Đề cập các đặc điểm truyền dẫn vô tuyến cũng như các giao diện trong hệ thống thông tin di động GSM

- Các dịch vụ tiếng với tính năng liên quan nh: Codec tiếng toàn tốc tăng cờngEFC : Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng - Dịch vụ mạng thông minh nh: CA

.Lời nói đầu

Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp viễnthông phát triển nhanh nhất và mang lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khaithác viễn thông Đối với nhiều khách hàng viễn thông, nhất là các nhà doanhnghiệp, 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 hànggiầu 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 ngừngtăng 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 độngGSM” Đồ án bao gồm 3 chơng:

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 cáccông 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 ýkiến và bổ sung

Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến quý báo của các thày cô giáo đãdậy em trong những năm vừa qua

Nhân đây em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phan Kiên đã nhiệt tìnhhớng 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 tốtnghiệp

Hà Nội, ngày … tháng ….năm 2004 tháng … tháng ….năm 2004 năm 2004

Sinh viên

Đỗ Văn Quỳnh

TổNG 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 đợcthiết kế để tơng tác với hệ thống nội hạt,cho phép ngời sử dụng gọi điện thoại nộihạt và đờng dài

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

Mạng thông tin di dộng thực hiện nh là một mạng nhiều ô vô tuyến cạnhnhau để cùng đảm bảo vùng phủ sóng của vùng phục vụ Mỗi ô có một trạm vôtuyến gốc, BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến Các kênh này khácvới các kênh đợc sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa.Một bộ điềukhiển trạm gốc, BTS điều khiển một nhóm BTS BTS điều khiển các chức năngnh: 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 cáccuộc gọi đến từ mạng thoại chuyển mạch công cộng, PSTN ;mạng số liên kết đadịch vụ, ISDN ; mạng đi động mặt đất công cộng, PLMN ; mạng số liệu côngcộng, 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 sốcác 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 bổsung, các thông số nhận thực Ngoài ra sẽ có thông tin về vị trí của, MS ( hiệnthời MS đang ở vùng MSC nào? ) thông tin này thay đổi khi MS đi động MS sẽgửi 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 cungcấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảomật 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 cầnthiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR Có thể coi VLR nh một HLRphân 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 dạngthuê bao, SIM là một khối vật lý tách riêng: chẳng hạn nh một Card IC SIMcùng với thiết bị trạm hợp thành MS Không có SIM, MS thông thể truy nhập đếnmạng đi động( trừ trờng hợp gọi khẩn) Khi liên kết đăng ký thuê bao với CardSIM chứ không với MS Đăng ký thuê bao có thể sử dụng trạm MS khác nh củachính 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 kiểmtra sự hợp lệ của thiết bị Bằng cách náy có thể cấm một MS có dạng không đ ợcchấp thuận

2

Hệ thống khai thác và hỗ trợ, OSS đợc nối đến tất cả các thiết ở hệ thốngchuyển 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:

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

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

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

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

5 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

đợc đa ra trên hình vẽ sau:

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

- IS – 54B TDMA

- IS – 136 TDMA

- IS – 95 CDMA

- PDC : Hệ thống tổ ong số cá nhân

- DECT : Viễn thông không dây số tăng cờng

- GSM : Hệ thống thông tin di động toàn cầu

- CT – 2 : Điện thoại không dây –2

ERMES FLEX

U M T S

IMT200

FPLMTS

3 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 từcác 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 tiêuchuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT – 2000 ( trớc đây làFPLMTS ) ở Châu Âu, ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệthống này với tên gọi là MUTS (: hệ thống viễn thông di động toàn cầu ) Hệthống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2GHz Nó sẽ cung cấp rất nhiều hình loạidịch 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 hệthống vô tuyến thế hệ bốn có tốc độ cho ngời sử dụng lớn hơn 2 Mbps ở hệthống 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 rộngbăng tần 64GHz

5 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 liệunh: nén số liệu của ngời sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ caoHSCSD , 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, mởrộng bảng chữ cái, mở rộng tơng tác giữa các SMS

- Các cải thiện chung nh: chuyển mạng GSM - AMSP, các dịch vụ định vị,

t-ơng 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 cờngEFC : Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng

- Dịch vụ mạng thông minh nh: CAMEL

- Các dịch vụ bổ sung nh: chuyển hớng cuộc gọi, hiện tên chủ gọi, chuyểngiao 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 ( mạngphải 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 yêucầu Ngoài ra cẩn đảm bảo đờng truyền vô tuyến không đối xứng với: tốc độbit 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 nốichuyển mạch cho tiếng, các dịch vụ Video, các khả năng số liệu gói cho cácdịch 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 vệtinh )

Hiện nay Châu Âu và những ngời sử dụng GSM cùng với Nhật Bản đang pháttriển 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

6

1.2 Cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động

AUC

EIR

MSC

DMH Các VLR

TE2

TE2

TA W

D

H

B G

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 làcác bộ phận riêng rẽ hay đặt chung với các phần tử logic khác Tuy nhiên cácphần tử này phải tơng tác với nhau để kết hợp hoạt động Để tơng tác, các bản tinphải 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 hợpkhác nhau của bọ thích ứng tốc độ, TA phụ thuộc vào loại hình dịch vụ đợc cungcấp

cấu trúc chung của một trạm di dộng(MS)

Trạm di động (MS) là thiết bị duy nhất mà ngời sử dụng có thể thờngxuyên nhìn thấy của hệ thống MS có thể là thiết bị đặt trong ô-tô hay thiết bịxách 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 sửdụng (nh: micro, lao, màn hình hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặcgiao 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 phátthu, giải điều chế và phần số thực hiện các chức năng xử lý số, điều khiển và báohiệu ở các máy cầm tay mới nhất các chức năng trên đợc tích hợp trên một tấmmạch in cùng với một số vi mạch chuyên dùng

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

Cấu trúc chung của một trạm di động MS

giải điều chế để lấy ra luồng số Mức trung tần đợc đo để đánh giá cờng độtín hiệu thu đợc từ trạm gốc chủ cũng nh các máy phát ở các trạm gốc lân cậnkhi cần giám sát chúng

c 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 bịméo 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 16s

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

d 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 lýcác kênh báo hiệu nh SDCCH, FACCH, SACCH mà còn xử lý các kênhtiếng 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

đ-ợc chuyển đến CODEC tiếng Trong luồng số cho tiếng có thể xuất hiệnkênh báo hiệu FACCH, khi này cờ lấy trộm phải lập 1

e Khối điều khiển và báo hiệu: Thực hiện tất cả các chức năng điều khiểncủa MS Các chức năng này bao gồm: Điều khiển công suất, chọn lựa cáckênh cần sử dụng khác nhau và rất nhiều các chức năng khác của MS Phụthuộc 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 điềukhiển và báo hiệu rồi đợc chuyển đến (hoặc nhận từ khối mã hoá kênh)

f Khối tạo lập khuôn cụm: đặt các bit đã mã hoá kênh vào đờng phải theomột cấu trúc cụm tơng ứng và bổ xung thêm chuỗi hớng dẫn, các bit đuôi

cờ lấy trộm phải là 1

g - 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 bộtrộn nâng tần để chuyển tín hiệu đã điều chế ở trung tần vào băng tần900MHz Bộ khuếch đại công suất tăng tín hiệu phát ra đến mức cần thiếttuỳ theo sự điều khiển của trạm gốc, bộ lọc phát giới hạn băng tần phátvào trong kênh tần số đợc cấp phát để đảm bảo rằng tần số đợc phát khônggây nhiễu cho các kênh cấp phát để đảm bảo rằng tần số đợc phát khônggây nhiễu cho các kênh khác trong mạng GSM hoặc các mạng vô tuyếnkhác

h Bộ tổng hợp tần số: đảm bảo cung cấp các chuẩn định thời cho đồng hồbit, 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 đợcduy trì nhờ kênh FCCH mà trạm này tìm đợc trên kênh điều khiển quảngbá Một số MS có thể không sử dụng trung tần và cấu trúc của khối điềukhiển có thể khác nhau tuỳ thuộc vào vi mạch chuyên dùng (ASIC)

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 giaodiện vô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một sốcác chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển đổi mã vàtốc độ TRAU TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặcthù 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 cóthể 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 đótín hiệu thu đợc biến đổi vào trung tần ở bộ biến đổi hạ tần rồi đa đến xử lýbăng gốc thu (ở máy thu không đổi tần tín hiệu thu đợc đa thẳng đến khốinày), 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 raluồng số và đa nó đến khối phân kênh Khối này ấn định các phần khác nhaucủa luồng số đến các khe thời gian và các kênh logic khác nhau tơng ứng vớicác MS khác nhau

- Bộ CODEC kênh: giải mã luồng bit thu đợc từ các kênh logic khác nhau vàquyết định nếu là kênh báo hiệu thì gửi đến khối báo hiệu còn nếu là số liệu haytiếng 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 đốivới CODEC tiếng

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

độ13Kbps

thành 16Kbps trớc khi phát đến BSC ở giao diện A-bis

* CODEC tiếng: thực hiện chuyển đổi luồng só tiếng 13Kbps vào 104Kbpssau đó vào 64kbps ở đờng lên ở đờng xuống 64Kbps đợc chuyển đổi vào13Kbps rồi đợc đa đến CODEC kênh

* Khối báo hiệu giao diện logic giữa mạng và các MS cho các bản tin điềukhiển Rất nhiều bản tin báo hiệu đợc truyền trong suốt qua BS, các bản tinnày 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 tinnày 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 củaMS

* 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 tinnày 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 khốighép 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 làquá trình tơng tự nên cần có bộ DAC

10

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

64Kbps 64Kbps

Cấu trúc chung của một trạm thu phát gốc BTS

13kbps16kbps

* Máy phát: có các bộ lọc để loại bỏ tần số gây nhiễu cho các dịch vụ vôtuyến khác Nó cũng điều khiển mức công suất ra tuy theo nhóm công của BS vànếu điều khiển công suất đợc thực hiện ở BS thì có thể thiết lập mức công suấtkhác 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

2.2.3 Bộ điều khiển trạm gốc, BSC

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cảc các giao diện vô tuyến thông qua cáclệnh 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 đợcnối với BTS còn phía kia nối với MSC

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)

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:

PSD-D ST-7

TRX

8 8 SPP TRXC

đ ợc đặt lên TS16

Đến TRI khác

của tổng đài AXE-10

Ký hiệu báo hiệu MSC/BSC/BTS

báo hiệu BSC/ TRI điều khiển

l u l ợng 16kbps

l u l ợng 64kbps

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

- 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 lợng16Kbps; báo hiệu nhận đợc từ giao diện V.11 vào luồng 2M trớc khi đalên chuyển mạch thời gian( thực hiện ở RTT(đầu cuối truyền đẫn vôtuyến)) Ngoai ra TRI còn chuyển tiếp báo hiệu và lu lợng đến BTS phíasau

 Bộ điều khiển thu phát TRXC đóng vai trò nhử khối điều khiển ở FU cónhiệm 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

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 cácngời sử dụng mạng thông tin di động Một mặt MSC giao diện với BSC, mặtkhác 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 cổngthích ứng các chức năng tơng tác, IWF Mạng thông tin di động cũng cần giaodiện với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này choviệc truyền tải số liệu của ngời sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử củamạng

Để kết nối MSC với một mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyềndẫn của mạng thông tin di động với các mạng này Các thích ứng này gọi là cácchức năng tơng tác, IWF IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức vàtruyền dẫn Nó cho phép kết nối với các mạng : PSPDN hay CSPPDN, nó cũngtồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN, nó còn có thể đợcthực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng

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 khôngphụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao HLR cũng chứa các thông tin liênquan đến vị trí hiện thời của thuê bao Một chức năng con của HLR là nhận dạngtrung tâm nhận thực AUC , nhiệm vụ của trung tâm này là quản lý an toàn sốliệu của các thuê bao đợc phép

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 sốliệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tơngứng và đồng thời lu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chínhxác hơn HLR Các chức năng VLR thờng đợc liên kết với các chức năng củaMSC

12

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 mộtcuộc gọi từ mạng ngoài đến ngời sử dụng thông tin di động, trớc hết cuộc gọiphải 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 thôngtinvề vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuêbao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú) Muốn vậy trớc hết các tổng đài cổngphải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cân thiết và hỏiHLR này Tổng đài cổng có một giao tiếp với các mạng bên ngoài, thông quagiao tiếp này làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng thôngtin di động Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tơngtác với các phần tử khác của mạng thông tin di động Về phong diện kinh tếkhông phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà nó thờng đợc kết hợp vớiMSC

vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố; khai thác cũngbao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểmhiện 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: Mạngquản lý viễn thông TMN Khi này một mặt hệ thống khai thác và bảo dỡng đợcnối đến các phần tử của mạng viễn thông (Các MSC, BSC, HLR và các phần tửmạng khác trừ BTS, vì truy nhập đến BTS đợc thực hiện qua BSC) Mặt khác hệthống khai thác và bảo dỡng lại đợc nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giaotiếp ngời máy Hệ thống này thờng đợc gọi là trung tâm khai thác và bảo dỡngOMC

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 củakhai 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 sốthiết bị OS riêng Việc quản lý thuê bao đợc thực hiện thông qua một khoá nhậndạng bí mật duy nhất cho từng thuê bao AUC quản lý các thông tin nhận thực vàmật mã liên quan đến từng cá nhân thuê bao dựa trên khoá bí mật này, đợc lu giữvĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ ở MS ở GMS bộ nhớ này có dạng SIM-Card cóthể rút ra và cắm lại đợc

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 Mộtthiết bị không đợc phép sẽ bị cấm (lu ý: khác với thiết bị, sự đợc phép của thuêbao đợc xác nhận bởi AUC)

 Giao diện A-bis (BTS đến BSC).

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

 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 cáctổng đài của mạng di động

 Giao diện Di động ( MSC với EIR )

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

 Giao diện Mi (MSC với PLMN): là giao diện với mạng thông tin di độngkhác

 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 đợckết 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 kếtnối 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 tổchức theo một cấu trúc địa lý nhất định sao cho co thể theo dõi đợc vị trí thuêbao

1.2.3.1 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR.

14

Một thông tin di động đợc phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùngnhỏ 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 nàygồm :

 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 vàomột vùng mạng nào đó phải đợc thực hiện thông qua tổng đài cổng Các vùngmạng 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 lànơi thực hiện chức năng hỏi về định tuyến cuộc gọi kết cuối ở MS GMSC chophép hệ thống định tuyến các cuộc gọi vào từ mạng ngoìa đến nơi nhạn cuốicùng: các MS bị gọi

1.2.3.3 Phân chia theo vùng định vị

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị LA.Vùng định vị là một phần MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự

do mà không cần cập nhận thông tin về vị trí cho MSC/VLR quản lý vi trí này

Có thể nói vùng định vị là vị trí cụ thể nhất của MS hoà mạng cầm thiết để địnhtuyến cho một cuộc gọi đến nó ở vùng định vị này thông báo tìm sẽ đựoc phátquảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi Hệ thống có thể nhận dạng vùng định

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

PSTN

PLMN ISDN

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 bằngmã nhận dạng BSIC Vùng phủ sóng của các ô thờng đợc mô phỏng băng hìnhlục giác để tiện cho viêc tính toán thiết kế

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 mặtphẳng chức năng xếp thành các tầng Mặt phẳng thấp nhất để truyền dẫn thôngtin giữa các phần tử cách xa nhau dựa trên môi trờng vật lý cứng Trong khi đómặt phẳng cao nhất thể hiện cảnh nhìn từ nguời sử dụng bên ngoài Mỗi lớp( mặtphẳng) 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 phântử(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 hiệntheo các mục tiêu của lớp Ngoài tổ chức phân lớp nói trên(dựa trên khái niệmcung cấp dịch vụ của lớp này cho lớp khác còn có tổ chức theo thời gian Nóichung các lớp thấp hơn tơng ứng với phạm vi thời gian ngăn hơn, trong khi đócác lớp cao hơn sẽ nhóm các chức năng có phạm vị thời gian lâu hơn ở mỗi lớpcác phần tử cộng tác với nhau để cung cấp dịch vụ cần thiết qua việc trao đổỉthông tin Các quy tắc của các trao đổi đợc xác đinh bởi các điểm chuẩn nơi màdòng thông tin cắt ngang một giao diện giữa hai phần tử khac nhau.Các quy tắcnày đợc gọi là các giao thức báo hiệu ( không nên nhầm lẫn giữa giao diện vàgiao thức) Giao diện là nơi tiép xuác giữa hai phần tử lân cận và vì thế nó có thể

16

MSC

VLR

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

Mặt phẳng phân

bố chức năng

Phân bố không gian Phân lớp mặt phẳng chức năng

Tăng tức

trừu t ợng

MS BTS BSC MSC/VLR HLR GMSC CM

mang các dòng thông tin thuộc nhiều cặp phần tử khác nhau: nhiều giao thứckhác nhau.

Từ hình vẽ cho thấy cấu trúc tổng quát các mặt phẳng chức năng của hệthống thông tin di động Mạt phẳng dới cùng là cở sở của hệ thống viên thông:mặt phẳng truyền dẫn Nó cung cấp các phơng tiện truyền dẫn cho các nhiêucầu thông tin của các ngời sử dụng cũng nh trao đổi thông tin giữa các phần tửcông tác truyền dẫn là lĩnh vực của các sự kiện có phạm vi thời gian rất ngắt, từvài s( điếu chế Bit) đến vài giây (truyền dẫn bản tin)

Mặt cao hơn tiếp theo la mặt quản lý các tài nguyên truyền dẫn ở cácmạng viễn thông mặt này thờng đợc nhóm chung với các chức năng quản lýthông tin vì quản lý mạch cố định thể hiện một bộ phận nhỏ của vấn đề này.Tuy nhiên ở một hệ thông tổ ong nh thông tin di động việc quản lý các tàinguyên truyền dẫn là một vấn đề phức tạp và vì thế cần một mặt phẳng chứcnăng riêng Mặt phẳng này gọi là lớp quản lý tài nguyên vô tuyến(lớp RR) Lớpnày đảm bảo sự di động của ngời sử dụng trong quấ trình gọi( chuyển giao).Tiếp theo là một mặt phẳng nhỏ, nó không đợc nhóm chung với mặt quản lýthông tin vì nó mang đặc thù của mạng thông tin di động Lớp quản lý di động(lớp MM) có nhiệm vụ quản lý các cơ sở dữ liệu về thêu bao và đặc biệt là dữliệu vị trí của thêu bao Ngoài ra nó còn có nhiệm vụ quản lý tính bảo mật củathuê bao: nhận thực SIM-Card,HLR và AUC là các phần tử tham gia vào cáchoạt động của MM Lớp MM bổ sung vào các chức năng truyền dẫn cho các lớpdới cung cấp phơng tiện dể theo dõi thuê bao khi nó không bận thông tin vàchức năng liên quan đến an toàn mặt phẳng tiếp theo ít đặc trng hơn cho thôngtin di động nó sử dụng cơ sở ổn định cho các lớp RR và MM cung cấp để đảmbảo các dịch vụ viễn thông cho ngời sử dụng Ta gọi nó là lớp quản lý nốithông(CM)

Nó bao gồm một số các phần tử độc lập với nhau phụ thuộc vào kiểu dịch

vụ HLR, VLR, nhất là MSC tham gia rất lớn vào lớp này Các lớp RR, MM, CM

đảm bảo chất lợng phục vụ cao cho ngời sử dụng Tuy nhiên để có một bứctranh hoàn thiện cầnn phải bổ sung thêm một mặt phẳng khác: mặt phẳng khaithác, quản lý, bảo dỡng OAM, mặt phẳng này cung cấp phơng tiện cho các hoạt

động của nhà khai thác

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

điện

 Chịu ảnh hởng của các nguồn nhiễu trong thiên nhiên

 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 (800MHz2GHz) dẫn đến dung lợng của các đờngtruyền 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 nhângây pha đinh có thể do thời tiết và địa hình htay đổi làm thay đổi điều kiệntruyền sóng Pha đinh nguy hiểm nhất là pha đinh đa tia xảy ra do do máy thunhận đợc tín hiệu không phải chỉ từ tia đi thẳng mà còn nhiều tia khác nhau phảnxạ 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 cáchgiữa trạm di động và gốc ngày càng tăng Không có các vật cản giữa các antencho trơc, mật độ công suất thu tỉ lệ nghịch với bình phơng khoản cách d giuẫ cácanten 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:

1.3.2.2 Pha đinh

Các MS thờng hoạt động ở môi trờng có nhiều vật chắn (toà nhà, đối núi ),giữa nó và BTS Điều này dẫn đến hiện tợng che tối làm giảm cờng độ điện trờngthu Khi MS chuyển động cờng độ trờng lúc tăng, lúc giảm do lúc có, lúc không,

có vật chắn giữa anten phát – thu vô tuyến ảnh hởng của Pha đinh này làm chocờng độ tín hiệu lúc tăng, lúc giảm Vùng giảm tín hiệu đợc gọi là chỗ trũng củapha đinh, chuẩn logarit, loại này có dạng phân bố chuẩn xung quanh một giá trịtrung bình nếu ta lấy logarit cờng độ tín hiệu Thời gian giữa hai chỗ trũng pha

đinh thờng là vài giây khi MS là loại lắp trên xe và chuyển động (di động)

18

Pha đinh chuẩn logarit

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 ngợcpha thì tín hiệu tổng rất nhỏ và có thể bị triệt tiêu: xảy ra trũng pha đinh sâu: thờigian giữa hai trũng pha đinh phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của MS và tần sốphát

1.3.3 Các biện pháp chống pha đinh:

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

- Trải phổ

- Máy thu RAKE (ở thông tin di động CDMA)

- 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 15s (4bit) Các máy thuCDMA không sử dụng các bộ cân bằng này mà thay voà đó chúng sửdụng máy thu RAKE cho phép cân bằng pha của các tín hiệu đến từ các đ-ờng khác nhau và tổ hợp chúng thành một tín hiệu tốt nhất Biện pháp nàykhông những chống đợc pha đinh mà còn lợi dụng đợc nó

- Sử dụng nhiều sóng mang MC (Multi Carrrier): kỹ thuật phát nhiều sóngmang (MC) đợc áp dụng cho các hệ thống thông tin di động CDMA thế hệba

- Kỹ thuật phân tập: đợc sử dụng từ lâu trong thông tin vô tuyến để chốngpha đinh Tồn tại các phơng pháp phân tập sau ở các hệ thống truyền dẫnVibasố

– Phân lập không gian, Phân tập tần số, Phân tập theo thời gian, Phân tậpgóc, 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 thốngthông tin di động ĐMS và TDMA ở TDMA hiện tợng này làm mất đồng chỉnhpha của các khe thời gian thu đợc ở BTS, còn ở hệ thống CDMA hiện tợng nàylàm tăng nhiễu đồng kênh

Pha đinh đa tia(pha đinh Rayleigh)

1.3.4.1 Đồng chỉnh thời gian:

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

1.3.4.2 Phơng pháp điều khiển công suất ở các hệ thống thông tin di động CDMA

ở các hệ thống thông tin di động tổ ong CDMA, các máy di động đều phátchung một tần số ở cùng thời gian nên chúng gây nhiễu đồng kênh đối với nhau.Chất lợng truyền dẫn của đờng truyền vô tuyến đối với từng ngời sử dụng trongmôi trờng đa ngời sử dụng phụ thuộc vào tỷ số Eb/No (Eb: năng lợng bít con No:mật độ tạp âm trắng) Gausơ cộng bao gồm tự tạp âm và tạp âm quy đổi từ máyphát của các ngời sử dụng khác Để đảm bảo tỷ số Eb/No không đổi và lớn hơnngỡng yêu cầu cần điều khiển công suất của máy phát của các ngời sử dụng theokhoảng cách của nó với BS Nếu nh ở các hệ thống FDMA và TDMA việc điềuchỉnh công suất này không bắt buộc thì ở hệ thống CDMA điều chỉnh công suất

là bắt buộc và điều chỉnh công suất phải nhanh nếu không dung lợng của hệthống sẽ bị giảm Công suất thu đợc ở BS phụ thuộc vào khoảng cách của cácmáy di động so với BS và có thể thay đổi đến 80dB

Dung lợng của một hệ thống di động CDMA đạt giá trị cực đại nếu côngsuất phát của máy di động đựoc điều khiển sao cho ở BS công suất thu đợc là nhnhau đối với tất cả các ngời sử dụng Điều khiển công suất đợc sử dụng cho đờnglên để tránh đợc hệ thống “gần-xa” và giảm thiểu ảnh hởng của nhiễu lên dung l-ợng hệ thống

ở hệ thống CDMA nhiều ô, ở đòng xuống máy thu di động nhiễu từ các ôkhác ở các hệ thống này việc điều chỉnh ở đờng xuống là cần thiết để ấn địnhcông suất cho từng ngời sử dụng theo công suất thực tế mà họ cần hạn chế mứcnhiễu mà họ gây ra

Tồn tại hai sơ đồ điều khiển công suất đờng xuống:

a Theo khoảng cách: Khi biết đợc vị trí của các MS cơ thể giảm thiểu tổngcông suất phát của mỗi MS bằng cách phát đi công suất cao hơn cho MS ởgần BS Phơng pháp điều khiển công suất theo khoảng cách phù hợp thát chomôi trờng không bị che tối vì khi này suy hao công suất chỉ phụ thuộc vàokhoảng cách Để các MS có thể đo khoảng cách đến BS thì BS phải phát tínhiệu hao tiêu

b Theo tỷ số C/I: Giảm thiểu tỷ số C/I theo nhu cầu của từng ngời sử dụng Đểvậy mỗi MS phải phát thông tin về C/I đến BS, nhờ vậy BS có thể quyết địnhnên tăng hay giảm công suất của ngời sử dụng đợc xét

So sánh dung lợng đạt đợc nhờ hai phơng pháp trên cho bởi hình sau:

Không điều khiển

Che tối đa 8dB Một ngời sử dụng 38 ngời sử dụng

20

Sử dụng điều khiển công suất, độ lợi xử lý G = 156, tích cực tiếng a = 0.375.

Từ hình trên ta thấy: dung lợng tăng từ (1-38) lần sử dụng sơ đồ điều khiển côngsuất theo C/I và tăng từ (13-30) lần khi thực hiện điều khiển công suất theokhoảng cách

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

Mặt phẳng âm thanh Mặt phẳng t ơng tự

Mặt phẳ ng số13kbps Mặt phẳng 64kbps

Bộ chuyển

đổi mã

tiếng Mệng ng ời

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

xử lý để khôi phục lại tín hiệu số ban đầu, đợc bộ chuyển đổi mã tiếng biến đổivào tín hiệu số 64kbps cho phù hợp với tổng đài số, đợc chuyển mạch đến thuêbao PSTN, đợc biến đổi vào tín hiệu điện tơng tự và cuối cùng đợc biến đổi ngợctrở lại thành âm thanh đến tai ngời thuê bao PSTN Trong cùng một mặt phẳngtruyền dẫn, phơng tiện truyền dẫn có thể thay đổi từ giao diện này đến giao diệnkhác

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

* 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 dẫndựa luồng số PCM 64kbps cho chất lợng tốt hơn vì tiếng nói đợc xử lý số bởimạng thông tin di động ngay từ đầu trớc các mạng khác có thể xảy ra hiện tợnggây 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 giữamạng di động và PSTN phải có chức năng xử lý hồi âm

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 chứcnăng 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 )

bss

Thích ứng tốc độ bit và FEC

Gmsc/msc

modem

Thích ứng tốc độ bit

Đầu cuối - đầu cuối

vô tuyến và với tốc độ truyền dẫn của các đờng thông tin cố định Trớc hết cáctín 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 sửdụng Giao tiếp L2R thực hiện thích ứng giao với RLP của các lớp 1 và 2 tạigiao 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 ứngtốc độ , còn PSTN cần có MODEM để biến đối số liệu số vào tín hiệu băng tầntiếng ( 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 ởISDN , 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 đoạnnối X.25 phải kết cuối ở MT cũng nh ở IWF vì LAPB của giao X.25 làm viêc ởchế độ định hớng theo bit nên cần có giao định hớng theo bit của lớp 2 (L2RBOP)

Ra1

Hình-2.7 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

2.1.2.3 Các dịch vụ số liệu dị bộ

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

Từ hình -2.10 cho thấy đầu cuối số liệu di động sử dụng dịch vụ mang thôngtin trong suốt trên các giao diện R và S Số liệu đợc mạch kênh đến IWF trongMSC Để thông tin bằng MODEM , IWF kích hoạt các chức năng tơng ứng củaMODEM và biến đổi tín hiệu số liệu số vào tín hiệu băng tiếng IWF lại số hoátín hiệu băng tiếng và truyền số liệu ở dạng mã PCM qua GMSC Sau khi đổimạng , 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 ) Trớckhi truyền ở PSTN , tín hiệu mã PCM đợc biến đổi vào tín hiệu băng tiếng ởISDN tín hiệu đợc truyền trực tiếp ở dạng mã PCM Thuê bao ISDN đòi hỏi khốithích ứng đầu cuối TA’ để biến đổi tín hiệu số vào tơng tự

TE

TE

mt ta

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

Hình –2.10 Nguyên lý truyền số liệu dị bộ trong suốt ( với MODEM)

R V.24





ISD N

R

v.24S

Từ hình -2.14 cho thấy RLP kết cuối ở MSC / IWF và số liệu của ngời sửdụng lại đợc biến đổi vào số liệu dị bộ bởi L2R liên kết IWF có thể hỗ trợtruyền dẫn sử dụng MODEM hoặc trực tiếp số ( số không hạn chế) Trong hợpthứ nhất đợc sử dụng cho PSTN hoặc cho kết nối tơng tự 3,1khz với ISDN Tr-ờng 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

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 đợcCCITT xác định ở phía ngời sử dụng GSM giao diện giữa thiết bị đâu cuối vàphần còn lại của MS cũng giống nh giao diện DTE/DCE nói trên ở giao diệnbình thờng giữa máy tính và MODEM cần đấu nối một số dây trong đó hai dâycho 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 khiểnMODEM Cácthông tin bổ sung nói trên đợc ghép chung với thông tin chính ởTAF và IWF Ngoài ra nó còn tồn tại hai chế độ truyền dẫn TAF và IWF nêncũng phải làm nhiệm vụ thích ứng hai chế độ này Sự truyền dẫn đồng bộ cũnglàm nẩy sinh vấn đề trôi đồng hồ vì đồng của thiết bị đầu cuối và MODEMtrong một số trờng hợp khác với đồng hồ mạng thông tin di động

b) Mạng số liên kiết đa dịch vụ , ISDN

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

MODEM tiếng

Ng ời sử dụng Hình-2.18 Ng ời sử dụng GSM đến ng ời sử dụng ISDN

IWF

CSPDN GSM

CSPDN là các mạng sử dụng truyền dẫn bằng mạch giống nh ISDN và PSTN CSPDN tuân theo các khuyến nghị của CCITT X 21 và X 21 bit CSPDN chỉcho phép truy nhập đồng bộ với tốc độ 2,4kbps; 4,8kbps; 9,6kbps Tiêu chuẩnthích ứng với tốc độ trong trờng hợp này là CCITT X 30 ( rất giống 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 tiếphay qua ISDN đến CSPDN ( không có truy nhập qua PSDN) Trong trờng hợpnối trực tiếp IWF để đổi giữa khuôn dạng ISDN ( X 71) Trong cả hai tr ờng hợp

đều sử dụng tín hiệu số không có MODEM

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

h- 2.22

PH PSPDN

Trong trờng hợp này phải sử dụng thêm các MODEM để đấu nối thuê baovới PSTN ở phơng pháp này khác với phơng pháp trên là không thể nhận dạngthuê 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 tạikhuyến nghị CCITT X.32

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

h-2.23

Phơng pháp này cho phép ngời sử dụng , sử dụng máy đầu cuối bình thờngkhông cần sự hỗ trợ của giao gói Nhợc điểm chủ yếu của phơng pháp này làtốc 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

h-2.26

Từ hình-2.26 ta thấy FA cần một số khối chức năng ở MS cũng nh ở IWF đẻbiến đổi giao.FAX của giao diện tơng tự a/b vào thủ tục truyền dẫn số ở thôngtin 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 chogiai đoạn báo hiệu đẻ thiết lập nối thông FAX , trong khi đó giai đoạn truyềnthông 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 FAXcần thêm bộ xử lý tông

Hình- 2.23

X 28

PAD truy nhập đến PSPDN





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 điểmnào 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 thốngthông tin di động đợc giới hạn bởi IWF và TAF

2.2.1 Cấu trúc các trạm di động, MS

Từ hình -2.28 ta thấy:

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

*Trạm di động (kiểu 1 ) : MT1_sử dụng giao diện S “ISDN” để đấu nối trựctiếp 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 cácgiao 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

FA FA IWF

PSTN

G3 FAX



V.24

GMSC và khối chuyển

mạch giữa các mạng

Hình-2.26 Nguyên lý truyền dẫn FAX ở thông tin di động

Đầu cuối di động ( kiểu 2 )

Trạm di động ( kiểu 0 ) Thiết bị đầu cuối

Thiết bị đầu cuối

Giao diện đầu cuối với MODEM

Giao diện đầu cuối với MODEM

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 bổxung 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 ởBTS 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 cáckhung 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:

30

MSC VLR

MSC VLR BTS TRAU

Truyền dẫn 64Kbps

Hình-2.29 Các vị trí của TRAU

Số l ợng bit ở khung Số l ợng bit ở khung

của đ ờng lên của đ ờng xuống

Phân biệt giữa tiếng số liệu, toàn-bán tốc 5 5

Bảng trang 50

*lu ý :Đờng lên là đờng theo chiều truyền dẫn xuất phát từ MS , còn đờngxuống là đờng theo chiều truyền dẫn đến MS

*Đồng bộ : Đồng bộ khung để xác định đầu của mỗi khung 20ms

*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 nhanhFACCH (Fast Associated Control CHannel ), TRAU thay khung này bằng khungtrớc đó , chỉ thị khung xấu BFI (Bad Frame Indicator) đợc sử dụng cho mục đíchnày

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

Các bit thông tin SID (Silence Description – chỉ thị im lặng ) và SP (SpeechFlag – 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 chứathông 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

h-2.30

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 AssociatedControl CHannel ) TAF có nhiệm vụ xác định vị trí của các khung này ở đờnglên (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, khungtiếng đợc thay bằng khung dự đoán theo khung trớc đó Khi có nhiều khung xấutruyền dẫn bị cắt ( muting)

Lọc Phát hiện năng l ợng Tiếng / không tiếng

Hình-2.30 Phát hiện tiếng

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

2.2.1.2 Truyền dẫn số liệu

Đối với truyền dẫn số liệu bên trong mạng thông tin di động có thể coi mạngnày nh là một DTE phân bố , còn mạng bên ngoài nh là DCE Các giao tiếpDTE / DCE đợc thực hiện ở các TAF ,TRAU và IWF Để xây dựng các giao tiếpnày mạng thông tin di động cải tiến khuyến nghị V.110 dành cho giao tiếpDTE / 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 luồngcơ 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 đợctốc độ danh định 4,8Mbps Các khung ở RA1 có độ dài 5ms cho 9,6 Mbps và10ms cho 4,8Mbps ở các khung này các bit thông tin cơ sở, các bit bổ sung vàcác 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 mạngISDN Việc biến đổi này đợc thực hiện bằng cách ghép 6 hoặc 7 bit “1” vào mỗibyte

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

.Các tốc độ thấp hơn 2,4kbps đợc phát lặp các bit thông tin để đạt đợc tốc độdanh định là 2,4kbps và 1,2kbps bổ sung sẽ đợc đa thêm vào để đợc tốc độ3,6kbps

-Luồng 12kbps đợc chia thành các khung có độ dài 5ms , mỗi khung chứa 60bit 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 bitcơ 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, tanhận đợc vị trí các bit d để thực hiện mã hoá kênh cho các khối 20ms ở giao diệnvô 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 đ ợcthực 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 vào64kbps bằng cách chèn thêm các bit “1” vào các byte ( RA2 thờng đợc đặt ởTRAU )

*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 đợc sốliệu sai Các khối 20ms đợc kiểm tra và đợc 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 đờng 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 ởmột ô nào đó Nó cung cấp cho BSC nhận dạng thuê bao di động và danh sáchcác ô cần phát thông tin tìm gọi BSC có nhiệm vụ quản lý PCH (( tạo nhóm vàlập thời gian biểu cho các bản tin tìm gọi ở chế độ thu không liên tục nàyDRX 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 hànhcuộc gọi ở một kênh lu lợng hoặc kênh riêng trong đó lu lợng cần chuyển sangmột 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 , truynhiên các ô lân cận còn cho phép lu lợng , chuyển giao này đợc gọi là chuyểngiao lu lợng (Traffic Handover)

*Chất lợng thu giảm đáng kể do MS dời xa vùng phủ sóng của ô phục vụchuyển 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 tốthơn để tối u mức nhiễu , chuyển giao này đợc gọi là chuyển giao giới hạn(Confinement Handover )

a) Các tiêu chuẩn chuyển giao

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

Tiêu chuẩn cơ bản cho chuyển giao giới hạn là chất lợng truyền dẫn so vớicác ô lân cận Do rất khó nhận đợc thông tin này nên thờng thì chuyển giao dựatrên tổn hao đờng truyền so với các ô lân cận Trong thực tế chỉ có tổn hao đờngxuống 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 tinnày đợc MSC và BSC biết ) Chuyển giao lu lợng chỉ nói lên số lợng MS chỉ cầnchuyển giao , còn MS nào phải chuyển giao thì lại phụ thuộc vào các tiêu chuẩnnói 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 mộtkênh với một cặp tần số để truy nhập đến BTS

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

BTS

TDMA

t1

1



t1

BTS FDMA

1



t1

N N

+Đa truy nhập phân chia theo mã , CDMA:Các MS đều dùng chung một băngtần nhng sử dụng các mã khác nhau để truy nhập đến BTS

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 thôngtin di động là 124 kênh Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗiBTS phủ sóng một ô của mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô sửdụng 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) chứahàng 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 , chophép tổ chức các khung truy nhập theo thời gian , mỗi khung bao gồm 8 khe thờigian từ ( 0 ữ7):Ts0, Ts1, ,Ts7



BTS CDMA

N

Hình-2.34 Đa truy nhập phân chia theo mã ( CDMA )



N

1

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

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 kênhtần số vô tuyến bắt đầu từ 1710,2MHz Mỗi một kênh tần số vô tuyến đợc tổchức thành các khung TDMA có 8 khe thời gian Một khe thời gian có độ dài15/26ms ≈ 577ms 8 khe thời gian của một khung TDMA có độ dài gần bằng4,62ms

a) Tổ chức đa khung , siêu khung , siêu siêu khung

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

Hình-2-36 Xử lý tín hiệu số và biến đổi vào sóng vô tuyến ở MS

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

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

Hình-2.38 Tổ chức khung