thông tin di động toàn cầu

Đồ ỏn tốt nghiệp Thụng tin di động toàn cầu Thụng tin di động toàn cầu Thông tin di động toàn cầu Mật độ phõn bố cỏc mỏy di động, tớnh chất lưu lượng của cỏc thuờ bao và chất lượng dịch

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp Thông tin di động toàn cầu

Chương I : Hệ thống thông tin di động tế bào

I 1 Lịch sử phát triển của thông tin di động :

Hệ thống điện thoại di động đưa ra lần đầu tiên ở Mỹ vào năm 1946 là hệ thống toàn thành phố, sử dụng cấu trúc phân vùng rộng ở băng tần 150MHz Hệ thống này bao gồm 6 kênh, chuyển mạch nhân công và có phân cách kênh 60 KHz

Nã còng là một hệ thống Ên nút khi nói

Ngay sau khi hệ thống này được đưa ra ở các thành phố lớn của Mỹ, nhu cầu đã vượt quá dung lượng do sè kênh có hạn Do vậy phân cách kênh đã được giảm xuống 30KHz vào năm 1955 để tăng số kênh cung cấp tới 11 Sau đó kênh thứ 12 được bổ sung ở tần số 450MHz được bắt đầu vào năm 1969 Hệ thống mới này đựoc gọi là IMTS(improved mobile telephone service : dịchvụ điện thoại di động cải tiến ) Sử dụng những công nghệ mới nhất gồm có kết nối tự động quay

số, hệ thống song công và truy nhập di động đa kênh Tuy nhiên Vào những năm

1970 hệ thống này cũng trở nên lạc hậu do những tiến bộ về cơ giới hoá

Vào những năm 1960 hệ thống 150MHz cho thành phố được trình bày ở trên đã được đưa ra sử dụng ở Châu âu Nhưng không được phổ biến rộng rãi như

ở Mỹ do sè kênh có hạn ở Nhật Bản tập đoàn điện thoại và điện báo công cộng NIPPON (NNT cò ) Đã phát triển một hệ thống cho thành phố sử dụng 400 MHz

và công nghệ mới nhất Nhưng không đưa được nó vào thương mại vì các vấn đề

ổn định tần số được vẽ hình sau đây

Các hệ thống điện thoại sách tay và di động sử dụng cấu trúc ô nhỏ đã được đưa ra để đáp đứng nhu cầu tăng rất nhanh vào những năm 1980 cấu trúc điển hình của hệ thống này được cho ở hình 1 2

Tên hệ thống IMTS TLRP Pari - iv Net - B ĐTDĐ Rapid * 1Chuyển mạch tự động Nhân

Công suất phát của

Trang 2

Đồ ỏn tốt nghiệp Thụng tin di động toàn cầu Thụng tin di động toàn

cầu Thông tin di động toàn cầu

Việc nghiờn cứu và phỏt triển hệ thống điện thoại xỏch tay và di động sử dụng ụ nhỏ bắt đầu đầu tiờn ở Mỹ vào cuối những năm 1960 Sau đú uỷ ban thụng tin liờn bang Mỹ (FCC) đó đề ghị phỏt triển một hệ thống mới để đỏp ứng cỏc nhu cầu của những năm 1980 đến cỏc tổ chức liờn quan và đó ổn định lại băng tần

800ữ900MHZ , Trứơc đõy được dành cho truyền hỡnh quảng bỏ cho thụng tin di động mặt đất sử dụng hệ thống mới núi trờn Cả hai hóng AT & T và Motola đó hưởng ứng cỏc đề xuất trờn sau gần 10 năm nghiờn cứuphỏt triển và cải tiến , AT&T đó tiến hành thử nghiệm tiếp thị cỏc dịch vụ mới này tại Chicago(1977) tiếp

đú là thử nghiệm tương tự của hệ thống Motola tại vựng Washington tiờu chuẩn được gọi AMPS(advanced mobile phone service) dịch vụ điện thoại di động tiờn tiến và được đưa ra ở tẩt cả cỏc thành phố của Mỹ mà trước hết là ở Chicago thỏng

10 năm 1983 Thỏng 11 năm 1989 số thuờ bao sử dụng dịch vụ này bao gồm cả Canada đó đạt tới 200 triệu

Ở Châu âu các nớc Scandinave(Thuỷ Điện,Phần lan,Nany và Đan Mạch )Đã phát triển hệ thống 450Mhz có cấu trúc ô nhỏ đợc gọi là NMT-

450 (Điện thoại di động Bắc âu ) Và đã thác thơng mại nó từ những năm 1981.Sau đó Stockhom và các thành phố lớn ở vùng này đã đa ra một hệ thống mới NMT -900 sử dụng 900MHZ vào tháng 10 năm 1986 để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đến tháng 11 năm 1988 đã có trên 54 triệu thuê bao sử dụng hệ thống NMT,ở Nhật việc nghiên cứu và phát triển hệ thống

800 MHZ để cung cấp nhiều dịch vụ trên đất nớc đã bắt đầu vào khoảng năm 1970 Các đặc tính truyền sóng đợc nghiên cức,tiếp theo là các kỹ thuật nh truyền dẫn thoại số liệu sử dụng điều tần tợng tự băng hẹp, chuyển mạch di động cho hàng trăm kênh sử dụng các bộ tổng hợp tần số và vi xử lý,thông tin di động vùng rộng trên cơ sở điều khiển bằng chơng trình lu giữ và hệ thống báo hiệu số 7 kênh chung đựơc cải tiến và hoàn thiện sau đó đã đa ra phục vụ ở 23 vùng Tokyo vào tháng 12 năm

1979 sau đó vùng phục vụ của Tokyo đã đợc mở rộng tiếp theo là cung cấp dịch vụ ở ÔSaka ,Nagoya, dịch vụ bắt đầu cung cấp trên toàn đất nớc vào tháng 3 năm 1984

Bắt đầu từ thỏng 5 năm 1988 cỏc thành phố lớn như Tokyo đó sử dụng kỹ thuật thu phõn tập cho cả cỏc trạm và di động đỏp ứng nhu cầu ngày nay càng

Trang 3

tăng Ngoài ra hệ thống dung lượng lớn cú phần cỏch kờnh hẹp (12,5khz) cựng đó được khai thỏc ở một số nước khỏc nhau.

Tuy nhiờn cỏc hệ thống này khụng thoả móm nhu cầu ngày càng tăng trước hết là về dung lượng ngoài ra cỏc tiờu chuẩn hệ thống khụng tương thớch nhau làm cho sự chuyển giao khụng đủ rộng như mong muốm (ra ngoài biờn giới ) Những vấn đề trờn dặt ra cần phải được phải giải quyết và cỏc tổ chức tiờu chuẩn hoỏ đó chọn giải phỏp kỹ thuật sổ trước hết là vi kỹ thuật số chất lượng cao hơn trong mụi trường lớn hơn Cỏc hệ thống thụng tin di động số tế bào cú những ưu điểm căn bản sau đõy

dụng phổ tần số cao hơn

phộp phộp nhiều kờnh thoại hơn vào dũng bit tốc độ chuẩn

tức người sử dụng

truyền dẫn số

interfence) và nhiễu kờnh kế cận (ACI Adjacent channel interfence) Hiệu quả hơn đIều này làm tăng dung lượng hệ thống

cho sử dụng phổ tần số hiệu quả hơn

hoỏ , kết nối với ISND

dung lượng tăng diện tớch tế bào nhỏ đi chuyển giao nhiều hơn bỏo hiệu dễ dàng xử lý bằng phương phỏp

số

I 2 Cấu trỳc mạng thụng tin di động tế bào

Trong hệ thống thụng tin vụ tuyến việc tổ chức mạng phủ súng phụ thuộc nhiều yếu tố khỏc nhau như mật độ thuờ bao lưu lượng sử dụng địa hỡnh mà theo

Trang 4

đó nhà thiết kế sẽ quyết định sử dụng các kiểu anten , công suất pháp và cách bố trí các trạm lân cận cũng khác nhau Tuy nhiên nhìn chung có 2 loại mô hình anten sau

hình tròn đường biên tương ứng với quỹ tích các vị trí

có còng cự ly đến vị trí anten mà tại đó cường độ tín hiệu đã suy giảm đến giá trị tối thiểu yêu cầu của máy thu (độ nhạy máy thu )

hình rẽ quạt mô hình này có vùng phủ sóng đi xa hơn

và tập trung ở một hướng nó thích hợp để sử dụng cho những vùng có mật độ thuê bao tập trung, lưu lượng

sử dụng lớn Một trạm có thể thiết kế với 2÷3 anten để hình thành các vùng rẻ quạt phủ súng các hướng

Hình 1.1: Vựnh phủ sóng Anten đẳng hướng và anten định hướng

Mạng thông tin di động tế bào là mét trong những ứng dụng của kỹ thuật viễn thông có nhu cầu lớn và phát triển nhanh nhất trong thông tin di động tế bào tế bào (Cell) là đơn vị nhỏ nhất của mạng Hình dạng của các tế bào phụ thuộc vào kiểu anten và công suất ra của từng trạm gốc

Trang 5

Mật độ phõn bố cỏc mỏy di động, tớnh chất lưu lượng của cỏc thuờ bao và chất lượng dịch vụ yờu cầu, vựng phủ địa lý phục vụ là những yếu tố quyết định đến việc thiết kế Anten cỏc trạm Tuy nhiờn để thuận lợi trong việc quy hoạch mạng cung cấp một cỏi nhỡn ban đầu tổng thể về hệ thống người ta đó lý tưởng hoỏ cỏc yếu tố trờn xem như đồng nhất và sử dụng cỏc Anten đẳng hướng đặt cỏch đều xung quanh Khi đú cỏc vựng phủ súng của một trạm được mụ hỡnh hoỏ thành cỏc hỡnh lục giỏc đều và chỳng trở thành một dạng ký hiệu cho một tế bào trờn cơ sở đồ quy hoạch chuẩn của mạng di động

Hỡnh 1.2: Mụ hỡnh hoỏ cỏc tế bào trờn cơ sơ đồ quy hoạch chuẩn Trong một tế bào có một trạm vô tuyến gốc (Base transcevier station)BTS liên lạc vô tuyến với tẩt cả các thuê bao di động MS( Mobile Station) có mặt trong vùng phủ sóng của tế bào Khi MS di chuyển ra ngoài vùng phủ sóng, nó phải đợc chuyển giao để làm việc với BTS của một tế bào khác liền kề mà nó hiện đang trong vùng phủ sóng

Trang 6

Đặc điểm của mụ hỡnh tế bào là việc tỏi sử dụng tần số và diện tớch của mỗi tế bào khỏ nhỏ Trong mỗi tế bào người ta sử dụng một nhúm tần số kờnh vụ tuyến, cỏc nhúm tần số đựơc sử dụng lại ở cỏc tế bào với cự ly đủ lớn, cụng suất phỏt đủ nhỏ để nhiễu lẫn nhau do dựng chung tần số khụng phụ thuộc vào cự ly tuyệt đối D giữa cỏc tế bào mà phụ thuộc vào tỷ số D/ R (Với bỏn kớnh tế bào ) Việc thiết kế cụng suất phỏt và nhiễu cao Anten xỏc định R mong muốn

Trong thực tế, do sự tăng trưởng lưu lượng khụng ngừng trong một tế bào nào đú đến mức chất lượng phục vụ giảm sỳt quỏ mức, người ta phải thực hiện việc chia tỏch tế bào thành cỏc tế bào thành cỏc tế bào nhỏ hơn gọi là micro cell hay picocell Với chỳng người ta dựng cụng suất phỏt nhỏ hơn và mẫu sử dụng tần số được dựng ở tỷ lệ nhỏ hơn

Trong hệ thống điện thoại di động tế bào thỡ tần số mà cỏc mỏy di động sử dụng là cố định ở một kờnh nào đú mà kờnh đàm thoại được xỏc định nhờ kờnh bỏo hiệu và mỏy di động được đồng bộ về tần số một cỏch tự động

Vỡ vậy cỏc tế bào kề nhau nờn sử dụng tần số khỏc nhau cũn cỏc tế bào cỏch xa nhau một khoảng cỏch nhất định cú thể sử dụng lại cựng tần số đú Để cho phộp cỏc

mỏy di động cú thể duy trỡ cuộc gọi liờn tục trong khi di chuyển giữa cỏc tế bào, tổng đài sẽ điều khiển cỏc kờnh bỏo hiệu hoặc cỏc kờnh lưu lượng theo di chuyển của cỏc mỏy di động để chuyển đổi tần số của mỏy di động đú thành tần số thớch hợp một cỏch tự động

Trang 7

I.2.1: Mô hình hệ thống GSM

Hệ thống chuyển SS

mạch

Trang 9

là kết nối cuộc gọi và truyền

dẫn tin tức

SS: Switching system : Hệ thống chuyển mạch

AUC: Authentication center : Trung tõm nhận thực

VLR : visitor location register: bộ ghi định vị tạm trỳ HLR: Home location register : Bộ ghi định vị thường trỳ EIR : Equipment identity register : Thanh ghi nhận dạng thiết bị

MSC: Mobile service swiching center: Tổng đài di động BSS: Base station system : Hệ thống trạm gốc

BTS : Base transciver station : Đài vụ tuyến gốc

MS : Mobile station : Mỏy di động

OMC: Operation and maintenance center: Trung tõm khai thỏc và bóo dưỡng

Trang 10

Mỗi hệ thống núi trờn chứa một sơ đồ khối chức năng, ở đú đó thực hiện tất cả cỏc chức năng của hệ tống, cỏc khối chức năng được thực hiện ở cỏc thiết bị phần cứng khỏc nhau.

Hệ thống được thực hiện là một mạng gồm nhiều ụ vụ tuyến cạnh nhau để cựng đảm bảo toàn bộ vựng phủ của vựng phục vụ Mỗi ụ cú một trạm vụ tuyến gốc (BTS) làm việc tập hợp tại cỏc kờnh vụ tuyến, cỏc kờnh này khỏc với cỏc kờnh sử được dụng ở cỏc ụ lõn cận để trỏnh nhiễu giao thoa Một bộ điều klhiển trạm gốc (BSC) điều khiển một nhúm BTS BSC điều khiển cỏc chức năng như chuyển giao và điều khiển cụng suất Một trung tõm chuyển mạch cỏc nghiệp vụ di động (MSC) phục vụ một số bộ điều khiển trạm gốc MSC điều khiển cỏc cuộc gọi đến và từ chuyển mạch điện thoịa cụng cộng (PSTN) mạng số liờn kết đa dịch vụ (ISDN), mạng di động mặt đất cụng cộng (PLMN) cỏc mạng số liệu cụng cộng (PDN) và cú thể là chức năng cỏc mạng riờng Cỏc khối núi trờn đều tham gia vào việc nối thụng giữa một trạm di động (MS) và chẳng hạn một thuờ bao ở PSTN , mạng cố định Nếu khụng thờt thực hiện một cuộc gọi đến MS Ta sẽ khụng cần bất cứ thiết bị nào khỏc , vấn đề nảy sinh khi ta muốn thực hiện một cuộc gọi đến cuối ở MS, người khởi đầu gọi hầu như khụng biết MS được gọi ở đõu Vỡ thế ta cần cú một số cỏc cơ sỡ dữ liệu ở mạng để theo dừi MS Cơ sở dữ liệu quan trọng nhất là bộ đăng ký vị trớ thường trỳ (HLR) khi một người nào đú mua một đăng ký

từ một hóng khai thỏc GSM người này sữ được đăng ký ở HLR của hóng này , HLR chứa cỏc thụng tin về thuờ bao như cỏc dịch vụ bổ sung cỏc thụng số nhận thực Ngoài ra sẽ cú thụng tin về vị trớ của MS, nghĩa là hiện thời MS đang ở vựng MSC nào, thụng tin này thay đổi khi MS di

động, MS sẽ gữi thụng tin về vị trớ (MCS/VLR) đến HLR của mỡnh nhờ vậy đảm bảo phương tiện để thu một cuộc gọi

Khối cú tờn là trung tõm nhận thực (AUC) được nối đến HLR Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR cỏc thụng số nhận thực và cỏc khoỏ mó

để sử dụng cho bảo mật, bộ ghi định vị tạm trỳ (VLR) là một cơ sở giữ liệu chứa thụng tin về tất cả cỏc MS này từ HLR, đồng thời HLR sẽ được thụng bỏo rằng MS đang ở vựng MSC nào, Nếu sau đú MS muốn thực hiện một cuộc gọi mà khụng cần hỏi HLR cú thể coi VLR như một HLR phõn bố VLR cũng sẽ chứa thụng tin chớnh xỏc hơn về vị trớ MS ở cựng MSC

Nếu một người nào đú ở mạng cố định (PSTN) muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuờ bao GSM, tổng đài ở PSTN sẽ nối cuộc gọi này đến

Trang 11

một MSC cú trang bị một chức gọi là chức năng cổng, Tổng đài MSC này được gọi

là tổng đài MSC cổng (GMSC) và nú cú thể là một tổng đài MSC bất kỳ ở mạng GSM ( cú thể hầu hết cỏc tổng đài này , GMSC sẽ phải tỡm ra vị trớ của MS cần tỡm, Điều này cú thể thực hiện bằng cỏch hỏi HLR nơi MS đăng ký, HLR sẽ trả lời địa chỉ của vựng MSC hiện thời bõy giờ MSC này cú thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết KHi cuộc gọi đạt tới MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về trớ của MS như vậy cú thể nối thụng cuộc gọi ở GSM cú sự khỏc biệt giưó thiết bị vật

lý và đăng ký thuờ bao Trạm di động là một thiết bị cú thể được đặt trờn ụtụ hay xỏch tay ở GSM cú một khối nhỏ được gọi là mụđun nhận dạng thuờ bao (SIM) là một khối vật lý tỏch riờng, chẳng hạn là một card Ic, cũn được gọi là card thụng minh, SIM cựng với thiết bị trạm hợp thành trạm di động Khụng cú Sim , MS khụng thể thõm nhập đến mạng di động trừ trường hợp gọi khẩn Khi liờn kết đăng

ký thuờ bao với card sim chứ khụng với MS, đăng ký thuờ bao cú thể sử dụng trạm

MS khỏc của chớnh mỡnh, Điều này làm nảy sinh vấn đề về MS bị mất cắp, chỳng

ta cần một cơ sỡ dữ liệu chứa số lệu phần cứng của thiết bị Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) được nối với MSC qua một đường bỏo hiệu, nó cho phộp MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị bằng cỏh này cú thể cấm một MS cú dạng khụng được chấp thuận, Cần nhớ rằng việc nhận thực đăng ký thuờ bao được hiện bằng cỏc thụng số AUC

Hỡnh vẽ: vớ dụ về phõn cấp cấu trỳc địa lý của GSM

Trang 12

I 3 Một số vấn đề truyền súng

I 3 1 Suy hao truyền và Fading:

Suy hao đường truyền là quỏ trỡnh mà ở đú tớn hiệu thu yếu dần do khoảng cỏch giữa trạm di động và trạm gốc ngày càng tăng Trong khụng gian tự do khụng

cú vật cản và hiện tượng phản xạ, đồng thời truyền súng được coi là trong tầm nhỡn thẳng (LOS) ta núi rằng đối với một anten cho trước mật độ cụng suất thu tỷ lệ

PL =(open) = PL (urban) – [4,78(lg(f)² - 18, 33lgf +40,94]

trong đú : h1 là độ cao Anten trạm gốc

Cụng thức này thường đựơc sử dụng trong thực tế tuy nhiờn cần phải hiệu chỉnh một chút vỡ chỳng chỉ được xõy dựng đồ thị của Okomura xột cho kiểu địa hỡnh đơn giản nhất

Trong thực tế giữa cỏc trạm và MS luụn luụn tồn tại cỏc chướng ngại vật như toà nhà , cõy cối , đồi nỳi Vỡ vậy MS di động trong qua trỡnh đàm thoại, do hiệu ứng che tối, cường độ tớn hiệu sẽ tăng giảm liờn tục nhưng dao động quanh một giỏ trị trung bỡnh, sỡ dĩ gọi là Fading chuẩn log vỡ phõn bố khoảng thời gian Fading trung bỡnh tuõn theo chuẩn logarit

Hàm mật độ xỏc suất Pdf của phõn bố chuẩn Logarit sẽ cú dạng

à : Trị trung bỡnh của phõn bố chuẩn Gauss δ: Độ lệch chuẩn của phõn bố chuẩn Gauss

Fading Rayleigh là loại Faging dễ thấy ở mụi trường di động vỡ ngoài tia từ

trạm gốc tới trực tiếp cũn rất nhiều cỏc tia phản xạ khỏc xuất phỏt từ cỏc vật cản tới

MS đồng thời Kết quả tớn hiệu thu được là tổng của vụ số tớn hiệu sai pha và khỏc biờn độ, do đú cú thể gõy nờn Fading nghiờm trọng (Chỗ trỗng fading sõu) trong mụi trường thụng tin di động, khoảng thời gian td giữa hai chỗ trong fading phụ thuộc

Trang 13

h2: Độ cao của Anten đài thu tớnh bằng một

Trong điều kiện 15% diện tớch bao phủ bởi cỏc toà nhà (đụ thị ) và địa hỡnh thực tế thỡ sai số của cụngthức trờn là ± 10%

Vậy suy hao đường truyền trong thụng tin di động tế bào tỷ lệ với xấp

xĩ Thực tế cỏc mỏy phỏt BTS và MS đều thực hiện tự động điều chỉnh cụng

suất phỏt để mỏy thu luụn nhận được cụng suất tớn hiệu cần thiết dự MS ở bất kỳ đõu trong tế bào, nhờ vậy, nhiễu đồng kờnh do việc sử dụng lại tần số CCI (Cochannel Interfence) được giữ ở mức tối thiểu và suy hao do mưa cũng được bự trừ Việc điều chỉnh năng lượng pin đến mức tối thiểu, cho phộp pin của MS khụng quỏ lớn và kộo dài thời hạn sử dụng, tuy nhiờn Fading vẫn tồn tại dự đó điều chỉnh cụng suất phỏt

Cường độ tớn hiệu ở chổ giữa mạnh được gọi là chỗ trũng Fading Như đó biết độ nhạy mỏy thu là giỏ trị cực tiểu của tớn hiệu đầu vào bảo đảm một ỏm hiệu

ra qui định Nếu muốn truyền dẫn khụng bị giỏn đoạn bởi fading, thỡ việc thiết kế

hệ thống di dộng phải cú dự trữ fading, nghĩa là giỏ trị trung bỡnh bỡnh trung phải lớn hơn độ nhạy mỏy thu một lượng bằng chỗ trũng fading sõu nhất

I 3 2 Một số phương phỏp phũng ngừa suy hao fading :

a)Phân tập (không gian )anten

Phõn tập là sử dụng hai kờnh thu chụi ảnh hưởng fading độclập thường ít nguy cơ để cả hai anten bị chỗ trũng fading sõu cựng một lúc ý niệm này dẫn đến hai anten Rx độc lập thu cựng một tớn hiệu, và vỡ thế chụi tỏc động cỏc đường bao fading khỏc nhau

Ở mó xen, một bớt kiểm tra lỗi được bổ xung vào một số bit thụng tin nhất định, như mó kiểm tra chẵn lẽ, mó kiểm tra CRC Cỏc bớt kiểm tra trong khối mó chỉ phụ thuộc vào thụng tin ở khối kiểm tra bản tin

Ở mó chập (Convolution code), bộ mó hoỏ tạo ra khối cỏc bớt mó khụng chỉ phụ thuộc vào cỏc bớt của khối bản tin hiện thời được dịch vào bộ mó hoỏ Nú cũn phụ thuộc vào cỏc bớt của cỏc khối trước

d)Ghộp xen :

Thực tế thụng tin số cỏc thường xảy ra thành cỏc cụm đú là cỏc chỗ trũng fading lõu làm ảnh hưởng nhiều bớt liờn tiếp Tiếc rằng là cỏc chỗ trũng fading lõu làm ảnh hưởng nhiều bớt liờn tiếp Tiếc rằng mó hoỏ kờnh hiệu suất nhất khi phỏp hiện và hiệu chỉnh cỏc lỗi đơn cũng như cỏc cụm lỗi khụng quỏ dài Để

Trang 14

giải quyết vấn đề này cần tỡm cỏch riờng cỏc bớt liờn tiếp của một bản tin sao cho cỏc bớt này được gửi đi theo cỏch khụng liờn tiếp, thực hiện bằng phộp xen

I 4 : Cỏc phương phỏp truy nhập cập kờnh

Trong tế bào, một BTS liờn lạc với nhiều MS Qua giao điểm vụ tuyến MS thiết lập và thực hiện cuộc gọi với bất kỳ thuờ bao nào khỏc việc phõn chia cỏc kờnh liờn lạc cho mỗi MS được gọi là kỹ thuật đa truy cập

I.4.1: Đa truy cập phõn chia theo tần số (FDMA)

Phổ tần số qui định cho liờn lạc di động được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cỏch nhau một dải tần phũng vệ Mỗi dải tần được gỏn cho một kờnh liờn lạc, N dải tần dành cho liờn lạc hướng lờn, sau một dải tần phõn cỏch là N dải tần kế tiếp dành cho liờn lạc hướng xuống

Mỗi MS được gỏn một mó riờng biệt và kỹ thuật trải phổ tớn hiệu giỳp cho cỏc MS khụng gõy nhiễu lẫn nhau trong điều kiện cú thể cựng một lúc dựng chung dải tần số

Đặc điểm : Dải tần tớn hiệu rộng MHZ sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp,

kỹ thuật trải phổ cho phộp tớn hiệu vụ tuyến sử dụng cú cường độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDAM Việc cỏc thuờ bao MS trong tế bào dựng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vụ tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số khụng cũn là vấn đề, chuyển giao trở nờn mềm, điều khiển dung lượng trong tế bào rất linh hoạt

I 5 Một số phương phỏp điều chế

I.5.1: Điều chế tương tự FM

Điều chế FM là thay đổi tần số của súng mang theo sự thay đổi điện ỏp của tớn hiệu vào phương thức điều chế FM cú thể được mụ tả bằng biểu thức

Trang 15

M = 2 số lượng trạng thỏi pha cho phộp

N = số lượng cỏc bớt số liệu cần thiết để thiết kế trạng thỏi pha M

Nhỡn chung thỡ cú kỹ thuật điều chế PSK khi M = 2 thỡ là điều chế BPSK, khi M = 4 thỡ điều chế QPSK và khi M = 8 thỡ là điều chế (phi) PSK Cỏc trạng thỏi của chỳng được minh hạo ở hỡnh sau :

Hỡnh vẽ : Cỏc trạng thỏi pha của PSK

Ở đõy cần phải ghi nhớ rằng khi số lượng cỏc trạng thỏi pha tăng thỡ tốc độ tăng nhưng tốc độ Baud vẫn ngữ nguyờn Tuy nhiờn muốn tăng tốc độ số liệu thỡ

biệt được 2 tớn hiệu cú khỏc pha 180°, nhưng trong trường hợp hệ thống là 8 phi thỡ

sự khỏc pha giảm xuống cũn là 45°

b.Giải điều chế PSK

Trang 16

Giải điều chế PSK được phân thành 3 quá trình như dưới đây và được mô tả trên hình sau

Tín hiệu PSK thu được

lấy mẫu

Hình vẽ : Giải điều chế PSK

bộ pha tõ tín hiệu PSK thu được

được nhờ sử dụng bé nhận đồng bộ và việc đồng bộ nhịp đạt được từ các số liệu này

Trang 17

• Lọc kờnh số kiệu băng tần gúc được chuyển đổi thành chuỗi xung sau đú đi qua bộ lọc này Giao thoa giữa cỏc dữ kiệu cú thể là nhỏ nhất nhờ bộ lọc này và sẽ cú kết quả tương tự khi bộ lọc này được đặt trong phần đầu ra bộ giải điều chế

vầ số liệu đó giải điều chế đi ra từ đầu ra của bộ mỏy lấy mẫu

Trang 18

AMS

BS

Trang 19

Hỡnh vẽ : Mạnh thụng tin di động hiện nay

Hỡnh vẽ : Cấu trỳc mạng thụng tin di động sốHLR: Home location Register: Bộ ghi định vị thường thỳ

GLR: Gatewaylocation register : Bộ định vị cổng

M - CCSN : Mobile common channel signaling network : Mạng bỏo

hiệu kờnh chung – di động

MGC : Mobile gateway center : Trung tõm cổng di động

MCC : Mobile communication control center : trung tõm điều thụng tin di động

BS : Base station : trạm gốc

MS : mobile station : trạm di động

II 5 4 Hệ thống chuyển mạch giữa cỏc cơ vụ

II 5 4 1 Cấu trúc MGS và AMS

Ở cỏc mạng thụng tin di động, đơn vị chuyển mạch cú nhớ thườngtrỳlưu giữ

số liệu thuờ bao khụng cần thiết tương đương với đơn vị điều khiển cuộc gọi để xử

lý cuộc gọi khởi xướng và thiết kết cuối Vỡ thế mỗi chuyển mạch di động cung cấp cỏc chức năng đặc biệt sau

thường trỳ

đo bộ nhớ thường trỳ

Trang 20

• Tỡm gọi cỏc khối ở vựng ghi nhận vị trớ

MGS

+ Chuyển mạch cổng + Chuyển mạch quỏ giang + Theo dừi định tuyến

+ (mạng khỏc → trạm di động) MGS khác

+ xử lý tớn hiệu liờn cơ vụ + Khai thỏc và bóo dưỡng

Trang 21

Hỡnh 8.6: Cỏc chức năng chuyển mạch ở mạng di động hai tầng

II 5 4 2 Cấu trỳc của hệ thống bỏo hiệu

Ở hệ thống thụng tin di động, cỏc bỏo hiệu khụng liờn quan đến mạch giũa cỏc cơ vụ cần thiết cho việc truyền thụng tin để đăng ký vị trớ và để tham khoả thụng tin cỏc vựng định vị Ngoài nhu cầu bỏo hiệu liờn quan đến mạch cỏc yờu cầu trờn được sử dụng để thiết lập cỏc kờnh liờn cơ cụ Biờn bản bỏo hiệu liờn quan đến mạch để kết nối ISDN Để phỏt triển cỏc chức năng của mạng thụng tin di động và để cung cấp cỏc dịch vụ số được gọi là phần người sử dụng ISDN và cho phộp bổ sung thờm cỏc dịch vụ mới và khai thỏc mạng tiờn tiến được cung cấp ở mạng cố định cũng như ở mạng thụng tin di động Vỡ thế cần xem nó như một biờn bản Mụ hỡnh của cấu trỳc hệ thống bỏo hiệu liờn cơ vụ được cho dưới đõy

Phần bỏo hiệu liờn quan đến mạch vỡ ISUP được định nghĩa cho thụng tin

cố định, cỏc chức năng sau đõy của thụng tin di động được bổ xung cho bản tin ban đầu (IAM) của ISUP

+ Chức năng định tuyến sử dụng số theo dừi định tuyến Quốc tế, số này khỏc với số thuờ bao kết cuối

II.6 Hệ thống đỏnh số

Dưới đõy là cỏc chức năng cơ sở được hệ thống đỏnh số cung cấp trong quỏ trỡnh chuyển mạch và nối thụng

+ Định tuyến cơ vụ chuyển mạch xử lý phớa bị gọi

+ Nhận dạng cho số lập phiếu cước

Trang 22

Cỏc chức năng tiờn tiến hơn do hệ thống đỏnh số cung cấp bao gồm nhận dạng

cỏc dịch vụ sẵn cú và đảm bảo an toàn thụng tin

ở PSTN, đường dõy phớa chủ gọi được nối đến một cơ vụ chuyển mạch nào đú Đối việc nối thụng điện thoại thụng thường, phớa chủ gọi quay mà mó vựng

và số thuờ bao (OABCDEFGHJ) tổ hợp của chỳng tạo ra một số đặc thự duy nhất trờn toàn quốc Điều này cho phộp xỏc định chỉ số lập phiếu cước ở cơ vụ phỏt và thu và nối thụng cuộc gọi ở cơ vụ thu

Khi gọi mạng di động đến PSTN thủ tục cũng giống như đối với hệ thống đỏnh số PSTN vừa trỡnh bày, nhưng khi gọi từ PSTN dến mạng di động chẳng hạn mạng điện thoại tổ ong hệ thống đỏnh

số sẽ khỏc và phụ thuộc vào dạng dịch vụ tthụng tin di động đựơc gọi Cỏc cuộc gọi đến cỏc thuờ bao điện thoại tổ ong và hàng hải xử

dụng hệ

Hệthống quay số

(điển hỡnh)

Dịch vụ + S/ N dạng vựng+S, T.bao

Dịch vụ + số thuờ bao

MGS Vựng (OAOCD)

Vựn g( oaocd

MGS vựng A

VựngB

Trang 23

Biểu đồ khỏi

niệm

+ Dung lượng số nhỏ+ Nếu phớa bị gọi khụng ở vựng được chỉ , cần quay số lại

bao + Sử lý nối thụng tớnh cước giống như mạng thoại cố định, cần phải cải tạo lại một số hệ thống ở mạng thoại cố định + Sử lý nối thụng tớnh cước giống như mạng thoại cố định, cần phải cải tạo lại một số hệ thống ở mạng thoại cố định

+ Sử lý nối thông tính cớc giống nh mạng thoại cố định, cần phải cải tạo lại một số hệ thống ở mạng thoại

Trang 24

cố định

* Hệ thống chỉ số lập phiếu cước bản tin theo số quay

Chủ gọi đỏnh giỏ vị trớ của phớa bị gọi và bỏo quay mó số cho chỉ số lập phiếu cước bản tin như ở là bộ phận của số được quay LS phớa chủ gọi tham khảo chỉ số

Cơ vụ tớnh cước điện thoại ở PSTN gửi số vựng tớnh cước của chủ gọi và

số thuờ bao di động bị ghi đến cơ vụ cú bộ nhớ thường trỳ để xỏc định thụng tin vị trớ từ số lập phiếu cước tương ứng từ vị trớ này và thụng tin về MA( vựng bản tin ) sau đú cơ vụ bộ nhớ thường trỳ cung cấp chỉ số lập phiếu cước bản tin khứ hồi, ứng dụng của hệ thống này cũng đũi hỏi PSTN phải được trang bị cỏc chức năng truyền dẫn số liệu, vỡ thế cần phải sử dụng rộng rói mạng bỏo kờnh chung

* Cỏc hệ thống tớnh cước riờng cho chủ gọi và bị gọi

Sử dụng mở rộng mạng di động được xỏc định tỏch biệt với PSTN chỉ số lập phiếu cước bản tin để tớnh cước ở PSTN được xỏc định bởi quay số và được tớnh cước cho chủ gọi cỏc cước phớ mạng di động tớnh cho thuờ bao di động nghĩa là phớa bị gọi ở hệ thống này cước phớ ở PSTN giống như ở hệ thống hiện cú ngoài ra cú thể thiết lập cước phớ ở mạng di động độc lập với cước phớ ở PSTN , chẳng hạn bằng tớnh cước cự ly so với cơ vụ mở rộng

II 7 Định thống tớnh cước

Ở hệ thống này cước phớ cuộc gọi ỏp dụng như nhau khụng phụ thuộc vào vị trớ của thuờ bao di động được gọi LS phớa chủ gọi xỏc định cước phớ cuộc gọi từ số ID điện thoại di động Hệ thống này giảm tối thiểu việc lặp lại mụ hỡnh PSTN và đạt được sử lý cước đơn giản nhất

II 8 Định tuyến và chuyển mạch

Như đó mụ tả ở phần 8 3 ở hệ thống khụng định rừ vựng khụng thể xỏc định cơ vụ chuyển mạch phớa bị gọi từ số quay bởi chủ gọi vỡ vậy cần thực hiện định tuyến nối thụng mạng

di động

định lập phiộu cước bản tin tương ứng Chỉ số lập phiếu cươc bản tin này so sỏnh với chỉ

số lập phiếu cước ở số được quay và quỏ trỡnh nối thụng chỉ tiếp tục nếu hai chỉ số lập phiếu cước ở số được quay và quỏ trỡnh nối thụng chỉ tiếp tục nếu hai chỉ số lập phiếu cướcbản tin như nhau.

Hệ thống này hầu như khụng đũi hỏi thay đổi mụ hỡnh PSTN và hệ thống tớnh cước này

cú thể tớnh cước theo thời gian và cự ly, Vỡ thế nú được sử dụng khi hệ thống tớnh cước dịch vụ thuờ bao chỉ cú ít tầng, hai hay gần như vậy Nhưng nếu cú nhiều tầng, ở hệ thống tớnh cước cần

cú một số lượng lớn cỏc số tớnh cước rỗng và hệ thống này khụng cú lỗi

Trang 25

* Hệ thống chuyển mạch chỉ số lập phiếu cước bản tin

Cơ vụ tớnh cước điện thoại ở PSTN gửi số vựng tớnh cước của chủ gọi và số thuờ bao di động bị gọi cơ vụ cú bộ nhớ thường trỳ để xỏc định thụng tin vị trớ từ số lập phiếu cước tương ứng

từ vị trớ này và thụng tin về MA (vựng bản tin ) sau đồ cơ vụ nhớ thường trỳ cung cấp chỉ số lập phiếu cước bản tin khứ hồi, ứng dụng của hệ thống này cũng đũi hỏi PSTN phải được trang bị cỏc chức năng truyền dẫn số liệu, vỡ thế cần phải sử dụng rói mạng bỏo hiệu kờnh chung.

* Cỏc hệ thống tớnh cước riờng cho chủ gọi và bị gọi

Sự mở rộng mạng di động được xỏc định tỏch biệt với PSTN chỉ số lập phiếu cước bản tin để tớnh cước ở PSTN được xỏc định bởi quay số và được tớnh cước cho chủ gọi cỏc cước phớ mạng di động được tớnh cho thuờ bao di động nghĩa là phớa bị gọi ở hệ thống này cước phớ ở PSTN giống như ở hệ thống hiện cú cước bản tin khụng trựng nhau thỡ gọi được thụng bỏo số quay đỳng và đề nghị quay lại Hệ thống này cho phộp xử lý cước cho mạng di động ở PSTN

Hệ thống khụng chỉ rừ vựng này thực chất là một hệ thống khụng chỉ rừ vựng phụi pha

II.9 Điều khiển cuộc gọi

Dịch vụ thụng tin di động mở rộng nối thụng của hệ thống PSTN bằng cỏch mở rộng dịch vụ từ trong nhà ra ngoài trời, đũi hỏi cỏc chức năng chuyển mạch cho phộp hệ thống vụ tuyến chuyển tiếp bị giới hạn được sử dụng một cỏch hiệu quả và cho phộp thuờ bao liờn lạc trong khi di động tập hợp cỏc chức năng này được gọi chuyển mạch thụng tin di động cú thể coi mạng thụng tin

Trang 26

thâm nhập

thuê bao

Trang 27

số thuờ

bao di

i di động

xxxxxxdi động xxxxxx di động xxxxxx

Mạng thụng tin di động

nhận dạng vựng (cỏc vựng đăng ký vị trớ ) cú kớch thước thớch hợp cho việc duytrỡ theo dừi thuờ bao di động

Trang 29

trạm di động Mỗi khi thuờ bao chuyển dịch vụ vào vựng đăng ký vị trớ Hỡnh 8 8 cho thấy cỏc chức năng đăng ký vị trớ một đầu cuối di động rời ra ụ vụ tuyến mó nhận dạng được thụng bỏo bởi kờnh tỡm gọi Khối di động luụn luuụn lưu giữ mó ID vựng hiện thời trong bộ nhớ , nó phỏt hiện thay đổi mỗi ID vựng từ MBS khi nó di quanh ụ

vụ tuyến và nú đối chiếu với mó ID ụ trong bộ nhớ để xỏc định rằng

đó đổi ụ Nú chiếm một mạch điều khiển cuộc gọi dựa trờn thụng tin

về mạch rỗi đối với vị trớ mà nú vừa di động vào và phỏt đi tớn hiệu đăng ký vị trớ bao gồm cả số ID của khối di động đến MBS

ở MBS và MCU, tớn hiệu đăng ký vị trớ được kiểm tra lỗi Nếu tớn hiệu này tốt , nó được chuyển đến V- AMS Sau đú dựa trờn

số ID của khối di động V- AMS xỏc định H- AMS cần thõm nhập và

sử dụng CCSSN ° 7 ( hệ thống bỏo hiệu kờnhchung số 7 ) để chuyển tớn hiệu đến H- AMS Khi này H- AMS viết lại thụng tin vị trớ V- AMS nhận tớn hiệu dăng ký vị trớ núi trờn sẽ gữi trở lại khối di động tớn hiệu khẳng định và viết lại giỏ trị mới cho mó ID

vựng vào

khẳng định rằng kiểm tra vũng qua đường truyền vụ tuyến tốt và

sau đú gửi tớn hiệu khởi đầu đến V - AMS qua MCU

số liệu để phõn tớch thuờ bao khỏc số liệu thuờ bao được giữ PSTN vỡ thuờ bao cú thể di động qua cỏc vựng được điều khiển bởi cỏc AMS khỏc nhau Vậy từ hỡnh 8 10 ta thấy số liệu thuờ bao được lưu giữ ở cơ vụ cú bộ nhớ thường trỳ (H-AMS) và được truy nhập bởi số ID của thuờ bao nằm trong tớn hiệu khởi đầu sẽ xỏc định H- AMS từ số ID của thuờ bao nằm trong tớn hiệu khởi đầu Nếu H- AMS từ số ID của thuờ bao nằm trong tớn hiệu khởi đầu Nếu H – AMS là một AMS khỏc V- AMS này sẽ khẳng định số liệu thuờ bao bằng cỏch sử dụng CCS để tham khảo đến H- AMS Quỏ trỡnh này được gọi là “ truy nhập tệp từ xa (hỡnh 8.11) Cuộc gọi khởi xướng được thiết lập theo số liệu thuờ bao này khi cuộc gọi này hoàn tất số

Trang 30

liệu tớnh cước được gửi V- AMS đến H- AMS của thuờ bao bằng

Hỡnh 8 9 : Cấu hỡnh của hệ thống chuyển tiếp điện thoại di

động

Trang 31

Hình vẽ : Hệ thống chuyển mạch nột hạt cố định

Trang 32

(gồm cả ID –

A)

Trang 33

tớnh cước đến cuối hội thoại

Hỡnh vẽ 8.11: Thõm nhập từ

xa

II.10.3 Nối thụng cuộc gọi kết cuối

Phần con này sẽ mụ tả quỏ trỡnh nối thụng khi tớn hiệu đến cơ vụ chuyển mạch di động từ PSTN MGS cổng (G – MGS) là MGS gần nhất với thuờ bao khởi xướng của PSTN và cuộc gọi khởi xướng được nối thụng nhờ cỏc chuyển mạch cổng kết nối (IGS) đến tổng đài GMGS này Từ số thuờ bao bị gọi G- MGS khẳng định H- AMS và sau đú sử dụng CCS để tham chiếu tới HM ở H- AMS GMGS khẳng định số định tuyến (RN) của V- AMS và số thụng tin vị trớ (LI) nơi

cú thuờ bao sau đú G- MGS kiểm tra tỷ giỏ cước rồi định tuyến cuộc gọi đến V- AMS

Việc kiểm tra tỷ giỏ cước ( tỷ lệ khoảng cỏch giữa vựng khởi xướng và vựng kết cuối ) cần thiết để sử dụng phương phỏp tớnh cước bằng xung tuần hoàn

Tỷ giỏ

tớn hiệu trả lời đến V- AMS khi này V- AMS thực hiện kiểm tra vũng cho mạch đường dõy đến MBS và nếu tốt nú thụng bỏo cho MCU và điều này, khi nhận được thụng bỏo này MCU sử dụng đường tớn hệu điều khiển để ra lệnh thiết lập đường dõy tiếng đến ụ vụ tuyến thớch hợp Vũng giữa MBS và khối di động được kiểm tra

và nếu tốt tớn hiệu lệnh gọi cho thuờ bao được phỏt đến trạm di động khi kiểm tra vũng khẳng định là đường tốt, V- AMS thụng bỏo cho phớa chủ gọi rằng phớa bị gọi

đó được nối Khi phớa bị gọi trả lời V - AMS ngừng phỏt đi tụng gọi, nối mạch đường dõy từ điểm vào ở PSTN đến MBS và MCU và bắt đầu tớnh cước cuộc gọi khi thụng tin bắt đầu, nếu sai vài lần gọi chung khụng cú trả lời, phớa chủ gọi được thụng bỏo rằng thụng tin khụng sẵn sàng (chẳng hạn, vỡ phớa chủ gọi ở ngoài vựng chỉ định )

Trang 34

II 10 Chuyển giao

Khối di dộng thường chuyển sang ụ kờnh mới trong quỏ trỡnh gọi khi hội thoại đang tiếp tục, cần chuyển mạch kờnh tiếng (hỡnh 8.12) để thực hiện qỳa trỡnh

trung

kế hai chiều

trung kế ra trung kế

vào

Trang 35

AMSAMS AMS

nội hạt LS hiện cú

Hỡnh 8.13: Xử lý chuyển ụ giữa hai tổng đài

Trang 37

trungtõm tớnhcước tínhcước

tÝnhcíc

Trang 38

II 11 Cỏc kỹ thuật điều khiển hệ thống chuyển mạch cho thụng tin số

Cấu hỡnh của cỏc mạng thụng tin di động số đựơc cho ở hỡnh 8.15, một bộ đăng ký vị trớ cổng (GLR) cần để đảm bảo dịch vụ chuyển vựng tự động cho phộp thuờ bao di động cú thụng tin liờn tục với cỏc mỏy khỏc, GLR là một cơ sở dữ liệu của thuờ bao di động và cỏc số liệu vị trớ, số liệu này được tạo ra khi thuờ bao của một mạng chuyển vào một mạng tạm trỳ và nú xoỏ khi thuờ bao di động rời mạng tạm trỳ này

Trang 39

từ D _ AMS gốc đến D- AMS tạm trỳ sau khi chuyển vựng phần cũn lại của phần con này sẽ mụ tả sơ đồ điều khiển cuộc gọi sử dụng kộo dài đường dõy thuờ bao này

* Tỡm gọi bằng nhiều D _ AMS

Khi số thuờ bao ở mạng vựng tăng, trở nờn cần thiết phải cú nhiềuAMS cho một vựng đăng ký định vị Điều này cú nghĩa rằng việc tỡm gọi bằng nhiễu D- AMS là khụng thể trỏnh khỏi khi cần cú kết cuối cuộc gọi (hỡnh 8.16) đường nối thụng được chọn theo số định tuyến đến D- AMS điều khiển cuộc gọi lưu giữ bờn trong bộ nhớ thường trỳ và tỡm gọi bằng nhiều D - AMS được thực hiện thụng qua D- AMS điều khiển cuộc gọi Đường thuờ bao đợc mỡ rộng đến vựng D- AMS nơi hiện thời đầu cuối di động đớch đăng ký cú mặt

(1) Cuộc gọi kết cuối(2) Đọc cố định tuyến(2) Đọc cố định tuyến (2) Đọc cố định tuyến

(6) thiết lập đường truyền (3) thiết lập đường truyền đến D- AMS(4) yờu cầu tỡm gọiđiều khiển cuộc gọi(5) trả lời (5) trả lời(5) trả lời(3) thiết lập đường truyền đến D- AMS(4) yờu cầu tỡm gọiđiều khiển cuộc gọi(5) trả lời (5) trả lời(5) trả lời

Trang 40

(3) thiết lập đờng truyền đến D-

gọi điều khiển cuộc gọi (5) trả lời (5) trả

lời

(3) thiết lập đươnghf truyền đến đớch (2) giải

đớch đ ường

truyền (1) yờu cầu

Định dạng
Số trang	125
Dung lượng	1,42 MB