đồ án kỹ thuật viễn thông Nghiên cứu về tổng quan hệ thống thông tin di động GSM bao gồm các đặc tính và cấu trúc

baoSIO Service Information Octet Byte thông tin dịch vụ SS Switching Sybsystem Hệ thống con chuyển mạch ST Signalling Terminal Đầu cuối báo hiệu STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển

Lời nói đầu

Trong những thập niên gần đây, công nghệ thông tin đã trởthành một bước đột phá mới của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật

Nó không ngừng lớn mạnh cả về chất và lượng trên quy mô toàncầu Trong đó phải kể đến thông tin di động, đó là một nghành vớitiềm năng phát triển vô cùng rộng lớn và được coi nh mũi nhọn đểtiến vào thời đại mới

Hoà nhập với làn sóng hiện đại hoá trên toàn thế giới, hàng loạtcác công nghệ tiên tiến như tổng đài điện tử số, truyền dẫn số PDH

và SDH trên cáp quang viba, thông tin di động số GSM … Cùng cácdịch vụ hỗ trợ của nó đã được dưa vào áp dụng trong mạng viễnthông Việt Nam Có thể kể đến thành tựu lớn nhất của nghành khoahọc kỹ thuật nước ta là việc đưa vào sử dụng Hai hệ thống thông tin

di động tế bào số GSM với hai nhà cung cấp VMS và Vinaphone

Kỹ thuật GSM ngày càng được phát triển và hoàn thiện, mạnglưới ngày càng mở rộng, dịch vụ ngày càng đa dạng Bên cạnh đó ,

do không được tham gia vào việc xây dựng các chuẩn, trang thiết bịhoàn toàn do các hãng nước ngoài chế tạo, cung cấp và lắp đặt Dovậy đội ngũ chuyên gia trong nước không tránh khỏi trở ngại trongquá trình điều hành, khai thác và phát triển dịch vụ Chính vì vậy,việc nghiên cứu về hệ thống thông tin di động này là thực sự cầnthiết và cấp bách

Mục đích của đồ án này là nghiên cứu về tổng quan hệ thốngthông tin di động GSM bao gồm các đặc tính và cấu trúc Nó sẽ giúpcho mọi người có thể hiểu rõ hơn về thông tin di động GSM mànước mình sử dụng

Xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ vô cùng quý báu về kiến thức

và tư liệu của thầy giáo Nguyễn Tài Hưng- Bộ môn Kỹ Thuật Thông

Nội, người đã trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo vô cùng nhiệt tình trongquá trình thực hiên đề tài.

Xin trân trọng cảm ơn Các thầy, cô trong bộ môn Kỹ ThuậtThông Tin, Khoa Điện Tử Viễn Thông trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội, gia đình và toàn thể bạn bè đã tạo điều kiện nghiên cứu vàgiúp đỡ để em có thể hoàn thành bản đồ án này

Thông tin di động GSM 2

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu 1

Phụ lục 5

Các từ viết tắt trong báo cáo: 5

Phần I: Thông tin di động gsm 11

I lịch sử GSM 11

1 Thông tin di động 11

2 Lịch sử GSM 12

3 Mạng GSM ở nớc ta 15

II Hệ thống GSM 19 1 Đặc tính của mạng thông tin di động 19

2 Vấn đề bảo mật 20

3 Vấn đề chất lợng 20

4 Truyền dẫn số 21

5 Đồng bộ thời gian 22

6 Mã hoá GSM 23

6.1 Mã hoá thoại 23

6.2 Mã hoá kênh 26

6.3 Vocoder 29

6.4 Mã hoá lai ghép 29

7 Thông tin di động TDMA 34

III Cấu trúc mạng thông tin di động Gsm 37 1 Cấu trúc địa lý 37

2 Cấu trúc chức năng 39

2.1 Hệ thống chuyển mạch (SS) 41

2.2 Hệ thống con trạm gốc BSS 44

2.3 Trạm di động MS 50

2.4 Hệ thống con khai thác OSS 51

phần ii : giao diện vô tuyến trong hệ thống thông tin di động gsm 53 I Các khái niệm trong giao diện vô tuyến 53 1 Khái niệm kênh 53

2 Các kênh logic 58

2.1 Phân loại 58

2.2 Tổ hợp các kênh 61

II Các chức năng báo hiệu trên giao diện vô tuyến 66 1 Các lớp báo hiệu 66

1.1 Lớp báo hiệu 1 67

1.2 Lớp báo hiệu 2 69

1.3 Lớp bảo hiệu 3 69

2 Giao thức LAPDm 70

3 Các thủ tục báo hiệu cho các kết nối khác nhau 75

3.1 MS tắt máy hoặc ở ngoài vùng phục vụ 75

3.2 MS bật máy, trạng thái rỗi 76

3.3 MS bận 76

3.4 Cập nhật vị trí 76

3.5 Thủ tục nhập mạng ban đầu 77

3.6 Thủ tục rời mạng 78

3.7 Thủ tục nhập lại mạng 78

3.8 Đăng ký định kỳ 79

3.9 Tìm gọi 79

3.10 Cuộc gọi từ mạng cố định đến MS 80

3.11 Cuộc gọi từ MS 85

3.12 Các trờng hợp Handover 88

4 Quản lý tiềm năng vô tuyến RR 90

5 Quản lý di động MM 91

6 Quản lý nối thông CM 92

Kết luận 94 Tài liệu tham khảo 96 Thụng tin di động GSM 4

Phụ lục

 Các từ viết tắt trong báo cáo:

AGCH Acces Grant Chanel Kênh cho phép thâm nhậpARQ

Automatic Retransmission

AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực

BCC Base Station Colour Code Mã mầu trạm gốc

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BHCK Busy Hour Call Attempts Số thử gọi ở giờ cao điểm

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốcBSIC Base Station Indentity Code Mã nhận dạng trạm gốcBSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốcBSSAP Base Station Application Part Phần ứng dụng trạm gốcBSSMAP Base Station Management

Application Part

Phần ứng dụng quản lýBSS

BSS Base station Sybsystem Hệ thống con trạm gốcBTS Base tranceiver Station Trạm thu phát gốc

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chungCCITT International Telegraph &

Telephone Consultative Committee

Uỷ ban tư vấn quốc tế vềđiện thoại và điện báo

CCSN7 Common Chanel Signalling

N7

Báo hiệu kênh chung sè 7

CEPT Conference of European

Postal and Telecomunications

Hội nghị các cơ quan quản

lý bưu chính và viễn thôngChâu Âu

CDMA Code Division Muitiple

CK Chechk sum Kiểm tra tổng

CM Connection Management Quản lý nối thông

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành

riêngDPC Destination Point Code Mã điểm nhận

DUP Data User Part Phần người sử dụng số

liệuFACCH Fast Associated Control

GSD Group Switch Device Thiết bị chuyển mạch

nhómGSM Group Special Mobile or

Global System for Mobile Communication

Nhóm chuyên trách diđộng hay hệ thống thôngtin di động toàn cầu

GSS Group Switch Subsystem Hệ thống con chuyển

mạch nhóm

HLR Home Location Register Bé ghi định vị thường trúIMEI International Mobile

Equipment Identity

Nhận dạng thiết bị trạm diđộng Quốc tế

IMSI International Mobile Station

Identity

Nhận dạng trạm di độngQuốc tế

ISDN Intergrated Services Digital

Network

Mạng số liên kết đa dịchvụ

ITU-R International Telecommuni-

cations Union Radio Sector

Liên minh viễn thôngQuốc tế - bộ phận vô

Thông tin di động GSM 6

tuyếnITU-T International Telecommuni-

cation Union - nication Sector

Telecommu-Liên minh viễn thôngQuốc tế - Bộ phận viễnthông

IWF Interworking Function Chức năng tương tác

Ki Subscriber Authentication key Khoá nhận thực thuê bao

LAI Location Area Identity Nhận dạng vùng định vịLAC Location Area Code Mã nhận dạng vùng định

vịLAPD Link access procedures on D

channel

Các thủ tục thâm nhậpđường truyền ở kênh D

MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động

MM Mobility Management Quản lý di động

MS Mobile station Trạm di động, máy di

độngMSC Mobile Services switching

MSISDN Mobile station ISDN number Sè ISDN trạm di động

MT Mobile termination Kết cuối di động

MTP Message Trasfer part Phần truyền bản tin

MTS Mobile Telephone subsystem Hệ thống con điện thoại di

độngNMS Network Management

sybsystem

Hệ thống con quản lýmạng

O&M Operation and Maintenance Khai thác và bảo dưỡngOMC Operation and Maintenance

OPC Originationg point Code Mã điểm khởi đầu

OSI Open System interconnection Kết nối hệ thống mở

OSS Operation and Support System Hệ thống khai thác và hỗ

trợPAD Packet Assembly/

Disassembly

Đóng/ mở gói

PCD Pulse code Device Thiết bị mã hoá xungPCD-D Pulse Code Device - Digital Thiết bị mã hoá xung-số

PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã

PIN Personal Identity Number Số nhận dạng cá nhânPLMN Public Land Mobile network Mạng di động mặt đất

công cộngPSPDN Packet switched public Data

network

Mạng số liệu công cộngchuyển mạch gói

PSTN Public switched Telephone

RR Radio Resource Management Quản lý tiềm năng vô

tuyếnRPE-LTP Regular pulse Excitation-

Long term prediction

Kích thích xung đều- tiềnđịnh thời gian dài

SACCH Slow Associated Control

SCCP Signalling Connection control

part

Phần điều khiển nối thôngbáo hiệu

SCH Synchronization Chanel Kênh đồng bộ

SDCCH Stand alone Dedicated Control

baoSIO Service Information Octet Byte thông tin dịch vụ

SS Switching Sybsystem Hệ thống con chuyển

mạch

ST Signalling Terminal Đầu cuối báo hiệu

STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển báo hiệu

TAF Terminal Adaptation Function Chức năng thích ứng đầu

cuối

TC Transaction Capability Khả năng dao dịch

TCAP Transaction Capalbility

Apllication Part

Phần ứng dụng khả năngdao dịch

TDMA Time Division Multiple access Đa thâm nhập phân chia

theo thời gian

TMSI Temporaty mobile station

identity

Nhận dạng trạm di độngtạm thời

TRAU Transcoder and rate

adaptation Unit

Khối chuyển mã và thíchứng tốc độ

TUP Telephone User part Phần người sử dụng điện

thoại

VAD Voice Activity Detection Phần hiện hoạt động tiếngVLR Visiting location register Bé ghi định vị tạm trú

Phần I: Thông tin di động gsm

I lịch sử GSM

1 Thông tin di động

Thuật ngữ thông tin di động đã có từ lâu và được hiểu là cóthể cung cấp một cách lưu động tín hiệu trong quá trình thôngtin Thông tin di động có thể thực hiện được nhiều dịch vụ diđộng như : thoại, truyền số liệu, Fax, nhắn tin…Trước đây mạnglưới thông tin di động chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân

sự, ngày nay đã đựơc thương mại hoá và được đưa vào sử dụngrộng rãi

Thông tin di động từ những lúc sơ khai với phương phápthông tin điểm - điểm rồi đến điện thoại không dây …với cácloại hình này đều có các đặc tính chung là phục vụ cho nhu cầu

mở rộng mạng cố định qua hệ thống vô tuyến

Bước phát triển tiếp theo của hệ thống thông tin di động làtạo ra từ một mạng nhỏ có số thuê bao hạn chế đến nay càngđược mở rộng phạm vi hoạt động

Những năm 80 của thế kỉ 20 các hệ thống thông tin di động

tế bào đã được nghiên cứu và ứng dụng khai thác Với hệ thốngnày, vùng phục vụ thông tin được chia thành các ô (cell) nhỏ, mỗicell có một trạm thu phát (TRX) đảm nhiệm Toàn bộ hệ thống cómột hay nhiều bộ chuyển mạch điều hành và chúng được kết nốivới nhau thành một mạng thống nhất , cho phép các cuộc gọi

Thông tin di động GSM 10

được chuyển vùng từ cell này đến vùng của cell khác ,từ nướcnày đến nước khác

2 Lịch sử GSM

Thông tin di động được ứng dụng cho nghiệp vụ cảnh sát từthập kỉ 20 của thế kỉ 20 ở băng tần 2M Sau thế chiến thứ hai(1939-1945) mới xuất hiện thông tin di động điện thoại dân dụngvới kỹ thuật FM ở băng sóng150M

Năm 1948, một hệ thống thông tin di động hoàn toàn tựđộng đầu tiên ra đời ở Richmond, Indiana (Mỹ) Từ những năm

60 , kênh thông tin di động có dải tần số 30Khz với kỹ thuật FMbăng tần 450Mhz xuất hiện đưa hiệu xuất sử dụng phổ tần tănggấp bốn lần so với cuối thế chiến thứ hai

Quan niệm về celluer bắt đầu từ cuối những năm 40 của thế

kỉ 20 với Bell thay cho mô hình quảng bá M7 có công suất lớn vàanten đặt cao, là những cell co diện tích bé có BTS công suất nhỏ,khi các cell ở cách nhau đủ xa thì có thể sử dụng lại tần số

Tháng 12/1971 đưa ra hệ thống celluer kỹ thuật tương tự, dảitần 850M Đầu những năm 90 của thế kỉ 20 thế hệ đầu tiên củathông tin di động tế bào đã bao gồm hàng loạt các hệ thống ở cácnước khác nhau Tuy nhiên các hệ thống này không thoả mãnđược nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng Mặt khác các tiêuchuẩn hệ thống không tương thích nhau làm cho sự chuyển giaokhông đủ rộng nh mong muốn Những vấn đề trên đặt ra cho hệthống thông tin di động tế bào thế hệ 2 phải lựa chọn giải pháp kỹthuật : kỹ thuật tương tự hay kỹ thuật số

Sử dụng kỹ thuật số có những ưu điểm sau:

 Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu xuất sử dụngphổ tần cao hơn

 Mã hoá tín hiệu thoại với tốc độ ngày càng thấp cho phép ghépnhiều kênh thoại hơn và dòng bit tốc độ chuẩn.

 Giảm tỉ lệ tin tức báo hiệu, dành tỉ lệ tin tức lớn hơn cho người

sử dụng

 Áp dụng kỹ thuật mã hoá kênh và mã hoá nguồn của kỹ thuậttruyền dẫn số

 Hệ thống số chống nhiễu kênh chung CCI và chống nhiễu kênh

kề ACI hiệu quả hơn

 Điều khiển động cho cấp phát kênh liên lạc làm cho việc sửdụng tần số hiệu quả hơn

 Có nhiều dịch vụ mới nh nhận thực, mã hoá và kết nối vớiISDN

 Điều khiển truy nhập và chuyển giao hoàn hảo hơn Dunglượng tăng , báo hiệu bật tắt đều dễ dàng xử lý bằng phươngpháp số

 Hệ thống thông tin di động tế bào thế hệ thứ hai có ba tiêuchuẩn chính : GMS, IS – 054 (AMPS), JDC

 Năm 1982 khối CEPT thành lập hiệp hội GSM tiêu chuẩn châuâu

 Năm 1987 có 13 nhà khai thác châu âu ký kết GSM Moll

 Năm 1992 các mạng GSM bắt đầu đi vào dịch vụ thương mạitai đức , các nước không thuộc châu âu ký kết GSM Moll

 Năm 1994 các mạng DSC-1800 đưa vào hoạt động tại PhầnLan

 Năm 1995 các mạng PCS 900 đưa vào hoạt động tại USA ETSI

đã dự thảo các đặc tính GSM trong châu Âu

Thông tin di động GSM 12

 SMG 2 : giao diện không gian

 Mã hoá thoại bán tốc được xác định

 Các mức công suất thấp để thực hiện Microcell

 Mở rộng tần số cho E – GSM

 Kết hợp đặc tính với DCS – 1800

 Chuyển vùng GSM/DCS đa băng tần

 Phase 2+ (1997 – 1998)

 Các dịch vụ chuyền số liệu gói vô tuyến GPRS

 Mã hoá thoại toàn tốc

 Chuyển mạch số liệu tốc độ cao bởi đa khe thời gian

 GSM là hệ thống thông tin di động toàn cầu với tiêuchuẩn viễn thông tế bào kỹ thuật toàn châu Âu sẽ giảiquyết dung lượng hiện nay Thực chất dung lượng sẽ tăng

2 đến 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ônhỏ , do vậy số thuê bao di động sẽ tăng lên rất nhiều

 Tiêu chuẩn GSM được thiết kế để có thể kết hợp vớiISDN và tương thích với môi trường di động Hệ thống

thông tin di động GSM bắt đầu phát triển vào năm 1982khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEFP (hội nghị các

cơ quan quản lí viễn thông và bưu chính Châu Âu) để quyđịnh nột dịch vụ viễn thông chung Châu Âu ở tần số900Mhz Năm 1985 người ta quyết định xây dựng hệthống thông tin di động kỹ thuật số

Để phát triển , nghiên cứu và nâng cao tiêu chuẩn mạnglưới dịch vụ thông tin di động GSM , năm 1992 một sốnước Châu Âu đã thành lập hiệp hội GSM Moll nhằmtrao đổi hợp tác trong kinh doanh va bảo vệ quyền lợi chocác nhà khai thác GSM, DCS trên toàn thế giới

 Hiệp hội này đã phôi thai khi các nước Bắc Âu đưa ramột kiến nghị thống nhất một dịch vụ viễn thông chungcho toàn Châu Âu ở băng tần 900Mhz Cho tới năm

1996, tại Paris, mới hoàn thành việc đánh giá định hướngcác giải pháp của các nước khác nhau để tiến tới lựa chọncông nghệ TDMA băng hẹp

 Tháng 4/1987, 13 nước châu Âu đã ký GSM Moll để hứahen lẫn nhau về việc hoàn thiện các chỉ tiêu kỹ thuật ,cùng chung sức mở ra một thị trường mạnh và rộng lớncho GSM và thoả thuận mỗi nước sẽ có một mạng GSMhoạt động từ 1/7/1991

 Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân cuối năm 1992 mới có

13 nước là thành viên mạng GSM của 7 nước và cho đếnnay có rất nhiều những thành viên mới của mạng GSMtrên toàn thế giới

Thông tin di động GSM 14

3 Mạng GSM ở nước ta.

Mạng thông tin di động theo tiêu chuẩn GSM lần đầu tiênđược đưa vào sử dụng tại Việt Nam năm 1993 , từ một nhà khaithác là VMS (14/3/1993) , đến nay đã có thêm nhà khai thác thứhai là GPC (26/6/1996) và cả hai cùng không ngừng mở rộngmạng lưới cũng như tăng cường cung cấp các dịch vụ cho kháchhàng

Cả hai mạng này đều phục vụ cho địa bàn toàn quốc, gồm

ba trung tâm chuyển mạch và các thành phần để xử lý cuộc gọitại Hà Nội, Đà Nẵng và Thành Phố Hồ Chí Minh Trong đó cáctrung tâm của mỗi mạng đều liên kết với nhau và thực hiệnRoaming nội bộ nhằm phục vụ thuận tiện cho thuê bao

Các dịch vụ đã đưa vào phục vụ khách hàng hiện nay baogồm:

 Dịch vụ trả tiền sau: là dịch vụ cơ bản do nhà cung cấp thôngtin di động cung cấp cho khách hàng Các thuê bao di động

có thẻ sử dụng MS của nó để nhận và thực hiện tất cả cáccuộc gọi tại những nơi mà mạng di dộng phủ sóng (kể cả ởnước ngoài ) và thuê bao có thể sử dụng tất cả các dịch vụ phụcủa nhà cung cấp

 Dịch vụ trả trước : Khi sử dụng loại hình dịch vụ này thì MSphải có một thẻ SIM (khối giao diện thuê bao) và một thẻ(card) và đã có thể hoà mạng thông tin di động và có thể thựchiện và nhận tất cả các cuộc gọi

 Chuyển vùng trong nước : Dịch vụ này giúp các thuê bao diđộng nhận và thực hiện cuộc gọi tại 61/61 tỉnh và thành phốtrên toàn quốc

 Hiển thị số thuê bao chủ gọi: Dịch vụ này giúp thuê bao diđộng thấy được số điện thoại trên màn hình máy di động.

 Cấm hiển thị số thuê bao chủ: Dịch vụ này khiến người màthuê bao chủ gọi tới không thấy được số thuê bao của máynày trên màn hình máy di động

Dịch vụ giữ cuộc gọi : Dịch vụ này giúp thuê bao di động đặtcuộc gọi ở chế độ chờ và gọi tới một số máy khác

 Dịch vô chờ cuộc gọi: Dịch vụ giúp thuê bao di động trả lờicuộc điện thoại thứ hai ngay cả trong lúc thuê bao di độngđang nói chuyện với người gọi thứ nhất

 Dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi: Dịch vụ giúp thuê bao di độngchuyển cuộc gọi tới một số máy khác khi máy của thuê bao diđộng bận ngoài vùng phủ sóng hoặc không hoạt động

 Hộp thư thoại : Dịch vụ này giúp thuê bao di động luôn giữđược liên lạc ngay cả khi máy điện thoại của thuê bao di độnghết pin hay ngoài vùng phủ sóng Khi thuê bao di động khôngthể trả lời điện thoại , người gọi có thể nhắn lạivào hộp thưcủa thuê bao di động và sau đó thuê bao di động có thể sửdụng điện thoại di động của mình hoặc bất cứ điện thoại nào

để nghe lại tin nhắn đã được ghi

 Dịch vụ truyền Fax: Dịch vụ cho phép thuê bao di động gửi đimột bản tin Fax bằng cách kết nối trực tiếp máy vi tính vàmáy điện thoại di động

 Dịch vụ truyền dữ liệu : Dịch vụ này cho phép thuê bao diđộng truyền dữ liệu đi bằng cách kết nối trực tiếp máy vi tính

và máy điện thoại di động

Thông tin di động GSM 16

 Dịch vụ nhắn tin ngắn: Dịch vụ này giúp thuê bao di động gửi

đi những bản tin nhắn dưới dạng chữ viết trong những tìnhhuống không tiện nói trên điện thoại, ví dụ đang ở nơi ồn ào ,hay không muốn người khác biết được nội dung trao đổi

 Dịch vụ chuyển vùng quốc tế: Dịch vụ chuyển vùng quốc tếcho phép MS thục hiện các cuộc gọi đi và nhận các cuộc gọiđến bằng máy điện thoại di động của mình tại tất cả các nước

có ký thoả thuận chuyển vùng quốc tế với nhà cung cấp màkhông cần thay đổi thẻ SIM và số máy điện thoại di động củamình Hiện nay các nhà cung cấp nước ta đã mở dịch vụ tới

43 nhà khai thác tại 28 quốc gia và vùng lãnh thổ khác nhau

 Tính cước đơn giản: Các cuộc gọi thuê bao di động ở nướcngoài sẽ được tính cước theo quy định của nhà khai thác tạitừng nước

 Dịch vô sau bán hàng: Thiết lập một hệ thống cửa hàng và đại

lý rộng khắp trong cả nước tạo điều kiện cho khách hàng đếngiao dịch Ngoài hệ thống cửa hàng và đại lý , các đội bánhàng trực tiếp và thu cước trực tiếp cũng được thành lập tạinhà khi khách hàng yêu cầu số cuộc gọi được thực hiện nhưcách quay số của các nước sở tại

 Đối với dịch vụ chuyển vùng quốc tế cũng cho phép kháchhàng nhận cuộc gọi ở nước ngoài như là khi đang ở ViệtNam Chủ gọi chỉ trả cước đến vị trí đăng ký của thuê bao tạiViệt Nam còn thuê bao phải trả cước cho phần định tuyến lạicuộc gọi tại Việt Nam

 Bên cạnh đó các trung tâm dịch vụ khách hàng tại Việt Nam –

Hà Nội -Đà Nẵng –Thành phố Hồ Chí Minh cũng là những địa

hướng dẫn và giải đáp tất cả các thắc mắc về máy di động vềdịch vụ sửa chữa và bán hàng.

 Nhắn tin quảng bá: Dịch vụ này cung cấp miễn phí cho thuêbao Với dịch vụ này thuê bao di động sẽ nhận được các

 thông tin hàng ngày (dự bao thời tiết, giá vàng và USD, tinthể thao, lịch bay của hàng không Việt Nam) những thông tinnày được gửi trực tiếp tới MS dưới dạng tin ngắn (dịch vụ nàyđang được thử nghiệm tại khu vực miền Bắc và sẽ được triểnkhai trong thời gian tới )

 WAP: Giao thức ứng dụng không dây (mới được đưa vào thửnghiệm từ 1/5/2001)

WAP là một dịch vụ mới được cung cấp nhằm mục đích đưacác thông tin từ mạng Internet tới các máy điện thoại di động.Dịch vụ cho phép thuê bao di động tìm kíêm những thông tinhữu Ých trên diện thoại di động như tỉ giá hối đoái, tin thểthao, dự báo thời tiết, các trương trình giải trí, tin tức thời sự,thông tin về thị trường chứng khoán, lịch bay, kết quả sổ xố…Đặc biệt thuê bao di động có thể kiểm tra gửi và nhận Emaill

từ điện thoại di động của mình (dịch vụ này sẽ được cung cấptrong thời gian tới)

II Hệ thống GSM

1 Đặc tính của mạng thông tin di động

Từ các khuyến nghị của ITU-T về kỹ thuật khai thác hệthống GSM ta có thể tổng hợp nên các đặc tính của thông tin diđộng nh sau:

o Số lượng lớn các dịch vụ và tiện Ých cho các thuê bao

cả trong thông tin thoại và truyền dữ liệu

Thông tin di động GSM 18

o Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch

vụ của mạng sẵn có bởi các giao diện theo tiêu chuẩnchung

o Tự động cập nhật vị trí và định vị cho mọi thuê bao diđộng

o Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các loại máy di động đầucuối khác nhau nh máy xách tay, máy cầm tay, máy đặttrên ô tô

o Sử dụng băng tần 900Mhz với hiệu quả cao bởi có sựkết hợp giữa hai phương pháp đa truy nhập : Phân chiatheo thời gian TDMA và phân chia theo tần số FDMA

o Giải quyết sự hạn chế dung lượng , thực chất dunglượng sẽ tăng từ 2 đến 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốthơn

Tính bảo mật cũng được tăng cường nhờ sử dụng mã hoá tín hiệu để ngăn chặn hoàn toàn việc nghe chộm ở đường vô tuyến

3 Vấn đề chất lượng.

Tại các điều kiện tương đối tốt chất lượng của hệ thống

rệt Tuy nhiên ở các điều kiện xấu , do tín hiệu yếu hay do nhiễugiao thoa nặng thì thông tin di động GSM có chất lượng tốt hẳn.Các dịch vụ số liệu có thể cung cấp các dịch vụ chất lượng caovới lỗi rất Ýt ở tốc độ lên tới 9,6 Kbit/s Máy điện thoại di động

sẽ được cung cấp ở tất cả các hình thức : Ô tô, xách tay và cầmtay

Kích thước và tuổi thọ của Accu (pin) cũng là các tính năngquan trọng Việc sử dụng công nghệ mới nhất làm cho các máyđiện thoại di động nhỏ và nhẹ hơn Việc sử dụng chế độ “nghỉ tựđộng” làm cho tuổi thọ Accu dài hơn

Định lý lấy mẫu: Tần số lấy mẫu Ýt nhất phải bằng hai lần tần số cao nhất của phổ tần tín hiệu tương tự, nếu không việc tái tạo tín hiệu tương tự sẽ bị méo dạng.

Tiếng nói thông thường chứa chủ yếu các thành phần tần số đếngần 3Khz Các tần số cao hơn có năng lượng quá thấp và có thể

bỏ qua chúng mà không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng

Vì thế ở truyền dẫn thoại, thông thường tín hiệu này đượchạn chế bởi bộ lọc tần thấp 3Khz Vậy tần số lấy mẫu 8Khz là đủđáp ứng định lý trên

Tiếp theo việc lấy mẫu tín hiệu là quá trình lượng tử hoá và

mã hoá Số mức lượng tử hoá dược xác định bởi số bit mà ta cần

Thông tin di động GSM 20

sử dung đẻ trinh bầy một mẫu Phần lớn các trường hợp có sựkhác nhau giữa giá trị mẫu và giá trị đã lượng tử một đại lượngđược kí hiệu là x Ta có thể điều chỉnh để đạt được x nhỏ tuỳ ýbằng cách tăng số mức rời rạc hoá nhưng không thể loại nó hoàntoàn.

Các hệ thống viễn thông số chọn chúng là 256 mức (8 bit)nghĩa là đối với một mẫu ta trình bày giá trị tương tự bằng mộtgiá trị đã lượng tử 8 bit với tốc độ lấy mẫu 8 Khz như vậy ta đượctốc độ bit là 8000 mẫu/s x 8 bit =64Kbit/s Quá trình này đượcgọi là điều chế xung mã (PCM) gồm ba bước:

 Lấy mẫu: Đo tín hiệu tương tự

 Lượng tử: Gán cho mỗi mẫu một trong sè 256 mức

 Mã hoá: Mỗi giá trị sau khi lượng tử được trình bàybằng một mã nhị phân 8 bit

2.4 Đường truyền PCM 64 Kbit/s

Một đường truyền số cho một kênh để truyền tín hiệu nóitrên phải có tốc độ là 64 Kbit/s Đường truyền này được gọi làđường truyền PCM Sử dụng một đường truyền PCM cho mộtkênh rất lãng phí dây dẫn , vì thế cần đặt nhiều kênh trên cùngmột đường truyền PCM (ghép kênh) Tức là cần tăng tốc độ bit ởđường truyền PCM Mỗi kênh có thể sử dụng đường truyền ở mộtkhoảng thời gian nhất định được gọi là khe thời gian Tại hệthống PCM bậc 1 ta ghép 32 kênh trên một đường truyền PCM.Vậy tốc độ bit của đường truyền này là 2,048 Mbit/s Kênh 0được sử dụng cho đồng bộ, kênh 16 được sử dụng cho báo hiệu

LÊy mÉu L îng ho¸ tö M· ho¸

còn lại là 32 kênh thoại Phần trình bày ở trên là ví dụ về đa thâmnhập phân chia theo thời gian (TDMA) Một phương án khác là

đa thâm nhập phân chia theo tần số Tại GSM khái niệm TDMAcũng được sử dụng cho đường vô tuyến Tám khe thời gian sẽđược sử dụng cho từng băng tần

5 Đồng bộ thời gian.

Việc sử dụng TDMA ở vô tuyến số đòi hỏi trạm di động chỉphát ở khe thời gian dành cho nó và im lặng ở thời gian còn lại,nếu không trạm di động sẽ gây nhiễu cho các cuộc gọi từ cáctrạm di động khác sử dụng các khe thời gian khác nhau nhưng ởcùng tần số Thí dụ : Một trạm di động rất gần trạm gốc nó đượcdùng khe thời gian thứ 3 và chỉ sử dụng khe thời gian này chocuộc gọi Trong quá trình của cuộc gọi trạm di động rời xa gốcnên thông tin gửi đi từ trạm gốc sẽ đến ngày càng trễ hơn và trảlời từ trạm di động đến trạm gốc cung ngày càng trễ hơn Nếukhông có biện pháp thì có thể đén một lúc nào đó do trễ quá lớn

mà thông tin do trạm di động phát đi ở khe thời gian TS3 sẽtrùng với tín hiệu trạm gốc thu được ở TS4 của cuộc gọi khác Vìthế trong quá trình thực hiện cuộc gọi, thời gian đến trạm gốcđược kiểm tra và các lệnh được gửi đến trạm di dộng để địnhtrước thời gian phát khi trạm di động chuyển rời ra xa Quá trìnhnày được gọi là quá trình định trước thời gian

Việc biến đổi thoại thành dữ liệu số để truỳen qua môi trường

vô tuyến và tái tạo lại tín hiệu thoại từ dữ liệu số nhận được là

chưc năng mã hoá - giải mã thoại của thiết bị CODEC Thiết bị

này có ở cả hai bên đối tác của giao diện vô tuýến (MS và BTS)

Mã hoá thoại trong GSM đã đảm bảo chất lượng thoại khi truyền

đưa thoại bằng nửa, phần tư tốc độ thoại dòng thoại số trong

mạng điện thoại cố định

Các yêu cầu đối với mã thoại GSM:

* Độ dư nội tại của thoại phải lọc bỏ, sau mã hoá ta chỉ dữ lại

tin tức tối thiểu đủ để khôi phục thoại ở máy thu

* Đảm bảo chất lượng truyền thoại đến máy thu

* Ngừng phát vô tuyến khi không tích cực thoại (khoảng

ngừng) trong quá trình đàm thoại Đó là chức năng phát gián

đoạn (DTX: discontinuos transmission) DTX giảm bớt lưu

lượng và can nhiễu ở giao diện vô tuyến, đồng thời giảm yêu cầu

về nguồn

Để xử lý số tín hiệu thoại, bộ mã hoá thoại trong hệ thống

GSM thự hiện chừng 8 triệu lệnh/s Việc xử lý tín hiệu thoại để

truyền đến đích bị trễ đến 50+ 100ms, do đó cần sử dụng bộ triệt

tiếng vọng và khử trắc âm

Dưới đây trình bày sơ đồ khối quá trình xử lý tín hiệu thoại ở

thông tin di động số celluler GSM

Loa

Hình 6.1 Quá trình xử lý thoại

ADC Lấy nẫu với chu kỳ 125s (tần số lấy mẫu 8kHz) vàlượng tử hoá đều 13 bit cho một mẫu : 213 =8.192 mức8000bit/mẫu = 104 Kbit

Đây là tôc độ bit của tín hiệu thoại ở DAI (digital audiointerface : giao diện âm tần số) ở DAI, thoại dã được mã hoádạng sóng, nhưng độ dư còn nhiều CODEC tiến hành mã hoáthoại lại kiểu VOCODER để loại bỏ tối đa độ dư trong thoại.Nguyên lý của VOCODER là mô hình phát âm được xác địnhtrước ở hai phía phát và thu thoại Bên thu chỉ cần nhận dủnhững đăc trưng của thoại theo yêu cầu mô hình đó là có thể táitạo lại thoại

Chóng ta tìm độ dư của thoại ở đâu để bỏ bớt? Độ dư thoại

có càng nhiều ở những mẫu tín hiệu thoại có tương quan vớinhau càng lớn Chóng ta dùng các biện pháp sau đây:

a) Phân tích LPC - RPE (Linear predictive - Regularexcitation) Đây là nguyên lý giảm độ dư thoại dựa vào đặc tínhtương quan ngắn 1ms giữa các mẫu Cụ thể:

- Mỗi cửa sổ 20ms của thoại (có 160 mẫu) được lưu giữ vào

bộ nhớ Sự phân tích các mẫu của cửa sổ đưa ra 8 hệ số bộ lọc vàthông số tín hiệu kích theo yêu cầu mô hình phát âm

- 160 mẫu trong 1 cửa sổ được chia thành 4 nhóm : 40 mẫucủa mỗi nhóm 5ms mỗi nhóm lại phân chia 4 chuỗi nh sau:

Chuỗi 1 gồm các mẫu 1 5 9 13 37

Chuỗi 2 gồm các mẫu 2 6 10 14 38

Thông tin di động GSM 24

sổ trước Dòng bit mang thông tin thoại truyền đế máy thucó contrá cho biết chuỗi của nhóm nào được chọn và thông số thay đổigiữa chuỗi của cửa sổ này với chuỗi của cửa sổ trước Sau lầngiảm độ dư thoại này, ta được kết quả:

260bit/20ms, tức là 13 Kbit/s = 81 tốc độ thoại ở DAI

Dòng thoại đầu ra CODEC dã được mã hoá thoại đặc thùcho môi trường di động này sẽ được mã hoá kênh, nhằm tạo điềukiện sửa sai lỗi truyền dẫn qua môi trường vô tuyến

Phát gián doạn DTX

DTX là một chức năng tuỳ chọn để sử dụng trong GSM Khi

đó, CODEC thêm hai việc phải làm:

+ Phát hiện sự tích cực thoại(VAD: Voice activitydetection): Đây không phải một việc dễ dàng , nhất là khi tạp âmnền rất lớn

+ Nếu phía thu không nhận được âm thanh gì khi không tíchcực thoại, thì người dùng tưởng rằng máy di động của họ bị chết,

bị yếu (nên thông thường họ sẽ nói to lên) Để giải quyết vấn đềnày, trong khoảng không tích cực thoại, các khung báo khoảnglặng(SID : silence descriptor) dược phát đến phía thu với chu kỳ480ms Khung SID sẽ điều khiển bộ giải mã thoại phát ra tạp âm

dễ chịu lấp đầy khoảng lặng

6.2 Mã hoá kênh

Mã hoá kênh tín hiệu thoại số

Ở trên ta đã biết Đầu ra CODEC là dòng số 260bit/20ms.260bit này dược phân cấp theo tầm quan trọng Cấp khác nhauđược bảo vệ khác nhauđể cho công việc bảo vệ hiệu quả nhất

Cấp Ia 50 bit : hệ số bộ lọc, biên độ nhóm, thông số LTP

Cấp Ib 132 bit : con trá RPE, xung RPE, thông số LTP

Cấp II 78 bit : xung RPE, thông số bộ lọc

Mã hoá kênh được thực hiện qua hai bước : mã hoá khối(block code) và mã hoá vòng xoắn (convolutional code)

Mã khối là một mã chu kỳ để phát hiện lỗi cho 50 bit cấp Ia.Nếu thêm vào 3 bit CRC, thì có thể phát hiện lỗi để huỷ toàn bộcửa sổ xét và bộ ngoại suy ở máy thu lấp lỗ trông này

Mã hoá vòng xoắn cho phép sửa sai lỗi, và được áp dung chocác bit cấp Ib, Ia> Thường dùng mã vòng xoắn với tốc độ r = 12 và

độ trễ K =5 ý nghĩa của các thông số này là: 5 bit liên tiếp đượcdùng để tính ra bit dư (redundancy bit : bit thêm vào các bit tincầnbảo vệ), mỗi bit tin được kèm một bit dư Bộ mã hoá vòng xoắnđược xoá về trạng thái đầu bằng 4 bit 0, vì vậy bit cuối cùng củamột cửa sổ sẽ kéo theo 4 bit 0

Thông tin di động GSM 26

2bit output per

each bit input

=1X1

1 dÇu vµo

§Çu

ra lÊy gi¸ trÞ 1

50 bitcấp Ia

132 bit cấp Ib 78 bit cấp II

Mã hoá vòng xoắn r=1/2 , K=5

Hình 6.2.3 Mã hoá khối và mã hoá vòng xoắn đối với kênh

thoại toàn tốc

6.3 Vocoder.

Nguyên lý chung của mã hoá vocoder nh sau: Cơ quan phát

âm của con người được coi nh một bộ lọc được kích thích bởicác xung , các xung này được bắt nguồn từ sự rung cổ họng,miệng và lưỡi Tất nhiên “ bộ lọc ” còng nh tần số xung luônthay đổi, nhưng do sự chậm trễ của cơ quan phát âm ta có thểđơn giản nh sau: nếu xét trong khoảng thời gian rất nhỏ (khoảng

10 – 30 ms ) cơ quan phát âm hầu nh không thay đổi Khi đóphải lập mô hình có thông số thể hiện bộ lọc này trong khoảngthời gian 20 ms, chẳng hạn lấy ra tần số xung trong thời giannày, các thông số của bộ lọc cùng với thông tin của tần số xungđược phát đi trong thời gian này Các thông số này mô tả tiếngnói trong khoảng thời gian 20 ms mà chúng thể hiện

Vocoder khác với thực tế ở một số điểm chẳng hạn cơ quan phát âm thay đổi trong khoảng thời gian 20 ms và kích thíchphức tạp hơn so với một chuỗi xung Vì thế ta nhận được tiếngnói tuy hiểu được nhưng tổng hợp trong đó rất khó nhận biết ai

Thông tin di động GSM 28

C¸c bit cÊp hai kh«ng cÇn b¶o vÖ

M· ho¸ khèi cho

là người nói Ưu điểm của vocoder là cần tốc độ bit thấp: Nhỏhơn 5Kbit/s.

6.4 Mã hoá lai ghép

Có thể mô tả mã hoá lai ghép nh là sự kết hợp giữă vocoder

và mã hoá dạng sóng Mô hình bộ lọc ở vocoder vẫn giữ nguyênnhưng thông tin liên quan đến các thông số kích thích được hoànthiện tốt hơn Nghĩa là phần chủ yếu của các thông số được phát

đi có liên quan đến chuỗi kích thích Mã hoá lai ghép khắc phụcđược nhược điểm của mã hoá vocoder và mã hoá dạng sóng cótốc độ bit thấp là 5 Kbit/s và chất lượng tăng theo tốc đọ bit

Bộ mã hoá tiếng nói sử dụng trong GSM là bộ mã hoá laighép Bộ mã hoá này được gọi là mã hoá tiền định tuyến tính –tiền định thời gian dài- kích thích xung đều:Bộ mã hoá LPC-LTP-RPE

Tiếng nói đã số hoá được cắt ra thành những đoạn 20 ms vàmỗi đoạn được mã hoá riêng

LPC: Tín hiệu được đưa qua một bộ lọc đảo đến bộ lọc môphỏng cơ quan phát âm Lý tưởng thì đầu ra phải là một chuỗikích thích

tuy nhiên quá trình LPC không lý tưởng

Ph©n tÝch LPC

 LTP: Các đoạn liên tiếp của tiếng nói khá giống nhau Sựgiống nhau này được sử dụng ở bộ lọc, về mặt nguyên lý bộlọc này thực hiện từ đoạn hiện thời với đoạn trước Phần dư(hiệu) là phần giống chuỗi kích thích nhất.

Từ LPC + Phần dư

Các thông số LPT

Hình 6.4.2 Lọc LPT

Đẻ lây ra chuỗi kích thích phần dư được lọc tần thấp và sau

đó được lấy mẫu cứ ba mẫu chọn lấy một và mã hoá ở đây là mộtdạng của mã hoá dạng sóng

- Tại 13 Kbit/s thì 20 ms là 260 bit

Thông tin di động GSM 30

Ph©n tÝch LPT

Bé läc tÇn thÊp Chän mÉu thø 3 vµ m· ho¸

Ph©n

®o¹n Bé tÝch ph©nläc Bé läc th«ng

thÊp

Chän mÉu thø 3

GhÐP

Kªnh

Bé läc tÝch ph©n

LTP ph©n

tÝch

Hình 6.4.4 Sơ đồ khối mã hoá tiếng GSM

Thí dụ về mã hoá tiếng trong hệ thống điện thoại di động

Các hình khối dưới đây cho ta thấy phần cứng khác nhautham gia vào truyền dẫn tiếng Tiếng nói đã số hoá được cắtthành những đoạn 20 ms, sau đó được mã hoá để giảm tốc độ vàđược mã hoá tiếp để kiểm tra lỗi việc ghép xen gây ra một độ trễnhỏ, mật mã hoá được thực hiện với quan hệ 1:1 (vào ra) và sau

đó các bit được lập khuôn thành tám nửa cụm (cho từng 20 mstiếng) Các bán cụm này được phát đi trong khe thời gian thíchhợp ở tốc độ vào khoảng 13 Kbit/s

Máy thu làm việc như sau: Các cụm được thu và một môhình được tạo lập ở bộ cân bằng, ở đây một chuỗi bit sau khiđánh giá được tính toán Sau khi thu được tất cả các 8 bán cụm,các bán cụm này được kết hợp lại thành bản tin 456 bit, chuỗiđược giải mã để phát hiện và sửa lỗi khi truyền dẫn Bộ giải mãdùng thông tin mềm (xác suất bằng một bit đúng) từ bộ cân bằng

để cải thiện sự sửa lỗi Cuối cùng luồng bit là tiếng nói đã đượcgiải mã và chuyển đổi thành tiếng nói tín hiệu tương tự

MËt m·

ho¸

LËp khu«n côm

§iÒu chÕ

M¸y thu

Cấu trúc celluler

Hệ thống vụ tuyến trong GSM làm việc trong một băng tầnhẹp, dải tần GSM cơ bản từ 890 – 960 Băng tần này được chialàm hai phần:

Băng tần lờn (uplink Band) : với dải tần từ 890 –915 Mhzcho cỏc kờnh vụ tuyến từ trạm di động tới hệ thống trạm gốc.Băng tần xuống (Downlink Band) với dải tần từ 935 – 960Mhz cho cỏc kờnh vụ tuyến của GSM cơ bản được chia thành haibăng súng, mỗi băng cú độ rộng 25 Mhz bao gồm 124 súngmang Do vậy khoảng cỏch giữa cỏc kờnh (khoảng cỏch giữa haitần số súng mang của hai kờnh liền nhau) là 200 Khz Mỗi kờnh

sử dụng hai tần số riờng biệt: một dựng cho truyền từ trạm diđộng và một cho truyền từ MS Cỏc kờnh này được là kờnh cụng,khoảng cỏch giữa hai tần số núi trờn được gọi là cự ly song cụng(Duplex distance) cự ly này khụng đổi và bằng 45 Mhz Kờnh vụtuyến này mang 8 khe thời gian TDMA và mỗi khe thời gian làmột kờnh vật lý trao đổi thụng tin giữa mạng và trạm động MS.Vựng mạng PLMN được chia thành nhiốu ụ vụ tuyến nhỏ cúbỏn kớnh từ 350 m đến 35 Km Kớch thước thực tế của cỏc ụ phụthuộc vào địa hỡnh và lưu lượng thụng tin

Thụng tin di động GSM 32

Hình 6.4.5 : Khối điện thoại di động GSM

Mỗi ô vô tuyến tương ứng với một trạm thu phát gốc BTS.Tuỳ theo cấu tạo của anten mà ta phân loại BTS như sau:

BTS omnidirectional: với anten vô hướng nó bức xạ ra toànkhông gian 360 độ

BTS sector: với hai hay ba anten định hướng 180 độ hay 120độ

Để thực hiện triệt để băng tần trong GSM cần phải sử dụnglại tần số: băng tần sẵn có được chia thành 124 tần số song công,các tần số này được chia thành các nhóm tần số, nhóm tần số nàyđược Ên định cho một vùng nào đó bao gồm nhiều trạm BTS.Cùng mẫu tần số này có thể đem áp dụng cho vùng bên cạnh màkhông gây ra hiện tượng nhiễu giao thoa dòng kênh khi đạt đượckhoảng cách đủ lớn giữa hai trạm BTS sử dụng chung một tần

số Do vậy tuỳ vào anten là vô hướng hay định hướng mà ta cómẫu sử dụng lại tần số khác nhau Nhờ việc sử dụng lại tần số ta

có thể tăng dung lượng cho toàn mạng

Sù di chuyển của một MS từ một vùng MSC/VLR này sangMSC/VLR kác gọi là chuyển vùng (Roaming)

Sù di chuyển của MS từ ô vô tuyến này sang ô vô tuyếnkhác gọi là sự chuyển giao (Handover)

Tốc độ di chuyển lớn nhất cho phép MS là khoảng 300 Km/h

vì với vận tốc lớn hơn chất lượng kênh vô tuyến sẽ bị ảnh hưởngnghiêm trọng do ảnh hưởng của hiện tượng Doppler là hiệntượng gây ra hiện tượng thay đổi tần số do chuyển động mà ra,quá trình handover cũng có thể xuất hiên ngay trong cùng mộtôkhi kênh vô tuyến đang liên lạc giảm chất lượng đẻ chuyểnsang một kênh vô tuyến có chất lượng cao hơn

7 Thông tin di động TDMA

Trong thông tin di động số GSM thường chấp nhận sử dụng

đa thâm nhập phân chia theo thời gian TDMA Tại thông tin diđộng TDMA, trạm gốc phát tín hiệu TDM đến máy di động trongcell Máy di động nhận một khe thời gian của mình trong số cáctín hiệu TDM và giửi tín hiệu khối về trạm gốc một cách tuần tự

Đặc tính kỹ thuật TDMA

a Định thời phát và thu

Hình 7.1 chỉ ra việc định thời phát và thu tại trạm gốc và chế

độ định thời tại MS trong trường hợp ba kênh TDMA, chu kỳphát-thu-trống được lặp đi lặp lại trong MS D o việc định thờiphát và thu không trùng nhau nên không cần đến bộ chọn lọc thuphát trong MS khoảng tời giản trống được sử dụng để đo mứcthu của các trạm gốc lân cận

Cấu hỡnh của khung được trỡnh bầy trong hỡnh 2.7.2 Nhúmcủa tuyến lờn (từ MS đến BTS) bao gồm phần mào đầu, từ móđộng bộ dữ liệu điều khiển, dữ liệu của người sử dụng và thờigian bảo vệ Vỡ khung của tuyền xuống (từ BTS đến MS) là tớnhiệu liờn tục nờn khụng cần thiết phải cú phần mào đầu và thờigian bảo vệ Phần mào đầu là hệ thống mó của đồng bộ súngmang và đồng bộ đồng hồ Khi phỏt hiện trễ thỡ việc tỏi tạo súngmang là khụng cần thiết và mó đũng bộ súng mang là mó một bởi

vỡ súng thu phải là súng chuẩn để phỏt hiện bằng cỏch tạo ra thờigian trễ mó một

Từ mó đồng bộ chỉ rừ điểm bắt đầu của dữ liệu điều khiển và dữliệu người sử dụng dữ liệu điều khiển dựng để điều khiển kờnh

Khung nhúm tuyến lờn

Hỡnh 7.2: Cấu hỡnh của khung

c-Điều chỉnh thời gian bảo vệ và định thời phỏt

Khi một mỏy di động gửi chựm tớn hiệu hướng lờn để tạođịnh thời cho tớn hiệu TDMA hướng xuống, đụi khi chựm này bịxung đột bởi vỡ cự ly giữa cỏc mỏy di động tới BTS là khỏcnhau Chẳng hạn như khi khe thời gian 1 được gỏn cho một mỏy

Từ đồng bộ Dữ liệu điều Dữ liệu ngời Khiển sử dụng

Từ đồng bộ Dữ liệu điều Dữ liệu ngời

Khiển sử dụng

di động ở xa trạm gốc và máy di động gần nhất được gán khe 2thì phần cuối của tín hiệu chùm sẽ va chạm với khe 2 bởi vìchùm tín hiệu của máy di động 1 đến chậm, do đó cần phải cóthời gian bảo vệ, khi bán kính cell là R thì thời gian bảo vệ là2R/C (C: vận tốc ánh sáng).

d-Thu tín hiệu nhóm

Tuy nhiên các tín hiệu nhóm từ các máy di động không xungđột với nhau do điều khiển định thời phát và thời gian bảo vệvàđịnh thời đồng hồ của tín hiệu nhóm là nhập đồng bộ Vậy phảitái tạo lại đồng hồ nhóm của MS

tế bào dịch chuyển này được sử dung trong TDMA Nếu người

sử dụng tăng lên thì quá trình điều khiển vùng sễ rất lớn trạmgốc Trong TDMA ngoài khe thời gian phát và thu còn khe thờigian trống Nếu nó được sử đụng thì quá trình điều khiển củatrạm gốc sẽ được đơn giản hoá rât nhiều bởi vì có thể đo cường

độ từ trạm gốc gần đó và nó được đánh giá là tế bào đã dịchchuyển

Thông tin di động GSM 36

III Cấu trúc mạng thông tin di động Gsm

1 Cấu trúc địa lý.

Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến cáccuộc gọi vào tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi, ởmột mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thôngcủa các thuê bao trong mạng

Vùng phục vụ MSC/VLR

Vùng MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý

Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đườngtruyền qua mạng sẽ được nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơithuê bao đang ở Vùng phục vụ như là một bộ phận của mạng đượcđịnh nghĩa như một vùng mà ở đó có thể đạt đến trạm di động nhờviệc MS này được ghi lại ở một bộ định vị khác (VLR)

Một vùng mạng GSM được chia thành một hay nhiều vùngphục vụ MSC/VLR

Vùng định vị (LA-Location Area)

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùngđịnh vị Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà

ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cần cậpnhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển Vùngđịnh vị này là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi sẽ được phát

quảng bá để tìm một thuê bâo di động bị gọi Vùng định vị có thể

có một số ô và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chi phụthuộc vào một MSC/VLR

Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dungnhận dạng vùng định vị LAI

Vùng định vị được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang

ở trạng thái hoạt động

Ô (cell)

Vùng định vị được chia thành một số ô Ô là một vùng baophủ vô tuyến được nhận dạng bằng hệ thống nhận dạng ô toàn cầu(CGI)

Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhậndạng trạm gốc (BSIC)

BSC

BTS

MS

OMC

BSC : Đài điều khiển trạm gốc.

OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công cộng

PSDN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

SS : Hệ thống chuyển mạch

VLR : Bé ghi định vị tạm trú

EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị

BTS : Đài vô tuyến gốc

MS : Máy di động

ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ

CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch.PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng

Hệ thống này được chia thành hệ thống: Chuyển mạch SS và

hệ thống trạm gốc BSS Mỗi hệ thống có một chức năng, tại nơi đóthực hiện tất cả các chức năng của hệ thống Trong đó những khốichức năng này được thực hiện ở các thiết bị khác nhau

Hệ thống được thực hiện nh một mạng gồm nhiều ô vô tuyếncạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục

vụ Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợpcác kênh vô tuyến Các kênh này khác với các kênh được sử dụng

ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa

+ Một bộ điều khiển trạm gốc BSC sẽ điều khiển một nhómBTS BSC điều khiển các chức năng nh chuyển giao và điều khiểncông suất.

+ Mét MSC (trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động)phục vụ một số bộ điều khiển trạm gốc, MSC điều khiển các cuộcgọi tới và đi từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSDN,mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất côngcộng PLMN và các mạng số liệu công cộng PSDN, và có thể là cácmạng riêng

Các khối nói trên đều tham gia vào việc nối thông giữa môttrạm di động MS và một thuê bao di động ở PSDN Nếu không thểthực hiện một cuộc gọi đến MS ta sẽ không cần bất cứ một thiết bịnào khác Vấn đề nảy sinh khi ta muốn thực hiện một cuộc gọi kếtcuối ở MS, người gọi hầu như không biết MS ở đâu Vì thế cần cómột cơ sỏ dữ liệu mạng để theo dõi MS Cơ sở dữ liệu quan trọngnhất là bộ đăng ký thường trú HLR Khi một thuê bao di động đăng

ký từ một hãng khai thác GSM, thuê bao di động này sẽ được đăng

ký ở HLR của hãng này HLR chứa các thông tin về thuê bao nhưcác dịch vụ bổ xung và các tàn số nhận thực, quyền thâm nhập củathuê bao, các dịch vụ mà thuê bao đăng ký, các số liệu động vềvùng mà ở đó đang chứa thuê bao của nó (Roaming) Trong HLRcòn tạo báo hiệu số 7 trên giao diện với MSC Ngoài ra ta sẽ cóthông tin về vị trí của MS tức là vị trí hiện thời của MS ở đâu,thuộc MS nào Thông tin này thay đổi khi MS di động, MS sẽ gửithông tin về vị trí thông qua MSC/HLR đến HLR của mình Nhờvậy đảm bảo phương tiện để thu một cuộc gọi

Thông tin di động GSM 40