khảo sát hệ thống thông tin di động gsm

Kết nốicuộc gọivà truyền dẫn tin tức Hình I.1.Sơ đồ giới thiệu chung hệ thống thông tin di độngGSM EIR : Thanh ghi nhận dạng thường trú MSC : Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động

CHƯƠNG I TỔNG QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

I.1 GIỚI THIỆU CHUNG

I.1.1 Lịch sử phát triển của thông tin di động GSM

Điện thoai di động ra đời ở những năm 1920 khi đó điện thoại di động chỉ dùng như những phương tiện thông tin liên lạc giữa các đơn vị cảnh sát Mỹ Mãi đến năm 1980 người ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của các hệ thống này Giải pháp duy nhất để loại bỏ những hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhâp mới

Hệ thống thông tin di độnh số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở châu Âu và có tên giọi là GSM Ban đầu hệ thông này gọi là “nhóm đặc trách di động “ (Group Special Mobile) Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM được gọi là “hệ thống di động toàn cầu” (GSM:Global System for Mobile communication ) Hệ thống thông tin di động GSM bắt đầu phát triễn từ năm 1982 khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT (Conference of European Postal and Telecommunications - Hội nghị các cơ quan (quản lý viễn thông và bưu chính Châu Âu ) để quy định một dịch vụ viễn thông chung ở Châu Âu ở tần số 900MHZ Năm 1985 người ta quyết định xây dựng hệ thống thông tin di động kỹ thuật số Đến năm 1986 tại Pari mới hoàn thành việc đánh giá định hướng các giải pháp của các nước khác nhau để tiến tới lựa chọn phương án công nghệ TDMA băng hẹp

Để phát triễn, nghiên cứu và nhằm nâng cao mạng lưới dịch vụ thông tin di động GSM, đầu năm 1992 một số nước Châu Âu đã thành lập hiệp hội GSM MOU nhằm trao đỗi, hợp tác trong kinh doanh và bảo vệ quyền lợi cho các nhà khai thác GSM trên toàn thế giới

Tháng 5/1987, 13 nước Châu Âu đã ký GSM MOU để hứa hẹ lẫn nhau về về việc hoàn thiện các chỉ tiêu kỹ thuật, nhằn cùng nhau hợp tác mở rộng thị trường rộng lớn cho GSM và thoả thuận mỗi nước sẽ có một mạng GSM hoạt động 01/7/1991 Song vì một số nguyên nhân, cuối năm 1992 mới có 13 thành viên của mạng GSM của nước và đến nay đã có 253 thành viên mạng GSM của 109 nước

Ở Việt Nam, GPC và VMS hiện nay đang khai thác hai mạng thông tin di động

số VinaPhone và MobiFone theo tiêu chuẩn GSM

I 1.2.Một số tính năng đạt được ở thế hệ hai cộng (GSM)

- Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dich vụ liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của ngườisử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao, dịch vụ vô tuyến gói chung và số liệu 14,4kbps

- Các tính năng liên quan đến dịch vụ tiếng như: Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng

- Các dich vụ bổ sung như: chuyển hướng cuộc gọi, hiện tên chủ cuộc goi chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấn gọi mới

- Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn (SMS: Short Message Service) như: móc nốicác SMS, mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS

- Các công việc liên quan đến tính cước như: các dich vụ trả tiền thoại trước, tính cước nóng và hổ trợ cho ưu tiên vùng gia đình

- Tăng cường công nghệ SIM

- Dịch vụ mạng thông minh như CAMEL

- Các cải thiện chung như: chuyển mạng GSM-ASMP, các dịch vụ định vị tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hổ trợ định tuyến tối ưu.

I.2 CẤU TRÚC MẠNG GSM

I.2.1 Sơ đồ mạng GSM

Truyền dẫn tin tức

Kết nốicuộc gọivà truyền dẫn tin tức

Hình I.1.Sơ đồ giới thiệu chung hệ thống thông tin di độngGSM

EIR : Thanh ghi nhận dạng thường trú

MSC : Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động

(goi tắt là tổng đài vô tuyến )BSS : Hệ thống trạm gốc

BTS : Đài vô tuyến

BSC : Đài điều khiển trạm gốc

OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

ISDN : Mạng số liên kiết đa dịch vụ

PSPDN : Mạng chuyển mạch công cộng theo gói

CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch

PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoạicông cộng

PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng

I.2.2 Giới thiệu các thành phần của mạng di động GSM

Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS) và hệ thống trạm gốc (BSS) Mỗi hệ thống này chứa một số khối chức năng để thực tất cả các chức

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 2

HLR AUC

năng của hệ thống Hệ thống được cấu trúc như là một mạng gồm nhiều ô vô tuyến

kề cận nhau để cùng đảm bảo vùng phủ sóng miền phục vụ

Mỗi ô vô tuyến có một trạm vô tuyến gốc (BTS) làm việc với một tập hợp các kênh vô tuyến Các kênh này được sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa Một bộ điều khiển trạm gốc (BSC) điều khiển một nhóm BTS, BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất

Một trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC phục vụ một số bộ điều khiển trạm gốc MSC điều khiển các cuộc gọi đến từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN mạng số liệu đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt dất công cộng PLMN, các mạng số liệu công cộng PSDN và có thể là các mạng riêng

I.2.2.1 Hệ thống chuyển mạch SS :

Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như cơ sở dữ liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao, chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những ngưòi sử dụng mạng GSM với nhau và vớicác mạng khác

*Trung tâm nhận thức AUC:

Là bộ phận trong phần cứng HLR, trong hệ thống RSM có nhiều biện pháp an toàn khác nhau được dùng để tránh sử dụng trái phép, cho phép bấm và ghi lại cuộc gọi Đường vô tuyến cũng được AUC cung cấp mã bảo mật chống sự nghe trộm,

mã này được thay đỗi riêng biệt cho từng thuê bao Cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác về thuê bao và phải được bảo vệ chống trộm mọi thâm nhập trái phép

*Bộ ghi dịnh vị trí thường trú HLR:

Là cơ sở dữ liệu trung tâm, quan trọng nhất của hệ thống GSM, ở đó lưu dữ các dữ liệu về thuê bao đăng ký trong mạng của nó và thực hiện một số chức năng riêng của mạng thông tin di động Trong đó cơ sở dữ liệu này lưu trữ những số liệu

về trang thái thuê bao, quyền thâm nhập của thuê bao, các dịch vụ mà thuê bao đăng

ký, số liệu động về vùng mà ở đó đang chứa thuê bao của nó (Roaming).Trong HLR còn tạo báo hiệu số 7 trên giao diện MSC

*Bộ định vị trí tạm thời VLR:

Được kết hợp trong phần cứng của MSC, trong VLR chứa các thông tin về tất cả thuê bao di động đang nằm trong vùng phủ sóng của MSC này, gán cho các thuê bao từ vùng phục vụ MSC/VLR khác tới một số thuê bao tạm thời VLR còn thực hiện tao đổi thông tin về thuê bao Roaming với HLR

*Bộ ghi nhận định thiết bị EIR:

Bảo vệ mạng PLMN khỏi sự thâm nhập của những thuê bao trái phép, bằng cách so sánh số IMEI(International Mobile Equipment Identity: nhận dạng thiết bị trạm di động quốc tế ) của thuê bao này gửi tới khi thiết lập thông tin với số IMEI lưu trữ trong EIR Nếu không tương xứng thuê bao sẽ không thể truy nhập được

*Trung tâm chuyển mạc các dich vụ di động MSC:

Ở hệ thống thông tin di đông chức năng chuyển mạch chính được thực hiện bởi MSC, nhiệm vụ chính của MSC điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các người

sử dụng mạng thông tin di động Một mặt giao diện với BSC mặt khác nó giao diện với mạng ngoài được gọi là MSC cổng Việc giao diện với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho người sử dụng mạng thông tin di động đòi hỏi cổng thích ứng IWE(IWE:Interworking Function-chức năng tương tác ) Mạng thông tin di động cũng cần giao diện với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần

tử của các mạng Chẳng hạn mạng thông tin di động có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS 7) MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc (BSC)

I.2.2.2 Hệ thống trạm gốc BSC

Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của GSM BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến, vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đường vô tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS Tóm lại BSS thực hiện đầu nối MS với các người sử dung viễn thông khác BSS cũng phải được điều khiển vì vậy nó phải được đấu nối với OSS các giao diện bên ngoài của BSS như hình I.2

Luồng điều khiển

Luồng lưu lượng

Hình I.2 các giao diện bên ngoài của BSS

Các ký hiệu :

NSS : Mạng và hệ thống con chuyển mạchBSS : Hệ thống trạm gốc

OSS : Hệ thống trạm khai thác

MS : Trạm di độngBSS bao gồm hai loại thiết bị : BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC

* BTS:

Một BTS bao gồm các thiết bị phát và thu, anten xử lý tín hiệu đặc thù cho các giao diện vô tuyến, Có thể coi BTS là các modem vô tuyến phức tạp có thêm một số chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder and rate adapterunit: Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ cao ).TRAU là thiết

bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành Ngoài ra TRAU còn thực hiện nhiệm vụ nén /giãn tốc độ các kênh thông tin

sẽ làm cho mạng tiết kiệm được đường truyền dẫn thông tin từ MSC đến BSC và BTS Bởi vì một MSC thường có vài BSC và nhiều BTS được phân bố ở những nơi cách xa nhau mà TRAU thì được đặt gần MSC cho nên khi truyền dẫn giữa MSC với BSC và BTS ta giản được 4 lần các luồng E1 Mặt khác do các yếu tố kênh thoại 16 bit/s nên dùng TRAU để nén giãn như vậy là hợp lý.TRAU giao tiếp với MSC qua giao diện A và BSC qua giao diện Abis

Hiện nay, ở MSC3/VLR thì bộ thích ứng và chuyển mã có tên là TRAU7 được đặt ở MSC3/VLR Đà Nẵng

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 4

OSS

* BSC:

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều

khiển từ xa BSTvà MS Các lệnh này là các lệnh chủ yếu ấn định, giải phóng kênh

vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover) Một phía BSC được nối với BTS còn phía khác được nối với MSC của SS.Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ và có khả năng thanh toán đáng kể Vai trò chủ yếu của nó quản lý các kênh ở giao diện

vô tuyến và chuyển giao (handover - là sự thay đổi đến một kênh thông tin mới trong quá trình MS thiết lập cuộc gọi ở trạng thái bận Mạng sẽ quyết định sự thay đổi này MS chỉ gửi các kênh thông tin liên quan đến cường độ tín hiệu và chất lượng truyền dẫn đến BTS) Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này, giao diện giữa BSC với MSC được gọi

là giao diện A, còn giao diện giữa nó với BTS được gọi là giao diện A bis

Hình I.3 Cấu trúc bên trong của BSS

I.2.2.3 Trạm di động MS

a Chức năng :

Nén

4 luồng E1 (2Mbit/s) 1 luồng E1 (2Mbit/s)

32 kênh 64 bit/s 128 kênh 16kbit/s

Giãn

16kbit/s =13kbit/s (voice) +3kbit/s (LAPD)

Trạm di động là một máy đầu cuối di động hay Mobile Phone Về hình thức các máy di động có thể khác nhau, máy di động cũng có nhiều hình như : (máy cầm tay, máy xách tay, hay máy đặt trên các ô tô ) Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất, ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện cho người sử dụng (như: micro, loa, màn hiển thị bàn phím để quản lý cuộc gọi ) hoặc giao diện với một số thiết bị khác (như:giao diện với máy tính cái nhân, FAX) Trạm di động không hoàn toàn phụ thuộc chặt chẽ vào người sử dụng, mà sự phụ thuộc này thông qua một thể nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module: mô đun nhận dạng thuê bao ) được gắn trên máy di động Sự nhận thức được kiểm tra bởi mạng, xét xem liệu thuê bao có hợp với máy di động hay không, sau đó mới được nhập vào hệ thống Một mã cá nhân được dùng kèm theo SIM-PIN để tránh sự sử dụng trái phép thẻ SIM.

b.Cấu trúc của MS:

Máy thuê bao di động gồm hai phần: Modulle nhận dạnh thuê bao SIM (Subscriber Identity Modulle) và thiết bị thu phát báo hiệu ME (Mobile Equiment).Trước hết SIM là một cái khoá cho phép MS được dùng, cái khoá này gắn chặt với người dùng trong vai trò thuê bao duy nhất có thể làm việc với các thiết bị ME khác nhau, tiện cho việc thuê mượn các ME tuỳ ý thuê bao SIM có những phần cứng và phần mền cần thiết với bộ nhớ có thể lưu trữ hai loại tin tức: tin tức có thể được đọc hoặc được thay đổi bởi người dùng SIM sử dụng mật khẩu PIN (Peronal Indentity Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sử dụng hợp pháp

ME là phần cứng để thuê bao truy cập mạng, ME có số nhận dạng là IMEI (International Mobile Equipment Indentity) Nhờ khiểm tra MIEI mà ME bị mất cắp sẽ không được phục vụ

SIM là một card điện tử thông minh gắn vào ME, dùng để nhận dạng thuê bao

và tin tức về loại dịch vụ mà thuê bao đã dăng ký sử dụng, nhà cung cấp mạng GSM sẽ bán SIM cho thuê bao đăng ký, GSM thiết lập đường truyền và tính cước dựa vào ISMI

ME: thiết bị máy di động và thuê bao chỉ tiếp xúc với ME mà thôi có 3 loại ME

- Trên xe (lắp đặt trong xe, ăngten ngoài xe )

- Xách tay (ăngten không liền tổ hợp cầm tay )

- Cầm tay (ăngten liền tổ hợp, toàn bộ máy cầm tay nằm gọn trong lòng bàn tay)

Hình I.4 Chức năng một trạm di động.

I.2.2.4.Hệ thống hổ trợ và khai thác OSS

Hệ thống khai thác OS(Operation system) thực hiện khai thác và bảo dưỡng tập trung cho mạng thông tin di động

*Khai thác: Là các hoạt động cho phép của các nhà khai thác mạng theo giỏi

hành vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 6

(handever) giữa hai ô…nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khác hàng và kịp thời sử lý các sự cố Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, tăng vùng phủ sóng.Việc thay đổi mạng có thể thực hiện “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn như thay đổi thông

số chuyển giao để thay đổi biên giới giữa hai ô) hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung lượng truyền dẫn hay lắp đặt một trạm mới )

*Bảo dưỡng: Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sữa chữa các sự cố, hỏng

hóc Nó có mối quan hệ với khai thác, các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra.Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để thiết bị sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng Sự thay thế này có thể thực hiện tự động Ngoài việc giảm nhẹ sự cố có thể được thực hiện bởi người khai thác bằng điều khiển từ xa Bảo dưỡng cũng bao gồm cả các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế thiết bị, bị sự cố

*Hệ thống khai thác và bảo dưỡng : Có thể được xây dựng trên nguyên lý

TMN(Telecommunication Management Network- mạng quản lý viễn thông ) Lúc này một mặt mạng khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR, và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì truy nhập đến BTS được thực hiện qua BSC) mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy Hệ thống này thường được gọi là OMC (Operation and Maintenance Cente- Trung tâm khai thác và bảo dưỡng)

*Quản lý thuê bao: Bao gồm các hoạt động dăng ký và quản lý thuê bao

Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng, đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung Nhà khai thác cầm phải thâm nhập được tất cả các thông số nói trên, một nhiệm vụ khác của nhà khai thác là tính cước các cuộc gọi, Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS chẵng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người và máy của các trung tâm giao tiếp với SIM card cũng đóng vai trò như một

bộ phận của hệ thống thuê bao

*Quản lý thiết bị di động : Quản lý thiết bị di dộng được bộ đăng ký nhận

dạng thiết bị EIR( thanh ghi nhận dạng thiết bị )thực hiện, EIR, lưu giữ các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép

II.2.3 Nguyên lý hoạt động chung của GSM:

Hình I.1 giới thiệu mô hình của hệ thống thông tin di động GSM Mô hình này

bao gồm phân hệ chuyển mạch SS và phân hệ trạm gốc BSS, trong mỗi BSS có một

bộ điều khiển trạm gốc BSC điều khiển một nhóm BTS về các chức năng như chuyển như chuyển giao và điều khiển công suất Còn trong mỗi SS, một trung tâm chuyển mạch của PLMN gọi tắt là tổng đài mạng di động MSC, phục vụ nhiều BSC hình thành cấp quả lý lảnh thổ gọi là vùng phục vụ MSC, bao gồm nhiều vùng định

vị, biểu thị phân cấp cấu trúc địa lý của mạng di động và cell (ô) được hiểu như sau

Cell: là một đơn vị nhỏ nhất của mạng, có nhiều kiểu cell khác nhau nhưng

cell là hình lục giác đều (cấu trúc tổ ong ) đạt được hiệu quả tối ưu nhất Trong mỗi cell có một trạm gốc BTS làm nhiệm vụ liên lạc vô tuyến với tất cả các MS có mặt trong đó

Tuỳ theo lưu lượng các cuộc gọi trong cell mà người ta sử dụng một hay và tần số trong một cell và cứ cách một khoảng nhất định nào đó thì ta có thể sử dụng lại các tần số đó cho các cell khác Trong thực tế, nếu như lưu lượng tăng trưởng một cách quá mức thì người ta có thể chia một cell thành các cell nhỏ hơn, thông thường các cuộc gọi không thể xong trong một cell Vì vậy, hệ thông thông tin di động GSM

phải có các chức năng điều khiển và chuyển mạch để chuyển giao cuộc gọi từ cell này sang cell khác mà cuộc gọi được chuyển giao không bị ảnh hưởng gì và yêu cầu

này làm cho mạng di động khác với mạng cố định

Vùng phục vụ GSM (tất cả các nước thành viên )

Vùng phục vụ PLMN (một hay nhiều vùng ở một nước )

Vùng phục vụ MSC (vùng được điều khiển bởi một MSC)

Vùng định vị (vùng định vị và tìm gọi )

Cell(ô)

(vùng có một trạm gốc riêng )

Hình I.5 Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lí của mạng di động GSM.

Để quản lý một máy di động MS của mạng di động GSM đòi hỏi phải có một cơ sở

dữ liệu lớn Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chức các thông tin về thuê bao như các dịch vụ mà thuê bao lựa chọn và các thông số nhận thực Vị trí hiện thời của một máy di động MS được cập nhập qua bộ đăng ký định vị tạm trú VLR cũng được chuyển đến HLR Lúc này trung tâm nhận thực có chức năng cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã, mỗi MSC có một VLR Khi máy

di động MS đi vào một vùng phục vụ MSC mới nào đó thì VLR yêu cầu HLR cung cấp các số liệu về vị khách di động MS này, đồng thời VLR cũng thông bó cho HLR biết rằng máy di động nói trên đang ở vùng phục vụ MSC nào Như vậy VLR

có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi theo yêu cầu người dùng Một MSC đặc biệt gọi là (MSC cổng ) được PLMN giao chức năng kết nối giữa PLMN với các mạng cố định.Ví dụ để thiết lập cuộc gọi đến một máy di động MS, thì cổng MSC hỏi HLR về vị trí hiện thời của máy di động MS thuộc về vùng nào để định tuyến tới MSC của máy di động MS xét Khi cuộc gọi đạt tới MSC này, thì VLR sẽ cho biết về vùng định vị của máy di động MS xét Tiếp theo là sự thông báo quảng

bá tìm gọi máy di động MS xét được thực hiện Máy di động thực chất là thiết bị đầu cuối vô tuyến của thuê bao, nhờ có thiết bị này mà người sử dụng có thể truy cập vào mạng.Thành phần chính của một máy di động gồm có hai phần:Modulle nhận dạng thuê bao SIM và thiết bị thu, phát, báo hiệu ME

Trong phân hệ chuyển mạch SS còn có: Thanh ghi nhận dạng EIR (Equipment Identity Reggister)chứa số liệu phần cứng của thiết bị -EIR được nối với MSC qua một đường báo hiệu, nhờ vậy MSC có thể kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị Trạm gốc

BS là thiết bị kết nối máy di động với tổng đài di động MSC, thường trạm gốc BS được chia thành trạm thu phát gốc BTS và khối điều khiển trạm gốc BSS, Trạm thu phát BTS có thể dặt độc lập với khối điều khiển trạm gốcBSS Trạm thu phát BTS

có thể đặt độc lập với khối điều khiển BSC hoặc đặt cùng BSC, nó bao gồm một hoặc nhiều bộ thu phát gốc, khối điều khiển trạm gốc BSC có chức năng điều khiển

và quản lý hệ thống cho một hoặc nhiều BTS Khối BSC nhằm trao đổi bản tin với

cả BTS và MSC Một số đoạn tin báo hiệu có thể truyền thẳng đến các BSC khác nhau Tổng đài di động hoặc hệ thống tổng đài di động MSC có nhiệm vụ chuyển lưu từ mạng di động đến mạng cố định hoặc đến mạng di động khác

Trên hình I.1 còn có phân hệ khai thác và hổ trợ OSS, chức năng của nó cũng đã

được trình bày ở trên

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 8

Trên cơ sở những điều trình bày trên, chúng ta trước hết cần biết đến những khác biệt lớn trong mạng cố định và mạng di động.

Trong mạng cố định, thiết bị đầu cuối nối kết cố định với mạng Do đó, tổng đài mạng cố định liên tục giám sát được trạng thái nhấc, đặt (tổ hợp máy điện thoại) để phát hiện cuộc gọi đến từ thuê bao, đồng thời thiết bị đầu cuối luôn luôn sẵn sàng tiếp nhận chuông (có cuộc gọi đến thuê bao xét ) Nhưng trong mạng di động, vì số kênh vô tuyến quá ít so với số thuê bao MS, nên kênh vô tuyến chỉ dược cấp phát theo kiểu động Hơn nữa, việc gọi được và thiết lập cuộc gọi đối với MS cũng khó hơn Khi chưa có cuộc gọi, MS lắng nghe thông báo tìm gọi nó nhờ một kênh đặc biệt, kênh này là kênh quảng bá (chung cho vùng định vị ) Mạng phải xác định được MS bị gọi đang là vùng định vị nào

Một cuộc gọi liên quan tới MS yêu cầu hệ thống cho phép MS truy cập đến hệ thống để nhận được một kênh Thủ tục truy cập được thực hiện trên một kênh đặc biệt theo hướng từ MS đến trạm gốc Kênh này và kênh quảng bá đều là là kênh chung vì nó đồng thời phục vụ nhiều MS trong cell Kênh mà MS được cấp phát để thực hiện một cuộc gọi là kênh dành riêng Vậy MS có 2 trạng thái chính:

- Trạng thái chờ : Máy di động lắng nghe kênh quảng bá

- Trạng thí truyền tin: Máy di động MS được cấp phát kênh truyền tin song công

để truyền tin song công Thủ tục truyền tin là một chức năng của máy di động MS cho phép nó chuyển từ trạng thái chờ sang trạng thái truyền tin Khi MS ở trang thái truyền tin, MS có thể di động từ cell(ô) này sang cell(ô) khác, đòi hỏi phải chuyển đổi kênh dành riêngvà sự phụ thuộc tương ứng từ mạng mà không ảnh hưởng gì đến cuộc gọi đang tiến hành Quá trình đó gọi là chuyển giao, việc chuyển giao đòi hỏi hai chiều: mạng phải phát hiện nhu cầu chuyển giao, mạng phải phát hiện nhu cầu cầu chuyển giao, mạng phải cấp phát và chuyển mạch đến kênh dành riêng mới.Sự hợp tác giữa các mạng thông tin tạo điều kiện để MS được chuyển giao trong bất kỳ phạm vi nào Người ta chỉ định giao diện vô tuyến chung để MS có thể truy cập đến tất cả các mạng MS có bộ phận ME đầy đủ phần cứng và phần mềm cần thiết để phối phép với giao diện nói trên Phần SIM có nhiều tính năng cần nói rõ thêm Trước hết SIM là một cái khóa cho phép MS được dùng Nhưng đó là một cái khóa vạn năng hiện nay cho phép cái khóa này gắn chặt cái khóa này gắn chặt với người dùng trong vài trò một thuê bao duy nhất, có thể làm việc với các thiết bị ME khác nhau, tiện cho việc thuê, mượn các ME tùy ý thuê bao SIM cũng có các phần cứng, phần mềm cần thiết với bộ nhớ có thể lưu trữ loại tin tức: tin tức có thể được đọc hoặc thay đổi bởi người dùng SIM, sử dụng mật khẩu pin để bảo vệ quyền sử dụng của người sở hữu hợp pháp SIM cho phép người dùng sử dụng nhiều dịch vụ và cho phép người dùng truy cập vào các PLMN khác nhau

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

II.1Giao diện vô tuyến và truyền dẫn

II.1.1.Quá trình sử lý các tín hiệu và biến đổi vào sóng vô tuyến :

Quá trình này được trình bày như ở sơ đồ dưới đây

3KHz 160mẫu,3 bít 260bít/20ms 456bít/20ms 270Kbps 22,8kbps Ở khe thời gian(Ts)

Hình II.1 Xử lý tín hiệu số và biến đổi sóng vô tuyến ở MS

II.1.2.Cấu trúc kênh.

Kênh được tổ chức theo quan điểm truyền dẫn hoặc tin tức Nếu theo quan điểm truyền dẫn thì đó là kênh vật lý, nếu theo quan điểm tin tức thì đó là kênh logic

a.Tổ chức đa truy cập bằng cách kết hợp giữa FDMA và TDMA.

Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm (Burst) chứa hàng trăm bit đã được điều chế Mỗi cụm được phát đi một khe thời gian có độ rộng là 15/16 (577μs) ở một kênh tần số có độ rộng là 200 KHz Mỗi một kênh tần số cho phép tổ chức các khung truy cập theo thời gian mỗi khung gồm 8 khe thời gian từ 0 đến 7 (TSo, TS1 TS7)

ở một số lượng xác định và các kênh vô tuyến rỗi cũng được phân phối theo yêu

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 10

điều chế

lập khuôn cụm

xen

Mã hóa kênh

Phân

đoạn

mật mã hóa

Mã hóa kênh

diều chế

Cân bằng vitirbi

Giải mật mã

giải phép xem

giải mã viterbi

cầu liên lạc thì việc sử dụng sóng vô tuyến có thể đạt hiệu quả cao, vì vậy khi thiết

kế hệ thống thực tế cần phải xác định các quan hệ về lượng giữa 4 yếu tố sau:

-Tần suất của các yêu cầu và thời gian đàm thoại

-Mức độ các yêu cầu không được chấp nhận

-Số lượng kênh vô tuyến có thể sử dụng được

-Số lượng MS có thể đáp ứng

Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA là hệ thống phân chia các kênh liên lạc theo thời gian, trong đó MS được phân chia các tần số riêng biệt ở các khe thời gian cụ thể

Các kênh vật lý được coi là các cặp tần số và khe thời gian dùng để truyền tải thông tin giữa trạm di động MS và trạm thu phát gốc BTS

Phân bố tần số ở GSM được quy định nằm trong giải băng tần như sau :

890-915MHz cho đường lên (MS phát )935-960MHz cho đường xuống(BTS phát)Khoảng cách giữa các sóng mang là 200KHz

Trong tương lai khi mở rộng đến hệ thống DCS-1800 băng tần được sử dụng sẽ

là :

1710-1785 MHZ đường lên 1805-1880MHz đường xuống

Để đảm bảo các quy định về tần số bên ngoài băng phải có một khoảng bảo vệ giữa các biên của băng (200KHz) Vì thế ở GSM –900 ta có 124 kênh tần số vô tuyến bắt đầu từ 1710,2MHz Mỗi một kênh tần số vô tuyến được tổ chức thành các khung TDMA có 8 khe thời gian, được đánh số từ 0-7 Tất cả người dùng ở một tần

số đều chung một khung 8 khe MS được cấp phát 1 khe trong khung, nó chỉ phát trong khe này và tắt ở 7 khe còn lại Mỗi một khe thời gian có độ dài 15/26ms (577μs) 8 khe thời gian của một khung TDMA có độ dài gần bằng 4,62ms.Vậy một kênh người dùng tương đương 200KHz/8 =25KHz

Khung TDMA

TDMA Frame 4651ms

Hình II.3 Một khung TDMA

Ở BTS các khung TDMA ở tất cả các kênh tần số trên đường xuống được đồng

bộ Đồng bộ cũng được áp dụng như vậy với đường lên Tuy nhiên khởi đầu của khung TDMA đường lên trể một khoảng thời gian cố định 3 khe Lý do trể để cho phép MS sử dụng cùng một khe thời gian ở cả đường lên lẫn đường xuống mà không phải thu phát đồng thời Sự trể nói trên được mô tả ở hình II.4 dưới đây Đường xuống kênh tần số

Đường xuống kênh tần số

Đường lên kênh tần số

Đường lên kênh tần số

Khung TDMA

KhungTDMA

KhungTDMAKhung

TDMA TDMAKhung TDMAKhungKhung

TDMA

KhungTDMA

KhungTDMA

KhungTDMA TDMAKhung KhungTDMA

Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữa BTS và MS các kênh logic này được đặt vào các kênh vật lý được xét ở trên Có thể chia các kênh logic thành 2 loại tổng quát: các kênh lưu lượng (TCH: Traffic Channel) và các kênh báo hiệu điều khiển

*Các kênh lưu lượng TCH:

Các kênh lưu lượng gồm hai loại định nghĩa sau

+ Tiếng thoại: Bm hay TCH toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc 13 kbps; Lm hay TCH bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc độ vào khoảng 6,5 kbps

+ Số liệu: 12 kbps (cho tốc độ luồng cơ sở 9600 bps); 6 kbps (cho tốc độ luồng cơ sở 4800 bps); 3,6 kbps (cho tốc độ luồng cơ sở ≤ 2400 bps)

*Các kênh báo hiệu điều khiển:

Các kênh báo hiệu điều khiển được chia thành ba loại: các kênh điều khiển quảng bá, chung và dành riêng Đặc tính của các kênh điều khiển được mô tả dưới đây

Các kênh điều khiển chung: CCCH = RACH + PCH +AGCH

- CCCH phục vụ thiết lập kênh dành riêng giữa một MS với BTS

- RACH (Random Access Channel: kênh truy cập ngẫu nhiên) là kênh hướng lên để MS đưa ra yêu cầu kênh dành riêng

- PCH (Paging Channel: kênh nhắn tin) được BTS dùng để gọi MS

- AGCH (Access Grand Channel: kênh chấp nhận truy cập) mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênh của MS

Kênh điều khiển dành riêng DCCH:

DCCH dùng để trao đổi tin tức, báo hiệu ,phục vụ cập nhật vị trí, đăng kí và thiết lập cuộc gọi, phục vụ va bảo dưỡng kênh Trong DCCH có SDCCH (Standalone dedicated Control Channel) kênh điều khiển dành riêng đứng một mình phục vụ chuyển giao báo hiệu giữa MS với BTS

II.2.Các kỹ thuật điều khiển đường truyền vô tuyến :

II.2.1 Điều khiển kết nối :

a Điều khiển khởi đầu cuộc gọi

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 12

I

V

CSDLthuêbaoo(1)

(6)

(2)(5)(6)

(3)(5)(6)

(4)

Hình II.5 Khởi đầu cuộc gọi

Trong đó:

I Là trạm gốc vô tuyến

II Là trạm gốc thiết bị điều khiển

III Là tổng đài thông tin di động

IV Là mạng điện thoại chung

V Là các thuê bao chung

Hình II.5 mô tả quá trình điều khiển kết nối khi một thuê bao bắt đầu gọi trên mạng thông tin di động hệ thống analog

(1) Khi thuê bao nhập số cần gọi và ấn nút phát, trạm di động tự động chuyển từ kênh tìm gọi (Pch) chế độ chờ sang kênh điều khiển truyền (Ach) trong vùng vô tuyến có trạm di động và truyền tín hiệu

(2) Trạm gốc thu tín hiệu được phát đi từ trạm di động và chuyển chúng tới đơn

Khi mạch truyền đã được chọn, số cần gọi được truyền đi Đồng thời trạm gốc được thông báo để biết mạch gọi nào đã được chọn để tiến hành kiểm tra nối thông mạch Khi trạm gốc nhận thông báo về mạch gọi, trạm chọn một kênh rỗi trong vùng vô tuyến của nó và chờ kết quả kiểm tra kết nối từ tổng đài thông tin di động (6) Khi trạm gốc nhận được kết quả kiểm tra, thông qua kênh điều khiển truyền, dẫn (Ach)nó sẽ thông báo cho trạm di động biết kênh nào đã được chọn Sau đó trạm gốc tiến hành kiểm tra kết nối kênh giữa nó và trạm di động và giửi kết quả tới tổng đài di động Khi tổng đài được thông báo rằng kết quả thuận lợi, nó chờ sự trả lời từ thuê bao bị gọi và khi nhận được sự trả lời này, tổng đài bắt đầu tính cước

b Điều khiển kết cuối cuộc gọi.

(2)

Kênh tuyến

(1) Tổng đài thông tin di động trong một vùng truyền các tín hiệu tìm gọi tới các đơn vị điều khiển di động.

(2) Đợn vị điều khiển di động sử dụng các số vị trí trong tín hiệu nhận được để chọn kênh tìm chung Đơn vị điều khiển di động truyền tín hiệu nhận được tới trạm

di động bị gọi thông qua kênh điều khiển của tất cả các trạm gốc

(3) Trạm di đông bị gọi tự động phát tín hiệu trả lời thông qua kênh tìm gọi (Pch).Trạm gốc chuyển các tín hiệu trả lời đó tới đơn vị điều khiển di động, tại đây

nó so sánh số thuê bao có trong các tín hiệu này với số nhận được từ tổng đài thông tin di động Nếu số khớp với nhau, số đó được gắn với số của trạm gốc để truyền tới tổng đài di động

(4) Nếu số khớp nhau, tổng đài thông tin di động chọn một mạch gọi trong số các trạm gốc, thông báo cho các trạm gốc biết mạch nào đã được chọn và điều khiển việc kiểm tra kiết nối khi trạm gốc biết được mạch đang gọi, nó chọn kênh rỗi trong vùng vô tuyến của mình và chờ kết quả kiểm tra kết nối từ tổng đài thông tin di động

(5) Khi trạm gốc nhận được thông báo kết quả kiểm tra kết nối, nó sử dụng kênh điều khiển truyền dẫn (Ach) để thông báo cho trạm di động kênh nào đã được lựa chọn Trạm gốc điều khiển việc kiểm tra kết nối giữa nó và trạm di động và thông báo kết quả tới tổng đài thông tin di động

(6) Khi tổng đài biết rằng kết quả kết nối là thuận lợi, nó truyền tín hiệu tới thiết

bị gọi đi từ khởi đầu rung chuông Nó cũng truyền hồi âm chuông tới người gọi

II.1.2 Điều khiển chuyển giao :

Khi một trạm di đông đang tiến hành cuộc gọi chuyển vào vùng ô vô tuyến khác, trạm di động được chuyển sang sử dụng kênh gọi trong vùng vô tuyến mới để đảm bảo cuộc gọi liên tục Điều này được gọi là điều khiển chuyển giao Các vùng

vô tuyến không có biên giới rõ ràng Sóng vô tuyến dần dần giảm và thay đổi thất

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 14

(6)(5)

(1)(3)(4)(5)(6)Trạm di động

Kênh điều khển

thường Tại biên giới giữa hai vùng, sóng vô tuyến được phát đi từ các trạm gốc của mỗi vùng chồng chất lên nhau , từng sóng lại thay đổi bất thường Điều khiển chuyển giao trong điều kiện biến thiên như vậy được tiến hành bằng cách chọn vùng có tín hiệu thu lớn nhất và nối tới kênh của vùng đó Có 3 kiểu điều khiển chuyển giao như sau :

- Chuyển đổi được tiến hành giữa các vùng trong cùng một đợn vị điều khiển

di động quả lý

- Chuyển đỗi được tiến hành giữa các đợn vị điều khiển di động trong cùng một tổng đài thông tin di động

- Chuyển đỗi được tiến hành giữa các tổng đài thông tin di động

Điều khiển chuyển giao theo kiểu thứ nhất được thực hiện như sau

C-CH

1 2 6

D-CH 5 6 8 9 3

3

4 6 7

4

kenh thoai kenh dieu khien tram di dong

dich toi

o khac

Hình II.7 Mô tả điều khiển chuyển giao tương tự

(1) Khi trạm di động đang trong quá trình gọi đi qua vùng vô tuyến và mức thu của kênh gọi giảm xuống dưới mức ngưỡng cho phép, tram gốc kết luận rằng trạm

di động này đang rời khỏi vùng vô tuyến

(2) Khi trạm gốc phát hiện ra mức thua xấu, nó thông báo cho đợn vị điều khiển

di động

(3) Đơn vị điều khiển di động chỉ dẫn các trạm gốc trong các vùng vô tuyến hướng tới các kênh trạm di động có thể dịch chuyển đến để giảm sát các mức thu của các kênh gọi

(4) Khi nhận được lệnh, những trạm gốc này sử dụng máy thu để đo mức thu từ trạm di động để chúng báo cáo két quả về đơn vị điề khiển di động

(5) Khi nhận được báo cáo, đợn vị điều khiển di động chọn vùng vô tuyến có mức thu lớn nhất, thông báo số của trạm gốc mới cho tổng đài thông tin di động và chỉ dẫn tổng đài chuyên kênh

(6) Tổng đài thông tin di động chọn một mạch gọi rỗi để nối nó với trạm gốc mới, thông báo cho trạm gốc biết mạch được chọn và tiến hành kiển tra kết nối Khi trạm gốc biết được mạch chọn, nó chọn kênh rỗi trong vùng vô tuyến của nó và chờ kết quả kiểm tra kiết nối từ tổng đài thông tin di động

(7) Khi biết được rằng các kết quả thuận lợi, trạm gốc thông báo cho đợn vị điều khiển di động kênh được chọn

(8) Khi đơn vị đều khiển di động nhận được thông báo về kênh gọi, nó thông báo cho trạm gốc về kênh mới thông qua kênh gọi của trạm gốc cho tới lúc này đã

được sử dụng cho cuộc gọi.Đồng thời, nó chi dẫn tổng đài thông tin di động nối kênh gọi trước đó tới kênh mới và tổng đài sẽ làm đúng như vậy.

(9) Trạm gốc mới điều khiển kiểm tra kết nối của kênh gọi giữa nó và trạm di động Khi nó xác nhận được việc chuyển đổi sang kênh gọi mới, trạm gốc truyền một lệnh tới tổng đài thông tin di động để chuyển đổi các kênh tổng đài và trạm gốc

cũ giải phóng kênh gọi cũ không dùng nũa Nếu kênh củ được chuyển được chuyển sang kênh trong vùng vô tuyến do tổng đài thông tin di động khác quả lý, việc chuyển đổi lại được tiến hành nhờ việc sử dụng tổng đài mới và các đường tín hiệu qua lại

II.2 Mã hóa thoại và mã hóa kênh:

Mã hóa và giải mã là quá trình biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số để truyền qua môi trường vô tuyến và tái tạo tín hiệu từ những dữ liệu số nhận được

Nó là kỹ thuật giải quyết nhiễu và phading của môi trường Ceellular

II.2.1 Mã hóa thoại :

Các yêu cầu đối với mã hóa thoại là :

- Độ dư nội tại của thoại phải được lọc bỏ, sau mã hóa chỉ giữa lại tin tức tối thiểu đủ để khôi phục thoại ở máy thu

- Bảo đảm chất lượng truyền thoại đến máy thu

- Ngừng phát khi không tích cực thoại

Để xử lý số tín hiệu thoại, bộ mã hóa thoại (CODEC) trong hệ thống GSM thực hiện khoảng 8 triệu lệnh /s, việc xử lý tín hiệu để truyền đến đích mất khoảng 50 đến 100ms Sơ đồ sau trình bày quá trình mã hóa và giải mã thoại

MIC

Môi truyền

LOA

Hinh II.8 Quá trình sử lý thoại

ADC lấy mẫu với chu kỳ 125μs(tần số lấy mẫu 8KHz) và lượng tử hóa đều

13 bit cho một mẫu

Đây là tốc độ bit của tín hiệu thoại ở DAI(Digital Audio Interface-giao diện

âm tần số)tuy vậy độ dư vẫn còn nhiều (khoảng lăng khi hai bên khong tích cực thoại ).Có hai phương pháp dùng để loại bỏ độ dư này là :

- Phân tích LPC-RPE(Linear Predictive Coding-Regular Pulse Excitation) đây là nguyên lý giảm độ dư dựa vào đặc tính tương quan ngắn 1ms giữa các mẫu

- Phân tich LTP(Long Term Prediction) đây là nguyên lý giảm độ dư thoại dựa vào tương quan dài ,sau lần giảm độ dư này ta được tốc độ thoại ở đầu ra của CODEC là 13Kbit/s hay 260bit/20ms

II.2.2 Mã hóa kênh truyền:

GSM là một hệ thống số mà âm thoại lại la tín hiệu tương tự nên phải được số hóa Phương pháp mà ISDN và hệ thống điện thọai hiện tại dùng cho các đường ghép kênh thoại truyền qua trung kế góc độ cao, cáp quang là điều chế mã xung

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 16

Lọc thông

thấp

D/A Giải

mã thoại

Giải mã kênh

Giải điều chế Điều chế

(PCM) PCM có tốc độ bit là 64Kbps, là một tốc độ cao có thể truyền qua liên kết

vô tuyến, GSMcó nhiều thuật toán mã hóa tiếng nói trên cơ sở chất lượng tiếng nói thực và độ phức tạp (liên quan đến giá cả, xử lý độ trể và tiêu thụ công suất ).Trước khi đưa đến chọn lựa phương pháp xung đều_mã hóa dự đoán tuyến tính (RPE_LPC) với vòng dự đoán dài về cơ bản, thông tin từ các mẫu trước không thay đổi nhanh dùng để dự đoán mẫu hiện tại Các hệ số kết hợp tuyến tính của các mẫu trước, cộng thêm dạng mã hóa của phần còn lại, sai số giữa mẫu dự đoán và mẫu thực, sẽ biểu diễn tín hiệu Tiếng nói lấy mẫu chu kì là 20ms, mỗi mẫu mã hóa thành 260bit, với tốc độ bit là 13Kbps Đây là mã hóa tiếng nói toàn tốc Gần đây, vài nhà điều hành GSM 1900 Bắc Mỹ thực hiện thuật toán mã hóa tiếng nói toàn tốc cấp cao (EFR) Phương pháp này tăng chất lượng tiếng nói dựa trên tốc độ đang

sử dụng là 13Kpbs Mã hóa kênh truyền thêm các bit dư vào dòng dữ liệu cho phép phát hiện thậm chí cả sửa lỗi bit sinh ra trong quá trình truyền Thuật toán mã hóa tiếng nói đưa ra một khối 260bit Mỗi bit là 20ms (nghĩa là tốc độ là 13Kbps) trong

bộ giải mã các khối bit tiếng nói được giả mã và biến đổi thành những mẫu tiếng nói, mã đồng dạng 13bit 260bit của khối tiếng nói phân thành hai nhóm 78 bit loại

II ít quan trọng và không được bảo vệ 182 bit loại I được cắt thành 50 bit loại Ia và

132 bit loại Ib (xem hình sau)

Mẫu tiếng nói : 1 khối = 260 bit (20ms)

Đầu tiên các bít loại Ia được bảo vệ bởi 3 bit parity để phát hiện lỗi Sau đó các bit loại Ib được cộng vào thêm 4 bit đuôi trước khi đưa vào mã nhập với tốc độ r = ½

và chiều dài bắt buộc K = 5 Kết quả là 378 bit cộng vào với 78 bit loại II bảo vệ cho kết quảt là một cung mã tiếng nói hoàn toàn 456 bit (trong hình)

Kiểu truyền TCH_FS

II.2.3 Mã phát hiện lỗi

GSM chuẩn dùng mã 3 bit lỗi dư để cho phép đánh giá sự chính xác của bit trong khung thoại (50 bit loại Ia) Nếu một bit bị sai, thì điều này sẽ tạo ra một nhiễu lớn thay cho phần tiếng nói 20ms Phát hiện những lỗi này cho phép khối bị sai được thay thế bằng một vài nhiễu ít hơn (như là một phép ngoại suy của khối

dự đoán)

Đa thức trình bày này mã phát hiện lỗi bit Ia là G (X) =X3 + X + 1 Bên thu hoạt động tương tự và nếu phép chia có dư lỗi được phát hiện và âm thanh được loại bỏ

II.3 Quản lí tài nguyên vô tuyến:

Giới thiệu chung:

Giao diện vô tuyến rất đặc trưng và rất quan trọng đối với PLMN.Sự quy chuẩn giao diện vô tuyến làm cho máy MS của hãng sản xuất khác nhau và tương thích được với các mạng di động của các nhà khai thác khác nhau, tạo điều kiện chuyển giao, thậm chí ra ngoài quốc gia Sự quy chẩn giao diện vô tuyến nhằm mục đich đạt được hiệu suất sử dụng phổ tần số vô tuyến cao nhất, tức là đạt hiệu quả kinh tế cao nhất Để đạt được mục đích đó, người ta đã dùng rất nhiều biện pháp: tổ chức kênh sao cho tối đa cuộc gọi đồng thời khi giải phổ tần xác định ,chống can nhiễu

do sử dụng lại phổ tần số, điều khiển công suất …

Đường truyền dẫn ở giao diện vô tuyến được thiết lập theo yêu cầu, chỉ trong thời gian cần thiết cho cuộc gọi Ở dây chúng ta xem xet viẹc quản lý tài nguyên vô tuyến, đó là nhiệm vụ chung của MS, BTS, MSC và là một phần chức năng của MSC.Ta cần lưu ý khi chuyển giao cần phân biệt hai loại MSC :MSC neo và MSC chuyển tiếp khi MS di động từ vùng phục vụ MSC này sang vùng phục vụ của MSC khác ,thì việc chuyển giao liên quan đến hai MSC ,tuy nhiên vai trò của hai MSC có khác nhau :

- MSC neo là MSC theo dõi một cuộc gọi từ mở đầu đến hoàn tất, luôn tham gia điều khiển cuộc gọi đó và đảm nhiện tính cước

- MSC chuyển tiếp trực tiếp làm việc với BSC

Hình II.9 khái niệm về MSC chuyển tiếp và MSC neo

II.3.1 Chức năng quản lí tài nguyên vô tuyến:

Chức năng RR liên quan đến việc quản lí đường truyền dẫn không chỉ ở giao diện vô tuyến mà còn suốt từ MS đến MSC neo: truy cập mạng, nhắn tin, truyền báo hiệu thoạivà số liệu , đo lường phục vụ chuyển giao ,quản lí công suất quản lí

về kênh vô tuyến ,việc cấp phát kênh dành riêng…

a kỳ han RR:

Khi mốtM đang trong cuộc gọi, thì có nghĩa là một đường truyền dẫn thuê bao

và một đường báo hiệu giữa MA đó với MSC neo đang được duy trì Sự duy trì đó bắt đầu từ lúc MS rời bỏ trạng thái chờ bước vào trạng thái truyền tin đến lúc trở về trạng thái chờ.Về phía cơ sở hạ tầng của PLMN , đường truyền dẫn tuy rằng duy trì

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 18

liên tục, nhưng có thể thay đổi rất nhiều, nhất là lúc chuyển giao ,chúng ta gọi thời

kỳ nói trên là kỳ hạn RR ,nó tối thiểu bao gồm:

- Phương tiện truyền dẫn báo hiệu giữa MS với MSC neo qua BTS, BSC, MSC chuyển tiếp và một kênh vô tuyến dành riêng

- Những tham chiếu để quản lí công việc cần thiết ở các giao diện BTS-BSC, BSC-MSC

- Phương tiện để giám sát cuộc nối vô tuyến và quyết định sự chuyển giao khi cần ở BSS

Các nội dung tối thiểu này đủ cho các yêu cầu cập nhập vị trí, truyền bản tin ngắn và quản lí dịch vụ phục Hình II.10 trình bày trường hợp truyêng thoại yêu cầu hai sự kết nối: báo hiệu và thoại, các tài nguyên dành riêng cho truyền riêng thoại chẳng hạn như bộ chuyển mã thoại

Có nhiều đặc trưng cho kì hạn RR có thể thay đổi đựoc, đó là do quản lí :

- Có hai laọi kênh dành riêng ở giao diện vô tuyến

- Các mode truyền dẫn khác nhau trên kênh dành riêng

- Các đặc trưng khác, chẳng hạn như có hay không dùng mật mã

Hình II.10 Nội dung kì hạn RR

* Khởi tạo:

MS chuyển từ trạng thái chờ sang trạng thái truyền tin là bước đầu sự khởi tạo của kỳ hạn RR, gọi là truy cập Sự truy cậpcó thể được khởi động bởi yêu cầu từ phía MS, hay từ phía cơ sở hạ tầng PLMN, tuy nhiên thủ tục đều giống nhau và pgait bắt đầu từ MS Khi mạng muốn thiết lập một kì hạn RR, nó nhắn tin cho MS

MS ở trạng thái chờ vẫn lắng nghe ở kênh nhắn tin thuộc PAGCH, nếu biết rằng: bản thân MS được nhắn gọi thì nó bắt đầu thủ tục truy cập, giống như khi bản thân

nó muốn gọi đi

*Truy cập:

MS phát bản tin xin truy cập vào RACH(Radow Access Grant Channel- kênh truy cập ngẫu nhiên), hệ thống phát trả lời bản tin chỉ định và kênh chấp nhận truy cập và nhắn tin Sự truy cập kết thúc với việc cấp phát một kênh vô tuyến cho MS

sử dụng.Việc này được gọi là chỉ định kênh ban đầu hay là chỉ định kênh tức thì Nếu xem chức năng truy cập khởi động là kì hạn RR thì phải gắn vấn đề truy gập với chức năng khác nhau

*Nhắn tin và thu gian đoạn:

Các bản tin chỉ định ban đầu và nhắn tin truyền bằng PAGCH và công việc chính về nhắn tin được BSS đảm trách

Khi có một cuộc gọi đến MS, thì MSC/VLR yêu cầu BSS nhắn tin gọi đến cell của BSS đó bằng cách cung cấp cho nó nhận dạng thuê bao và danh sách cell BSC

với vai trò quản lí PAGCH sẽ phân nhóm Và lập kế hoạch thời gian cho các bản tin nhắn gọi và chỉ định ban đầu, khi nhắn tin chúng ta phải cung cấp các thủ tục sau.

- Phương thức để MSC biết thuê bao nào phải gọi

- Cơ chế để BSCđiều khiển việc cấp phát bản tin nhắn gọi

- Cách thức để chỉ bảo cấu hình PAGCH cho tất cả MS

II.3.2 Cấu trúc và các thư mục:

BSC thực hiện các chức năng quản trị tài nguyên vô tuyến như một người chỉ huy dàn nhạc mà các diễn viên trong gian nhạc đó lá MS,BTS,TRAU,MSC.Tuy rằng BSC không liên quan nhiều đến chức năng truyền dẫn, nhưng BSC chăm sóc tính thống nhất của dây truyền dẫn

MSC quyết định đặc tính của dây truyền dẫn cho phù hợp với dịch vụ, nhưng MSC chỉ có vài trò khiên tốn trong quản trị tài nguyên vô tuyến MSC neo thực thi các chuyển giao tiếp sau giữa các MSC, theo quyết định cuả BSC.MSC chuyển tiếp thực thi các chuyển giao giữa các cell khác vùng định vị MSC chuyển tiếp cũng thiếp lập mạch truyền dẫn từ bản thân nó đến các BSC trong vùng phục vụ MSC chuyển tiếp là nút trung chuyển của báo hiệu giữa MSC neo với BSC, MS Vậy MSC chuyển tiếp có chức năng quản trị tài nguyên vô tuyến

BTS là cổng vào của PLMN của số liệu đo lường, BSC quản lý kế hoach tần số

và dữ liệu cấu trúc cell BSCvà các MSC trao đổi tin tức về lưu lượng Để việc chuyển giao được thực sự suôn sẽ, trong suốt với người dùng, thì rất nhiều tin tức cần phải được truyền đưa và sử lý theo thời gian thực trong PLMN

BSS quản trị tài nguyên vô tuyến và quyết định công việc chuyển giao trong kỳ hạn RR Có hai cách chức năng xử lý lưu lượng

- Các MSC thong báo mức lưu lượng của các BSC bao quanh cho BSC xét

- Hoặc MSC can thiệp vào thuật toán chuyển giao từ góc độ xử lý lưu lượng.Sau khi thực hiện chức năng Rrđòi hỏi thủ tục giưũa MS và mạng, mà người đối thoại thay mặt mạng là BSC, thủ tục trên còn có tên gọi là RIL3-RR

II.3.3 Quy trình khai thác tài nguyên vô tuyến:

Sự truy cập và chỉ định ban đầu.

MS đưa yêu cầu khởi tạo cuộc gọi từ 3 lý do sau đây

- Cập nhật định vị

- Trả lời nhắn tin

- Thuê bao MS khởi xướng cuộc gọi đi (đàm thoại ,dịch vụ thoại, bản tin

nhắn)

Quy trình này gồm 3 bước :hình II.11 biểu thị quy trình truy cập,

-MS giửi bản tin yeu cầu kênh RIL3-RR nhờ kênh truy gập ngẫu nhiên RACH

-PLMN phúc đáp bằng bản tin chỉ định thức thì RIL3-RR giửi vào PAGCH, bản tin này miêu tả kênh cấp phát theo yêu cầu MS

-Thiết lập đường truyền báo hiệu và kênh chỉ định giửi bản tin báo hiệu đầu tiên, bản tin nhận dạng thuê bao và lý do yêu cầu cuộc kêt nối

SVTH: Nguyễn Thị Lan Anh Trang 20