koska korjauksia ei ole testattu lähdejärjestelmätasolla. [29] [28]
Toteutusjärjestelmän muutoksen testausprosessi voidaan jakaa neljään toimintakokonai
suuteen: testien valintaan, testauksen valmisteluun, testaukseen ja käyttöönottoon.
[29, s. 2:0.2-2:0.3]
Testitapaukset valitaan siten, että ne suorittamalla voidaan varmistua, ettei muutos- paketin käyttöönotto aiheuta asiakkaalle ongelmia. Muutokset on testattu pääsovellus- järjestelmässä, mikä pitää huomioida testitapauksien valinnassa. Testien valinta vaatii hyvää teknistä asiantuntemusta, jotta testaus saataisiin kohdennettua oikein. Testi- tapaukset määräävät lisäksi testikonfiguraation rakenteen. [29, s. 2:0.2]
Testauksen valmisteluun kuuluu esimerkiksi dokumentaation kokoaminen ja valmistelu sekä testikonfiguraation rakentaminen niin, että testauksen alkaessa testaajan tarvitsee keskittyä vain testien suorittamiseen. [29, s. 2:0.2]
Muutospaketin testauksessa kiinnitetään huomiota seuraaviin seikkoihin: [29, s. 2:0.3]
• paketti voidaan ottaa sujuvasti käyttöön,
• uudet tai muutetut toiminteet ovat määrittelyjen mukaisia,
• kaikki laskutustoiminteet toimivat normaalisti,
• kaikki entiset ja muuttumattomat toiminteet toimivat edelleen,
• kaikki paketin korjaukset toimivat oikein, eivätkä aiheuta häiriöitä järjestelmälle,
• vikoja korjaavat CN-I:t toimivat oikein sekä
• järjestelmä selviytyy pienistä häiriöistä ja toipuu normaalisti.
Käyttöönottoon kuuluvat muutospaketin toimittaminen asiakkaalle ja paketin asennus valittuun keskukseen. Lisäksi dokumentointi viimeistellään ja testilaitoksen ohjelmisto- versiot päivitetään julkistetulla muutospaketilla. [29, s. 2:0.3]
4.3 Käyttötuki
Oy L M Ericsson Ab antaa asiakkailleen käyttötukea puhelinkeskuksen ja uusien ohjelmistopakettien toimittamisen jälkeen. Käyttötuki hyödyntää testilaitosta asiakkailla havaittujen ongelmatilanteiden toistamiseen, jotta voidaan selvittää tarkemmin ongelman laatu ja syy. Ongelmasta pyritään keräämään mahdollisimman paljon tietoa, minkä jälkeen siitä raportoidaan eteenpäin. Jos vikatapaus pitää ratkaista kiireellisesti, voidaan joutua tekemään väliaikainen hätäkorjauspaketti, joka testataan huolellisesti testilaitoksella ennen julkistamista. [28]
4.4 Testikonfiguraatio
Testikonfiguraatiolla tarkoitetaan testitapausten suorittamiseen tarvittavaa kokoon
panoa. Se sisältää laitteiston, ohjelmistopaketit, AXE-keskuksen dokumenttikirjaston, keskuskohtaiset tiedot ja apuvälineet. Tuotteen laadun varmistamiseksi on tärkeää, että testilaitoksen konfiguraatio vastaa pääosiltaan asiakkaalle toimitettua verkkoa. Näin testit voidaan suorittaa mahdollisimman aidossa ympäristössä. GSM-testauksessa korostuu verkkokonfiguraation merkitys, koska kytkentäjärjestelmä ja tukiasema
järjestelmä muodostavat vasta yhdessä toimivan kokonaisuuden. [27, s. 3:1.2]
4.4.1 Laitteisto
GSM-toteutusjärjestelmän testaukseen tarkoitetussa testilaitoksessa on käytössä neljä täydellistä testikanavaa (test channel, test string). Testikanava muodostuu yhdistetystä GMSC/VLR/HLR/GIWU:sta, yhdestä tukiasemaohjaimesta (BSC) ja kahdesta tuki
asemasta (RBS). Jokainen kotirekisteri on kytketty PC-AUC:hen, joka puolestaan on kytketty kaikille testikanaville yhteiseen niin sanottuun master-AUC:hen. Verkonhal- lintajärjestelmä (OSS) on kytketty jokaiseen testilaitoksen keskukseen ja tukiasema
ohjaimeen. Laitetunnistusrekisteriä (EIR) tai lyhytsanomakeskusta (SMSC, Short Message Service Center) ei testilaitoksella ole vielä käytössä. Kuvassa 4.1 on esitetty testilaitoksen kokoonpano.
Testiaseman verkonhallintajärjestelmältä tulevat 64 kbit/s -nopeuksiset X.25-yhteys- käytännön mukaiset linkit kulkevat ERIPAX-pakettiverkkosolmun kautta verkko-
elementeille. ERIPAX yhdistää elementeiltä tulevat fyysiset linkit yhdessä johdossa kulkeviksi loogisiksi X.25-linkeiksi. [30, s. 1-11]
Master-AUC
рс-лис Щ
Test ¡kanava 9 Test ¡kanava 6
Testikanava 5 T est ¡kanava 4
GMSC/VLR/
HLR/GIWU
GMSC/VLR/
HLR/GIWU GMSC/VLR/
HLR/GIWU GMSC/VLR/
HLR/GIWU
ERIPAX
Kuva 4.1 Oy L M Ericsson Ab:n GSM-testilaitos.
Jokaista testikanavaa voidaan käyttää erikseen GSM-järjestelmän testaukseen, mutta usein joudutaan kytkemään eri kanavien verkkoelementtejä yhteen tarvittavan konfigu
raation aikaansaamiseksi. Esimerkiksi kahden BSC:n tai kahden MSC:n välisen kanavanvaihdon testauksessa tarvitaan kahden testikanavan verkkoelementtejä. Raken
nettaessa erilaisia konfiguraatioita täytyy elementtien välille kytkeä fyysinen yhteis- kanavamerkinantoyhteys (common channel signalling). Tällainen yhteys saadaan kytkemällä elementtien välille PCM-johdot (PCM, Pulse Code Modulation), joissa data kulkee nopeudella 2 Mbit/s. Testilaitoksella on kytkentäkenttä, johon kaikista elemen
teistä tulee yksi tai useampi PCM-johto. Kytkentäkentällä voidaan suorittaa tarvittavien elementtien ristikytkentä.
Markkinoiden vaatimuksilla on luonnollisesti suuri vaikutus käyttötukeen käytettävien testilaitosten laitteistokonfiguraatioon. Jotta tarvittavien testikanavien määrä voidaan
