Tìm hiểu tổng quan mạng di động 2G

Hệ thống đưa ra gợi ý những từ khóa cho kết quả nhiều nhất là Tổng quan về hệ, hoặc là Tổng quan về hệ thống.Để tìm được nội dung có tiêu đề chính xác nhất bạn có thể sử dụng Tổng quan về hệ thống 2G, hoặc là Tổng quan về hệ thống 2G và. Tất nhiên nếu bạn gõ đầy đủ tiêu đề tài liệu Tổng quan về hệ thống 2G và 3G thì sẽ cho kết quả chính xác nhất nhưng sẽ không ra được nhiều tài liệu gợi ý. Bạn có thể gõ có dấu hoặc không dấu như Tong quan ve he, Tong quan ve he thong, Tong quan ve he thong 2G, Tong quan ve he thong 2G va, đều cho ra kết quả chính xác.

TRUNG TÂM HẠ TẦNG MẠNG

MIỀN TRUNG

TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI

ĐỘNG GSM 2G

Công nghệ của mạng GSM

Các mạng điện thoại GSM sử dụng công nghệ TDMA

M ultiple A ccess " - Phân chia các truy cập theo thời gian

Đây là công nghệ cho phép các máy di động có thể sử dụng chung 1 kênh để đàm thoại, mỗi

máy sẽ sử dụng 1 khe thời gian để truyền và

nhận thông tin

• Mạng thông tin di động 2G hoạt động ở dải tần 900MHz, 1800MHz,

1900MHz Ở mỗi dải tần, giữa tần số thu và phát được cách nhau bởi dải tần bảo vệ để tránh nhiễu Dải tần hoạt động của mạng GSM cụ thể như sau:

Hệ thống Dải tần hoạt động Băng tần thu Băng tần phát

DCS 1800 1800 MHz 1710-1785 MHz 1805-1880 Mhz

PCS 1900 1900 MHz 1850-1910 MHz 1930-1990 Mhz

 GSM sử dụng TDMA bên trong mỗi sóng mang.

 Mỗi user chiếm mỗi time slot (TS) trên mỗi khung TDMA

 8 slots trên mỗi frame

• 1 Các phần tử trong mạng di động GSM:

• Mạng di động mặt đất công cộng (PLMN) có cấu trúc hệ thống gồm có các hệ thống con như sau:

quản lý kênh vô tuyến, quản lý các kết nối cục bộ Một hoặc nhiều BSC được kết nối đến một MSC Một BSC

có thể giám sát và điều khiển một hoặc nhiều trạm thu phát vô tuyến (BTS)

10

• 1.1.2 BTS (Base Transceiver Station - Trạm thu phát vô tuyến BTS):

• Trạm thu phát gốc BTS bao gồm hệ thống anten, bộ khuếch đại

công suất vô tuyến và tất cả các thiết bị cần thiết để xử lý tín hiệu

số Trạm thu phát vô tuyến là phần tử đầu tiên trong mạng giao tiếp với MS

• Về phương diện phủ sóng, nhờ sự bức xạ điện từ của hệ thống

anten tạo ra vùng phủ sóng của trạm xung quanh trạm BTS (cell) Các thuê bao di động trong vùng phủ sóng có thể sử dụng được các dịch vụ của mạng Vùng phủ sóng của một trạm BTS phụ thuộc nhiều yếu tố như công suất phát của trạm, đặc tính anten (độ cao, góc ngẩng, độ rộng búp sóng, độ lợi anten), môi trường truyền sóng (địa hình, thời tiết )

12

Bố trí các thiết bị trong phòng

• Tùy thuộc vào loại anten mà ta có các loại BTS sau:

• + BTS loại Omni: là BTS sử dụng hệ thống Anten Omni (đẳng hướng), bức xạ điện trường công suất như nhau tại tất cả các hướng (tức là trong điều kiện lý tưởng, tại các điểm có cùng bán kính sẽ có mức thu như nhau) Tuy nhiên trên thực tế, vấn

đề này còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: địa hình, chướng ngại vật nên mức thu tại các điểm có cùng bán kính không bằng nhau

• + BTS loại Sector: là BTS sử dụng hệ thống Anten sector (định hướng), bức xạ công suất theo một hướng xác định Điều này có nghĩa là: tại các khu vực nằm theo hướng phủ sóng của Anten sẽ có mức thu tốt nhất Tuy nhiên trên thực tế vấn đề này còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: địa hình, chướng ngại vật

• Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của anten:

• + Phân cực anten: phân cực của các sóng được phát và/ hoặc thu bởi anten phụ thuộc vào hướng vật lý của nó đối với mặt đất Lưỡng cực được đặt dọc sẽ tạo các sóng phân cực dọc và lưỡng cực ngang sẽ tạo ra các sóng phân cực ngang Các sóng được phân cực dọc sẽ không được nhận bởi anten ngang và ngược lại Phân cực dọc danh định được triển khai cho GSM Tuy nhiên trong thực tế các anten máy đầu cuối di động hiếm khi được giữ hoặc được gắn dọc thật sự vì thế các sóng đến gồm các thành phần cả phân cực dọc và phân cực ngang

• + Độ lợi anten: độ lợi anten đạt được nhờ anten tập trung năng lượng trong một hướng cụ thể thay vì đẳng hướng

14

• 1.1.3 TRAU (Transcoding and Rate Adaption Unit – Bộ chuyển đổi mã và tương thích tốc độ):

• TRAU có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu của mạng GSM (16Kbit/s) thành dạng tín hiệu 64kbit/s PCM dùng trong mạng điện thoại cố định và ngược lại Đồng thời nó thực hiện việc chuyển đổi giữa các thuật toán mã hoá thoại khác nhau ở phần chuyển mạch và phần

vô tuyến.

• 1.1.4 PCU (Packet Control Unit – Bộ điều khiển gói)

• PCU là bộ xử lý tương thích giao tiếp cho phép truy cập đến mạng gói PCU giao tiếp với BSC về phía GSM và giao tiếp với SGSN về phía mạng gói PCU nhận các gói đường lên nhỏ mang dữ liệu

người dùng từ MS thông qua BSS và tạo nên các gói lớn hơn gửi đến SGSN Tại đường xuống, PCU thực hiện chức năng ngược lại

là nhận các gói đường xuống từ SGSN và chuyển đổi các gói này thành các gói nhỏ hơn để gửi đến MS thông qua BSS.

• 1.1.5 Máy di động (MS - Mobile Station): là thiết bị dùng để truy

cập vào mạng qua giao tiếp vô tuyến Một MS gồm hai thành phần chính độc lập:

• + Máy di động (ME): có các chức năng xử lý vô tuyến và một giao tiếp đến người sử dụng và thiết bị đầu cuối khác Mỗi ME có một

mã nhận diện riêng đơn nhất đó là IMEI (International Mobile

Equipment Identity) Số IMEI được cấp phát bởi nhà sản xuất thiết bị.

• Nhà khai thác mạng sử dụng IMEI để quản lý trong các thanh ghi chứa danh sách, các số IMEI được phân loại gồm:

• >> White list: gồm các số IMEI của các đầu cuối được phép sử dụng;

• >> Black list: gồm các số IMEI của các đầu cuối không được phép

sử dụng.

• >> Grey list: gồm các số IMEI của các đầu cuối không bị ngăn

chặn nhưng được theo dõi bởi mạng

16

• + SIM: là một card thông minh dùng để nhận dạng đầu cuối SIM lưu trữ các thông tin liên quan đến thuê bao di động, các dịch vụ GSM và các thông tin liên quan đến PLMN Tất cả các thuật toán mật mã được lưu giữ trên SIM một cách tin cậy cho phép thực hiện các chức năng quan trọng như nhận thực và mật mã dữ liệu người dùng dựa trên số nhận diện IMSI (International Mobile Subscriber Identity) và các khóa bí mật Ngoài ra, SIM có thể lưu giữ các bản tin SMS và danh sách các số điện thoại Bên cạnh đó, SIM còn có thể lưu giữ các dữ liệu liên quan đến mạng như danh sách các tần

số sóng mang BCCH (Broadcast Control Channel) để phát quảng

bá thông tin hệ thống một cách định kỳ cũng như số nhận dạng LAI (Local Area Identity) hiện tại Nhờ sử dụng SIM mà toàn bộ MS

được bảo vệ với số PIN (Personal Identification Number) để chống lại các truy cập không được phép.

• 1.2 Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching

subsystem):

• Hệ thống chuyển mạch SS thực hiện việc xử lý cuộc gọi

và chứa các chức năng liên quan đến thuê bao di động

SS bao gồm các khối chức năng chính sau:

• - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC.

• - Thanh ghi định vị thường trú HLR.

• - Thanh ghi định vị tạm trú VLR.

• - Trung tâm nhận thực AUC.

• - Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR.

18

• 1.2.1 MSC (Mobile Services Switching Centre):

• Tổng đài chuyển mạch dịch vụ di động là trung tâm chuyển mạch chính, thực hiện nhiệm vụ quản lý, thiết lập, định tuyến và giám sát các cuộc gọi đi/đến thuê bao di động Tổng đài chuyển mạch dịch vụ cũng cung cấp giao diện giữa mạng di động GSM và các mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN, giữa mạng di động GSM với các mạng di động PLMN khác và được gọi là tổng đài cổng (GMSC)

• MSC thường kết hợp với VLR để tạo thành MSC/VLR MSC/VLR có các nhiệm vụ sau:

• + Các chức năng thiết lập và điều khiển cuộc gọi, kể cả các dịch vụ phụ trợ;

• + Các chức năng xử lý cuộc gọi thoại liên tục không gián đoạn cho các thuê bao di chuyển (handover – chuyển giao);

• + Các chức năng cập nhật vị trí của thuê bao di động (cập nhật và xóa vị trí) trong các thanh ghi vị trí khác nhau.

• + Các chức năng cập nhật dữ liệu thuê bao di động;

• + Các chức năng liên quan đến an ninh mà thực hiện nhận thực, mật mã, cấp phát/ cấp phát lại và phân tích TMSI;

• + Các chức năng kiểm tra IMEI;

• + Các chức năng nhận và gửi các bản tin ngắn (SMS) đến và từ thuê bao MS.

• + Các chức năng ghi cước

• 1.2.2 VLR (Visitor Location Register):

• VLR là cơ sở dữ liệu chứa thông tin thuê bao đang lưu trú trong

phạm vi phục vụ của MSC/VLR Thông tin này được lưu tạm thời tại VLR cho đến khi thuê bao di chuyển sang vùng thuộc VLR khác

quản lý VLR thường được hợp nhất với tổng đài MSC và được gọi chung là MSC/VLR.

• Các thông tin về thuê bao lưu giữ trong VLR như vùng định vị

(location area) Ngoài ra VLR còn chứa các thông tin khác cần thiết cho xử lý các cuộc gọi vào/ra:

• + Mobile Station Roaming Number;

• + Temporary Mobile Subscriber Identity, nếu có thể;

• + Dữ liệu về các dịch vụ bổ sung của thuê bao.

20

• 1.2.3 HLR (Home Location Register):

• HLR là cơ sở dữ liệu dùng để lưu trữ và quản lý thuê bao Trong một mạng di động

có thể có một hoặc nhiều HLR Các thuê bao được khai báo thông tin đăng ký ban đầu trong một HLR nào đó Đối với mỗi thuê bao di động, HLR chứa dữ liệu thuê bao thường xuyên gồm:

• + Các số được kết hợp nhau: MSISDN và IMSI;

• + Danh sách các dịch vụ mà thuê bao được phép sử dụng;

• Ngoài ra HLR còn lưu trữ và cập nhật dữ liệu động về mỗi thuê bao như vị trí thuê bao (vị trí thuê bao là địa chỉ VLR mà thuê bao đang tạm trú), các dịch vụ được đăng ký hoặc được kích hoạt bởi thuê bao hay bởi nhà khai thác như chuyển cuộc gọi hoặc chặn cuộc gọi đối với các loại cuộc gọi cụ thể

• HLR có các chức năng chính sau:

• + Việc kết nối của các thuê bao di động và việc xác định dữ liệu thuê bao tương ứng.

• + Khai báo các dịch vụ cơ bản;

• 1.2.4 Trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center):

• Vì kênh vô tuyến có thể bị truy cập bởi bất cứ người nào, việc nhận thực người sử dụng để xác định xem thuê bao có được quyền truy cập mạng và thực hiện cuộc gọi hay không.

• Trung tâm nhận thực (AUC) là cơ sở dữ liệu lưu trữ các dữ liệu sau:

• + Số ngẫu nhiên (RAND);

• + Số SRES;

• + Khóa mật mã.

• Ba loại dữ liệu này còn được gọi là bộ ba (triplet) nhận thực AUC tạo ra và cung cấp một hoặc vài bộ ba nhận thực cho mỗi số IMSI cụ thể khi HLR yêu cầu HLR gửi các bộ ba nhận thực này đến VLR phục vụ Mỗi khi MS thực hiện cuộc gọi, MSC có thể gửi số RAND đến MS để nhận thực SIM của thuê bao.

• Việc nhận thực liên quan đến hai thực thể chức năng, thẻ SIM trong máy di động và trung tâm nhận thực AUC Mỗi thuê bao được cung cấp một khóa bí mật, một được lưu trữ trong thẻ SIM và một bản sao của khóa bí mật này được lưu trữ trong AUC Trong quá trình nhận thực, AUC tạo ra một số ngẫu nhiên và gửi đến thuê bao di động Cả hai thuê bao di động và AUC cùng sử dụng số ngẫu nhiên này cùng với khóa bí mật của thuê bao và thuật toán mật mã A3 để tạo ra số SRES

(signed response) Số SRES này được gửi trở lại AUC Nếu số SRES này bằng với

số SRES được tính toán bởi AUC, thuê bao được nhận thực.

22

• 1.2.5 EIR (Equipment Identity Register):

• EIR là cơ sở dữ liệu chứa thông tin về các loại đầu cuối và các mã nhận dạng thiết bị đầu cuối di động (IMEI – International Mobile

Equipment Identity) Mỗi IMEI là đơn nhất EIR kiểm tra việc nhận dạng thiết bị đầu cuối di động để ngăn chặn việc sử dụng máy lấy trộm hoặc máy không được phép sử dụng

• Các trạng thái của máy đầu cuối được lưu trữ trong thanh ghi EIR như sau:

• + White-listed: đầu cuối được phép để kết nối đến mạng.

• + Grey-listed: đầu cuối đang được theo dõi bởi mạng.

• + Black-listed: đầu cuối được thông báo bị mất trộm hoặc loại đầu cuối không được chấp nhận Đầu cuối không được phép kết nối đến mạng

• 1.3 Hệ thống con chuyển mạch dịch vụ GPRS (GSS – GPRS Switching Subsystem): gồm có các phần tử sau:

• - SGSN (Serving GPRS Support Node): Là một nút chuyển mạch gói cho thuê bao di động sử dụng dịch vụ GPRS, gồm có các chức năng chính sau:

• + Định tuyến các gói dữ liệu đi từ MS và đến MS Ngoài ra, SGSN còn nhận

và thực hiện các yêu cầu tìm gọi MS từ MSC/VLR

• + Quản lý lưu động: theo dõi trạng thái và vị trí hiện thời của từng thuê bao trong vùng phục vụ

• + Mã hoá và nén dữ liệu

• + Lưu số liệu cước

• - GGSN (Gateway GPRS Support Node): là một nút chuyển mạch gói, gồm

có các chức năng chính sau:

• + Giao tiếp với mạng số liệu chuyển mạch gói bên ngoài

• + Chức năng mỏ neo: do các giao thức trong mạng chuyển mạch gói không

hỗ trợ tính năng roaming của thuê bao di động nên GGSN có tác dụng như một mỏ neo khi thuê bao roaming từ SGSN này sang SGSN khác

• + Quản lý phiên

• + Lưu số liệu cước

24

• 1.4 Hệ thống con khai thác và quản lý OMS–

Operation and mainternance Subsystem:

• OMS cung cấp chức năng điều khiển tập trung mạng

GSM OMC có khả năng truy cập và giám sát đến cả 2 phần: phần chuyển mạch (thông qua MSC), phần vô

tuyến BSS (thông qua BSC) OMC thực hiện các chức năng quản lý cấu hình, quản lý chất lượng mạng, xử lý các cảnh báo, các chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng.

• Mạng Vinaphone khu vực miền Trung – Tây Nguyên:

• Trung tâm NET3 quản lý mạng di động Vinaphone khu vực các tỉnh miền Trung từ Quảng Bình đến Khánh Hòa và 04 tỉnh Tây nguyên (Gia Lai, Kon Tum, Đắc Lắc, Đắc Nông).

• Thiết bị vô tuyến (BTS, BSC, TRAU, PCU) trên mạng Vinaphone khu vực miền

Trung sử dụng thiết bị của các hãng Ericsson, Motorola, Huawei, ZTE

• - Thiết bị vô tuyến Huawei: được sử dụng tại các tỉnh Đắc Nông, Kon Tum, Bình

Định, Quảng Ngãi và một phần tỉnh Đăk Lăk.

• - Thiết bị vô tuyến Ericsson: được sử dụng tại các tỉnh phía bắc gồm Quảng Trị, TT Huế và một phần tỉnh Quảng Bình.

• - Thiết bị Motorola: được sử dụng tại tỉnh các Phú Yên, Gia Lai, một phần tỉnh Đăk Lăk (gồm các huyện Ea Kar, Krông Bông và M’Đrăk), một phần tỉnh Quảng Bình

(gồm các huyện Minh Hóa, Tuyên Hóa) và một phần tỉnh Quảng Nam (gồm các

huyện Bắc Trà My, Nam Trà My, Đông Giang, Nam Giang, Tây Giang, Hiệp Đức, Phước Sơn, Tiên Phước).

• - Thiết bị ZTE: được sử dụng tại tỉnh Khánh Hòa, Thành phố Đà Nẵng và một phần tỉnh Quảng Nam (thiết bị Single RAN)

• Để triển khai dịch vụ dữ liệu gói, hiện các tỉnh đã lắp đặt các PCU để cung cấp dịch

vụ GPRS/EDGE đến khách hàng

Sơ đồ đấu nối truyền dẫn hệ thống BSS

Lưu ý: mỗi luồng E1 có thể quản lý tối đa 15 TRx

BSS

• Xác định vùng phủ sóng của mạng.

• Thu phát tín hiệu

• Xử lý tín hiệu ( Cao tần < > Baseband )

Cấu trúc cơ bản BTS

Cấu trúc cơ bản BTS

Các khối cơ bản của BTS

30

Cấu trúc cơ bản BTS

– Đầu cuối phát tín hiệu vô tuyến

đến thuê bao.

– Nhận tín hiệu từ thuê bao.

sóng, góc ngẩng để xác định

vùng phủ sóng mong muốn.

về tủ BTS để xử lý.

Cấu trúc cơ bản BTS

• Khối xử lý RF

– Lọc, khuếch đại tín hiệu thu được từ anten

– Lọc, khuếch đại tín hiệu phát trước khi đưa ra anten

– Phân tách tín hiệu thu được từ anten

– Tổng hợp tín hiệu trước khi đưa ra anten

– Giám sát chất lượng thu, phát đưa về khối cảnh báo

32

Cấu trúc cơ bản BTS

• Khối xử lý baseband.

– Điều chế / Giải điều chế tín hiệu

– Mã hóa / Giải mã tín hiệu

– Đổi tần lên / Đổi tần xuống

– Khuếch đại tín hiệu thu, phát

Cấu trúc cơ bản BTS

• Khối giao tiếp

– Giao tiếp với BSC thông qua giao diện Abis

– Cung cấp đầu nối cáp đến BSC

– Giao tiếp E1, T1.

34

Cấu trúc cơ bản BTS

• Khối điều khiển

– Điều khiển chung các khối chức năng của BTS

– Tạo và cấp xung clock cho các thiết bị để đồng bộ hoạt động và đồng

bộ tín hiệu

Cấu trúc cơ bản BTS

• Khối cấp nguồn và cảnh báo

– Cấp nguồn hoạt động cho các khối chức năng

– Thu thập thông tin cảnh báo về chất lượng tín hiệu

– Thu thập thông tin cảnh báo về tình trạng hoạt động của các khối chức năng

– Đưa ra cảnh báo đến người sử dụng

36

Mô hình hệ thống đồng thời GSM – UMTS của Vinaphone

INTERWORKING 2G/3G

Nguyên tắc Handover giữa 3G và 2G

3G khi mức tín hiệu và chất lượng 3G đạt ngưỡng nhất định và ở 3G càng lâu càng tốt.

Handover sang mạng 2G khi chất lượng 3G suy

giảm và sẽ Reselect sang mạng 3G khi mức thu

tăng trở lại Tùy theo ngưỡng mức thu được cài đặt

mà thuê bao sẽ handover từ 3G sang 2G hoặc

Reselect từ 2G sang 3G

CHỈ SỐ KPI

Ý nghĩa của thông số KPI

lượng mạng.

của mạng trên cơ sở giờ/ngày/tuần/tháng Qua đó biết được chất lượng dịch vụ mà Nhà mạng cung cấp cho khách hàng.

 CSSR - Call Setup Success Rate- Tỷ lệ thiết lập

thành công cuộc gọi.

 DCR - Drop Call Rate - Tỷ lệ cuộc gọi rớt mạch

 HOSR - Handover Success Rate - Tỷ lệ

handover thành công

C C ác chỉ số KPI theo quy định của Tập đoàn tại văn

bản số 1581/QĐ-VNPT-VT ngày 25/08/2010

Tiêu chuẩn KPI mạng 2G

STT Tên KPI Đơn vị Giá trị yêu cầu

1 Call Setup Success Rate (CSSR) % ≥ 95 %

2 Drop Call Rate (DRC) % <= 1% đối với cell thuộc vùng kín<= 3% đối với cell thuộc vùng hở

3 Handover Success Rate (HOSR) % ≥ 95 %