NÂNG cấp hệ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM lên 3 5g

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 3.5G ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nh

VIÖN §IÖN Tö VIÔN TH¤NG

Gi¸o viªn híng dÉn : TS TRÇN TRUNG DòNG

Sinh viªn thùc hiÖn : L£ §µO CH¦¥NG

Hµ Néi 2014

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại Các

hệ thống thông tin di động với khản năng giúp con người trao đổi thông tin mọi lúc, mọi nơi đã phát triển rất nhanh và đang trở thành không thể thiếu được trong xã hội thông tin ngày nay Bắt đầu từ các hệ thống thông tin di động thế

hệ đầu tiên ra đời vào năm 1946, các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hỗ trợ dịch vụ thoại và truyền số lệu tốc độ thấp Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay Trong tương lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẽ ngày càng tăng và có khản năng vượt quá thông tin thoại Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3.5G) ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)…Đến nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3.5G) đã được đưa vào khai thác thương mại ở nhiều nước trên thế giới Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng sẽ được triển khai trong cuối năm

2009 này Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3.5G là các

hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn

IMT-2000 Xuất phát từ định hướng này mà em chọn đề tài nghiên cứu Đề tài

“Nâng cấp hệ thống thông tin di động GSM lên 3.5G”

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Lịch sử phát triển

Thông tin vô tuyến luôn không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các

kỹ thuật tinh vi, bởi vậy quá trình phát triển của nó luôn theo sát sự tiến bộ của công nghệ điện tử Ý tưởng về sự liên lạc tức thời không quan tâm đến khoảng cách là một trong những giấc mơ lâu đời nhất của loài người, và giấc mơ đó đang ngày càng trở thành hiện thực với sự giúp đỡ của kỹ thuật Trong quá trình phát triển, mạng thông tin di động đã trải qua các giai đoạn sau:

• Giai đoạn 1 : Thế hệ thông tin di động thứ nhất hình thành từ những năm

40 gọi là thế hệ thứ nhất (1G) Hệ thống này sử dụng băng tần 150MHZ bao gồm 6 kênh, chuyển mạch nhân công và có phân cách kênh là

60MHZ Với khả năng phục vụ nhỏ, chất lượng và độ tin cậy của mạng

thấp, giá cả lại đắt và không phù hợp với đại đa số khách hàng

• Giai đoạn 2: Thế hệ thứ hai (2G) phát triển vào những năm 60 Hệ thống

này sử dụng băng tần 450 MHZ bao gồm 12 kênh Hệ thống này được gọi

là IMTS (Impoved Mobile Telephone Service), hệ thống sử dụng các công nghệ mới nhất: kết nối tự động quay số, hệ thống song công và truy nhập di động đa kênh

• Giai đoạn 3; Bắt đầu xuất hiện khái niệm mạng tế bào (tổ ong) Đây là

mạng tổ ong tương tự, nó được thiết kế để sử dụng hiệu quả hơn nguồn tần số có giới hạn, các trạm thu phát được sắp xếp theo các Ô hình tổ ong, mỗi ô được gọi là một cell Mạng này đã có khả năng sử dụng lại tần số, cho phép chuyển giao giữa các cell trong cùng một cuộc gọi

• Hệ thống sử dụng tần số 450÷ 900 MHz, với các mạng điển hình là:

• AMPS (Advanced Mobile Phone Service - Dịch vụ điện thoại di động tiên

tiến) là hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT&T và Motorola - Hoa

Kỳ đề xuất sử dụng vào năm 1982 AMPS được sử dụng ở khoảng 70

nước khác nhau trên thế giới và là tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay

• NMT (Nordic Mobile Telephone - Hệ thống điện thoại di động Bắc âu) là

hệ thống được sử dụng rộng rãi ở các nước Bắc âu NMT sử dụng tần số

450÷900 MHz, dùng cho các hệ thống nhỏ và trung bình

• TACS (Toàn Access Communications Service - Dịch vụ truyền thông hoàn toàn truy nhập) là tiêu chuẩn được sử dụng ở châu âu và nhiều nước khác TACS là mạng thiết kế cho số lượng thuê bao lớn, sử dụng tần số

900 MHZ- và được vận hành vào năm 1985

• Tất cả các mạng nói trên đều dựa trên mạng truyền thoại tương tự bằng phương pháp điều tần Vùng phủ sóng chỉ ở mức quốc gia, không có khả năng chuyển vùng giữa các nước với nhau

• Giai đoạn thứ tư Thế hệ thứ tư (4G) là các thế hệ dựa trên truyền dẫn số,

hệ thống này sẽ tích hợp mạng viễn thông với Intemet

1.2 Các ứng dụng của hệ thống thông tin di động

1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)

Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, nay được gọi là thế hệ thứ nhất (1G), sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động Với FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều vượt trội so với các kênh tần số có thể thì một số người bị chặn lại không được truy cập

Đặc điểm:

- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể

- Trạm thu phát gốc BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong cellular

Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động tiên tiến AMPS.

Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Tuy nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về

cả dung lượng và tốc độ

Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 1:

- Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ

- Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy đi động chuyển dịch trong môi trường fading đa tia

- Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng

- Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi

- Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở châu âu, làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở các nước khác

- Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp

Hình 1.1 mô tả phương pháp đa truy cập FDMA với 5 người dùng Hình

1.1(a) là phổ của hệ thống FDMA Ở đây, băng thông của hệ thống được chia thành các băng có độ rộng Wch Giữa các kênh kề nhau có một khoảng bảo vệ để tránh chồng phổ do sự không ổn định của tần số sóng mang Khi một người dùng gởi yêu cầu tới BS, BS sẽ ấn định một trong các kênh chưa sử dụng và giành riêng cho người dùng đó trong suốt cuộc gọi Tuy nhiên, ngay khi cuộc gọi kết thúc, kênh được ấn định lại cho người khác Khi có năm người dùng xác

định và duy trì cuộc gọi như hình 1.1(b),có thể ấn định kênh như trên hình 1.1(c).

Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cập mới ưu điểm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp Vì vậy đã xuất hiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2

Hình 1.1 Khái niệm về hệ thống FDMA: (a) Phổ tần của hệ thống FDMA; (b)

Mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng, (c) Phân bố kênh (khe),

giả thiết dung FDMA 3 kênh.

1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)

Hệ thống thông tin đi động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở châu âu và có tên gọi là GSM Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 lúc đó đã đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số Hệ thống 2G hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ sung khác Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động số

GSM được đưa vào từ năm 1993, hiện nay đang được các nhà mạng như

Vinaphone, MobiFone,Viettel khai thác rất hiệu quả theo tiêu chuẩn GSM.

Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế

số Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập :

- Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau

- Đa truy cập phân chia _theo mã (Code Division Multiple Access -CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau

1.2.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)

Các hệ thống thông tin di động thế hệ hai được xây dựng theo tiêu chuẩn: GSM, IS-95, PDC, IS-136 phát triển rất nhanh những năm 1990 Ngay từ những năm đầu của thập niên 90, Liên minh Viễn thông quốc tế - Vô tuyến ITU-R đã chú ý phát triển các hệ thống thông tin di động thế hệ 3, tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 (trước đây là FPLMTS) nhằm cải thiện và phát triển hệ thống di động hiện tại Ở châu âu, ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS (hệ thống viễn thông di động toàn cầu)

Để đến 3G có lẽ cần phải đi qua giai đoạn 2,5G Nói chung, 2.5G bao gồm một hoặc tất cả các công nghệ sau: Dữ liệu chuyển mạch gói tốc độ cao (HSCSD), Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS), Tốc độ dữ liệu nâng cao cho sự phát triển GSM hay toàn cầu (EDGE)

HSCSD là phương thức đơn giản nhất để nâng cao tốc độ Thay vì một khe thời gian, một trạm di động có thể sử dụng một số khe thời gian để kết nối

dữ liệu Trong các ứng dụng thương mại hiện nay, thông thường sử dụng tối đa

4 khe thời gian, một khe thời gian có thể sử dụng hoặc tốc độ 9,6kbit/s hoặc 14,4kbit/s Đây là cách không tốn kém nhằm tăng dung lượng dữ liệu chỉ bằng cách nâng cấp phần mềm của mạng (dĩ nhiên là cả các máy tương thích HSCSD) Nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là cách sử dụng tài nguyên vô

tuyến Bởi đây là hình thức chuyển mạch kênh, HSCSD chỉ định việc sử dụng các khe thời gian một cách liên tục, thậm chí ngay cả khi không có tín hiệu trên đường truyền.

Giải pháp tiếp theo là GPRS và dường như là giải pháp được nhiều nhà cung cấp lựa chọn Tốc độ dữ liệu của nó có thể lên tới 115,2kbit/s bằng việc dùng 8 khe thời gian Nó được quan tâm vì là hệ thống chuyển mạch gói, do đó nó không sử dụng tài nguyên vô tuyến một cách liên tục mà chỉ thực hiện khi có một cái gì đó để gửi đi GPRS đặc biệt thích hợp với các ứng dụng phi thời gian thực như email, lướt Web Triển khai hệ thống GPRS thì tốn kém hơn hệ thống HSCSD Mạng này cần các thành phần mới, cũng như cần sửa đổi các thành phần hiện có nhưng nó được xem là bước đi cần thiết để tiến tới tăng dung lượng, dịch vụ

Bước tiếp theo là cải tiến GSM thành Tốc độ dữ liệu nâng cao cho sự phát triển GSM hay toàn cầu (EDGE), tăng tốc độ dữ liệu lên tới 384kbit/s với 8 khe thời gian Thay vì 14,4kbit/s cho mỗi khe thời gian, EDGE đạt tới 48kbit/s cho một khe thời gian ý tưởng của EDGE lả sử dụng một phương pháp điều chế mới được gọi là 8PSK EDGE là một phương thức nâng cấp hấp dẫn đối với các mạng GSM vì nó chỉ yêu cầu một phần mềm nâng cấp trạm gốc Nó không thay thế hay nói đúng hơn cùng tồn tại với phương pháp điều chế khóa dịch tối thiểu Gaussian (GMSK), được sử dụng trong GSM, nên các thuê bao có thể tiếp tục

sử dụng máy di động cũ của mình nêu không cần được cung cấp chất lượng dịch

vụ tốt hơn Xét trên khía cạnh kỹ thuật, cũng cần giữ lại GMSK cũ vì 8PSK chỉ

có hiệu quả ở rùng hẹp, với vùng rộng vẫn cần GMSK Nếu EDGE được sử dụng cùng với GPRS thì sự kết hợp này được gọi là GPRS nâng cấp (EGPRS), còn sự kết hợp của EDGE và HSCSD được gọi là ECSD

WCDMA thực sự là một dịch vụ vô tuyến băng thông rộng sử dụng băng tần 5MHZ để đạt được tốc độ dữ liệu lên tới 2Mbit/s Hiện tại cả châu âu và Nhật Bản đều đang thử nghiệm/triển khai WCDMA và công nghệ này đang tiến triển nhanh trên con đường thương mại hoá

3G hứa hẹn tốc độ truyền dẫn lên đến 2,05Mbps cho người dùng tĩnh, 384Kbps cho người dùng di chuyển chậm và 128Kbps cho người sử dụng trên ôtô Công nghệ 3G dùng sóng mang 5MHZ chứ không phải là sóng mang 200KHZ như của CDMA nên 3G nhanh hơn rất nhiều so với công nghệ 2G và 2,5G.

1.2.4 Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3:

Thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được

đưa vào phục vụ từ năm 2001 Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng

mới nhưng cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2 (2G)

- Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:

+ 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng

+ 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.

- Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thộng tin di động thế hệ ba (3G):

+ Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:

• Đường lên : 1885-2025 MHz

• Đường xuống : 2110-2200 MHz

+ Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô

tuyến:

• Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

• Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông

+ Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài

đường, trên xe, vệ tinh

+ Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

• Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu

• Đảm bảo chuyển mạng quốc tế

• Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.

+ Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.

- Môi trường hoạt động của IMT-2000 được chia thành 4 vùng với các tốc

độ bit R b Phục vụ như sau:

Hình 1.5 Môi trường hoạt động của IMT - 2000

+ Vùng 1 : Toàn cầu, vệ tinh: R b = 9,6 Kb/s

+ Vùng 2: Ngoại ô, cell lớn: R b ≤144 Kbit/s

+ Vùng 3 : Thành phố, cell cực nhỏ : R b ≤384 Kb/s

+ Vùng 4: Trong tòa nhà , cell siêu nhỏ: R b ≤ 2 Mb/s

Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng sau:

Dịch vụ

di động Dịch vụ di động

- Di động đầu cuối-Di động cad nhân/Di động

dịch vụDịch vụ thông

tin định vị - Theo dõi di động/Theo dõi di động thông minh

Dịch vụ

viễn

thông

Dịch vụ âm thanh

- Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16 - 64kbps)

- Dịch vụ truyền thanh AM (32 - 64kbps)

- Dịch vụ truyền thanh FM (64 - 384kbps)Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số siêu tốc trung bình (64 - 144kbps)

- Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144kbps -

- Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥2Mbps)Dịch đa phương

tiện

- Dịch vụ video (384kbps)

- Dịch vụ ảnh động (384kbs - 2Mbps)

- Dịch vụ ảnh động thời gian thực (≥2Mbps)Dịch vụ

Internet

Dịch vụ Internet đơn giản - Dịch vụ truy cập Web (384kbps - 2Mbps)Dịch vụ Internet

thời gian - Dịch vụ Internet (384kbps - 2Mbs)Dịch vụ Internet

đa phương tiện

- Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (≥2Mbps)

độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên hoặc ngược lại

- Mạng phải cung cấp thời gian truyền đơn theo yêu cầu

- Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ mạng cố định

- Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là bao gồm cả thông tin

vệ tinh

Hiện nay, châu Âu và các quốc gia sử dụng GSM cùng với Nhật đang phát triển WCDMA 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 di động băng rộng mới được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp TDMA

Công nghệ WCDMA được nghiên cứu để đưa ra đề xuất cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 có các tính năng cơ sở sau:

- Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz

- Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả các tốc độ trên một sóng mang.

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

Ngoài ra công nghệ này còn được tăng cường các tính năng sau:

- Phân tập phát

- Anten thích ứng

- Hỗ trợ các cấu trúc thu tiên tiến

Như vậy, WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ ba giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong 3G thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất trước hết nhờ tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là các dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình

1.2.6 Sự khác nhau cơ bản giữa WCDMA và GSM

Để hiểu được nền tảng sự khác nhau cơ bản giữa hai hệ thống 2G và 3G,

ta tóm tắt các yêu cầu mới của các hệ thống thế hệ thứ 3 như sau:

- Tốc độ bit lên tới 2Mbit/s, và thay đổi theo yêu cầu về dải thông

- Tính chất đa phương tiện

- Yêu cầu chất lượng từ 10% lỗi khung và 10-6 BER

- Cùng tồn tại cả mạng thế hệ 2 và 3 và chuyển giao qua lại giữa chúng để

mở rộng vùng bao phủ và cân bằng tải

- Yêu cầu bất đối xứng lưu lượng giữa hướng lên và hướng xuống

- Hiệu quả sử dụng phổ tần cao

- Cùng tồn tại cả FDD và TDD

Sự phân tập về tần số Với dải tần 5 MHz tạo nên sự

đa dạng cho phân tập tần số Kỹ thuật nhảy tầnĐiều khiển chất

- TDD: là phương pháp ghép song công trong' đó đường lên và đường xuống được thực hiện trên cùng một tần số bằng cách sử dụng những khe thời gian luân phiên và được chia thành hai phần: phần phát và phần thu Thông tin đường xuống và đường lên được truyền dẫn luân phiên

Hình 1.6 Phân bố tần số trong FDD và TDD

4G hiện tại khi chúng ta mua một kết nối di động, kết nối ấy gắn với một hợp đồng, với các ràng buộc của nhà cung cấp mạng Người dùng hầu như không có bất cứ sự lựa chọn nào khác ngoài dịch vụ mà nhà cung cấp cung ứng Mỗi người ít nhất cũng có vài loại hợp đồng khác nhau để sử dụng các loại hình dịch vụ khác nhau: hợp đồng dùng điện thoại di động, hợp đồng dùng điện thoại

sự thành công của 4G!

Tình huống 1: Trước khi bạn đi ra khỏi nhà để đến nơi làm việc, bạn cần biết những thông tin như giờ tàu/buýt, tình trạng kẹt xe trên đường, cũng như dự báo thời gian cần thiết để đi đến chỗ làm việc Một khi người dùng chọn một

phương tiện đi lại, thì thông tin về thời gian, thời điểm chuyển đổi phương tiện tiếp theo, sẽ được cập nhật liên tục với thời gian thực Trong lúc ngồi trên phương tiện công cộng, bạn muốn đọc e-mail, nghe rađio, xem TV, kết nối với intranet của công ty để chuẩn bị tài liệu cho buối họp,….

Tình huống 2: Bạn có thể sẽ rất thích nhận được những thông tin shopping, hàng giảm giá, thông tin vui chơi giải trí hấp dẫn khi bạn ngồi relax ở nhà hay đang trong xe buýt Tuy nhiên sẽ có nhiều bạn lại rất ghét những thông tin kiểu thế này Do đó, dịch vụ này phải tùy theo sở thích, thói quen của từng người dùng Cũng tương tự ví dụ khi bạn đi du lịch sang một thành phố hay nước nào

đó, bạn sẽ rất hài lòng khi nhận được những thông tin hướng dẫn như bản đồ, những địa danh cần tham quan, các món ngon nên thưởng thức… Mỗi khi đến trước một địa điểm tham quan bạn sẽ nhận được thông tin cụ thể về lịch sử, đặc điểm nơi bạn đang tham quan Đặc biệt hơn nữa nếu các thông tin cung cấp đến bạn theo đúng tiếng mẹ đẻ của bạn

Trên đây chỉ là hai tình huống tiêu biểu mà người dùng trong tương lai chờ đợi Để làm được điều đó, hệ thống mạng 4G phải đặt người dùng vào vị trí trung tâm (user-centric), và các dịch vụ trong tương lai sẽ phải tính đến sở thích, yêu cầu, địa điểm, tình huống, thuộc tính của từng người dùng như nghề nghiệp, tuổi tác, quốc tịch…

Tổng kết chương 1

Chương 1 đã khái quát được những nét đặc trưng, ưu nhược điểm và sự phát triển của các hệ thống thông tin di động thế hệ 1, 2 và 3 , đồng thời đã sơ lược những yêu cầu của hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Thế hệ thứ nhất là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ truy cập phân chia theo tần số (FDMA) Tiếp theo là thế hệ thứ hai sử dụng kỹ thuật số với các công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA) Và hiện nay là thế hệ thứ ba đang chuẩn bị đưa vào hoạt động Thế hệ thứ tư cũng bắt đầu được nghiên cứu

So với hệ thống thông tin thế hệ 1 và 2 thì ta thấy những ưu điểm vượt trội của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 nói chung và mạng WCDMA nói riêng Nội dung chương đã đưa ra các thông số chính và những đặc điểm then chốt của mạng WCDMA Ngoài ra còn đề cập đến các giải pháp cãi trong mạng

và các vấn đề liên quan đến hoạt động của mạng như: nhiễu, chuyển giao mềm, điều chỉnh công suất kênh hoa tiêu Từ việc phân tích những ưu điểm cũng như những phức tạp khi triển khai hệ thống WCDMA, phần cuối cũng đã đề xuất vấn đề tăng cường chất lượng cho mạng như phân tập trong truyền dẫn, chùm sóng định hướng và sử dụng các đường phát lên tương thích

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 còn gọi là IMT- 2000 đã được các tổ chức quốc tế đưa ra các tiêu chuẩn về kỹ thuật nhằm đáp ứng kịp thời cho việc triển khai hệ thống vào thực tế Trong đó UMTS là một hệ thống thông tin di động có nhiều ưu điểm nổi trội hơn các hệ thống 2G Tuy nhiên nó phát triển dựa trên các thế hệ trước Chương này đã trình bày các vấn đề cơ bản về cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS, sơ lược về những dịch vụ và ứng dụng của

nó trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba Trong chương 2, ta sẽ tiếp tục nghiên cứu kỹ thuật trải phổ trong thông tin di động thế hệ thứ 3

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP (FDMA, TDMA, CDMA)

2.1 Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)

Đối với các hệ thống tế bào hiện đang được sử dụng kỹ thuật ghép kênh FDMA, đề chia toàn bộ băng tần được phân phối cho một nhà khai thác mạng tế bào (Khoảng 25 MHz) thành các kênh rời rạc Vì mỗi kênh thường có độ rộng dải là 30 KHz, cho nên hệ thống có tất cả 832 kênh khả dụng mỗi cuộc đàm thoại cần sử dụng hai tần số, cho nên mỗi nhà khai thác có 416 cặp tần số khả dụng Mỗi cặp có thể gán cho một thuê bao mạng tế bào vào bất kỳ lúc nào

Thiết bị di động sử dụng kỹ thuật FDMA Ýt phức tạp hơn so với các thiết

bị sử dụng các kỹ thuật ghép kênh khác và giá thành rẻ hơn Tuy nhiên, di mỗi kênh cần dùng một máy phát và một máy thu riêng biệt Cho lên FDMA đòi hỏi rất nhiều thiết bị tại vị trí trạm gốc Kỹ thuật FDMA có khả năng sử dụng được với cả hệ thống truyền dẫn số (Digital) lẫn các hệ thống truyền dẫn tương tự (Analog)

Sau đây là hình minh họa về kỹ thuật FDMA sử dụng cho hệ thống tế bào analog ở Hoa Kỳ:

Hình 2.1 FDMA

30 KHz kênh 1

30 KHz kênh 832

2.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA

Trong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chiathành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong chu kỳ một khung Tin tức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bit chỉ thị đầu gói, chỉ thị cuối gói, các bit đồng bộ và các bit dữ liệu Không như hệ thống TDMA, hệ thống TDMA truyền dẫn dữ liệu không liên tục và chỉ sử dụng cho dữ liệu số và điều chế số

Giả sử khe thời gian a gán cho MSa ở biên của cell còn khe thời gian b gán cho MSb đang ở sát trạm gốc, lúc này thời gian trễ của MSb có thể coi như bằng 0 Như vậy đuôi tín hiệu đường lên của MSa sẽ trùng với phần đầu tín hiệu đường lên của MSb Để tránh xung đột như thế, các MS phải kết thúc phải sớm hơn, khoảng thời gian rút ngắn này gọi là khoảng thời gian bảo vệ g, ta sẽ có giảm = 2R/C

Hình 2.2 Cấu trúc khung TDMA điển hình

Trên hình 2.2 chỉ ra cấu trúc khung điển hình của một khung TDMA Mỗi khung bao gồm một số cụm lưu lượng, thời gian bảo vệ được chèn ở đầu mỗi cụm để chống chồng lặp Cấu trúc khung là không cố định, nó có thể thay đổi để phù hợp với thông tin phát ở một tốc độ khác hoặc với sự thay đổi của lưu lượng Hai phương pháp thay đổi cấu trúc khung là : thay đổi số lượng cụm với

độ dài số liệu mỗi cụm không đổi hoặc thay đổi độ dài cụm với số lượng các cụm không đổi Trong TDMA bit mở đầu chứa thông tin về địa chỉ và đồng bộ

mà cả trạm gốc và MS dùng để nhận dạng

Ta có hình 2.3 cho thấy quá trình truy cập của một hệ thống TDMA 3 kênh với 5 người dùng :

Hình 2.3 Khái niệm về hệ thống TDMA: (a) Phổ tần của hệ thống TDMA; (b)

Mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh (khe),

giả thiết dung TDMA 3 kênh.

Đặc điểm:

- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số

- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy

di động và một băng tần được sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đến

trạm gốc Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau.

- Giảm số máy thu phát ở BTS

- Giảm nhiễu giao thoa

Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile - GSM)

Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA

Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong một giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50xl06 lệnh trên giây

2.1.1 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA

Thông tin đi động CDMA sử đụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người

sử dựng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi Ô (cell) trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN)

- Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể có thể gấp

từ 4 đến 6 lần hệ thống GSM), độ an toàn (tính bảo mật thông tin) cao hơn do sử dụng dãy mã ngẫu nhiên để trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa

đường tốt hơn, chuyển vùng linh hoạt Do hệ số tái sử dụng tần số là 1 nên không cần phải quan tâm đến vấn đề nhiễu đồng kênh.

- CDMA không có giới hạn rõ ràng về số người sử dụng như TDMA và FDMA Còn ở TDMA và FDMA thì số người sử dụng là cố định, không thể tăng thêm khi tất cả các kênh bị chiếm

Hệ thống CDMA ra đời đã đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn dịch vụ thông tin di động tế bào Đây là hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bit thông tin của người sử dựng là 8-13 kbit/s

Hình 2.4 Khái niệm hệ thống CDMA: (a) phổ tần; (b) Mô hình khởi đầu và duy

trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh.

CHƯƠNG III HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GMS 3.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GMS

Hình 3.1: Mô hình hệ thống

3.2 Các thành phần của hệ thống

Mạng thông tin di động mặt đất công cộng PLMN (Public Lang Mobile Netwơrk) theo chuẩn GSM được chia thành 3 phân hệ chính sau:

- Phân hệ chuyển mạch - NSS : Network Switching Subsystem

- Phân hệ vô tuyến - RSS = BSS + MS : Radio Subsystem

- Phân hệ vận hành và bảo dưỡng - OMS : ốperation and Maintenance Subsystem

3.2.1 Phân hệ chuyển mạch NSS

Hình 3.2: Phân hệ chuyển mạch - NSS

Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác

3.2.2 Trung tâm chuyển mạch di động MSC

Tổng đài di động MSC (Mobile 'services Switching Center) thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC (Gateway MSC)

Chức năng chính của tổng đài MSC :

- Xử lý cuộc gọi (Cán Processing)

- Điều khiển chuyển giao (Handover Control)

- Quản lý di động (Mobility Management)

- Tương tác mạng IWF (interworking Function): qua GMSC

Hình 3.3: Trung tâm chuyển mạch di động MSC 3.2.3 Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Ho me Location Register):

HLR là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao, các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao

Hình 3.4 Bộ ghi định vị thường trú HLR 3.2.4 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register).

VLR là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của MSC Mỗi MSC có một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC Ngay cả khi MS lưu động vào một vừng MSC mới VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC nào Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể coi VLR như một HLR phân bố VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC Nhưng khi thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị

Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC!VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR

VLR bao gồm:

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI

- Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS

- Danh sách các dịch vụ mà MS được và bị hạn chế sử dụng

- Trạng thái của MS ( bận: busy; rỗi: idle)

Hình 3-5 Bộ ghi định vị tạm trú VLR

3.3 Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register).

EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng di động quốc tế (IMEI-Intemational Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu về phần cứng của thiết bị Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:

- Nếu ME thuộc danh sách trắng (White List) thì nó được quyền truy nhập

và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký

- Nếu ME thuộc danh sách xám (Giấy List), tức là có nghi vấn và cần kiểm tra Danh sách xám bao gồm những ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất thiết bị) nhưng không nghiêm trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống

- Nếu ME thuộc danh sách đen ( Black List ), tức là bị cấm không cho truy nhập vào hệ thống, những ME đã thông báo mất máy

Hình 3.6 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EM

3 3.1 Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center).

AuC được nối đến HLR, chức năng của AuC là cung cấp cho HLR các tần số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật Đường vô tuyến cũng được AuC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao Cơ sở dữ liệu của AuC còn ghi nhiều thông' tin cần thiết khác khi thuê bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép

Hình 3.7 Trung tâm nhận thực AuC.

3.3.2 Phân hệ vô tuyến RSS = BSS+MS.

3.3.2.1 'Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem)

BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua giao diện vô tuyến Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch SS Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài

và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với phân hệ vận hành và bảo dưỡng OSS

Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm :

- TRAU (Transcoding and Rate Adapter Ung): Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ

- BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc

- BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc

- BSS kết nối với NSS qua luồng PCM cơ sở 2 Mbps

3.3.2.2 BỘ TRAU (XCDR) : Transcoding and Ra te Adaption Unit hoặc XCDR: TransCoDeR

Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s) trước khi chuyển đến tổng đài TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu IRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể được đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC

và MSC

Hình 3.8: TRAU

3.3.2.3 Bộ điều khiển trạm gốc BSC : Base Station Controller

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và chuyển giao Một phía BSC được nối với BTS, còn phía kia nối với MSC của phân hệ chuyển mạch SS Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện A.bis

Các chức năng chính của BSC:

Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cắt

và các kênh logic của chúng Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo

đạc và xử lý, chẳng hạn như lưu lượng thông tin ở một cái, môi trường vô tuyến,

số lượng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành công và thất bại

Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước khi đưa vào khai thác, BSC lập

cấu hình của BTS ( số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm ) Nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi

Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và

giải phóng các đấu nối tới máy di động MS Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC giám sát Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc đấu nối được ở máy di động và TRX gửi đến BSC Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc đấu nối BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạt được chất lượng cuộc gọi tốt hơn Trong trường hợp chuyển giao sang cell của một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC Bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cái này sang kênh của cell khác trong trường hợp cell này bị nghẽn nhiều

Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các

đường truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin Trong trường hợp có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến

dự phòng

3.3.2.4 Trạm thu phát gốc BTS (Base Tranceiver Station):

Một BTS bao gồm các thiết bị thu/phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten và

bộ phận mã hóa và giải mã giao tiếp với BSC BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vục vùng phủ sóng nhất định gọi là

tế bào (cell)

Trạm thu phát gốc BTS thực hiện các chức năng sau :

- Thu phát vô tuyên (Radio Carrier Tx and Rx)

- Ánh xạ kênh 1ogic vào kênh vật lý (Logical to physical Ch Mapping)

- Mã hóa/giải mã hóa (Coding/Decoding)

để xác thực và các thông tin khác IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân

Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng :

- Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường

vô tuyến

- Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ

gọi là SIM cam Trừ một số trường hợp đặc biệt như gọi cấp cứu thuê bao chỉ

có thể truy nhập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy

3.3.2.6 Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS: Operatỉon and

Maintenance Subsystem

Thực hiện 3 chức năng chính :

3.3.3.2 Bảo dưỡng:

Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc, nó có một số quan hệ với khai thác Các thiết bị ở hệ thống viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số các sự cố hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra Bảo dưỡng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế các thiết bị có sự

cố, cũng như việc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa

Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý của TMN (Telecommưmcation Management Network - Mạng quản lý viễn thông) Lúc này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (MSC, HLR, VLR, BSC, và các phần tử mạng khác trừ BTS) Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối tới máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người - máy Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là trung tâm vận hành và bảo dưỡng (OMC - Operation and Maintenance Center)

Trung tâm vận hành và bảo dưỡng OMC

Phân loại OMC :

- OMC-S (switching): quản lý phân hệ NSS

- OMC-R (Radio) : quản lý phân hệ B S S

OMC thực hiện các chức năng :

- Quản lý cảnh báo - Event/alarm management

- Quán lý lỗi.- Fault management

- Quản lý chất lượng - performance management

- Quản lý cấu hình - conflguration management

- Quản lý bảo mật - sercurity management

3.3.3.3 Quản lý thuê bao:

Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung Nhà khai thác có thể thâm nhập được các thông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi rồi gửi đến thuê bao Khi đó HLR, SIM-Card đóng vai trò như một bộ phận quản lý thuê bao

3.3.4 Sử dụng các giao diện tiêu chuẩn

Trong mạng tế bào mỗi thiết bị được sử dụng là được chế tạo bởi một nhà sản xuất Điều đó là vì một hãng sản xuất chỉ sản xuất thiết bị đã được thiết kế để thông tin với nhau Tình trạng này có thể rất có lợi cho các hãng sản xuất như họ

có ảnh hưởng lớn lên sự định giá các sản phẩm của họ, nhưng lại là điều không

có lợi đối với người sử dụng điện thoại di động và nhà khai thác mạng vì giá thành thiết bị cao

Với hệ thống thông tin di động số GSM thì ngược lại, vì do các giao diện tiêu chuẩn như C7 và X25 được sử dụng trong toàn hệ thống Điều này có nghĩa

là các nhà quy hoạch hệ thống có thể lựa chọn thiết bị với giá thành khác nhau của các hãng sản xuất khác nhau Vì vậy, sự cạnh tranh giữa các hãng sản xuất với nhau sẽ tăng lên và giá thành sẽ hạ xuống

Ngoài ra, các nhà thiết kế mạng sẽ có nhiều linh hoạt hơn khi đặt mua các cấu kiện của mạng, tức là họ có thể tạo ra nhiều hiệu quả sử dụng ở các đường truyền mặt đất mà họ đang khai thác

3.3.5 An toàn và bảo mật tuyệt đối

Vấn đề an toàn được xem đứng đầu danh mục các vấn đề sẽ được cạnh tranh của các nhà khai thác ở các hệ thống tương tự Trong một vài hệ thống thế

hệ đầu có khoảng 20 % cuộc gọi bị ăn cắp Để bảo mật số liệu và thoại được tết, GSM đưa ra đề nghị bảo mật cả về phương pháp truyền dẫn trên giao diện vô tuyến và cả ở cách thức lưu lượng được xử lý trước khi truyền dẫn Các dữ liệu được điều khiển và báo hiệu sẽ được mật mã cùng với các kỹ thuật nhận thực thuê bao tinh vi sẽ loại trừ việc ăn cắp cuộc gọi Ở hệ thống GSM, thiết bị di

động sẽ được nhận dạng một cách độc lập từ thuê bao di động Mỗi máy di

động có một số nhận dạng được mã hoá cứng khi sản xuất để kiểm tra nếu như

nó được khai báo là đã bị mất cắp

Hệ thống GSM đảm bảo ở một mức độ cao tỉnh bảo mật cho các thuê bao, các cuộc gọi sẽ được số hoá, mã hoá và sau đó được gài mật mã trước khi phát lên không gian

3.3.6 Chuyển vùng nhanh hơn

Chuyển vùng xảy ra khi máy di động di chuyển giữa các cell Một cuộc gọi sẽ được chuyển từ một kênh này đến kênh khác và từ một cell này đến một cell khác để duy trì cuộc gọi được liên tục Trong các hệ thống tương tự hiện có, chỉ có thuê bao rất tốt mới nhận ra một chuyển vùng đã xảy ra Còn hệ thống GSM đã giải quyết vấn đề này và quá trình chuyển vùng được điều khiển chặt chẽ hơn nhiều GSM cho phép đưa nhiều GMS cho phép đưa nhiều yếu tố vào tính toán và được tính toán chi tiết hơn (Đo cường độ tín hiệu của các cell lân cận)

3.3.7 Nhận dạng thuê bao

So với các hệ thống tương tự, mỗi thuê bao di động được nhận dạng bởi

số máy điện thoại mà nó được gắn lên thiết bị di động của nó Vì vậy, nếu thuê bao muốn thu/phát các cuộc gọi thì cần phải có thiết bị di động Trong hệ thống GSM, thuê bao và thiết bị di động được nhận dạng một cách riêng rẽ Thuê bao

được nhận dạng bằng một card thông minh (Smart cam), được biết như một khối nhận dạng thuê bao SIM Nghĩa là người sử dụng chỉ cần mua thuê bao ở một hệ thống di động nhưng có khả năng sử dụng cho nhiều kiểu thiết bị di động khác nhau (Fax, Computer, điện thoại di động).

Nghĩa là khi di chuyển thuê bao chỉ cần mang theo SIM card của nó Vì SIM

card nhận diện người sử dụng nên bất kỳ nơi nào các cuộc gọi của thuê bao tạo

ra Hoá đơn tính cước sẽ luôn luôn được được gửi tới bộ ghi định vị thường trú ( HLR ) của thuê bao

3.3.8 Tính tương thích với ISDN

ISDN là một tiêu chuẩn mà hầu hết các nước đang phát triển đã cam kết thực hiện Đây là một mạng thông tin mới và tiên tiến được thiết kế để truyền

thoại và số liệu thuê bao trên các đường truyền thoại tiêu chuẩn Mạng GSM đã

được thiết kế để khai thác với hệ thống ISDN và sẽ cung cấp các đặc tính có thể tương thích với nó

3.4 Báo hiệu số 7 trong mạng

3.4.1 Tổng quan

Báo hiệu trong mạng di động phức tạp hơn trong mạng điện thoại thông thường vì 'các thuê bao di động (MS) có thể di chuyển quanh mạng nên phải có yêu cầu cập nhật vị trí địa lý của các MS và để xử lý sự thay đổi sang kênh lưu

lượng mới (chuyển ô) khi IMS đang di chuyển từ một ô tới ô khác Điều này

yêu cầu phải có một hệ thống báo hiệu nhanh và mạnh Mạng di động số GSM

sử dụng hệ thống báo hiệu số 7

Sơ đồ báo hiệu số 7 trong mạng GSM

Hình 3.9 Sơ đồ báo hiệu số 7 trong mạng GSM

3.4.2 Sử dụng SCCP

Trong mạng GSM, SCCP được sử dụng trong những trường hợp sau:

 Ở giao diện A giữa MSC và BSC SCCP được sử dụng bởi hai phần ứng dụng: phần ứng dụng BSS (BSSAP) để điều khiển cuộc gọi và các nhiệm vụ liên quan và phần ứng dụng vận hành và bảo dưỡng BSS (BSSOMAP) cho các mục đích khai thác và bảo dưỡng Sử dụng giao thức lớp 0 và lớp 2