nghiên cứu về đề tài “thông tin di động GSM

Hệ thống thông tin đi động ngoài nhiệm vụ phải cung cấp các dịch vụ nh: mạng điện thoại thông thờng, các mạng thông tin đi động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng đi động để đảm

Lời nói đầu

Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất và mang lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai thác viễn thông Đối với nhiều khách hàng viễn thông, nhất là các nhà doanh nghiệp, thông ti di động đã trở thành một phơng tiện liên lạc không thể thiếu đ-

ợc Các dịch vụ thông tin di động không chỉ còn hạn chế cho các khách hàng giầu có mà đang dẫn phổ cập để trở thành dịch vụ cho mọi ngời Ngời ta dự báo

tỷ trọng của các thuê bao di động trong tổng số các thuê bao sẽ không ngừng tăng nhanh và sẽ đạt tới hơn 50% tổng số các thuê bao vào đầu thế kỷ XXI

Trong phạm vi cuốn đồ án này tôi nghiên cứu về đề tài Thông tin di động“

GSM Đồ án bao gồm 3 ch” ơng:

Chơng 1: Khái quát chung về sự phát triển của các hệ thống thông tin di

động, cấu trúc chung cũng nh tổ chức phân lớp về hệ thống tin di động GSM.

Chơng 2: Đề cập các đặc điểm truyền dẫn vô tuyến cũng nh các giao diện trong hệ thống thông tin di động GSM.

Chơng 3: Đề cập đến vấn đề về báo hiệu ở mạng thông tin di động GSM.

Đây là hệ thống đợc xây dựng trên các công nghệ đa truy nhập TDMA, các công nghệ đa truy nhập cũng nh các kinh nghiệm rút ra từ việc sử dụng các công nghệ này chính là tiền đề để phát triển các hệ thống thông tin di động thế

hệ III.

Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định

và còn những vấn đề em cha hiểu biết hết Vì vậy rất mong đợc sự đóng góp ý kiến và bổ sung.

Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến quý báu của các thày cô giáo đã dậy em trong những năm vừa qua.

Nhân đây em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phan Kiên đã nhiệt tình hớng dẫn, chỉ bảo em thực hiện đồ án này.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện

tử - Viễn thông và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày tháng năm 2005… …

Sinh viên

Chơng1TổNG QUAN về Hệ THốNG THÔNG TIN DI DộNG

1.1 Tổng quan về các hệ thống thông tin di động

1.1.1 Mạng thông tin động.

Mạng thông tin di động tổ ong Cellular là đơn vị nhỏ nhất của mạng, nó

có hình dạng tổ ong hình lục giác hay còn gọi là tế bào Một hệ thống thông tin

di động tổ ong, bất kể là tơng tự hay số, về cơ bản là vô tuyến hai chiều và đợc thiết kế để tơng tác với hệ thống nội hạt,cho phép ngời sử dụng gọi điện thoại nội hạt và đờng dài

Mạng thông tin di động đợc chia thành hệ thống chuyển mạch, SS và hệ thống trạm gốc, BTS Trong đó mỗi hệ thống chứa một khối chức năng, ở đó thực hiện tất cả các chức năng của hệ thống

Mạng thông tin di dộng thực hiện nh là một mạng nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo vùng phủ sóng của vùng phục vụ Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc, BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến Các kênh này khác với các kênh đợc sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa.Một bộ điều khiển trạm gốc, BTS điều khiển một nhóm BTS BTS điều khiển các chức năng nh: Chuyển giao, điều khiển công suất Một trung tâm chuyển mạch các dịnh vụ

đi động, MSC phục vụ một số BSC, ngoài ra nó còn điều khiển điều khiển các cuộc gọi đến từ mạng thoại chuyển mạch công cộng, PSTN ;mạng số liên kết đa dịch vụ, ISDN ; mạng đi động mặt đất công cộng, PLMN ; mạng số liệu công cộng, PDN và có thể là các mạng riêng

Các khối nói trên đều tham gia vào việc nối thông giữa một trạm di

động,MS Nếu không thể thực hiện một cuộc nối gọi đến MS, ta cần có một số các cơ sở dữ liệu ở mạng để theo rõi MS và cở sở dữ liệu quan trong nhất là bộ

đăng kí vị trí thờng trú, HLR HLR chứa thông tin về thuê bao nh: các dịch vụ bổ sung, các thông số nhận thực Ngoài ra sẽ có thông tin về vị trí của, MS ( hiện thời MS đang ở vùng MSC nào? ) thông tin này thay đổi khi MS đi động MS sẽ gửi thông tin về vị trí (qua MSC/VLR) đến HLR của mình, nhờ vậy đảm bảo ph-

ơng tiện để thu một cuộc gọi

Khối trung tâm nhận thực, AUC đợc nối đến HLR Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật Bộ ghi định vị tạm trú, VLR là một cở sở dữ liệu chá thông tin về tất cả các MS hiện tại đang ở vùng phục vụ của MSC Mỗi MSC có một VLR Ngay khi MS lu động vào một cùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS này từ HLR đồng thời HLR sẽ đợc thông báo rằng MS đang ở vùng nào, nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR Có thể coi VLR nh một HLR phân bố VLR cũng sẽ chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC

ở mạng thông tin đi động có một khối nhỏ đựoc gọi là Modul nhận dạng thuê bao, SIM là một khối vật lý tách riêng: chẳng hạn nh một Card IC SIM

4

cùng với thiết bị trạm hợp thành MS Không có SIM, MS thông thể truy nhập đến mạng đi động( trừ trờng hợp gọi khẩn) Khi liên kết đăng ký thuê bao với Card SIM chứ không với MS Đăng ký thuê bao có thể sử dụng trạm MS khác nh của chính mình Mặt khác ta cần một cơ sở dữ liệu chứa số liệu phần cứng của thiết

bị để chặn đăng ký thuê bao nếu thiết bị bị mất cắp nh: thanh ghi nhận dạng thiết

bị, EIR EIR đợc nối với MSC qua một đờng báo hiệu Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị Bằng cách náy có thể cấm một MS có dạng không đợc chấp thuận

Hệ thống khai thác và hỗ trợ, OSS đợc nối đến tất cả các thiết ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC

1.1.2 Các dặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di dộng.

Hệ thống thông tin đi động ngoài nhiệm vụ phải cung cấp các dịch vụ nh: mạng điện thoại thông thờng, các mạng thông tin đi động phải cung cấp các dịch

vụ đặc thù cho mạng đi động để đảm bảo thông tin mọi lúc, mọi nơi…

Để đảm bảo đợc các chức năng nói trên, các mạng thông tin di động phải

đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:

Sử dụng hiệu quả bằng tần số đợc cấp phát để đạt đợc dung lợng cao

Giảm tối đa mất cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ sóng này sang vùng phủ sóng khác

Cho phép phát triển các dịch vụ mới, nhất là các dịch vụ phi thoại

Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế

Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tiêu thụ ít năng lợng

1.1.3 Giới thiệu chung về xu hớng phát triển của mạng thông tin di động

Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong trên thế giới

ERMES

FLEX

U M T S

IMT

200

FPLMTS

6

Các hệ thống thông tin di động tổ ong tơng tự thế hệ một đợc đa ra trên hình vẽ bao gồm:

AMPS : Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến

NAMPS : Dịch vụ điện thoại di động tiên tến băng hẹp

TACS : Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ

ETACS: Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ mở rộng

NMT 450 : Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 450MHz

NMT 900: Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900 MHz

NTT : Hệ thống do NTT phát triển

JTACS: Hệ thống thông tin truy nhập toàn cầu của Nhật

NTACS: Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ của Bắc Âu

2 Các hệ thống thông tin di động tổ ong số thế hệ hai đợc đa ra trên hình

DECT : Viễn thông không dây số tăng cờng

GSM : Hệ thống thông tin di động toàn cầu

CT – 2 : Điện thoại không dây –2

PCN : Mạng thông tin cá nhân

Các hệ thống nhắn tin trên hình vẽ bao gồm:

ERMS: Hệ thống nhắn tin vô tuyến Châu Âu

POCSAG: Nhóm cố vấn tiêu chuẩn hoá mã bu điện

4 Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ hai cộng Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ thông tin di động ngay

từ các năm đầu của những năm 1990 ngời ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định

hệ thống thông tin di động thế hệ ba ITU – R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT – 2000 ( trớc đây là FPLMTS ) ở Châu Âu, ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ thống này với tên gọi là MUTS (: hệ thống viễn thông di động toàn cầu ) Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2GHz Nó sẽ cung cấp rất nhiều hình loại dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số hiệu thấp hiện nay cho đến các dịch

vụ số liệu cao, video và truyền thanh Ngời ta cũng đang nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ bốn có tốc độ cho ngời sử dụng lớn hơn 2 Mbps ở hệ thống di động băng rộng MBS dự kiến nâng tốc độ của ngời sử dụng đến STM –1 Đối với MBS các sóng mạng đợc sử dụng ở các bớc sóng mm và độ rộng băng tần 64GHz

Những tính năng đạt đợc ở thế hệ hai cộng(GSM)

Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu nh: nén số liệu của ngời sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD , dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và số liệu 14,4 Kbps

Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn SMS nh: móc nối các SMS,

mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tơng tác giữa các SMS

Các cải thiện chung nh: chuyển mạng GSM - AMSP, các dịch vụ định vị, tơng tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối u.

Các dịch vụ tiếng với tính năng liên quan nh: Codec tiếng toàn tốc tăng ờng EFC : Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng

c-Dịch vụ mạng thông minh nh: CAMEL

Các dịch vụ bổ sung nh: chuyển hớng cuộc gọi, hiện tên chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và dịch vụ cấm gọi đến

Yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di động thế hệ ba:

Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phơng tiện ( mạng phải đảm bảo đợc bảo tốc độ bit của ngời sử dụng đến 2Mbps )

Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần ( dung lợng ) theo yêu cầu Ngoài ra cẩn đảm bảo đờng truyền vô tuyến không đối xứng với: tốc độ bit cao ở đờng xuống và tốc độ bit thấp ở đờng lên

Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu ( đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho tiếng, các dịch vụ Video, các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu )

Chất lợng dịch vụ phải không thua kém chất lợng dịch vụ mạng cố định, nhất là đối với tiếng

Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu ( bao gồm cả phần tử thông tin

vệ tinh )

Hiện nay Châu Âu và những ngời sử dụng GSM cùng với Nhật Bản đang phát triển W-CDMA trên cơ sở UMTS, còn Mỹ thì tập trung phát triển thế hệ hai ( IS-95 ) và mở rộng tiêu chuẩn này đến IS-2000 các tiêu chuẩn băng rộng mới đợc xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc TDMA kết hợp CDMA

8

1.2 Cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động

O S

AUX

Um

BTS BSC A_bis

AUC

EIR

MSC

DMH Các VLR

TE2

TE2

TA W

F

I I

D

H

B G

mt 0 o

mt 0 o

1.2.1 Mô hình hệ thống thông tin di động.(mô tả nh hình vẽ)

Một hệ thống thông tin di động bao gồm nhiều phần tử vật lý, chúng có thể là các bộ phận riêng rẽ hay đặt chung với các phần tử logic khác Tuy nhiên các phần tử này phải tơng tác với nhau để kết hợp hoạt động Để tơng tác, các bản tin phải đựoc phát đi trên các giao diện giữa hai phần tử

1.2.2 Các bộ phận chúc năng và các gioa diện đã đợc chuẩn hoá của mô hình hệ thông thông tin di động.

1.2.2.1 Trạm di động, MS

Trạm di động, MS đợc chia thành: đầu cuồi di động, MT và các bộ tổ hợp khác nhau của bọ thích ứng tốc độ, TA phụ thuộc vào loại hình dịch vụ đợc cung cấp

cấu trúc chung của một trạm di dộng(MS)

Trạm di động (MS) là thiết bị duy nhất mà ngời sử dụng có thể thờng xuyên nhìn thấy của hệ thống MS có thể là thiết bị đặt trong ô-tô hay thiết bị xách tay (hoặc cầm tay) MS ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và

xử lý cho giao diện vô tuyến, nó còn phải cung cấp các giao diện với ngời sử dụng (nh: micro, lao, màn hình hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị khác ( nh : giao diện với máy tính PC, FAX )…

Hầu hết các MS đợc chia thành hai bộ phận: phần vô tuyến thực hiện phát thu, giải điều chế và phần số thực hiện các chức năng xử lý số, điều khiển và báo hiệu ở các máy cầm tay mới nhất các chức năng trên đợc tích hợp trên một tấm mạch in cùng với một số vi mạch chuyên dùng

Giải điều chế cân bằng phân kênh

điều khiển và

báo hiệu

CODEC Kênh

CODEC D/A tiếng A/D

D A

Tạo cụm, ghép kênh ,điều chế

Máy thu

VDCO bộ tổng hợp

Máyphát Kết hợp

V

Máythu:

Bao gồm mạch vào, mạch lọc thu, bộ trộn hạ tần để biến đổi tín hiệu thu vào trung tần, sau đó khôi phục lại tín hiệu số ở bộ ADC Tín hiệu trung tần đợc giải điều chế để lấy ra luồng số Mức trung tần đợc đo để đánh giá cờng độ tín hiệu thu đợc từ trạm gốc chủ cũng nh các máy phát ở các trạm gốc lân cận khi cần giám sát chúng

Bộ giải điều chế, cân bằng, phân kênh:

Bộ giải điều chế: lấy ra luồng số từ trung tần, do truyền đa tia tín hiệu thu

bị méo dạng, vì thế vai trò của bộ cân bằng Viterbi là sửa các méo này-Bộ cân bằng: có thể bù trừ đợc trễ đến 16às

- Bộ phân kênh trên cơ sở số khung phân loại tín hiệu thu từ các khe thời gian, và các khung khác nhau vào các kênh logic tơng ứng

Bộ CODEC kênh: thực hiện giải mã hoặc mã hoá kênh cho chuỗi bit nhận

đợc (hay đa đến) bộ phân kênh (hay ghép kênh) Bộ này không chỉ xử lý các kênh báo hiệu nh SDCCH, FACCH, SACCH mà còn xử lý các kênh tiếng Nếu

bộ CODEC kênh phát hiện rằng cần xử lý khung báo hiệu thìn nó chuyển khung này đến khối điều khiển và báo hiệu, còn khung tiếng đợc chuyển đến CODEC tiếng Trong luồng số cho tiếng có thể xuất hiện kênh báo hiệu FACCH, khi này

cờ lấy trộm phải lập 1

Khối điều khiển và báo hiệu: Thực hiện tất cả các chức năng điều khiển của MS Các chức năng này bao gồm: Điều khiển công suất, chọn lựa các kênh cần sử dụng khác nhau và rất nhiều các chức năng khác của MS Phụ thuộc vào chức năng cần thực hiện, các bản tin báo hiệu khác nhau, phải đợc trao đổi với mạng, các bản tin này đợc chuẩn bị và xử lý ở khối điều khiển và báo hiệu rồi đ-

ợc chuyển đến (hoặc nhận từ khối mã hoá kênh)

Khối tạo lập khuôn cụm: đặt các bit đã mã hoá kênh vào đờng phải theo một cấu trúc cụm tơng ứng và bổ xung thêm chuỗi hớng dẫn, các bit đuôi cờ lấy trộm phải là 1

- Bộ ghép kênh: ấn định cho mỗi cụm một khe thời gian trong một khung

đợc đánh số để phát đi cụm Sau khi thực hiện phân loại và sắp xếp, bộ điều chế

đặt thông tin này vào sóng mang trung tần Máy phát chứa bộ trộn nâng tần để chuyển tín hiệu đã điều chế ở trung tần vào băng tần 900MHz Bộ khuếch đại công suất tăng tín hiệu phát ra đến mức cần thiết tuỳ theo sự điều khiển của trạm gốc, bộ lọc phát giới hạn băng tần phát vào trong kênh tần số đợc cấp phát để

đảm bảo rằng tần số đợc phát không gây nhiễu cho các kênh cấp phát để đảm bảo rằng tần số đợc phát không gây nhiễu cho các kênh khác trong mạng GSM hoặc các mạng vô tuyến khác

Bộ tổng hợp tần số: đảm bảo cung cấp các chuẩn định thời cho đồng hồ bit, đồng hồ khung và các nguồn tần số cho máy phát và máy thu Bộ dao động nội điều khiển bằng điện áp (VCO) đảm bảo tần số ổn định theo lệnh từ khối

điều khiển và báo hiệu Độ chính xác tần số phát trạm di động đợc duy trì nhờ kênh FCCH mà trạm này tìm đợc trên kênh điều khiển quảng bá Một số MS có thể không sử dụng trung tần và cấu trúc của khối điều khiển có thể khác nhau tuỳ thuộc vào vi mạch chuyên dùng (ASIC)

1.2.2.2 Trạm thu phát gốc BTS

Một BTS bao gồm các thiết bị phát thu, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một

số các chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển đổi mã

và tốc độ TRAU TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng

đặc thù riêng cho hệ thống đi động đợc tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trờng hợp truyền số liệu, TRAU là một bộ phận của BTS, nhng cũng

có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trờng hợp nó đợc đặt giữa BSC và MSC

Cấu trúc chung của một trạm thu phát gốc BTS

Cấu trúc chung của BTS bao gồm các khối chức năng sau:

* Máy thu: Chứa bộ lọc tín hiệu nhiễu và lấy ra tín hiệu thu hữu ích, sau đó tín hiệu thu đợc biến đổi vào trung tần ở bộ biến đổi hạ tần rồi đa đến xử

lý băng gốc thu (ở máy thu không đổi tần tín hiệu thu đợc đa thẳng đến khối này), ở xử lý băng gốc thu tín hiệu đợc lấy mẫu và lợng tử bởi bộ ADC

* Bộ cân bằng: xử lý méo gây ra do truyền đa tia Bộ giải điều chế lấy

ra luồng số và đa nó đến khối phân kênh Khối này ấn định các phần khác nhau của luồng số đến các khe thời gian và các kênh logic khác nhau tơng ứng với các

MS khác nhau

- Bộ CODEC kênh: giải mã luồng bit thu đợc từ các kênh logic khác nhau

và quyết định nếu là kênh báo hiệu thì gửi đến khối báo hiệu còn nếu là số liệu hay tiếng thì gửi đến CODEC tiếng CODEC cũng thực hiện phát hiện và sửa lỗi Nếu lỗi không sửa đợc thì khung hỏng bị loại bỏ Có thể có hai trờng hợp

đối với CODEC tiếng

- CODEC tiếng : đợc đặt ngay ở BTS thì số liệu tiếng đợc chuyển đổi vào tốc độ13Kbps

- Nếu CODEC tiếng đợc đặt ở BSC thì báo hiệu trong băng đợc bổ sung thành 16Kbps trớc khi phát đến BSC ở giao diện A-bis

D A

Giải điều chế ,phân kênh cân bằng

điều khiển

Kênh

D A

Tạo cụm, ghép kênh, điều chế

Tiếng 13/8 bit

Báo hiệu

CODEC 8/13 bit Tiếng 13/8 bit

* CODEC tiếng: thực hiện chuyển đổi luồng só tiếng 13Kbps vào 104Kbps sau đó vào 64kbps ở đờng lên ở đờng xuống 64Kbps đợc chuyển đổi vào 13Kbps rồi đợc đa đến CODEC kênh.

* Khối báo hiệu giao diện logic giữa mạng và các MS cho các bản tin

điều khiển Rất nhiều bản tin báo hiệu đợc truyền trong suốt qua BS, các bản tin này chỉ đi qua CODEC kênh đến thẳng MS Trong trờng hợp này BTS không có nhiệm vụ nào khác ngoài việc sắp xếp đúng các số liệu này ở giao diện Um Một

số các bản tin đợc BTS đa đến khối điều khiển để xử lý Các bản tin này bao gồm: mật mã hoá và nhảy tần Các bản tin khai thác và bảo dỡng chỉ đa đến chức năng điều khiển vì chúng không liên quan gì đến hoạt động của MS

* Khối điều khiển: thực hiện các nhiệm vụ điều khiển bên trong BS trên cơ sở các bản tin khai thác và bảo dỡng đợc đa đến từ BSC Tất cả các bản tin này đợc đa qua giao diện A-bis

* Chức năng của khối lập khuôn cụm: là bổ sung thêm các chuỗi hớng dẫn và các Bit đuôi cho các khối con đợc mã hoá từ CODEC kênh Sau đố khối ghép kênh thực hiện sắp xếp các cụm vào khe thời gian tơng ứng với từng MS Khối điều khiển thực hiện điều chế tín hiệu vào sóng mang vô tuyến vì đây là quá trình tơng tự nên cần có bộ DAC

* Máy phát: có các bộ lọc để loại bỏ tần số gây nhiễu cho các dịch vụ vô tuyến khác Nó cũng điều khiển mức công suất ra tuy theo nhóm công của BS và nếu điều khiển công suất đợc thực hiện ở BS thì có thể thiết lập mức công suất khác nhau cho từng khe thời gian

* Bộ tổng hợp: đảm bảo cung cấp tần số cho các máy khác nhau của BTS Thông thờng bộ này đợc đồng bộ với đồng hồ của BSC đôi khi có thể có

đồng hồ riêng

1.2.2.3 Bộ điều khiển trạm gốc, BSC

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cảc các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover) Một phía BSC đợc nối với BTS còn phía kia nối với MSC

14

Cấu trúc chung của BSC (hình vẽ)

Phần điều khiển bao gồm: Bộ vi xử lý trung tâm(CP); Bộ xử lý vùng(RP):

Bộ xử lý hỗ trợ (cho thiết bị ngoại vi SP)

Phần chuyển mạch nhóm(GS): đảm bảo khả năng chuyển mạch của BSC Ngoài ra việc định tuyến các cuộc gọi tới các trạm vô tuyến gốc nó cũng đợc sử dụng để chuyển giao nội bộ

Các đầu cuối dể giao diện luồng trung kế 2M(ETC) và xử lý báo hiệu (STC) Ngoài ra nó còn chứa phần đặc thù cho hệ thống GSM nh:

TRAU:để biến đổi lu lợng tốc độ 16Kbps phía GMS vào 64Kbps cho phù hợp với lu lợng của một kênh thoại ở mạng cố định

RP

TRH TRAU RP

được đặt lên TS16

Đến TRI khác

nghệ của tổng đài AXE-10

Ký hiệu báo hiệu MSC/BSC/BTS

báo hiệu BSC/ TRI điều khiển

lưu lượng 16kbps lưu lượng 64kbps

TRH ( bộ quản lý thu phát): để đảm bảo đờng truyền dữ liệu LAPD Ngoài

ra nó cũng đựoc sử dụng để giám sát và kiểm tra

Giao tiếp thu phát từ xa TRI đóng vai trò nh BIE thực hiện :rẽ lu lợng; báo hiệu cho các BTS kết nối theo chuỗi và ghép chung các l lợng 16Kbps; báo hiệu nhận đợc từ giao diện V.11 vào luồng 2M trớc khi đa lên chuyển mạch thời gian( thực hiện ở RTT(đầu cuối truyền đẫn vô tuyến)) Ngoai ra TRI còn chuyển tiếp báo hiệu và lu lợng đến BTS phía sau

Bộ điều khiển thu phát TRXC đóng vai trò nhử khối điều khiển ở FU có nhiệm vụ sau

Kết cuối các bản tin báo hiệu giữa TRH và TRXC

Truyền trong suốt các bản tin báo hiệu TRH – MS

Thực hiện điều khiển chung cho một nhóm thiết bị thu phát gồm: định thời, các máy thu phát, bus khai thác và bảo dỡng

1.2.2.4 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động, MSC

ở hệ thống thông tin di động chức năng chuyển mạch chính đợc thực hiện bới MSC nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các ngời sử dụng mạng thông tin di động Một mặt MSC giao diện với BSC, mặt khác nó giao diện với mạng ngoài MSC làm nhiệm vụ giao diện với mạng ngoài

đợc gọi là MSC cổng (GMSC : Gate-MSC) việc giao diện với mạng ngoài để

đảm bảo thông tin cho các ngời sử dụng mạng thông tin di động đòi hỏi cổng thích ứng các chức năng tơng tác, IWF Mạng thông tin di động cũng cần giao diện với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của ngời sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng

Để kết nối MSC với một mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng thông tin di động với các mạng này Các thích ứng này gọi

là các chức năng tơng tác, IWF IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn Nó cho phép kết nối với các mạng : PSPDN hay CSPPDN, nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN, nó còn có thể

đợc thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng

1.2.2.5 Bộ ghi định vị thờng trú, HLR

Ngoài MSC mạng thông tin di động bao gồm cả các cơ sở dữ liệu Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đợc lu giữu ở HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC , nhiệm vụ của trung tâm này là quản lý an toàn

số liệu của các thuê bao đợc phép

1.2.2.6 Bộ ghi định vị tạm trú, VLR

Bộ ghi định vị tạm trú, VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng thông tin

di động Nó đợc nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lu giữu tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tơng ứng và đồng thời lu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR Các chức năng VLR thờng đợc liên kết với các chức năng của MSC

16

1.2.2.7 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng, GMSC (Gate MSC)–

Mạng thông tin di động có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR, để thiết lập một cuộc gọi từ mạng ngoài đến ngời sử dụng thông tin di động, trớc hết cuộc gọi phải đợc định tuyến đến một tổng đài cổng đợc gọi là GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tinvề vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú) Muốn vậy trớc hết các tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cân thiết và hỏi HLR này Tổng đài cổng có một giao tiếp với các mạng bên ngoài, thông qua giao tiếp này làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng thông tin di động Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tơng tác với các phần tử khác của mạng thông tin di động Về phong diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà nó thờng đợc kết hợp với MSC

Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành

vi của mạng nh: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lợng chuyển giao (hand over) giữa hai ô , nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát đ… ợc toàn bộ chất lợng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố; khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời

điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lu lợng trong tơng lai, tăng vùng phủ sóng

Bảo dỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố, hỏng hóc Bảo dỡng cũng bao gồm cả hoạt động tại hiện trờng nhằm thay thế thiết bị

sự cố

Hệ thống khai thác và bảo dỡng có thể đợc xây dựng trên nguyên lý: Mạng quản lý viễn thông TMN Khi này một mặt hệ thống khai thác và bảo d-ỡng đợc nối đến các phần tử của mạng viễn thông (Các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì truy nhập đến BTS đợc thực hiện qua BSC) Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dỡng lại đợc nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp ngời máy Hệ thống này thờng đợc gọi là trung tâm khai thác và bảo dỡng OMC

b Quản lý thuê bao và trung tâm nhận thực, AUC

Quản lý thuê bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ

đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cớc các cuộc gọi và tính cớc phí phải đợc tính gửi đến thuê bao Quản lý thuê bao ở mạng thông tin di động chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OS riêng Việc quản lý thuê bao đợc thực hiện thông qua một khoá nhận dạng bí mật duy nhất cho từng thuê bao AUC quản lý các thông tin nhận thực và mật mã liên quan đến từng cá nhân thuê bao dựa trên khoá bí mật này, đợc lu giữ

vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ ở MS ở GMS bộ nhớ này có dạng SIM-Card có thể rút ra và cắm lại đợc.

18

c Quản lý thiết bị di động EIR

Quản lý thiết bị di động, EIR sẽ lu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến MS EIR đợc nối đến MSC qua đờng báo hiệu để kiểm tra sự đợc phép của thiết bị Một thiết bị không đợc phép sẽ bị cấm (lu ý: khác với thiết bị, sự đợc phép của thuê bao đợc xác nhận bởi AUC)

Giao diện A-bis (BTS đến BSC)

Giao diện Ai (MSC với PSTN): giao diện tơng tự

Giao diện B (MSC với VLR)

Giao diện C (MSC với HLR)

Giao diện D (HLR với VLR)

Giao diện Di (MSC với ISDN): đây là giao diện số

Giao diện E(MSC với MSC): đây là giao diện lu lợng và báo hiệu giữa các tổng đài của mạng di động

Giao diện Di động ( MSC với EIR )

Giao diện G ( VLR với VLR)

Giao diện H (HLR với AUC)

Giao diện I (DMH với MSC)

Giao diện L (MSC với IWF): giao diện này đợc định nghĩa bởi các chức năng tơng tác

Giao diện Mi (MSC với PLMN): là giao diện với mạng thông tin di động khác

Giao diện O (MSC với OS): là giao diện với hệ thống khai thác

Giao diện Pi (MSC với PSPDN)

Giao diện R (TA với TE): là giao diện đặc thù cho từng loại đầu cuối đợc kết nối với MS

Giao diện S (ISDN với TE) là giao diện số

Giao diện Um (BS với MS): là giao diện vô tuyến

Giao diện W (PSTN với DCE) là giao diện tơng tự

Giao diện X (MSC với ãU): giao diện phụ thuộc vào thiết bị bổ sung kết nối với MSC

1.2.3 Cấu trúc địa lý của hệ thông thông tin di động.

Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải đợc tổ chức theo một cấu trúc địa lý nhất định sao cho co thể theo dõi đợc vị trí thuê bao

1.2.3.1 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR.

Một thông tin di động đợc phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này đợc phục vụ bởi một MSC/VLR ta gọi đây là vùng phục vụ MSC/VLR

Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động cần gọi ở mỗi vùng phục

vụ MSC/VLR thông tin về thuê bao đợc ghi lại tạm thời ở VLR Thông tin này gồm :

Thông tin về đăng ký và các dịch vụ về thuê bao

Thông tin về vị trí của thuê bao ( thuê bao đang ở vùng định vị nào)

1.2.3.2 Phân chia theo vùng mạng: tổng đài vô tuyến cổng(GMSC).

Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vùng mạng nào đó phải đợc thực hiện thông qua tổng đài cổng Các vùng mạng di động đợc đại diện bằng bằng tổng đài cổng GMSC Tất cả các cuộc gọi

đến một mạng di động từ một mạng khác đều đợc đinh tuyến đến GMSC Tổng

đài này làm việc nh một tổng đài trung kế Vào cho mạng GSM/PLMN Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi về định tuyến cuộc gọi kết cuối ở MS GMSC cho phép hệ thống định tuyến các cuộc gọi vào từ mạng ngoìa đến nơi nhạn cuối cùng: các MS bị gọi

20

PSTN

PLMN ISDN

GMSC

GSM - PLMN

MSC VLR

MSC VLR MSC VLR

MSC VLR

MSC

II I

vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI) Vùng định vị chỉ có thể bao gồm một số ô và một thuộc hay nhiều BSC, nhng chỉ thuộc một MSC.

1.2.3.4 Phân chia theo(CELL).

Vùng định vị đợc chia thành một số ô Ô là một vùng phủ sóng vô tuyến

đựoc mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu , CGI MS nhận dạng ô bằng mã nhận dạng BSIC Vùng phủ sóng của các ô thờng đợc mô phỏng băng hình lục giác để tiện cho viêc tính toán thiết kế

MSC

VLR

Phân vùng của một vùng phục vụ MSC/VLR thành các ô

1.2.2.4 Phân lớp mặt phẳng chức năng cho cấu trúc.

ở lĩnh vực viễn thông phơng pháp tốt nhất để phân nhón các chức năng là

sử dụng mô hình kết nối hệ thông mở OSI Chức năng đợc nhóm thành các mặt phẳng chức năng xếp thành các tầng Mặt phẳng thấp nhất để truyền dẫn thông tin giữa các phần tử cách xa nhau dựa trên môi trờng vật lý cứng Trong khi đó mặt phẳng cao nhất thể hiện cảnh nhìn từ nguời sử dụng bên ngoài Mỗi lớp( mặt phẳng) cung cấp dịch vụ cho lớp cao hơn tiếp theo,các dịch vụ này bản thân lại là

sử tăng cờng của các dịch vụ cung cấp bởi lớp ngay dới thấp hơn Các phân tử(thiết bị) Hệ thống đợc trình bầy theo phơng thẳng đứng còn mặt cắt giữa thiết

bị và mặt phẳng lóp tơng ứng vói các chức năng và thiết bị này phải thực hiện theo các mục tiêu của lớp Ngoài tổ chức phân lớp nói trên(dựa trên khái niệm cung cấp dịch vụ của lớp này cho lớp khác còn có tổ chức theo thời gian Nói chung các lớp thấp hơn tơng ứng với phạm vi thời gian ngăn hơn, trong khi đó các lớp cao hơn sẽ nhóm các chức năng có phạm vị thời gian lâu hơn ở mỗi lớp các phần tử cộng tác với nhau để cung cấp dịch vụ cần thiết qua việc trao đổỉ thông tin Các quy tắc của các trao đổi đợc xác đinh bởi các điểm chuẩn nơi mà dòng thông tin cắt ngang một giao diện giữa hai phần tử khac nhau.Các quy tắc này đợc gọi là các giao thức báo hiệu ( không nên nhầm lẫn giữa giao diện và giao thức) Giao diện là nơi tiép xúc giữa hai phần tử lân cận và vì thế nó có thể mang các dòng thông tin thuộc nhiều cặp phần tử khác nhau: nhiều giao thức khác nhau

1.3 đặc điểm truyền dẫn và thông tin di động

1.3.1 Mở đầu:

Thông tin di động sử dụng phơng thức vô tuyến vì thế truyền dẫn dễ bị

ảnh hởng của hai yếu tố: băng tần hạn chế và môi trờng truyền dẫn hở

Môi trờng truyền dẫn hở dẫn đến hàng loạt những ảnh hởng sau:

Chịu ảnh hởng rất lớm vào địa hình: đối núi, mặt đất …

Chịu ảnh hởng rất lớn vào môi trờng truyền dẫn : thời tiết khí hậu…

Chịu ảnh hởng nhiễu công nghiệp từ các động cơ đánh lửa bằng tia lửa

trừu tượng

Suy hao trong môi trờng lớn.

Chịu ảnh hởng nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác

Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép đờng truyền thông tin

Băng tần hạn chế từ (800MHzữ2GHz) dẫn đến dung lợng của các đờng truyền dẫn bị hạn chế rất lớn

Một ảnh hơng rất nguy hiểm ở các đờng truyền dẫn là pha đinh( là hiện ợng thăng giáng thất thờngcủa cờng độ điện trờng tại điểm thu) mà nguyên nhân gây pha đinh có thể do thời tiết và địa hình htay đổi làm thay đổi điều kiện truyền sóng Pha đinh nguy hiểm nhất là pha đinh đa tia xảy ra do do máy thu nhận đợc tín hiệu không phải chỉ từ tia đi thẳng mà còn nhiều tia khác nhau phản xạ từ các điểm trên đờng truyền dẫn các hệ thông vô tuyến phải đợc trang bị các

t-hệ thống chống và thiết bị pha đinh hữu hiệu

1.3.2 Suy hao đờng truyền và pha đinh.

1.3.2.1 Suy hao đờng truyền.

Suy hao đờng truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu bị yếu dần do khoảng cách giữa trạm di động và gốc ngày càng tăng Không có các vật cản giữa các anten cho trơc, mật độ công suất thu tỉ lệ nghịch với bình phơng khoản cách d giuẫ các anten thu Cũng có thể nói:công suất thu tỉ lệ nghịch với bình phơng tần

số phát, f Kết quả là suy hao trong không gian tự do:

Do mặt đất không lý tởng, cờng độ tín hiệu trung bình giảm tỉ lệ với

đại lợng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thùa bốn (d-4) là sự xấp xỉ hoá chính xác hơn

động (di động)

ở thành phố một ảnh hởng nghiêm trọng đến chất lợng truyền dẫn là pha

đinh đa tia hay pha đinh Rayleigh

Trong trờng hợp này anten thu máy thu di động nhận đợc tín hiệu từ nhiều

đờng truyền phản xạ từ các toà nhà khác nhau Điều này cón ghĩa là tín hiệu thu

đợc sẽ là tổng vectơ của cùng một tín hiệu nhng khác pha Nếu các tín hiệu này

đồng pha với nhau thì ta đợc cờng độ tín hiệu rất lớn Ngợc lại nếu chúng ngợc pha thì tín hiệu tổng rất nhỏ và có thể bị triệt tiêu: xảy ra trũng pha đinh sâu: thời gian giữa hai trũng pha đinh phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của MS và tần số phát

1.3.3 Các biện pháp chống pha đinh:

Mã hoá kênh chống lỗi kết hợp với đan xen tín hiệu

Trải phổ

Bộ cân bằng thích ứng: áp dụng cho GSM đợc gọi là bộ cân bằng Viterbi

Nó cho phép xử lý tín hiệu phản xạ trễ đến 15às (4bit) Các máy thu CDMA không sử dụng các bộ cân bằng này mà thay voà đó chúng sử dụng máy thu RAKE cho phép cân bằng pha của các tín hiệu đến từ các đờng khác nhau và tổ hợp chúng thành một tín hiệu tốt nhất Biện pháp này không những chống đợc pha đinh mà còn lợi dụng đợc nó

Kỹ thuật phân tập: đợc sử dụng từ lâu trong thông tin vô tuyến để chống pha

đinh Tồn tại các phơng pháp phân tập sau ở các hệ thống truyền dẫn Vibasố

– Phân lập không gian, Phân tập tần số, Phân tập theo thời gian, Phân tập góc, Phân tập phân cực

1.3.4 Đồng chỉnh thời gian và giảm nhiễu do hiện tợng gần-xa“ ”

Hiện tợng “gần xa” là hiện tợng xảy ra khi MS di động thay đổi khoảng cách so với BS phục vụ nó Hiện tợng này gây ra các ảnh hởng khác nhau ở hệ thống thông tin di động ĐMS và TDMA ở TDMA hiện tợng này làm mất đồng chỉnh pha của các khe thời gian thu đợc ở BTS, còn ở hệ thống CDMA hiện tợng này làm tăng nhiễu đồng kênh

Đồng chỉnh thời gian:

Việc sử dụng TDMA ở vô tuyến truyến dẫn đến vấn đề “gần – xa” vì MS chỉ đợc phát trong khoảng khe thời gian dành cho nó và chỉ thu ở thời gian còn lại Nếu không nó sẽ gây nhiễu cho các cuộc gọi từ các MS khác sử dụng các khe thời gian khác nhng cùng tần số Vì thế trong quá trình gọi, thời gian đến BTS của khe thời gian đợc giám sát và BTS sẽ phát đi các lệnh để các MS phát sớm hơn khi chúng rời xa BTS Quá trình này đợc gọi là định thời trớc (Timing Advance)

truyền dẫn và giao diện vô tuyến ở

hệ Thống thông tin di động

2.1 Truyền dẫn thông tin từ đầu cuối này đến đầu cuối kia của mạng thông tin di động

2.1.1 Truyền dẫn tín hiệu thoại

Truyền dẫn tín hiệu thoại giữa một thuê bao di động và một thuê bao PSTN có thể đợc trình bày theo cấu trúc nhiều mặt phẳng truyền dẫn với một mặt phẳng thể hiện một dạng tín hiệu thoại nh hình vẽ dới

Từ hình vẽ ta thấy tín hiệu phát ra từ miệng của thuê bao di động ở dạng

âm thanh đợc biến đổi vào tín hiệu số 13kbps, sau các quá trình biến đổi số khác

nó điều chế sóng mang rồi đợc phát vào không trung, dợc thu lại ở anten BTS,

đ-ợc xử lý để khôi phục lại tín hiệu số ban đầu, đđ-ợc bộ chuyển đổi mã tiếng biến

đổi vào tín hiệu số 64kbps cho phù hợp với tổng đài số, đợc chuyển mạch đến thuê bao PSTN, đợc biến đổi vào tín hiệu điện tơng tự và cuối cùng đợc biến đổi ngợc trở lại thành âm thanh đến tai ngời thuê bao PSTN Trong cùng một mặt phẳng truyền dẫn, phơng tiện truyền dẫn có thể thay đổi từ giao diện này đến giao diện khác

Biên giới thông tin di động và thế giới bên ngoài đợc xác định bằng hai

điểm chuẩn:

* Giữa miệng của thuê bao di động và micro

* Giữa tổng đài MSC với tổng đài hay mạng truyền dẫn của mạng công cộng cố định PSTN Đối với mạng PSTN số( hay ISDN trong tơng lai) thì truyền dẫn dựa luồng số PCM 64kbps cho chất lợng tốt hơn vì tiếng nói đợc xử lý số bởi mạng thông tin di động ngay từ đầu trớc các mạng khác có thể xảy ra hiện tợng gây méo Ngoài ra khi đấu nối với mạng di động với các mạng khác có thể xảy

ra hiện tợng hồi âm( hiện tợng này thờng thấy ở các đờng truyền dẫn dài do biến

đổi 2 dây/4 dây) gây khó chịu đặt biệt khi trễ lớn 25 ms Vì vậy ở biên giới giữa mạng di động và PSTN phải có chức năng xử lý hồi âm

Mặt phẳng âm thanh Mặt phẳng tương tự

Mặt phẳ ng số13kbps Mặt phẳng 64kbps

Bộ chuyển

đổi mã

tiếng Mệng người

2.1.2 hệ thống truyền tải dịch vụ phi thoại ở thông tin di động

2.1.2.1 C ấu hình chung truyền tải các dịch vụ số liệu

Mạng thông tin di động cung cấp các dịch vụ không trong suốt và trong suốt Các dịch vụ mang: mang thông tin giữa MT của MS và chức năng IWF của MSC Để thực hiện dịch vụ mang các khối của hệ thống phải thực hiện một số chức năng sau :

* Thích ứng tốc độ RA(Rate Adaptation)

* Sửa lỗi trớc FEC

* Sửa lỗi bằng cách phát lại tự động ( ARQ EC ) nhờ giao thức đoạn nối vô tuyến RLP

* Giao thức thích ứng L2R (chuyển tiếp lớp 2 )

ở GSM để truyền dẫn số liệu trong suốt và không trong suốt, cần có một tầng thích ứng tốc độ các dịch vụ mang với các tốc độ số liệu kênh của giao diện vô tuyến và với tốc độ truyền dẫn của các đờng thông tin cố định Trớc hết các tín hiệu số liệu đợc đổi mã từ tốc độ số liệu của ngời sử dụng ( 9,6kbps; 4,8kbps; 2,4kbps) vào tốc độ số liệu của kênh lu lợng , sau đó tốc độ số liệu của kết nối cố

định giữa BSS và MSC (64kbps)và cuối cùng trở lại tốc độ số liệu của ngời sử dụng Giao tiếp L2R thực hiện thích ứng giao với RLP của các lớp 1 và 2 tại giao diện ngời sử dụng Cuối cùng số liệu đi qua IWF của MSC hoặc GMSC để

đến các kết nối số liệu tơng ứng ở IWF các dịch vụ mạng của PSTN dợc biến

đổi vào các dịch vụ mangcủa ISDN hoặc PSTN Đối với ISDN chỉ cần thích ứng tốc độ , còn PSTN cần có MODEM để biến đối số liệu số vào tín hiệu băng tần tiếng ( 3,1khz )

2.1.2.2 Các dịch vụ số liệu đồng bộ

Các dịch vụ số liệu động bộ cho phép truy nhập đến các MODEM đồng

bộ ở ISDN , PSTN cũng nh mạng số liệu mạch kênh CSDN Truyền dẫn các dịch

vụ đồng bộ không cần RAo , nhng cần các MODEM đồng bộ đậc biệt ở IWF

Do sử dụng thủ tục truyền dẫn không trong suốt , nên thủ tục truy nhập

đoạn nối X.25 phải kết cuối ở MT cũng nh ở IWF vì LAPB của giao X.25 làm

bss

Thích ứng tốc độ bit và FEC

Gmsc/msc

modem

Thích ứng tốc độ bit

Đầu cuối - đầu cuối Các dịch vụ số liệu và xa

Hỗ trợ các dịch vụ viễn tin Rlp và l2r

(Các dịch vụ mang trong suốt)

Ra1

L2

Ra2 fec

Ra1

Mô hình truyền dẫn số liệu đồng bộ không trong suốt bằng giao truy nhập số liệu gói theo tiêu chuẩn X 25 của ITU -T tại giao diện ISDN S

viêc ở chế độ định hớng theo bit nên cần có giao định hớng theo bit của lớp 2 (L2R BOP)

2.1.2.3 Các dịch vụ số liệu dị bộ

a) Nguyên lý truyền dẫn số liệu dị bộ trong suốt ( với MODEM )

GMSC và khối chuyển mạch giữa các mạng

TE

TE

mt ta

PAD ( Packet Assembler/ Disassembler ): Bộ đóng/ tháo gói

Nguyên lý truyền số liệu dị bộ trong suốt ( với MODEM)





v.24

Từ hình cho thấy đầu cuối số liệu di động sử dụng dịch vụ mang thông tin trong suốt trên các giao diện R và S Số liệu đợc mạch kênh đến IWF trong MSC Để thông tin bằng MODEM , IWF kích hoạt các chức năng tơng ứng của MODEM và biến đổi tín hiệu số liệu số vào tín hiệu băng tiếng IWF lại số hoá tín hiệu băng tiếng và truyền số liệu ở dạng mã PCM qua GMSC Sau khi đổi mạng , cuối cùng tín hiệu số liệu đợc phát đến MODEM của phía đối tác ( MODEM này có thể nằm trong đầu cuối của PSTN hoặc đầu cuối ISDN ) Trớc khi truyền ở PSTN , tín hiệu mã PCM đợc biến đổi vào tín hiệu băng tiếng ở ISDN tín hiệu đợc truyền trực tiếp ở dạng mã PCM Thuê bao ISDN đòi hỏi khối thích ứng đầu cuối TA’ để biến đổi tín hiệu số vào tơng tự

ở trờng hợp này chỉ cần thích ứng tốc độ theo tiêu chuẩn V.110 và có thể

đấu nối trực tiếp đầu cuối ISDN mà không cần thiết MOdem

b) Nguyên ltý truyền số liệu dị bộ không trong suốt

R V.24





ISD N



GMSC và khối chuyển mạch giữa các mạng

TE

TE

mt ta

RLP ( Radio Link Protocol ): Giao thức đoạn nối vô tuyến Nguyên lý truyền số liệu dị bộ không trong suốt

Từ hình cho thấy RLP kết cuối ở MSC / IWF và số liệu của ngời sử dụng lại đợc biến đổi vào số liệu dị bộ bởi L2R liên kết IWF có thể hỗ trợ truyền dẫn

sử dụng MODEM hoặc trực tiếp số ( số không hạn chế) Trong hợp thứ nhất đợc

sử dụng cho PSTN hoặc cho kết nối tơng tự 3,1khz với ISDN Trờng hợp thứ hai cần sử dụng một số bớc thích ứng tồc độ bit nh:RAo; RA1; RA2 Và số liệu của ngời sử dụng đợc IWF biến đổi vào tín hiệu số đồng bộ 64kbps

2.1.2.4 Các dịch vụ công cộng

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng, PSTN

Để có thể truyền số liệu ở mạng PSTN luồng sơ cấp hai phải đợc biến đổi vào phổ tần dành cho thoại (0,3ữ 3,4 )khz bằng MODEM tiếng

Từ hình vẽ ta thấy để tiện lợi cho việc thiết kế , MODEM tiếng tiếng thứ hai phải đợc đặt ở phía cơ sở hạ tầng (thực chất ở IWF ) chứ không ở phía ngời

sử dụng Vậy giữa TAF và IWF GSM chỉ cần truyền số liệu ở dạng số Thông tin đợc truyền giữa hai MODEM có thể có dạng đồng bộ hoặc dị bộ Giao diện thiết bị đầu cuối và MODEM là giao diện giữa DTEvà DCE theo tiêu chuẩn đợc CCITT xác định ở phía ngời sử dụng GSM giao diện giữa thiết bị đâu cuối và phần còn lại của MS cũng giống nh giao diện DTE/DCE nói trên ở giao diện bình thờng giữa máy tính và MODEM cần đấu nối một số dây trong đó hai dây cho luồng bit cơ hai (mỗi dây cho một phơng ) và thêm hai dây nữa để truyền

đồng hồ bit cho trờng hợp truyền dẫn đồng bộ Tuy nhiên ngoài thông tin số liệu

đợc truyền giữa hai đầu cuối còn cần truyền thông tin điều khiển MODEM Cácthông tin bổ sung nói trên đợc ghép chung với thông tin chính ở TAF và IWF Ngoài ra nó còn tồn tại hai chế độ truyền dẫn TAF và IWF nên cũng phải làm nhiệm vụ thích ứng hai chế độ này Sự truyền dẫn đồng bộ cũng làm nẩy sinh vấn đề trôi đồng hồ vì đồng của thiết bị đầu cuối và MODEM trong một số trờng hợp khác với đồng hồ mạng thông tin di động

Người sử dụng GSM đến người sử dụng PSTN

MODEM tiếng

MODEM tiếng

MODEM tiếng

PSTN

đường tiếng 3,1KHz

Người sử dụng Người sử dụng

GSM Truyền dẫn GSM

b) Mạng số liên kiết đa dịch vụ , ISDN

Đầu nối của thuê bao PSTN với ISDN đòi hỏi các MODEM tiếng và các

bộ thích ứng tốc độ RA theo khuyến nghị V.110 của CCITT

Đấu nối giữa thuê bao di động với ISDN chỉ cần các bộ thích ứng tốc độ

30

MODEM tiếng Đường tiếng3 ,1KHz RA RA

+V.110

Mạch 64Kbps MODEM

Người sử dụng Người sử dụng GSM đến người sử dụng ISDN

tiêu chuẩn đồng bộ V110, chỉ khác nhau ở chỗ thông tin bổ sung không giống nhau ở X21 và X24 Các sự khác biệt này chỉ thấy ở TAF và IWF

Tồn tại hai cách nhận dạng để truy nhập CSPDN : GSM có thể đấu trực tiếp hay qua ISDN đến CSPDN ( không có truy nhập qua PSDN) Trong trờng hợp nối trực tiếp IWF để đổi giữa khuôn dạng ISDN ( X 71) Trong cả hai trờng hợp đều sử dụng tín hiệu số không có MODEM

d) Mạng số liệu công cộng mạch gói, PSPDN

Tồn tại ba phơng pháp phổ biến để truy nhập một thuê bao số đến mạng PSTN

*Phơng pháp thứ nhất :là truy nhập trực tiếp khi thuê bao đợc nối vật lý

đến mạng PSPDN thông qua xử lý gói PH (Packet Handler)

Trong trờng hợp này giao diện truy nhập trên cơ sở khuyến nghị X 25 đợc

sử dụng Cấu hình trên thờng bao gồm cả MODEM đặt ở máy thuê bao , nhng

đây không phải là MODEM số mà là một bộ phận của PSPDN Số liệu trao đổi giữa các đầu cuối với mạng tuân theo giao gói mức cao ( X 25 mức 2 và 3) ở phơng pháp này thuê bao đợc nhận dạng qua đờng dây truy nhập

*Phơng pháp thứ hai : là biến dạng của phơng pháp thứ nhất áp dụng cho PSTN

Trong trờng hợp này phải sử dụng thêm các MODEM để đấu nối thuê bao với PSTN ở phơng pháp này khác với phơng pháp trên là không thể nhận dạng thuê bao qua đờng dây truy nhập , vì thế giao truy nhập phải thay đổi để truyền

đợc cả thông tin nhận dạng thuê bao ( giao X 25 cải tiến đợc định nghĩa tại khuyến nghị CCITT X.32

*Phơng pháp thứ ba :sử dụng chức năng đóng và mở gói PAD(Packet

PSTN

MODEM tiếng PH PSPDN

X.32

Phơng pháp này cho phép ngời sử dụng , sử dụng máy đầu cuối bình thờng không cần sự hỗ trợ của giao gói Nhợc điểm chủ yếu của phơng pháp này là tốc độ truyền dẫn bị hạn chế và cuội gọi chỉ có thể khởi xớng từ phía thuê bao (không cho phép các cuộc gọi vào ) Truyền dẫn sử dụng giao di bộ

2.1.2.5 Dịch vụ xa : FAX

Từ hình ta thấy FA cần một số khối chức năng ở MS cũng nh ở IWF đẻ biến đổi giao.FAX của giao diện tơng tự a/b vào thủ tục truyền dẫn số ở thông tin di động FAX nhóm 3 đợc trang bị T.30 sử dụng ba khối MODEM cơ sở , cả

ba làm việc ở chế độ bán song công MODEM V 21 (0,3kbps) đợc sử dụng cho giai đoạn báo hiệu đẻ thiết lập nối thông FAX , trong khi đó giai đoạn truyền thông tin sử dụng MODEM V.27 ( 4,8kbps hay 2,4kbps) hoặc MODEM V.29 ( 9,6kbps ) Để biến đổi các tông báo hiệu tơng tự và giao của bộ thích ứng FAX cần thêm bộ xử lý tông

32

Người sử dụng

Người sử dụng

MODEM tiếng Đường tiếng

3,1KHz

PSTN

MODEM tiếng PAD PSPDN

X 25

Hình- 2.23

FA FA IWF

PSTN

MODEM TE

G3 FAX



V.24

GMSC và khối chuyển mạch giữa các mạng

Nguyên lý truyền dẫn FAX ở thông tin di động

2.2 truyền dẫn bên trong hệ thống thông tin di động

Phần bên trong của mạng truyền dẫn thông tin di động nằm giữa một điểm nào đó bên trong MS ( bên trong TAF đối với truyền số liệu hay ở nơi mà tiếng

là một tín hiệu âm thanh đối với truyền tiếng ) và điểm tơng tác giữa thông tin di

động với các mạng bên ngoài.Vậy ta có thể coi truyền dẫn bên trong hệ thống thông tin di động đợc giới hạn bởi IWF và TAF

2.2.1 Cấu trúc các trạm di động, MS

Từ hình ta thấy:

*Trạm di động ( kiểu 0 ) :MT0 _là cấu hình đơn giản nhất, ở đây tất cả các chức năng chung , thiết bị đầu cuối , các chức năng thích ứng đợc kết hợp chung vào một thiết bị

*Trạm di động (kiểu 1 ) : MT1_sử dụng giao diện S “ISDN” để đấu nối trực tiếp đầu cuối ISDN Để có thể đấu nối đầu cuối sử dụng giao diện đầu cuối –MODEM kinh điển cần sử dụng thêm bộ thích ứng đầu cuối TAF

*Trạm di động (kiểu 2 ) : MT2_Chức năng thích ứng đầu cuối TAF và các giao diện với thiết bị đầu cuối qua một giao diện đầu cuối –MODEM kinh điển

đợc kết hợp với các chức năng chung ME trong một thiết bị

Thiết bị đầu cuối

Đầu cuối di động ( kiểu 1 )

Giao diện đầu cuối với MODEM

Giao diện đầu cuối với MODEM

Các vị trí của TRAU đợc thể hiện dới hình vẽ sau:

a)Truyền tiếng trên đoạn từ BTS đến TRAU

ở đoạn này nếu TRAU đặt xa ( ở BSC chẳng hạn ) sẽ có thêm báo hiệu bổ xung vào tiếng ( báo hiệu trong băng ) để truyền các thông tin điều khiển TRAU

từ bộ điều khiển chuyển đổi mã từ xa RTH (Remote Transcoder Handler ) đặt ở BTS đến TRAU ở BSC Sẽ có 60 bit bổ xung vào 260 bit tiếng trong 20ms , nâng tổng số bit trong 20ms lên 320 bit và tốc độ của luồng số cho mỗi kênh sẽ

đạt 16kbps Trong số 60 bit bổ xung sẽ có 4 bit để trống đẻ phân tích giữa các khung 20ms , nh vậy trong một khung 20ms chỉ có 316 bit mang thông tin

Nội dung của một khối 20ms/316bit đợc cho bởi bảng sau:

MSC VLR

BTS

TRAU BTS

*Đồng bộ thời gian : Để đồng bộ pha giữa BTS và TRAU

*Chất lợng thu :

Khi một khung đợc thu xấu hay bị lấy cắp bởi kênh điều khiểnliên kết nhanh FACCH (Fast Associated Control CHannel ), TRAU thay khung này bằng khung trớc đó , chỉ thị khung xấu BFI (Bad Frame Indicator) đợc sử dụng cho mục đích này

Nếu bộ giải mã kênh phát hiện lỗi trong khung quá lớn (khung tồi) BTS sẽ gửi chỉ thị khung xấu BFI = 1 đến TRAU và thay cho khung xấu này , TRAU sẽ phát lại khung trớc đó Trờng hợp mất nhiều khung liên tiếp phải dừng phát để báo cho ngời sử dụng truyền bị gián đoạn

Các bit thông tin SID (Silence Description – chỉ thị im lặng ) và SP (Speech Flag – cờ tiếng ) liên quan đến chế độ phát không liên tục DTX ( Discontinuous Transmission )

*Phát không liên tục ,DTX : Cho phép chỉ bật máy phát cho các khung chứa thông tin hỡu ích do vậy mà:

+Có thể kéo dài thời hạn sử dụng ắc quy hoặc sử dụng ắc quy nhỏ hơn ở MS

+Giảm đợc mức nhiễu gây ra ở cả đờng lên lẫn đờng xuống Hoat động DTX đợc thực hiện ở các bộ điều khiển DTX bao gồm các chức năng sau

-Tạo ra tạp âm dễ chịu ở phía thu khi ngừng phát

-Đánh giá tạp âm nền ở phía phát để gửi các thông số đặc trng đến phía thu

-Bộ phát hiện tích cực tiếng VAD (Voice Activity Detector ) ở phía phát VAD xác định các khối 20ms từ bộ mã hoá tiếng có chứa tiếng hay không VAD cơ bản là một bộ phát hiện năng lợng Năng lợng của tín hiệu tiếng sau lọc

đợc so sánh với một ngỡng , nếu lớn hơn ngỡng thì biểu hiện có tiếng

Nếu VAD phát hiện không có tiếng MS ( hoặc BTS ) sẽ phat đi các thông

số về tạp âm dễ chịu ở dạng các khung SID

TAF dùng để đánh dấu định vị của khung tạp âm dễ chịu (các khung SID ) trong đa khung kênh điều khiển liên kiết chậm SACCH (Slow Associated Control CHannel ) TAF có nhiệm vụ xác định vị trí của các khung này ở đờng lên (thực ra vị trí của các khung SID đợc hoàn toàn xác định bởi BTS )

ở đờng xuống để thông báo là khung có phải là khung tiếng hay SID, khung tiếng đợc thay bằng khung dự đoán theo khung trớc đó Khi có nhiều khung xấu truyền dẫn bị cắt ( muting)

b)Truyền dẫn trên đoạn TRAU dặt xa ( ở BTS ) đến MSC/IWF

Đoạn này sử dụng các đờng truyền dẫn 64kbps luật A theo tiêu chuẩn G.711

Lọc Phát hiện năng lượng Tiếng / không tiếng

Phát hiện tiếng

2.2.1.2 Truyền dẫn số liệu

Đối với truyền dẫn số liệu bên trong mạng thông tin di động có thể coi mạng này nh là một DTE phân bố , còn mạng bên ngoài nh là DCE Các giao tiếp DTE / DCE đợc thực hiện ở các TAF ,TRAU và IWF Để xây dựng các giao tiếp này mạng thông tin di động cải tiến khuyến nghị V.110 dành cho giao tiếp DTE / DCE trong trờng hợp DCE là mạng ISDN

+ RA1 thực hiện thích ứng tốc độ lần thứ nhất , ở đây nó cho ghép các thiết bị bổ sung với luồng cơ sở để tạo thành các luồng số có tốc độ 8kbps( cho luồng cơ sở có tốc độ ≤ 4,8Mbps ) và 16kbps (cho luồng cơ sở có tốc độ 9,6Mbps) Đối với các luồng số có tốc độ nhỏ hơn 4,8Mbps các bit đợc phát lặp

để đạt đợc tốc độ danh định 4,8Mbps Các khung ở RA1 có độ dài 5ms cho 9,6 Mbps và 10ms cho 4,8Mbps ở các khung này các bit thông tin cơ sở, các bit

bổ sung và các bit đồng bộ đợc ghép chung để đạt đợc tốc độ 16Kbps và 8Kbps

+ RA2 thực hiện biến đổi các tốc độ 16kbps và 8kbps cho phù hợp với mạng ISDN Việc biến đổi này đợc thực hiện bằng cách ghép 6 hoặc 7 bit “1” vào mỗi byte

Các đấu nối cho truyền số liệu bên trong mạng thông tin di động

*Đấu nối trong suốt ,T (Transparent )

-RAo có nhiệm vụ biến đổi luồng số dị bộ vào đồng bộ RA1’ ghép luồng

số cơ sở với các tín hiệu bổ sung để tạo thành các luồng số 12kbps ( cho tốc độ luồng cơ sở 9,6kbps) ;6kbps ( cho tốc độ luồng cơ sở 4,8kbps ) ; 3,6kbps( cho tốc độ luồng cơ sở ≤ 2,4kbps)

Các tốc độ thấp hơn 2,4kbps đợc phát lặp các bit thông tin để đạt đợc tốc

độ danh định là 2,4kbps và 1,2kbps bổ sung sẽ đợc đa thêm vào để đợc tốc độ 3,6kbps

-Luồng 12kbps đợc chia thành các khung có độ dài 5ms , mỗi khung chứa

60 bit trong đó có 48 bit từ luồng cơ sở và 12 bit bổ sung

-Luồng 6kbps đợc chia thành các khung 10ms ,mỗi khung có 60 bit với 48 bit cơ sở và 12 bit bổ sung

-Luồng 3,6kbps bao gồm các khung 10ms với 36 bit trong mỗi khung , trong đó có 24 bit dành cho luồng cơ sở còn 12 bit dành cho thông tin bổ sung

-Nhờ có các tốc độ bit thấp hơn 8kbps và 16kbps so với trờng hợp ISDN,

ta nhận đợc vị trí các bit d để thực hiện mã hoá kênh cho các khối 20ms ở giao diện vô tuyến

RA1 : Có nhiệm vụ biến đổi các luồng tôc độ trung gian 3,6kbps, 6kbps, 12kbps vào 2 luồng tốc độ trung gian 8kbps hoặc 16kbps , việc biến đổi này đợc thực hiện bằng cách chèn thêm các bit đồng bộ vào các khung ( RA1 thờng đợc

đặt ở BTS )

RA2 : Có nhiệm vụ biến đổi các tốc độ trung gian 8kbps và 16 kbps vào 64kbps bằng cách chèn thêm các bit “1” vào các byte ( RA2 thờng đợc đặt ở TRAU )

*Đấu nối không trong suốt , NT ( Non Transparent )

lỗi ở khối ở cách đấu nối này thông tin đợc phát lại mỗi khi đầu kia thu

đ-ợc số liệu sai Các khối 20ms đđ-ợc kiểm tra và đđ-ợc phát lại nếu lỗi ở khối này quá lớn

Giao thức để thực hiện quá trình truyền dẫn giữa TAF và IWF là giao thức

đoạn nối vô tuyến RLP

c) Giao diện TRAU_BTS

Để đơn giản thiết kế các đờng nối số liệu giữa BTS và TRAU thờng đợc sử dụng là các đờng 16kbps giống nh đờng tiếng Tổ chức khung 20ms cho các đ-ờng nối số liệu này đợc cho bởi bảng trên

2.2.1.3 Tìm gọi và thu không liên tục

Khi xảy ra một cuộc gọi vào MSC / VLR yêu cầu BSS thực hiện tìm gọi

MS ở một ô nào đó Nó cung cấp cho BSC nhận dạng thuê bao di động và danh sách các ô cần phát thông tin tìm gọi BSC có nhiệm vụ quản lý PCH (( tạo nhóm và lập thời gian biểu cho các bản tin tìm gọi ở chế độ thu không liên tục này DRX MS chỉ bật máy thu ở các thời điểm tơng ứng với các kênhcon dành cho nó

2.2.1.4 Chuyển giao

a)Chuyển giao

Chuyển giao là quá trình xảy ra khi MS đang có cuộc gọi hoặc đang tiến hành cuộc gọi ở một kênh lu lợng hoặc kênh riêng trong đó lu lợng cần chuyển sang một kênh khác Tồn tại các nguyên nhân chuyển giao sau đây :

*Chuyển giao đợc thực hiện khi lu lợng ở ô đang phục vụ đã ứ nghẽn , truy nhiên các ô lân cận còn cho phép lu lợng , chuyển giao này đợc gọi là chuyển giao lu lợng (Traffic Handover)

*Chất lợng thu giảm đáng kể do MS dời xa vùng phủ sóng của ô phục vụ chuyển giao này đợc gọi là chuyển giao cứu hộ ( Rescue Handover )

*Mặc dù ô đang phục vụ vẫn đảm bảo thông tin nhng chuyển giao sang ô tốt hơn để tối u mức nhiễu , chuyển giao này đợc gọi là chuyển giao giới hạn (Confinement Handover )

Các tiêu chuẩn chuyển giao

Chuyển giao cứu hộ đợc thực hiện dựa trên ba tiêu chuẩn :Tỷ số lỗi truyền dẫn , tổn hao đờng truyền , trễ đờng truyền ( xuất hiện ở vùng nông thôn khi sử dụng ô kích thớc lớn ) Cả MS lẫn BTS thgờng xuyên đo chất lợng truyền dẫn và mức thu MS phát các kết quả đo đến BTS với tốc độ một hoặc hai lần trong 1 giây

Tiêu chuẩn cơ bản cho chuyển giao giới hạn là chất lợng truyền dẫn so với các ô lân cận Do rất khó nhận đợc thông tin này nên thờng thì chuyển giao dựa trên tổn hao đờng truyền so với các ô lân cận Trong thực tế chỉ có tổn hao đờng xuống là đợc đo và nó đợc coi nh là tơng đơng với tổn hao đờng lên

Tiêu chuẩn cho chuyển giao lu lợng là thông tin về tải của các BTS ( thông tin này đợc MSC và BSC biết ) Chuyển giao lu lợng chỉ nói lên số lợng MS chỉ cần chuyển giao , còn MS nào phải chuyển giao thì lại phụ thuộc vào các tiêu chuẩn nói trên dựa trên các kết quả đo

2.2.2 Nguyên lý đa truy nhập

Tồn tại ba phơng pháp đa truy nhập :

+Da truy nhập phân chia theo tần số , FDMA: Mỗi MS đợc dành riêng một kênh với một cặp tần số để truy nhập đến BTS

38

+ Đa truy nhập phân chia theo thời gian,TDMA:Các MS sử dụng chung một kênh tần số nhng chỉ đợc truy nhập đến BTS ở các khoảng thời gian khác nhau

BTS TDMA

t1

BTS FDMA

N N

Trong đó 4,5MHz: khoảng cách thu phát

F U (MHz) = F L(n) +45MHz 1< n ≤124

n : số kênh tần số vô tuyến

Từ công thức trên ta tháy tổng số kênh tần số có thể tổ chức cho mạng thông tin di động là 124 kênh Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ sóng một ô của mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô sử dụng các tần số giống nhau hoặc gần nhau cũng phải xa nhau

2.2.2.2 Tổ chức đa truy nhập bằng cách kết hợp giữa TDMA và FDMA

Truyền dẫn vô tuyến ở thông tin di động đợc chia thành các cụm (Burst) chứa hàng trăm bit đã đợc điều chế Mỗi cụm đợc phát đi trong môt khe thời gian có độ lâu là 15/26ms ( 577às) ở trong một kênh tần số có độ rộng 200KHz , cho phép tổ chức các khung truy nhập theo thời gian , mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ ( 0 ữ7):Ts0, Ts1, ,Ts7

2.2.3 Quá trình xử lý các tín hiệu số và biến đổi vào sóng vô tuyến

Quá trình này đợc trình bày ở lớp vật lý 1 trong khuyến nghị của GSM

Phân

đoạn

3KHzb ps

456bit / 20ms 22,8kbps

Mật mã

hoá

Lập khuôn cụm

270kbps ởkhe thời gan ( TS )

Điều chế

Máy thu / giải

điều chế

Cân bằng Viterbi

Giải mật

mã Giải ghép xen Giải mã Viterbi Giải mã tiếng DAC Speaker

Xử lý tín hiệu số và biến đổi vào sóng vô tuyến ở MS

Khoảng cách giữa các sóng mang là 200KHz

Trong tơng lai khi mở rộng đến hệ thống DCS_1800 băng tần đớcử dụng

sẽ là từ (1710ữ1785)MHz cho dờng lên và (1805ữ1880)MHz cho đờng xuống

Để đảm bảo các quy định về tần số bên ngoài băng phải có một khoảng bảo vệ giữa các biên của băng (200KHz) , vì thế ở thông tin di động GSM _900

ta có 124 kênh tần số vô tuyến bắt đầu từ 890,2MHz và ở DCS _1800 ta có 374 kênh tần số vô tuyến bắt đầu từ 1710,2MHz Mỗi một kênh tần số vô tuyến đợc

tổ chức thành các khung TDMA có 8 khe thời gian Một khe thời gian có độ dài 15/26ms ≈ 577ms 8 khe thời gian của một khung TDMA có độ dài gần bằng 4,62ms

Tổ chức đa khung , siêu khung , siêu siêu khung

+ Đa khung 26khung (51 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ dài 120ms và chứa 26 khung Các khung này đợc sử dụng cho các kênh :Kênh điều

1 siêu siêu khung=2048 siêu khung=2715648 khung TDMA ( 3h28m53s760ms )

1 khung TDMA = 8 khe thời gian ( 120/ 26 ≈ 4615ms )

Tổ chức khung

khiển liên kết chậm SACCH ; kênh điêu khiển liên kết nhanh FACCH ( Fast Associated Control CHannel ) ; kênh lu lợng TCH (Traffic CHannel )

*Cụm động bộ , SB ( Synchronization Burst ) : Đợc sử dụng để đồng bộ thời gian cho MS Cụm chứa78 bit đợc mật mã hoá để mang thông tin vể FN của TDMA và mã nhận dạng trạm gốc BSIC, ba bit đuôi đầu và cuối , chuỗi hớng dẫn kếo dài64 bit và khoảng bảo vệ 8,25 bit SB đợc sử dụng cho SCH

*Cụm hiệu chỉnh tần số , FB (Frequency Correction Burst ): Sử dụng để

đồng bộ tầ số cho MS Cụm chứa 142 bit cố định bằng không để tạo ra dịch tần

số +67,7KHz trên tần số danh định , ba bit đuôi ( 0,0,0 ) đầu và cuối và khoảng bảo vệ 8,25 bit FB đợc sử dụng cho FCCCH

*Cụm truy nhập , AB : Đợc sử dụng để truy nhập ngẫu nhiên và truy nhập chuyển giao Cụm chứa 36 bit thông tin , 41 bit đồng bộ (( bit hớng dẫn , 8 bit

đuôi đầu , 3 bit đuôi cuối và khoảng bảo vệ 68,25 bit (252às) Sở dĩ cần khoảng bảo vệ dài vì khi MS truy nhập lần đầu ( hay sau chuyển giao ) nó không biết đ-

ợc định trớc thời gian , khoảng này dành cho khoảng cách 35Km)) AB đợc sử dụng cho TCH và RACH

42

TB3 57 bit được mật mã hoá F1 Chuỗi hướng dẫn 26 bit F1 57 bit được mật mã hoá TB3

TB3 142 bit cố định TB3

TB3 Chuỗi đồng bộ 41 Các bit được mật mã 36 TB3

TB3 Các bit hỗn hợp 58 Chuỗi hướng dẫn 26 bit Các bit hỗn hợp 58 TB3

TB3 39bit được mật mã hoá Chuỗi hướng dẫn 64 bit 39 bit được mật mã hoá TB3

1 khe thời gian = 156,25bit (15/ 26 ≈ 0,577ms )

GP 8,25

GP 8,25

GP 8,25

Cụm bình thường( cờ F chỉ tương ứng với TCH )

Cụm hiệu chỉnh tần số ( FC )

GP 8,25

Cụm đồng bộ ( SB )

GP 8,25

Cụm truy nhập (AB )

Cụm giả ( DB )

Tổ chức cụm