Luận văn dịch vụ Định vị

- Cúc địch vụ khẩn cấp: Thuê bao có thể gọi các địch vụ khẩn cấp lừ máy di động của họ, dịch vụ nảy sẽ xác định vị trí cũng như các thông từn có nhân liên quan đến họ, trên cơ sở nảy

BO GIAO DUC VA BAO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRAN VAN HOAN

LOI CAM BOAN

‘T6i xin cam doan luận văn thạc sĩ khoa học nảy chính tôi nghiên cứu và thực hiện Các thông tin số liệu trong luận văn là hoàn toàn trung thực, chỉnh xác và có

nguồn gốc rõ ràng

Liẹc viên

Trần Văn Hoàn

MỞ ĐẢU

Ung dung dich vu viễn thông đựa trên công nghệ định vị là một trong các bat toán phức tạp nhất của công nghệ viễn thông di dông Công nghệ dink vi dang bit

đảu phát triển và rất nhiều các ng đựng được xây dung nhằm phục vụ cho các nhà

cung cấp dịch vụ mang di đông và các khách hàng có yêu cầu Su khác biệt giữa

Công nghệ dịnh vị toàn câu (Global Positioning, System — GP§) và công nghệ định

vi di déng (Mobile Positioning Services — MPS) nay 14 céng nghệ GPS đòi hỏi phải

có các tiết bị rađio có khả năng Hếp nhận tín hiệu từ các vệ tĩnh địa tĩnh và tính toán xác định vị trí của thiết bị đầu cuối dựa trên các tín hiệu này; trong khi đó công, nghệ MPS hoàn toàn dụa trên thiết bị đầu cuối GSM/CDMA và các trạm thu phát

sống củi

minh tới đần sự:

mạng Các dịch vụ MPS dược ứng dụng rộng rãi trong các ngành từ an

- Các dịch vụ giảm sát, dò tìm được thực hiện trong lĩnh vục su ninh công

công và dân sự: Theo đối tôi phạm, di biến động của dối tương, theo đối nạn nhân

bị bắt cóc; cứu hộ, cứu nạn thiên tai, lð lụt, hoá hoạn; quản lý phương tiện, nhân lực của các lục lượng (giảm sắt xe chờ tôi phạm, xe chỗ tiên, xe chở hàng quý hiểm, xe

taxi, xe vain chuyéu hàng hoá); đỏ từn hiện vật bị đánh cắp, dịch vụ tìm trẻ thất lạc, các dịch vụ dẫn đường

- Cúc địch vụ khẩn cấp: Thuê bao có thể gọi các địch vụ khẩn cấp lừ máy di

động của họ, dịch vụ nảy sẽ xác định vị trí cũng như các thông từn có nhân liên quan

đến họ, trên cơ sở nảy trưng tâm sẻ thông báo với thời gian ngắn nhất cho các lục

lượng cảnh sát, cứu thương hoặc chữa cháy nơi gần nhất

Việc phát triển các công cụ kiểm tra giảm sát là một xu thể tất yếu củng với quá

trình phát triển các mạng thông tin đi động tại Việt Nam Đề có được một giải phản

định vị đi biến động nủa thuê bao có hiệu quả, phù hợp với thực Hễn của các mạng

di động bên cạnh tận dụng tốt cáo lợi thể của công nghệ mới, tiên tiến, rõ ràng cần

có sự nghiên cứu, xây đựng giải pháp một cách hệ thống, xem xét một cách toàn điện êu tổ kỹ thuật liên quan tới việc xây đựng, kết nỗi và triển khai hệ thống,

Sự phát triển nhanh chống của các địch vụ viễn thông, ngày nay điện thoại di

động đang trở nên phê biển, là một phương tiện liên lạc chủ yếu của xã hội liền nay, Việt Nam có 6 nhà cung cap địch vụ điện thoại đi động GSM và CDMA với

trên 30 triệu thuê bao đi động Trong tương lai không xa số thuê bao di động, sẽ

vượt xa số thuê bao điện thoại có định và chiếm khoảng 50% đân số Vì vậy, việc xác định vị trí đối tượng thông qua mạng ái động là một trong các giải pháp hiệu

quả để giải quyết những vấi nêu trên

Với lý do trên, em chọn đề tải '"Dịch vụ định vị trong thông tin dị động"”, Đề tài trình bảy lổng quát về các phương pháp đính vị, hệ thông định vị với chỉ phí thấp nhất có khả năng áp dụng thục tế tại Việt Nam

Đỗ án bao gồm các chương sau:

Chương 1: Hệ thống thông tía dĩ động

Chương 2: Hệ thông định vị

Chương 3: Ứng dụng hệ thông định vị tại Việt Nam

Chương 4: Kết luận

Được sự quan tâm và giúp đỡ và chỉ bảo tận tính trong nghiên cứu của TS.Hoảng,

Mạnh Thắng cùng với sự nỗ lực của bản thân, đỏ án được hoàn thành Tuy nhiên đo

chan không tránh khỏi những sai sói, kính

mong các thấy cô đóng gớp ý kiến chính sửa và định hướng nội đưng cho hướng phat

triển tiễn theo

trình độ và thời gian có hạn, dé an cl

TOM TAT DO AN

Đổ án nãy ngoài việc cưng cấp cơ sở lý thuyết cho các nhà khai thác trong việc

nghiên cứu công nghệ, đây côn là cơ sở cho việc mỡ rộng hệ (hồng sau này, chủ những nhà khai thác để việc phát triển và triển khai hệ thông có hiệu quả Với mục địch đó, đỗ án được kết cầu thành bên chương,

Chương 1: Hệ thống thông tín dị động, chương nảy cùng cấp cách nhìn tổng,

quan vé cac hé théng di déng GSM, GPRS, UIMS

Chương 2: Hệ Thông Định

chương này gồm 2 phan:

- Các phương pháp định vị trong thông tin di dộng: Chương nảy giới thiệu về

các khải niệm cơ băn, các cách đo đạc, tổng hợp đữ liệu, các phương định vị chủ yêu, trong rnạng lỗ ong chủ yếu ki trong GSM và UTME Cáo giải pháp hỗ trợ giúp tăng độ chỉnh xác trong hệ thông dịnh vị

- I1é théng định vị trong thông tỉn đi động: mô hình của một hệ thống định vị,

các phương thúc và công nghệ sử đựng trong hệ thông định vị

Chương 3: Ứng dụng hệ thống định vị tại Việt Nam: Ứng dụng công nghệ

GIS hiển thị một thuê bao di động trên bản đồ, kết quả chạy mô phỏng ước lượng,

vị trí dựa vào TDOA

Chương 4: Kết luận: tỉnh hình thực tế một số nước triển khai dịch vự định vị

và tại Việt Nam.

1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động al

1.2 Hệ thông thông tin di động toàn cầu GSM 3

1.2.2 Chuyển Giao trong GSM

1.3.2 Cấu trúc GPRS — 16

1.4 Hệ tống viễn thông toàn cần UTMS sexy

1.4.2 Quản lý di động trong UIEMS ¬—

2.1 Những khái niệm vả phương pháp định vị cơ bản —- 2.1.1 Các khái niệm và lý thuyết về định _ 36 2.1.2 Các phương pháp đo đạc —

2.1.4 Các nguồn gây sai lệch trong định vị

2.2.1 Các phương pháp bình phương nhỏ nhật

2.3 Các phương phúp dịnh vị trong mạng thông tin di động GSM và TMS

3.3.1 Các phương pháp định vị trong mạng GSM đ3 2.3.2 Các phương pháp định vị trong UMLS "

3.3.3 Định vị loàn dẫu trong GSM/UMTS (A-GPS) 74

2.5 Kiến trúc LLC§ nen ung ruet T7

2.5.1 Các giao điện truy nhập LCS và các điểm tham chiếu T7 2.5.2 Sơ dỗ chức năng LCS sexy "—

2.6.Các giao thức và giao diện

2.61 Mô hình báo hiệu tổng quát cho LCS eee BB

2.6.2 Bao higu gitia mét SMLC, MSC, BSC ¬" `

2.7 Các thú tục dịnh vị trong mạng tổng quát 87

2.7.2 Mô tà trạng thải VMISC

3.1.Tẳng quan - ¬ 100

3.2 Mô tả lữ thuật HE mHemeeeirrrerrre 100

3.3.2 Thêm mới số điện thoại cân định vị - — 102 3.3.3 Theo đổi quá trình dị chuyển của thuê bao "— 103

3.5 Mô phống ước lượng vị trí dựa vào TDOA bằng Matlab vee 106

Chwong 4: KET LUAN

TẢI LIỆU THAM KHẢO

DANH SACH CAC TY VIET TAT

Tù viết tất | Tiếng Anh "Tiếng việt

A-GPS Assisted GPS Định y¡ dược trợ giúp bằng GPS

ATI Any Time Interrogation Truy van thy lic

AUC Authentication Unit Center Khối trung tâm nhận thực

BSC Base Station Controller Thiết bị diều khiến tram góc

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc

BIS Base Transceiver Station "Trạm thu phát gốc

CAMEL Customized Applications for Các ứng dụng tủy biển cho mạng di

Mobile network Frihanced Logic động CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chúa theo mã

GDC Connected Device Configuration Cau hinh thiét bj két ndi

GIMD Computer Interface Message phân bề tin nhắn giao điện máy tính

Tistribution

cr Connected Device Configuration Nhận đạng Cell

CLDC Comnected Limited Device Câu bình thiết bị giới bạn kết nỗi

Configuration CMG Computer Management Group Nhém quan ly may tink

TIR Lquipment Identity Register Tộ nhận đạng thiết bi

IMI Lxternal Machine Interface Giao diện bộ máy bên ngoài

E-OTD Enhance Observed Time Dillerence Sai khác thời gian quan sát được

TRRME External Short Message Entity Thực thẻ tin nhắn ngắn bên ngoài

TDD Frequency Division Duplexing Song công phan chia theo tần số

TDMA Frequency Division Mulliple Da truy nhập phân chua theo tân số

Access TPT Fils Transfer Protocol Giao thức truyền file

G-MSC Gateway Mobile Services Công chuyên mạch dich vy di déng

Switching GMLC Gateway Mobile Location Center Trung (âm định vị di động cổng

GPP Generation Partnership Project Dự án hợp tác phát triển

GPRS General Packet Radio Service Dich vụ vô tuyên gói chưng

GSM Global System of Mobile Hệ thông thông tìn đi động toàn câu

communications (Groupe Spécial Mobile)

HLR Home Location Register Bé ghi định vị thường trủ

HSCSD High Speed Circuit Switched Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ

HSS Home Subseriber Server Máy chủ thuê bao thường trú

HTML HyperText Markup Language Ngôn ngữ Đánh dầu Siêu văn bản

HITP Hypertext Transfer Protocol Phương thức truyền siêu vẫn bản

IPDL Idle Period Downlink Tường xuống thời gian rồi

IMEL International Mobile Hquipment Số nhận dạng quốo tế

Identity

IMPS Adwance Mobile Phone Service Dịchvụ di động tiên tiến

IMS TP Multimedia Subsystem Phân hệ đa truyền thông TP

TMSI Tnternational Mobile Subacrber — Số nhận dạng thuê bao quốc tế

Identity IMT-2000 | International Mobile Telecommunication at 2000MHz Chuẩn viễn thông quốc tế tại tân số 2000MHz

TTƯ International Telecommunication Tổ chức viễn thông quốc tê

Union IWF Inter Working Function Chức năng tương tác

LMU Location Measurement Unit Tinét bj tính toán vi trí

MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di dộng,

ME Mobile Liquipment "Thiết bị đi động

MIDP Mobile Information Device 11ễ sơ thiết bị thông tin di động,

Profile MPT Mobile ovation Protocol giao thức định vị di động,

MS Multimedia Messaging 8ervicc — Dich vu tin nim da phuong tiện

MO Mobile Onginaled message Bản tín được khởi tạo di động

Msc Mobile Switching Center Trang tâm chuyén nach di déng

MSID Mobile Subscriber Identifier Nhận đạng thuê bao thi dộng,

Mt Mobile Terminated message Bản tin kết thúc di dộng

NMT Nordic Mobile Telephone system Hệ thống điện thoại di dộng Bắc Âu OCXO Oven-Controlled Crystal May dao động tình thể diễu khiến lò

Oscillator

occ Open Geospatial Consortium Hội không gian địa lý mở

OST Open System Interconnection Liên kết các hệ thông mở

OSS Operation and Support System Thân hệ khai thác và hỗ trợ

OTD Observed Time Dillerence Khác biệt thời gian được quan sáL

OTDoA Observed Time Dillerence of Khác biệt thời gian được quan sáL

PDE Package Data Protocol Giao thức giữ liệu gói

PDU Protocol Data Unit Døn vị đữ liệu giao thức

10

PLMN Public Land Mobile Network Mang di déng mat dat céng, céng,

PSIN Public Switch Telephone Mạng chuyên mạch công cộng,

Network

RIT Radio Iaterfacc Truming "Tỉnh toán thời gian giao điện võ

tuyến

RLP Roaming Location Protocol Giao thite di déng roaming

RMI Remote Method Invocation 'Yêu câu phương pháp từ xa

RMS Root Mean Square Bình phương giá trị gốc

RID Real Time Difference Sai khác thời gian thực

RSS received signal strengii Độ mạnh tín liệu nhận

SAT Sorving Area Tnicrlace Giao diện vùng phục vụ

SEFTP Simple File Transfer Protocol Giao thức truyền file dơn giản

SGML Standard Generalized Markup Ngôn ngữ dánh đâu chuẩn chung

Language SGSN Serving GPRS Support Nede Nút hỗ trọ phục vụ GPRS

SIM Subscriber Identity Module Mô đun xác nhận thuê bao

SLMC Serving Mobile Location Center Trung tâm định vị đi động phục vụ

SMPP Short Message Deer to Peer Tin nhin mang ngang hang

SMS Short Message Service Dich vụ tín nhắn ngắn

SMSC Short Message Service Center "Trung tâm lin nhắn ngắn

SNMP Sample Network Management Giao thức quản lý 1uạng đơn giản

Protocol SOAP Simple Object Access Protocol Giao thức truy cập đối tượng đơn giãn

11

S87 Signaling System #7 TIệ thông báo hiệu báo hiệu số 7

SVG Scalable Vector Graphics ‘Dé haga vec to có thể chia độ

TA Timing Advance Thời gian đề tín hiệu đi từ MS đến

BTS TCP Transmission Control Protocol Giao thức diều khiển giao vận

TCXO Temperature-Compensated May dao động tinh thể bù nhiệt

Crystal Oscillator TDD Time Division Duplexing Song công phản chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thai

gian TDoA ‘Tune Difference of Arrival Sai khác thời gian tin hiệu dén

TMN Telecommunication Management Mang quan ly vin théng

Network

TRAU Transcode/Rate Adapter Unit Khéi chuyén mã và thích ứng tốc độ UCP Universal Computer Protocol Giao thức máy tính vạn năng,

UMTS Universal Mobile Hé théng viễn thông đi động chung

‘Telecommunication System U-TDoA Uplink Time Diffirence of Acival 8ai khác thời gian etia tin hiệu đến ở

đường lên UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô luyến mặt đãi

VLR Visitor Location Register Thanh ghủ định vị tạm trú

WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây

WBMXL | Wireless Binary KML XML nhị phân không đây

WCDMA |Wide-band Code Devision Muli- Da truy nhập băng thông rộng phân

12

WLAN Wireless Local Area Network © Mang cuc bd khéng day

WML Wireless Makeup Languages Ngôn ngữ dánh dấu không dây

WSP Wireless Session Protoeol Giao thức phiên không dây

13

Tình 1¬5: Cập nhật vị trí dựa vàn sự giao nhau c

Hinh 1-6: Thủ tục cập nhật trong GSM

1ình 1-7: Ha thành phân mới của hệ thống GPISS

Hinh 1-8: Céu tric mang GPRS

Tình 1-9: Cập nhật ving dink iuyén gifta 2 SOSN

inh 1-10: Qué trinh phat wién cia UTMS

Hình 1-11: Các hệ thông thông tin di động,

Tình 1-12: Sư phái triển của thông tin di động từ 2G lên 3G

Hình 1-13: Cẩu trie mang UTMS

1Hình 1-14: Mạng lãi trong UIMS

Tình 1-15: Chức năng máy chủ HồS

Linh 1-16: Miễn chuyển mạch kênh trong UTMS

Linh 1-17: Miễn chuyển mạch gói trong UTAS

Tình 1-18: Cấu trúc tuất bị đâu cuối sử dựng trong LITMS

Hình 1-19: Quản lý vị trí trong miễn chuyễn mạch kênh UTM:

Hinh 2-1: Xác đình vị trí bằng giuo diém ba dường tròn

Tình 2-3: Phương pháp xác Ãịnh vị trí dựa trên giaa của ba đường Hyperbol 44 Tình 3-3: Xác định vị t† dựa vào góc

Tình 2-4: Phương pháp doán điểm

Hinh 2-5: Phương pháp Cell ID

inh 2-6: Phuong pháp Cell ID có kết hạp với các tham số

Hình 2-7: Phương pháp B-CGI

Tình 2-8: Phuong phap AOA

Hivh 2-9: E-OTD Hyperbol

Linh 2-10; Ute leong Llyperbol dựa vào sai khác khoảng các

Tình 2-11: Đo RTD, OTD

Hình 2-12: Tinh RIT tai LMU

inh 2-13: Tinh toán thời gian sai khác tại

Hình 2-14: Phương pháp U-1Do/L

14

Hinh 2-15; Phuong phap Cellaid + RTT

Hình 2-16: Phương pháp A-GPS

“Hình 3-17: Phương pháp nâng cao độ chính xác có kết hợp bản đồ s

Tình 2-20: Các giao diện truy nhập LCS và

Tình 2-21: Sơ đồ chức năng xerver LỚN PILATN

1Tình 2-23: Kiến trúc logie của LCS tầng quái

“Hình 2-23: Phân lớp giao thức trong LCS

Tình 2-24: Các giao thức bảo hiệu giữa SMIC, MSC và BSC với SMI Œ

Tình 3-25: Các giao thức bảo hiệu giữa SMILC, MSC va BSC vai SMI:

1Hình 3-26: Hảo hiệu giữa SMLC và địch MS với SMLC dựa trên NSã

Tình 2-27: Báo hiệu giữa SMLC va dich MS vai SMLC dya trén BS:

Tình 2-28: Quá tình chuyễn đội giữa các tụng thải trong CMI,C

Quá trình chuyên đôi giữa các trạng thải trong PMSC

"ác quả trình chuyền trạng thái của BS

"ác quả trình chuyên dỗi trạng thải SMLC Hinh 2-32: 1.CS client yéu du dink vi MS dich

Linh 2-33: MS yêu cầu định vì

Tình 2-84: Các thành phần của GI6

Hình 2-33: Phần cứng GIS

Linh 2-36: Phân mẫm GIS

“Hình 2-87: Dữ liệu Vector dược biểu diễn dười dạng điểm (Poi),

1Tình 3-5: THiển thị quả trình di chuyển của thuê bác

“Hình 3-6: Hiển thị bản đồ trên thiết bị đầu cuối

Tình 3-7: Kết quả biên thị lịch trình của thuê bao

Hình 3-8: kết quả mồ phòng TDOA

Dữ liệu Veelor được biểu diễn dưới dạng ñường (An

Sự biểu diễn kết quả bản đô dưới dạng Raster

lự chuyển dài di liệu giữa vector - raxter và ngược lại

Giao điện hiến thị trang web

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

Chuung 1 : HE THONG THONG TIN DI DONG

1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Công nghệ thông tím đi động được khởi nguồn từ những kỹ thuật truyền dẫn không dây Lúc đầu truyền thông vô tuyển được sử dụng khá rộng rãi nhờ ưu điểm kháng cân đường truyền cáp nhưng các thiết bị sử dụng hảu hệt đền được đất cổ

định

Nam 1947, Douglas H Ring and W Rae Young hai kỹ sư của Bell Labs da dé

xuấi cầu trúc ô lục giác cho mạng đí động Trong khi đó Philip T Porter, cing thuộc Bell Labs dé xuất sử dụng anten dịnh lướng theo 3 hướng Tuy nhiễn những,

đề xuất này bị đi vào quên lãng cho đến tận những năm của thập ký 60 khi Richard

TH Erenkiel và Jocl 8 Engel etia Boll Tabs phat triển các cân trúc điện tử

Tại châu Âu, diện thọai không dây lằn dằu tiên được sử dụng cho các hành khách hạng nhất trên các chuyển tâu giữa Derlin và Hamburg năm 1926 Củng lúc đô, điện

thoại vô tuyến được sử đụng trên các chuyên bay để hỗ trợ an toản trên đường bay Sau đỏ điện thoại vô tuyển được sử dụng rộng rãi tại Đức trong, thể chiến lẩn thứ LH

TIệ thống điện thoại đi động đầu tiên được gọi là MTA (Mobile Telephone system

A) được phát triển bởi Ericssơn và được triển khai tai Thuy Điền năm 1956 Với hệ thống nảy các điện thoại cỏ trọng lượng khá lớn, khoáng 49kg MTI, được nang

cập từ MTB được sử đụng năm 1965 và sử đựng báo hiệu DTME (đa tần song âm)

Năm 1967 mỗi chiếc điện thoại đi động được nằm trong vũng phủ sóng của một trạm góc duy nhất trong suốt quả trình gọi Đến nim 1970 hé théng “call handoff” cho phép các máy điện thoại có thế đi chuyến giữa các vùng trong suốt thời gian dam thoại

Sau do AT&T gui dé xuất về dịch vụ di động theo cầu trúc tổ ong lên hiệp hội

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

Vào những năm của thập kỹ 90 các hệ thông như G8M, 18-136 ("TDMA"), iDEN

và 18-95 ("CDMA") bat đâu được triển khai vả được coi như thể hệ thông tin di

động thử 2 Mạng GSM đầu tiên mở tại Phần Lan Công nghệ sử đựng trong GSM

là đã Iruy nhập ghp kênh theo Hhời gian long khi mạng CDMA sử dụng công nghệ

đa truy nhập ghép kênh phân chia theo mã Với GSA4 mỗi kênh thông tin duge phat

trên một khe thời gian, do đó hệ thông phải áp đụng cơ chế tái sử đụng tần số dé

tăng số lượng thuê bao Tuy nhiên khả năng đáp ứng thuê bao trong GSM vẫn bị

giới lạn trong khi đỏ hệ thống 15-95 sử dụng cơ chế phân chía theo rã, rối người dùng được phát một mã giả ngẫu nhiêu để điều chế tín hiện và cùng sử dụng chung một dai tan sé hu vay kha năng dap ứng số lượng lớn thuê bao của 15-95 cao hon GSM Trong các hệ thống nay báo hiệu S87 được sử dụng để tăng hiệu quả liên lạc

trong mang,

Sau khi hệ thống thông tin di dộng 2G ra dời và dạt dược những thành công to lớn Người ta nghĩ ngay đến một thế hệ thông tin đi động 3G với những địch vụ tiên tiển hơn Các đự án nghiên cứu về 3G được thành lập Trong khi chuẩn 3G nhanh

chong được thông qua trong hệ thông 1M1-2000 thì quá trình nghiên cứu thực thí và triển khai thử nghiệm đã phải trải qua một thời gian khả lâu Trong khi GSM giới thiệu các công nghệ GPRS và EDGE cho quả trình tiến lên 3G thì các công nghệ

nảy vẫn chỉ được chấp nhận một cách không chính thức là chuẩn 2.5 và 2.75G Chỉ

khi 3GPP dua ra cáo tiêu chỉ kỹ thuật cho UMTS với tốc tốc độ 2Mbps va khả năng,

kết hợp với giao diện vô luyễn GERAN của GSM/RDGE thì lúc nảy thể giới mới

công nhang chuần 3G GŒSM/UMIS UMIS sử dụng cả hai giao điện vô tuyến

UTRAN và GERAN, với UTRAN công nghệ WCDMA được sử dụng kết hợp với

cơ chế song công phân chia theo thời gian hoặc song công phân chia theo lân số

Giao điện GHRAN lá giao diện cũ mạng GSM, diễu này cho phép các thuê bao

GSM cũ có thể sử dung hé thong UMTS ma khong cần phải thay đối thuê bao

Với CDMA, quả trình dị lên 3G gắn liễn với sự phát triển của hệ thong CDMA

2001x được triển khai hiệu quả tại Lăn Quốc

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

1.2 Hệ thông thing tin

Ls théng théng tm di động toan cdu (tiéng Anh’ Global System for Mobile

Communications, tiéng Phap: Groupe Spécial Mobile, viét tit: GSM) 14 mat céng,

lí động toan chu GSM

nghé đùng cho mạng thông tin di động Dịch vụ GSM được sử dụng hởi hơn 2 by

người trên 212 quốc gia và vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho

phép có thể roamine với nhau đo đó những máy điện thoại di déng GSM của các

mạng GSM kháe nhau có thể sử dụng dược nhiều tơi trên thể giót

GSM lá chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (DYDD) wén thé gidi Khả tăng phát sóng rộng khắp nơi của chuẩn GÑM lam cho nd tr nén phd biến trên thế giới, cho phép người sử dụng cỏ thẻ sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thể giới GSM khác với các chuân tiền thân của nó về cả tị hiệu và tốc độ, chất lượng, cuốc gọi Nó được xem như là mội hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (second generation, 2G) GSM lá một chuẩn mỏ, hiện tại nó dược phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Dũng về phía quan điểm khách hàng, lợi thẻ chỉnh của GSM là chất lượng cuộc gọi tết hơn, giả thành thấp và dịch vụ tin nhắn 'Thuận lợi đết với nhà điều hành mạng là khä năng triển khai thiết bị từ nhiều người

cưng ứng GSM cho phép nhà điền hành mạng có thẻ sẵn sang địch vụ ở khắp nơi,

vi thế người sử dụng có thể sử dụng điện thoai của họ ở

Lịch sử

tắp mơi trên thế giới

Vào đầu thập niên 1980 tại châu Âu người ta phát triển một mạng điện thoại di

đồng chỉ sử dụng trong tuột vài khu vục Søu đô vào năm 1982 nó được chuẩn hoá bối CEPT (Buropean Conference of Postal and Telecommunications Administrations) va tao ra Groupe Spécial Mobile (GSM) véi mục đích sử dụng chung cho loàn Châu Au Mang dign thoai di động sử dụng công nghệ GSM duợc

xảy dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan

Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM duce chuyển cho viên viễn thong chau Au (European Telecommunications Standards

Institute - LISI), va cdc tiêu chuẩn, đặc tỉnh phase 1 của công nghệ GSM được

Luận văn tốt nghiệp Dịch vụ định vị

công bỗ vảo năm 1990 Vào cuối năm 1993 đã cỏ hơn 1 triệu thuê bao sử dụng

mạng GSM của 70 nhả cung cấp dịch vụ trên 48 quóc gia

HLR : Bộghi định vị thường tra

EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị

MSC : Trung tâm chuyên mạch các nghiệp vụ di động (Tổng đài vô tuyến)

BSS : Hệ thông trạm gốc

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

BTS : Tram vô tuyển gắc

JSC : Trung tâm điều khiển gốc

MS : Máy di động,

OMC : Trung tâm khai thác

ISDN: Mang dich vụ số tích hợp

PSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo gói

à bảo dưỡng,

CSPDN : Mang chuyển mạch số công cộng theo mạch

PSEN : Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng,

PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng

Hệ thống GSM dược phân chia thành 3 phân hệ: Phân hệ chuyên mạch, phần hệ

trạm gốc và phân hệ vận hành bảo dưỡng Tuy nhiên phân hệ vận hành bảo dưỡng, chỉ có ý nhữa đối với nhà cung cấp

di động với những người đử dụng viễn thông khác 1355 cũng phái được điều khiển,

đo đó nó được đầu nồi với phân hệ vận hành bão đưỡng OSS

BSS bao gồm hai loại thiết bị là: BTS giao điện với MS va BSC giáo diện với Msc

- Khéi tram thu phat gdc (BTS): Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, mien và cáo hộ xử lý tín hiệu đặt thù cho giao điện võ luyến BT8 là thiết bị trung gian giữa mạng ƠSM và các thiết bị thuê bao A8, trao đổi thông tin với MS qua

giao điện vô tuyển Có thé coi BTS là các Modem vô tuyên phức tạp có thêm ruột

số các chức năng khác Mỗi BTS tạo ra một hay một số kina vue ving phưu sóng, nhất định goi la té bao (cell) Một bộ phận quan trong của 1YES lá khối chuyển đôi

mi va thich img téc d6 (TRAU — Transcode/Rate Adapter Unit)

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

- TRAU là thiết bị mà ở đó quá lình mã hỏa và giải mã tiếng đặc thủ cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện việc thích ứng tốc độ trong trường hợp

truyễn số liệu TRAU là một bộ phận của BTS và được điển khiến bởi BTS nhưng,

cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chi can dil trong BSC va MSC TRAU chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyén (16Kb/s) theo tidu chuẩn G5M thành các kênh thoại tiêu chuẩn (64Kb/s) trước khi chuyến đến tổng dai

- Khối BSC (Bnse Slation Conuoller}: có nhiệm vụ quản lý lắt cả giao điên vỏ tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa Các lệnh nay chủ yếu là lệnh ấn định, giải phông kênh vô tuyến và chuyển giao Một phía của BSƠ được nỗi với BTS con phía kia nói với MSC của phân hệ chuyển mach SS Trong thuc té BSC là 1 tổng dai nhố có khã năng tính toán đáng kể Vai trò chính của nó lá quản lý các kênh ở giao điện vô tuyển và chuyển giao Giao diện giữa BSƠ và MSC gợi là giao diện A côn giao điện giữa BL8 và B5C là giao diện A.bis

Các chức năng chính của BSC:

- Quản lý mạng vô tuyến: việc quản lý mạng vô tuyên chính là quân lý các cell

và các kênh logic của chúng Cáo số liệu đều được đưa về BSC đẻ đo đạc và xứ lý,

chang hạn như lưu lượng théng tin ở mét cell, môi trường vô tuyển, số cuộc gọi bị

iat, số lần chuyên giao thánh công tiay thất bại

- Quán lý IELS: trước khi đưa vào khai thác BSC lập cấu hinh cho IS (sẻ

may thu phat, tin số cho mỗi trạm ) nhờ đỏ mà BS có

n 1 tập các kênh vô

tuyến dãnh cho điều khiển và nói thông cuộe gợi

- Điều khiển kết nổi cuộc gọi: JSC chịu trách nhiệm thiết lập vả giải phỏng, các đầu nối tới máy đi động MS Trong quá trình gọi, sự đâu nổi được BSC giám sái Cường độ lín hiệu, chất lượng cuộc dẫu nối dược ở máy di động và trạm thu phát gửi đến BSC Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất của

MB và các máy thụ phát (TRX) đề giảm nhiều và tăng chất lượng cho cuộc gọi BSC cing diéu khiển quá trình chuyên giao MS sang ccll khác, nhăm đạt được chất lượng cuộc gọi tốt hơn Lrong trường hợp chuyển giao sang cell của 1 IZLS khác thị

nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC Bên cạnh đó, BSC cũng có thé điển khiến chuyén

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cell này sang kênh của cell khác trong

trường hợp cell nảy bị nghẽn nhiều

- Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức nấng quản lý cấu hình các đường

tới MSC và BTS để đâm báu chất lượng thông Gn Trong trường hợp có

sự cổ nào đó nó sẽ tự động chuyển đến một tuyển dự phòng

b Phin hé chuyén mach: (SS — Switching Subsystem):

Phân hệ chuyên rạch bao gdm các chức năng chuyển mạch chính của GÑM cũng như các cơ sở dữ liệu cân thiế cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao

Chức năng chính của 88 quân lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mang khác

S5 cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng khả năng truyền tái của các rạng mây cho việu truyền tải số liệu của người dữ dụng hay báo hiệu giữa cáo phan

tử của mang, GSM Chẳng hạn SS cd thé six dmg mang, bao hiệu kênh chung sé 7,

‘mang nay dam bảo hoạt động tương tác giữa các phần từ của 5S trong 1 hay nhiều

- Bộ ghi dink vi (hudng tri (ALR — Home Lovation Register): HLR lun trit các số liệu cổ định về thuê bao di động trong mang, nlnr SIM, các thông tin liên

quan Idi việc cung cấp các dịch vụ viễn thông của thuê bao, không phụ thuộc vào vi trí hiện thời của thuê bao Thông thường HL® là một máy tính đứng riòng, không

có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quán lý hàng trăm nghìn thuê bao

Một chức năng con của HLRR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao ALIC

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

- Bộ ghỉ định vị Lam tra (VLR- Visitor Location Register): 14 ca sO dit liéu chứa thông tín về tất các MS hiện đang 6 ving phục vụ của MSC Mỗi MSC có 1

VLR, VLR thường được thiết kế ngay trong MSC Ngay cả khi MS đi chuyển vao |

ving MSC mei VLR Lia Š liệu về MS lừ HT.R, đẳng thời TIL8 sẽ được thông bao rằng MS đang ở MSC nào, Nêu sau đó MS muốn thực hiện

cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cẳn thiết để thiết lập một cuộc gọi mả không cần thiết phải hỏi HUR Ta có thé coi VR nu HLR phan ba VLR chia thông tin chính xác hơn vé vi tri MS ở vùng, MSC, nhưng khi thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị Vì vậy, có thể gọi HLR là hệ thông lưu trữ “Hệ khẩu tạm trú” các thuê bao vãng lai

- Thanh ghi nhận dang thiét bi (4LR Uquipment Identity Register) cé chức trăng kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị đi động (ME — mobile equipment) théng qua

số nhận dạng quốc tế (IMHI_ International Mobile Eguipment Identity) và chữa các

số liệu về phản cứng của thiết bị MT thuộc 1 trong 3 đanh sách:

« Trắng (White list: được quyên truy nhập và sử dụng các địch vụ đã

đăng kí

«_ Xâm (Gray list): có nghỉ vẫn cần kiếm tra

© Den (Black list): bi cm không cho truy cập vào mạng,

- Khéi trung tim nbn thyc (AUC - authentication unit center}: cung cdp cho ALR cae tân số nhận thực và các khóa mật mã dễ sữ dụng cho bảo mật Đường vô tuyển cũng đuợc ALIC cung cắp mã bảo mật để chống, nghe trộm, mã nảy được thay đổi riêng biệt cho lừng thuê bao Cơ sở đữ liên của UAC còn ghỉ nhiều thông Lin

cần thiết khác khi thuê bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm la khi

thuê bao yêu cảu cung cập dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép

- Tổng đài di động công (G-MSC — Gateway Mobile Switching Center): tất cả

các cuộc gợi vào ra mang GSM/PLMN sẽ được định tuyển cho các lỏng đài công Œ- MSC Néu mét người nào đó trong mạng có định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuê bao của mạng GSM/PLMN tổng đải tại PSTN sẽ kết nếi cuộc gọi nay đến một MSC có trang bị một chức năng gọi là chức năng cổng Tổng dai nay

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

gọi là tổng đài công và nó có thể là bái kì MSC nảo trong mang GSM G-MSC sé tìm vị trí MS bằng cách hỏi LU.R nơi MS đăng kí từ đó sẽ định tuyến đến MSC

dang quan lý MS Tai day VLR sé cho biết thông tin chỉ tiết hơn về vị trí của MS

cho cuộc gọi

- Khéi IWF (InterWorking Function): để kết nỗi MSC với một số mạng khác cân phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn cia GSM voi các mạng nảy Các thích

ứng này được gọi là chức năng tương táo TWE, TWE báo gồm một thiết bị thích ứng,

giao thức và truyền dẫn IWE có thể thực hiện trong cùng chúc ning MSC hay cb thể ở thiết bị riêng (giao tiếp sẽ được để mỡ ong trường hợp này),

& Phan hệ vận hành bảo dưỡng (OSŸ — Operating Subsystem): thục hiện 3 chức năng chính : khai thác và báo dưỡng mạng, quản lý thuê bao và tỉnh cước,

quân lý thiết bị di động

- Khai thác vá bảo dưỡng mạng:

Khai thac: theo dai hành vị của mạng như tái hệ thông, mức dộ chẳng, số lượng chuyển giao giữa 2 cell Nhờ dỏ giảm sắt dược chất lượng dịch vụ mà hoc cùng cáo cho khách hàng vả nâng cấp nêu cẩn Khai thác cỏn bao gồm cả việc thay dỗi cấu hình mạng dễ giải quyết cáo vẫn dễ hiện thời, nâng lưu lượng mạng long

tương lai Thông thường các hệ thống hiện đại thì việc khai thác được thực hiện

thằng máy tính và tập trung ở một trạm

e Bảo dưỡng: Phát hiện, định vị, sửa chữa vị trí hỏng hóo

- Quân lý thuê bao: Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm

vu dâu tiên là nhập, xòa thuê bao khỏi mang, sau đỏ là các dịch vụ và tính năng bỏ sung khảo Nhà khai thác có thể thâm nhập được vào các thông số nói trên

~ Một nhiệm vụ quan trọng khác là tính cước thuê bao, khi đó HUR, STM đồng vai trò như một bộ phận quản lý thuê bao

Quản lý thiết bị di động: được EIR thuc hién 6 GSM

1.2.2 Chuyển Giao trong GSM

Khi một máy di động đang ở trạng thải bận vá chuyển động xa din BPS ma nd đap kết nối ở đường vô tuyển thì chải lượng đường vô truyền sẽ ngày cảng giản

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

Khi đó mạng sẽ đấm bảo việc chuyén kénh théng tin sang mét kéuh vd truyén cd chất lượng tết hơn Quả trình nảy gợi là chuyển giao (Landover) Mang quyét dinh

chuyến giao nhờ các thông số đo cường độ và chất lượng truyền dẫn vô truyền từ

MS va BTS Quá trình này gọi là cập nhật vị lí Trước hết, BTS sẽ thông báo cho

MS về các ô lân cận và cdc tin sé BCIV/CCCIL Nhé théng tin nay ma MS co thé do được cường độ tín hiệu ở các tần số BCH/CCCH của các trạm gốc lân cận và đó 1a

dẫn ở TCH bán của mình Các kết qua do

cường độ tín hiệu lẫn chất lượng truyế:

nay được gửi đến để mạng phân tích kỹ hơn cho BSC ra quyết dinh chuyén ving BSC sẽ phi quyết định lai vẫn để quan trọng:

- Khi nào cẳn thực hiện chuyển vùng

- Chuyển vủng đến BIS nao

Sau khi đánh giá chính xác tình hudng và quyết định bất đảu quá trình chuuyén

vung, BSƠ sẽ chịu trách nhiệm thiết lập một dường nói tới B15 mới Có thể xây ra

cae tong hop sau:

- Chuyển giao trong cùng mét BSC: tong trưởng hợp này BSC phải thiết lập một đường nói tới HS mới đảnh riêng một kênh lưu thông của mình và lệnh cho

MS chuyển đến một tần số mới đồng thời cũng chỉ ra kênh hưu thông mới Chuyển

giao nảy hoàn toàn có thể xử lý ở BSƠ mà MSC không cản phải biết Sau khi

chuyển giao MS nhận được thông tìn về các 6 lan cận mới Nếu việc chuyển giao

dan đến việc thay đối vùng định vi, MS sẽ thông báo cho mạng đề cập nhật vị trí

Kiam tra chuyện miao

Chuyển sang kênh mới

|Chỉ thì thiết lâp|đấn: nồi

Hình 1-2: Chuyển giao trong cing BSC

~ Chuyển giao giữa các BSC của cùng một vùng phục vụ MSC/VLR

L, Thôn tin yá tý

l„ Yêu cầu giải phóng i

Xir lv chuvén ciao Km trang chụYÊn giao

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

Trong trường hợp này, mạng phải can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyển giao BSC yéu câu chuyển giao tir MSC, sau đó một đường nổi mới (MSC/VLR MSC mới — BTS mới) phải được thiết lập Chuyến giao xong, MS nhận được thông, báo về các ô lần cận, yêu cầu cập nhật ví Izí riều có cũng được thực hiện từ MS,

- Chuyển giao giữa hai vùng phục vụ MSC/VLE khác nhau : Dày là trường Tiẹp phức tạp nhất, nhiều tín hiệu được trao đổi trước khi tiền hành chuyên giao Gọi 'MSŒ/VILR trước khi chuyển giao là lông đài phục vụ và MSC/VTZR mới là tổng đài đích Tổng đải phục vụ sẽ gửi yêu cầu chuyển giao đến tổng đài đích Sau đó tổng, dia đích sẽ đâm nhận việc chuẩn bị nổi ghép Lái BTS mới Sau khi thiết lập đường nỗi giữa hai tổng dai, tổng dài phục vụ sẽ gửi lệnh chuyển giao dén MS

Tan can do Aa SACCH

Owyt shuvén sỉ:

Yên cần chhưyển oiao SCCP-CH

Xác nhân chuyển giao SCCP-EX

[tiên hàni in sian

MÌE: gửi số MSIN,

k

r

Xác nhận SCCPF|RLC

| | jae nban SCCPIRLC — „|

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

SCCT: Signalling Commection Control Part - phan diéu khién kết nội báo hiện

SCCP-CR: Signalling Connection Control Part Connection Request yéu clu

kết nổi

SCCP-CC: Signalling Comnection Control Part Connection Confirm — xác nhận kết nói

SCCP-RLSD SCCP Released — yéu câu giải phóng kết nồi

SCCP-RILC SCCP Released Complele — giải phủng kết nốt hòan tắt

1.2.5 Quản lý vị frí thuê bao

Ngày nay trong các mang di động các thủ tục điển khiển công sual va chuyến giao đều liên quan dến việc do đạc dịnh kỷ mức chất lượng tin hiéu 6 MS va BTS

Việc đo đạc và tính toàn các mức tín hiệu cuộc gọi của MS tại một cell náo đó được

các nhà cung cấp mạng theo dõi qua các giao thức ở MSC Các dữ liệu về cuộc gọi của khách hàng dược thu thập qua các giao thúc là rất quan trọng dễ tối ưu các thông số của phân hệ trạm góc trong hoạt động của mạng Vẫn đề là việc không có

thông tin chính xác về vị trí của MS, việc xác định vị trí chỉ giới bạn ở trạng thải

trong hoặc ngoái vùng phú sóng Do vậy việc quán lý vị trí trong mạng lả hết sức

quan trọng,

Việc quân lý vị trí về cơ bản đựa trên sự đi động của người dùng và đặc tính tốc

độ của cuộc gọi Việc này được thực hiện qua hai phương pháp là cập nhật vị trí và

phan ving vi tri (location update va paging location)

- Cap nat vi (ri: cho phép hé thong luu ttt thénng tin vé vi tri ngudi dung dé

dé dang tim, vi dụ như trong trường hợp có cuộc gọi đến Nó cũng cho phép mang, thông tin vẻ dich vụ của người dùng va cho phép mạng cung cấp cho người dùng, dich vụ tương ứng một cách nành chóng, Ở phương pháp này MS sẽ cíng cấp vị

trí của nó cho rạng,

~ Phân vùng vị trí việc này được thục hiện bằng cách hệ thẳng sé pitt ban tin

phân vùng (paging racssagcs) đến người dùng tại tất cả các ccll mà Mỹ có thể đang,

có mặt, sau đó các cell sẽ trá về bán tim phúc đáp

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

Các mức quản lý đỉnh

Mức 0: Không quan ly dinh vi

- Dũng trong cáo mạng nhỏ với số lượng người đùng không lớn

~ Hệ thông không đò tim thud bao

-_ Cỏ ít dường lên cho phép thuê bao thông bao với mạng về vị trí của nó

- Dũng sóng radio trong 1 khoảng thời gian giới hạn đề tìm thuê bao bị gọi (*)

-_ Tiêt kiệm tải nguyên

- Đơn giản

Mức I: Đăng lí thử công (Manual Registration)

~ Người đùng tự đồng kí mỗi khi chuyên sang 1 cell khác

- Để phân vùng người dùng hệ thống sẽ gửi thông báo phan ving dén cell

được đăng ki

- Nếu không có đáp ứng người dùng đã di chuyên ra khỏi ceÏl và sẽ nhân vừng

cell bén canh

Mức 2: Tự động cập nhật vị trí sử dụng vùng định vị LA

- Cho phép quân lý vị trí của di động một cách tự động,

-_ Việc phân vùng chỉ điển ra những cell có vùng định vị cụ thể, Vùng định vị

cho phép hệ thống có thế bám theo MS trong quả trình chuyến vùng — điền nay

cũng có nghía là vị trí của thuê bao được xác định nêu hệ thống biết được vùng định

vi mà thuê bao dang hiện hữu

- Thông tin vẻ định vị có thể được lưu vào cơ sở dữ liệu

Môi số phương pháp câp nhật vị trí được dùng đựa trên kiến trắc vùng định vị

Cập nhật vị tri theo chu ki:

- Thuê bao sẽ định kỉ gửi thông tin nhận đạng của nó cha mạng

- Tến tải nguyên

- Lãng phi nêu người ding không di chuyển với cự li lớn trong thời gian dài

Cập nhật vị trí dựa vào sự giao nhan các vùng định: vị

-_ B8 đình kì phát nhận dạng vùng định vị

Luận văn tốt nghiệp Dịch vụ định vị

- Thuê bao sẽ phải thường xuyên “nghe” thông tin quảng bả từ BS và lưu trữ

lại

~ Nếu thuê bao nhân được một nhân đạng LA mới thì một thủ tục cập nhật vị

tri (LU Location update) sé tu dong được thực hiện

~ Thủ tục định vị chỉ diễn ra khi thuê bao thực sự di chuyên

Hình 1-5: Cập nhật vị trí dựa vào sự giao nhau các vùng định vị

Kết hợp

~ Thuê bao sẽ khởi tạo LU mỗi khi nhận dạng chuyên vùng định vị

Nếu không có liên lạc giữa thuê bao và mạng trong một thời gian cô định, thuê

bao cũng sẽ khởi tạo LU — điều này cho phép hệ thống khỏi phục lại vị trí của thuê

bao trong trường hợp CSDL bị lỗi

Giữa các VUR sử đụng TMSI: khi MS di chuyển từ vùng định vị 1 sang2

yêu cầu kênh

—

chỉ định kênh

yieäue/nhật vị trí | cập nhật vị trí [Yêu cầu nhãn đang || _ yeuciaTMST

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

Hạn chế của cáo phương pháp định vị: phương pháp định vị dụa trên vùng định

vị hiện đang sử dụng khá rộng rãi trong các mạng tổ ong (GSM IS-95 ) trong các

hệ thông tổng đài, mạng không đây Tuy nhiền lưu lượng vả quá trình xử lý có thế

gầy ra sự tắc nghến với các hệ thống có mật độ cao Do đó cân phải giảm quá lãi lưu

lượng cảng nhiều cảng tốt

1.3 Hệ thống vô tuyến gói chung (GPRS)

1.3.1 Giới thiện về GPRS

GSM 14 mang di dng thé hé ther 2 (2G- 2" Generation), trong quả trình sứ đụng,

và khai thác người ta đã nhận thấy ruột số nhược điểm:

- Sử dụng kênh không hiệu quả, lãng phí tải nguyên

- rốc độ truyền dữ liệu thấp

- Chuyển mạch kênh lchông phủ hợp cho việc truyền đữ liệu

- Thuê bao phai tra phi cho kết nói chuyển mạch: kênh

- Không thê kết nói trực tiếp với internet

=> giải pháp được đưa ra lA str dung GPRS

GPRS là bước quả độ lên thông tin đi động thế hệ 3, người ta còn gọi hệ thống GSM/GPRS lá 2,5G GPRS giải quyết được các vẫn đề nêu trên:

- Tận đụng được các thiết bị sẵn có của mạng GSM

- Tăng được tốc độ truy cập, tốc độ ruyện dữ liệu

- Sử dụng 1 cách có hiệu quá tài nguyên vô tuyển

- Hé tro giao thite IP, do đó có thê kết nổi với các mạng chuyên mạch gói khác

cubic mang internet

1.3.2 Cau tric GPRS

GPRS duge mé réng tir GSM véi 3 thinh phin méi PCU, SGSN, GGSN

Khối GGSN — nit GPRS cổng (Galcway GSN): GPRS là giao diện giữa mạng

di động và mạng IP thông qua ba giaodiện Nø,Gi,G; Nhin từ ngoài GGBSN giống

như một Router cống thông thường, Giao điện Na cho phép liên lạc voi SGSN

trong mạng PLMN GGEN có địa chỉ cổ dịnh IP, Đi với internet thì GPRS là một địa chí để kết nói cáo thuê bao di động, được cấp phát LP động do GGSN thực hiện

Luận văn tốt nghiệp Dich vụ định: vị

con mang GPRS có thê cỏ nhiêu GGSN, chúng khác nhau vẻ chức năng tuy nhiên

nó phục vụ chung cho toàn mạng và nó cỏ địa chỉ cố định với internet

Để GG§N có khả năng định tuyến thông tin nó phải lưu trữ các thông tin quản lý

di động đổi với MS và ngỏai ra còn lưu trữ các thông tin phục vụ cho việc tỉnh

Gr, Gr, Ge SS7 signaling proweol

‘Ga, Gh OPRS ppecmic ate signaling #ix-face

Hình 1-7: Ba thành phân mới của hệ thông GPRS

G., Ge, Ge giao thức báo hiệu

Ga, Gtx, Giao tiếp báo hiệu đặc trưng của GPRS

Khối SGSN - nút hỗ trợ định vị GPRS (Serving GSN): cỏ chức năng tương

đương đối với một MSC trong hệ thông GSM chịu trách nhiệm định tuyển đỡ liệu

gói tới từ vùng phục vụ địa lý má nó đảm nhận, nhận thức vả bảo mật truy cập vô

tuyển, quản lý kết nói vật lý tới các MS SG8N có nhiệm vụ tạo ra một hỏan cảnh

và điều kiện của giao thức truyền dữ liệu gói (PDP — Packet Data Protocol context) cần thiết đẻ có thể cho phép các PDU được truyền giữa MS va GGSN ma MS dang

liên lạc đề trao đổi dữ liệu gói với mạng ngoài

Luận văn tốt nghiệp Dịch vụ định vị

SGSN néi với MSC/VLR của mạng GSM qua giao diện Œ, đề giải quyết các vẫn

để tương tác giữ GSM và GPRS, phục vụ cho thuê bao chung khi cả hai công nghệ

dùng chung tải nguyên

Trong chuyên mạch gói thì có khái niệm vùng phục vụ (vùng định tuyên) SGSN

chứ ko có khái niệm vủng định vị nữa

Các chức năng chính của SGSN

~ Quản lý đi động — chuyên mạch

*Di chuyên giữa các cell

*Di chuyên giữa các vùng định tuyên SGSN

*Di chuyên giữa SGSN với các SGSN của mạng khác

* Chuyển các bản tin ngắn

~ Mật mã hóa

~ Nền dữ liệu

~ Tỉnh cước

- Lựa chọn GGSN: SGSN lựa chọn GGSN (bao gồm access server) trên cơ sở

kiểu PDP, diem truy nhập (APN — Access Point Name) va cau hinh dữ liệu

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

BG: Billing Gateway — công tỉnh cước

VW: Fire Wall tường lứa

Khối PCU: Trạm gốc BS trong GSM chỉ có dich vụ chuyển mạch kênh vì vậy

phải có PƠU để có thể triển khai dịch vụ chuyển mạch gói Chính PCU sẽ thực hiện việc đóng và mở gói để gửi gói đi và nhận gói về PCU truyền gói dưới dạng các khung tiêu chuẩn gọi là khung PCƯ Kĩ thuật truyền dẫn giữa PCU và SGSN là kĩ thuật chuyển tiếp khung,

HUR hiện có của hệ thống G8M vẫn được giữ nguyên trong hệ thống GŒPRS Nó

chứa dữ liệu về thuê bao bao gỗm các loại dich vụ mà người sử dựng yêu cầu được

cung cáp qua đăng ký với nhà khai thác mạng, tài khoản, số cước còn lại của thuê bao, nhằm xác định tính hợp lệ khi nhập mạng của thuê bao ở cá hai hệ thông GSM

và GPRS Ngoài ra, nó còn chữa các thông tin giúp định luyến dữ liệu đến thuế bao,

cung cấp vả cập nhật thông tin về truyền dẫn dữ liệu gói, sự Hiên hệ giữa số nhận đạng máy đi động IMSI với địa chỉ Ip của thuê bao tối SGSN khi có yêu cầu 'MSC/VLR tuy không tham gia định tuyến đữ liệu GPRS nhưng được đừng để tiên hành thỏ tục đăng ký và kết nối với cáo MỸ của GPRS, MSC/VLR được nỗi tới

SGSN qua giao điện G„ Giao điện G được sủ đụng để giải quyết các vẫn đề về các

thiết bị đầu cuối được kết nồi với cả bai hệ thông chuyển mạch gói GPRS và chuyển xmạch kênh GSM SGSN và MSC/VLR sẽ độc lập với nhau thông báo cho HLR biết

động vả ngăn ngừa các thiết bị đầu cuối bị mắt hay bị lỗi hoạt động,

1.3.3 Quan ly vj tri trong GPRS

Chức năng chính của quân lý vi tí là theo đối vị trí hiện tại của người dùng, nhờ

đỏ mà gói chuyển đến có thể đi đến máy của người dùng, Ví lý do nảy, MS phải

thường xuyên gửi bản tín cập nhật vị trí của nó cho SGSN hiện tại Nếu MS gửi bản

Xuận văn tắt nghiệp Dich vy dink vi

tin cap what khGng thường xuyên thì vị trí của nó không được biết và cân dừng phương pháp phan ving (paging) cho mỗi gói truyền xuống gây ra trễ đáng kể, Mặt

+háo nêu cập nhật vị trí thường xuyên thị vị trí hiện tại của MS sẽ được mạng xác định và đữ hệu gói sẽ được truyền đi mà không có trễ đo phải đò thu, Để quản lý vị

trí của một MS, một vừng định vị gsm được chỉ thành vài vững định tuyến (RA -

routing areas) Nhìn chung một vửng định tuyên bao gêm một vải cell SGSN sé

không dược thông bảo khi MS dĩ chuyên đến một vimg định tuyển mới, sự thay đôi cell sé không được thông báo Đề tìm ra cell hiện tại của MS ta cần phải thực hiện việc phân vùng MS ưrơng 1 vùng định tuyến hiện tại Khi MS di chuyến đến một vùng dịnh tuyển mới, nở sẽ gửi yêu cầu cập nhật vùng dịnh tuyến dến SGSN chi

dinh ciia no, Ban tin có chứa nhận dạng vùng định vị (AI) của vùng định vĩ cũ

thông tin cần thiết về người ding và có thế chỉ định gói nhận đạng đi động tạm thời

(Œ-TMSI) mới đến người dùng Do hoàn cảnh định tuyển (routing context) không thay đối nên không cần thiết phái thông bao cho các thành phần mạng khác như GGSN hay HLR

- Cập nhật giữa các vùng định tuyển SGSN: vùng định tuyến mới được quân

lý bởi một SƠ8N mới SGSN mời sẽ nhận ra MS đã di váo vùng phục vụ của nó và gửi yêu câu đến SGSN cũ để gửi PDP context của người đúng, Sau đó SGSN mới

sẽ thông bảo cho các GGBN có liên quan về cáo thông tin người dùng rưởi Nö còn

thông bảo cho cá HLLR và MSC/VLR (nếu cần) Việc nảy xây ra khi một MS sử

dụng GPRS cũng như GSM di chuyển vào vùng định vị mới MỸ sẽ gửi yêu câu cập nhật vùng định tuyến dến SƠSN Thông số kiểu cập nhật (npdatc typo) sẽ dược dùng để chi ra vùng định vị cần cập nhật Hán tin này sau đó sẽ được chuyển tiếp

đến VLR dé cập nhật vùng định vị

Luận văn tốt nghiệp Dich vụ định: vị

Tóm lại, quản lý di động GPRS bao gồm hai mức:

- Quản lý di động vi mô: dỏ tìm vùng định tuyến hiện tại hoặc cell của trạm

gốc, được thực hiện bởi SGSN

~ Quân lý di đông vĩ mô: giữ đường của SGSN hiện tại của trạm gốc và lưu trữ

yêu cần cập nhập vừng #imh cuyển|

Ì!2 Hoàn cắp cập nhậc văng định cuyên

Hình 1-9: Cập nhật vùng định tuyến giữa 2 SGSM

1.4 Hệ tống viễn thông toàn cầu UTMS

UMTS là một hệ thông chuẩn hỏa vẻ công nghệ thông tin di động thế hệ thứ 3

(3G) và được dự đoán sẽ là một giải pháp cho các dịch vụ di động toản cầu với khả

năng cung cấp dịch vụ đa dạng và rộng khắp bao gồm thoại, paging, thì nhắn,

internet va dit liéu băng thông rộng

Năm 1992 hội nghị vô tuyến quốc tế tổ chức tại Malaga đã lựa chọn tân số dành

cho hệ thống UMTS sử dụng trong tương lai UMTS sau đó được công nhận là bộ phân của IMT-2000 được định nghĩa bởi ITU Năm 1995 đội nghiên cứu UMTS

Luận văn tốt nghiệp Dịch vụ định vị

được thành lập vả đến năm 1996 diễn đản UMTS được mở ra lẫn đầu tiên tại

Zurich Hiện tại quả trình phát triển các chỉ tiêu kỹ thuật được thực hiện bởi 3GPP (Third Generation Partnership Project) 3GPP có năm nhỏm chuẩn hóa UMTS

chính đỏ là: Mạng vô tuyển truy nhập, Mạng lõi, Đâu cuối, Dịch vụ và hệ thông,

Mạng truy nhập vô tuyến EDGE GSM (GERAN),

r '” 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Hình 1-10: ll trình phát triển của UTMS

Con đường đi lên thể hệ thứ 3 cho mạng thông tin di động đã được rất nhiều tỏ

chức và cac nhả cung cấp nghiên cửu từ rất lâu Do sự đa dạng của các công nghệ di

Hình 1-11: Các hệ thông thông tin di động

Luận văn tốt nghiệp Dịch vụ định vị

Trước khi có UMTS tốc độ truyền dữ liệu trong mạng GSM mới dừng lại ở 9.6 kbps và sau đó được cải tiến bởi công nghệ HSCSD (truyền dữ liệu chuyển mạch

kênh tốc độ cao) với khả năng truyền đữ liệu ở tốc độ 57kbps Tiếp đến công nghệ dịch vụ vô tuyển gói chung GPRS hỗ trợ mạng GSM cung cập tốc độ truyền dữ liệu

lên tởi 115 kbps mả không yêu câu thay đổi câu trúc hé thong GSM dang sử dụng

EDGE là công nghệ cải tiền tốc độ truyền dữ liệu trong mạng GS§M mặc dủ được

đánh giá về mặt kỹ thuật là công nghệ 3G tuy nhiên EDGE được coi là công nghệ

2/75 G một cách không chỉnh thức bởi giới hạn tốc độ của nỏ mới ding ở

384kbps(ở một số tải liệu, tốc độ tối đa cỏ thể của EDGE là 984kbps) Chuân 3G

UMTS hứa hẹn sẽ mạng lại một cuộc cách mang ve công nghệ thông tin di động với

tốc độ truyền dữ liêu lên tởi 2Mbps cho dù trên thực tế các thiết bị ƯMTS mới đạt

được tốc độ 384kbps nhưng vẫn đáp ứng day đủ các yêu cầu dịch vụ trên nên 3G

Giao thức ứng q không dãy

Hình 1-12: Sư phát triển của thông tin di động từ 2G lên 3G Hiên tại chuẩn 3G-UTMS được hỗ trợ công nghệ HSDPA (High Speed

Downloading Packet Access) có thẻ nâng tốc độ đữ liệu đường xuống lên tới

14.4Mbps thay vì 2Mbps (384K trong tực tế) của mạng UMTS cũ Tốc độ nảy cũng

có thể coi là đột phá vỉ tốc độ của các mạng di động hiện nay như GPRS là

Luận văn tốt nghiệp Dich vụ định: vị

115Kbps, EDGE la 384Kbps, EV-DO là 2.4 Mbps , EV-DV là 4.8Mbps (tốc độ lý

thuyết)

1.4.1 Cấu trúc mạng UTMS

Ý tưởng chính cho một hệ thông mạng 3G đỏ là một nên tảng toản câu có khả

năng thực hiên các dich vu hiện cỏ cũng như trong tương lai Hơn nữa cấu trúc

mạng 3G phải đảm bảo khả năng tương thích với nên tảng GSM sẵn có cũng như

khả năng mở rông với các công nghệ tiên tiền sau này

Hình 1-13: Cầu trúc mạng UTMS Thiết bị đầu cuối trong mạng UMTS bao gồm:

~ Thiết bị người dủng (UE) bao gồm hai thành phân là ME (thiết bị di động)

vả thẻ nhận dạng dịch vụ UMTS(USIM)

~ Trạm di động (MS) là thiết bị đâu cudi duge str dung trong mang GSM

Hệ thống truy nhập vô tuyên (RAN) trong UMTS được định nghĩa bao gồm 2

dang: