Truyền báo hiệu Mạng báo hiệu là một hệ thống được sử dụng để truyền dẫn các thông tin báo hiệu của các loại người sử dụng khác nhau như :điện thoại, số liệu, khai thác và bảo dưỡng....
Trang 1tần số) Chuỗi nhảy tần được MS tính toán trên các thông số nhận được từ BTS mỗi khi thay đổi kênh (ấn định ban đầu và handover) như sau:
- Ấn định ô (CA: Cell Allocation): danh sách các kênh vô tuyến rỗi trong ô
- Ấn định di động (MA: Mobile Allocation): danh sách các kênh dành cho MS để nhảy tần, đây là một tập con của CA (cực đại 64), trường hợp không nhảy tần danh sách chỉ có một tần số
- Dịch chỉ số ấn định di động (MAIO: Mobile Allocation Index Offset): 6 bit số liệu đặc trưng cho nhảy tần đối với MS
- Số chuỗi nhảy tần (HSN: Hopping Sequence Number): chuẩn của lần nhảy tần trong ô
Để tính chuỗi nhảy tần MS phải tính chỉ số ấn định di động MAI (Mobile Allocation Index): đặc tính cho một tần số ở một khung cho trước
MS tính MAI như sau:
Nhảy tần tuần hoàn:
HSN = 0
MAI = (FN + MAIO) mod N
Trong đó FN số khung (Frame Number)
Nhảy tần ngẫu nhiên:
M = T2 +RNTABLE (HSN XOR T1R + T3)
M'=M mod (2^ NBIN)
T'=T3 mod (2^ NBIN)
S= M' nếu M'<N
S=(M'+T') nếu M' N
Trong đó :
N : số các tần số ở MA
NBIN : số các bít biểu thị N
T1R=T1mod 64
T1,T2,T3 : số khung rút gọn RFN (Reduce Frame Number)
Thường thì các kênh của cùng một ô cùng HSN nhưng MAIO khác nhau
Trang 2Lưu ý rằng kênh vật lý chứa BCCH không nhảy và các khe khác nhau nhảy khác nhau Quá trình nhảy tần minh họa hình 1.23
Hình 1.23 Nhảy tần (nhìn từ MS)
1.5.6 Điều chế
GSM sử dụng phương pháp điều chế khóa chuyển pha cực tiểu Gauss GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Đây là phương pháp điều chế băng hẹp dựa trên kỹ thuật điều chế dịch pha Để giải thích GMSK trước hết ta xét MSK bằng cách so sánh nó với PSK Ta có thể trình bày sóng mang đã được điều chế đối với PSK và MSK như sau:
S (t) = A cos (0t + t + 0)
A: biên độ không thay đổi
0 = 2f (rad/s) là tần số góc của sóng mang
t là góc pha phụ thuộcvào luồng số đưa lên điều chế
0 là góc pha ban đầu
Đối với điều chế pha bốn trạng thái ta được góc pha t như sau :
Trang 3Đối với điều chế MSK ta được góc fa như sau t như sau:
t = kiÞi (t-iT)
Trong đó : chuỗi bit đưa lên điều chế là ( di-1, di , di+1)
ki =1 nếu di=di-1
ki=-1 nếu di di-1
Þi(t) =/2T.t, T là khoảng thời gian của bit
Ta thấy ở MSK nếu bit điều chế ở thời điểm xét giống như bit ở thời điểm trước đó t sẽ thay đổi tuyến tính từ 0 /2, ngượi lại nếu bit điều chế ở thời điểm xét khác bit trước đó thì t sẽ thay đổi tuyến tính từ 0 -/2
Thay đổi của t phụ thuộc vào cặp bit đưa lên điều chế đối với 4PSK và MSK được cho ở hình 1.24
Sự thay đổi góc pha ở điều chế MSK cũng dẫn đến thay đổi tần số theo quan hệ sau:
= d(t)/dt
Trong đó : (t) = 0t + t + 0
Nếu chuỗi bit đưa lên điều chế không đổi (toàn số 1 hoặc toàn số 0) ta có tần số như sau:
1 = 2f1= 0+T/2
Nếu chuỗi bit đưa lên điều chế thay đổi luân phiên (1,0,1,0 ) thì ta có:
2 = 2f2= 0 - T/2
Để thu hẹp phổ tần của tín hiệu điều chế luồng bit đưa lên điều chế được đưa qua bộ lọc Gaussơ Ở GSM bộ lọc Gaussơ được sử dụng BT =0,3, trong đó B là độ rộng băng tần Vậy độ rộng băng tần ở 3dB có thể tính như sau:
B.T = 0,3 hay B=0,3/T = 0,3/ (1/271 x103) =81 Khz
Hình 1.25 cho thấy phổ của tín hiệu GMSK đối với các bộ lọc khác nhau Từ hình 1.24 ta thấy rằng ở tần số 200 Khz so với tần số danh định mức công suất phổ vào khoảng –32dBm đối với GMSK có bộ lọc BT=0,3 Tần số chuẩn là 200/271=0,75 Để giảm nhiễu các kênh lân cận cần lưu ý khi qui hoạch tần số
Trang 4Vì giải điều chế pha liên quan đến khôi phục sóng mang nên để tạo điều kiện thuận lợi khi giải điều chế pha luồng số điều chế được mã hoá vi sai trước khi đưa lên điều chế
Trang 5Hình 1.24 Phụ thuộc t vào cặp bit ở PSK và MSK
Hình 1.25 Phổ của GMSK
1.5.7 Bộ cân bằng Viterbi
Ở đường truyền dẫn vô tuyến do ảnh hưởng phản xạ từ nhiều vật khác nhau dẫn đến giao thoa giữa các ký hiệu ISI gây ra lỗi bit
Để giải quyết vấn đề này người ta áp dụng nguyên lý của máy thu tối ưu: đây là một máy thu thông minh có khả năng xây dựng được mô hình kênh truyền sóng ở mọi thời điểm Ở GSM máy thu này được thực hiện ở bộ cân bằng Viterbi (hình 1.26) Để bộ cân bằng có thể xây dựng được mô hình kênh ở các thời điểm khác nhau chuỗi bit hướng dẫn (S=26) được phát đi ở giữa cụm, chuỗi này sẽ phản ánh tương đối đúng tình trạng truyền sóng cho máy thu Do chuỗi này được máy thu biết trước nên dựa trên sự sai lệch ở chuỗi này máy thu có thể xây dựng được mô hình kênh ở thời điểm đang xét Sau đó máy thu sẽ cho các tổ hợp bit khác nhau có thể qua mô hình kênh và chọn tổ hợp nhanh nhất người ta sử dụng thuật toán Viterbi
Trang 6Hình 1.26: Bộ cân bằng Viterbi
Nguyên lý của thuật toán này là trong khi tính toán ta loại bỏ các tổ hợp vào có xác suất thấp nhờ vậy giảm được số lượng tính toán cần thiết Bộ cân bằng Viterbi ở GSM cho phép xử lý các tín hiệu phản xạ trễ tới 15µs Bộ cân bằng cũng đưa ra thông tin mềm dưới bộ giải mã kênh để tạo điều kiện cho bộ này hiệu chỉnh lỗi được tốt hơn
2 Truyền báo hiệu
Mạng báo hiệu là một hệ thống được sử dụng để truyền dẫn các thông tin báo hiệu của các loại người sử dụng khác nhau như :điện thoại, số liệu, khai thác và bảo dưỡng một mạng báo hiệu bao gồm các điểm báo hiệu SP (Sinnalling Point) và các đường truyền báo hiệu SL (Signalling Link) hay cụ thể hơn : mạng truyền dẫn bao gồm một số các tổng đài (điểm nút) thông tin với nhau qua kênh báo hiệu (hình 1.27)
Trang 7Hình 1.27: Mạng báo hiệu + Các phần tử của mạng báo hiệu
- Các đường truyền báo hiệu (SL : Signal Link)
Các đường truyền báo hiệu là các phần tử cơ bản trong một mạng báo hiệu dùng để nối hai điểm báo hiệu với nhau S1 bảo đảm điều khiển việc truyền các bản tin không mắc lỗi và trình tự truyền các bản tin
- Các điểm báo hiệu (SP : Signalling Point)
Các điểm báo hiệu đảm bảo các chức năng của mạng báo hiệu và có thể phát thu tín hiệu từ / tới các người sử dụng khác nhau
2.2 Báo hiệu kênh chung số 7 (CCS N7: common chanel signalling number 7)
Ởû CCSN7 đường báo hiệu tách riêng so với đường tiếng Ở mạng này không nhất thiết phải có một kênh báo hiệu trên mọi đường nối Điều này có nghĩa rằng các bản tin báo hiệu có thể có các đường truyền khác nhau so với đường tiếng để đến được điểm thu để tránh nhầm lẫn người ta gán nhãn cho từng bản tin Kênh báo hiệu có thể chiếm một khe thời gian bất kỳ trên các đường truyền dẫn 2Mbit/s và được sử dụng để truyền tất cả các báo hiệu của các kênh thoại ở đường nối tương ứng CCSN7 có rất nhiều ưu điểm :
- Dung lượng truyền báo hiệu cao, một kênh báo hiệu có thể đảm bảo báo hiệu cho 5000 mạch tiếng(thoại)
- Cho phép sử dụng nhiều dịch vụ mới
STP
Tập đường truyền báo
Kết nối tiếng Đường truyền báo Tổng đài B
Tổng đài C Tổng đài A
Ký hiệu:
SP: Signalling point = Điểm báo hiệu STP: Signalling Transfer point = Điểm
Trang 8- Cho phép giảm kích thước của các thiết bị vì không cần thiết phải ấn định thiết bị báo hiệu riêng cho từng mạch tiếng
- Độ tin cậy cao (nhờ có dự phòng)
Nếu bản tin báo hiệu được phát đi ở cùng một đường truyền PCM và tiếng được truyền ở các đường truyền PCM khác nhau thì báo hiệu được gọi là tựa liên kết (hình 1.28) Để tránh sự cố ứ nghẽn, đường truyền báo hiệu có thể tùy chọn
Hình 1.28: báo hiệu liên kết và tựa liên kết
2.3 Phần truyền bản tin: (MTP)
MTP đảm bảo truyền tải và phân phối tin cậy thông tin của phần người sử dụng qua mạng báo hiệu CCSN7 Nó cũng có khả năng phản ứng lên các sự cố của mạng và hệ thống khi các sự cố này ảnh hưởng đến thông tin của các UP và có khả năng đưa ra các biện pháp cần thiết để đảm bảo truyền các thông tin này một cách tin cậy Phần người sử dụng MTP là ISDN –up, TUP, SCCP và DUP
Liên kết
Báo
Trang 9Hình 1.29: MTP là môi trừơng truyền dẫn chung giữa các người sử dụng
Các chức năng của MTP được chia thành các mức chức năng sau:
MTP lớp 1 – các chức năng đường truyền số liệu báo hiệu
MTP lớp 2 – các chức năng đường truyền
MTP lớp 3 – các chức năng mạng báo hiệu
2.4 Phần điều khiển và nối thông báo hiệu SCCP
Để đáp ứng các nhu cầu mới trong tương lai, người ta đưa ra một gói phần mềm được gọi là SCCP, SCCP cung cấp các chức năng bổ sung cho MTP để báo hiệu định hứơng theo nối thông có thể truyền thông tin báo hiệu liên quan đến mạch và để báo hiệu không định hướng theo nối thông có thể truyền thông tin báo hiệu không liên quan đến mạch qua mạng báo hiệu số 7 SCCP cùng với MTP tạo nên phần dịch vụ mạng để đảm bảo báo hiệu số 7 phù hợp với mô hình OSI, SCCP bao gồm tất cả các chức năng con được thực hiện ở phần mềm trung tâm sau:
Điều khiển định hướng theo nối thông của SCCP, chức năng này xử lý thiết lập, truyền số liệu và giám sát các nối thông logic báo hiệu
Điều khiển không theo nối thông của SCCP, chức năng này xử lý truyền số liệu không theo nối thông
Quản lý SCCP để xử lý các thông tin trạng thái của mạng SCCP Thông tin này liên quan đến khả năng sẵn sàng của các SP và các người sử dụng khác của mạng, nó được sử dụng để cập nhật bảng định tuyến bản tin
Trang 10 Định tuyến SCCP để xử lý việc định tuyến các bản tin SCCP trong mạng báo hiệu số 7 Nó bao gồm việc dịch tên toàn cầu để nhận địa chỉ mạng cụ thể Chức năng định tuyến SCCP cũng đảm bảo việc phân phối các bản tin trên cơ sở số hệ thống con của SCCP (SSN: Subsystem Number) SSN nhận dạng một người sử dụng SCCP chức năng con quản lý SCCP Bản tin mà địa chỉ phần bị gọi của nó là người sử dụng nội hạt sẽ đựơc chuyển đến phần điều khiển SCCP CO hay CL còn các bản tin cho người sử dụng ở xa sẽ được chuyển tới MTP để truyền tới người sử dụng SCCP ở xa
Giao diện giữa SCCP và MTP được cho ở hình 1.30
Biên bản SCCP cung cấp bốn loại dịch vụ CL và hai cho dịch vụ CO
Bốn loại dịch vụ này như sau :
Loại CL cơ sở
- Loại CL theo trình tự (MTP)
- Loại CO cơ sở
- Loại CO điều khiển luồng
Hình 1.30: Giao diện SCCP với MTP và các người sử dụng
Điều khiển định hướng theo nối
Điều khiển định hướng không
Quản lý SCCP
Điều khiển định tuyến SCCP
Các người
sử dụng
Sự cố định
Bản tin
CO
Bản tin
CL Sự cố định
Bản tin thu cho
SS
