Tìm hiểu mạng GSM

Chức năng của MSC là : điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS, mặt khác nó giao tiếp với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng (GatewayMSC). VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu giữ các thông tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR. Các thông tin này mang tính tạm thời.

Trang 1

Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

Khoa Điện - Điện tử

TÌM HIỂU MẠNG GSM

Đồ án môn học 2

GVHD : Nguyễn Ngô Lâm

SV thực hiện:

1 Lê Thị Lan Anh 05117002

2 Trần Thị Huyền Trang 05117080

1

Đề Tài :

Trang 2

2

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Trang 3

TỔNG QUAN

CẤU TRÚC TỔNG THỂ

Phân hệ chuyển mạch NSS

Phân hệ trạm gốc BSS

Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS

Trạm di động MS

Trang 4

Trang 5

CẤU TRÚC

MSC HLR VLR AC EIR

Phân hệ NSS

Chức năng của MSC là : điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM Một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS, mặt khác nó giao tiếp với mạng ngoài MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng (GatewayMSC).

Trang 6

CẤU TRÚC

HLR MSC

VLR AC EIR

Phân hệ NSS

Là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin liên quan đến các thuê bao Các thông tin này mang tính cố định

Trang 7

CẤU TRÚC

VLR

MSC HLR

AC EIR

Phân hệ NSS

VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu giữ các thông tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR Các thông tin này mang tính tạm thời

Trang 8

CẤU TRÚC

AC

MSC HLR VLR

EIR

Phân hệ NSS

AC được tích hợp trên HLR để nhận thực cho SIM card, cho phép thuê bao kết nối với mạng thông qua IMSI cung cấp thông tin về mã hoá thông tin như số KI, Id, RAND

Trang 9

CẤU TRÚC

EIR

MSC HLR VLR AC

Phân hệ NSS

EIR là một cơ sở dữ liệu thông tin về tính hợp lệ của thiết bị ME qua số IMEI

Trang 10

Trang 11

CẤU TRÚC

BSC BTS TRAU

Phân hệ BSS

BSC thực hiện các chức năng sau:

Điều khiển một số trạm vô tuyến BTS:

xử lý các bản tin báo hiệu, điều khiển, vận hành, bảo dưỡng đi/đến BTS

Khởi tạo kết nối

Điều khiển chuyển giao: Intra và Inter BTS HO

Kết nối các MSC, BTS, OMC

Trang 12

CẤU TRÚC

BTS BSC

TRAU

Phân hệ BSS

Thu phát vô tuyến

Ánh xạ kênh logic vào kênh vật lý

Mã hóa và giải mã hóa

Mật mã hóa và giải mật mã hóa

Điều chế và giải điều chế

Trang 13

CẤU TRÚC

TRAU

BSC BTS

Phân hệ BSS

Trau chuyển đổi tốc độ thoại 13Kbps hoặc dữ liệu tốc độ thấp thành tốc độ 64Kbps

Trang 14

Trang 15

CẤU TRÚC

ME SIM

Trạm di động MS

ME : Là thiết bị di động, là phần cứng và phần mềm của điện thoại di động Mỗi một điện thoại di động phân biệt nhau bởi số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International Mobile Equipment Indentity).

Trang 16

CẤU TRÚC

SIM ME Trạm di động MS

SIM : Là thiết bị lưu giữ các thông số thuê bao và mật mã thẻ thông minh xác thực

Mỗi SIM phân biệt nhau bởi số nhận dạng thuê bao IMSI (International Mobile Subcriber Indentity) để chống

sử dụng trái phép số thuê bao bằng mật khẩu hay số nhận dạng cá nhân

Trang 17

CẤU TRÚC

OSS

Khai thác và bảo dưỡng mạng

CHỨC NĂNG

Trang 18

Trang 19

Trang 20

TRUYỀN SÓNG NGUYÊN TẮC

TRUYỀN SÓNG

Truyền sóng do khuếch tán trong tầng đối lưu.

Trang 21

Trong tầng đối lưu

- Tầng đối lưu là một môi trường có các tham số thay đổi theo thời gian và không gian

- Tầng đối lưu là một môi trường không đồng nhất Nếu một vùng nào đó trong tầng đối lưu không đồng nhất với môi trường xung quanh, theo nguyên lý quang, một tia sóng đi vào trong vùng không đồng nhất sẽ bị khuếch tán ra mọi phía.

- Trong thực tế, phương thức này ít được sử dụng do độ tin cậy kém, fading sâu, yêu cầu công suất phát lớn và hướng tính anten cao.

Trang 22

Trang 23

Trang 24

Trang 25

Che tối là sự thay đổi công suất thu vì suy hao tín hiệu gây ra do các vật cản giữa máy phát và máy thu,hay còn gọi là fading chậm được đặc trưng bởi phân bố chuẩn loga

Trang 26

Các đường truyền không trực tiếp này đến máy thu lệch pha nhau về

thời gian và không gian, điều này gây ra fading nhanh và các hiệu ứng phạm vi hẹp trong thông tin vô tuyến di động như : trải trễ, trải góc và trải Doppler.

Trang 27

Trong vô tuyến

di động

Phân tập không gian

Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do fading

Trang 28

TRUYỀN SÓNG

Mã hóa kênh

Các phương pháp chống fading

Phân tập tần số

vô tuyến

2 anten độc lập thu cùng tín hiệu rồi kết hợp các tín hiệu này lại ta sẽ có một tín hiệu ra khỏi bộ kết hợp ít bị fading hơn

Ghép xen

Trang 29

TRUYỀN SÓNG

Mã hóa kênh

Bởi vì xác suất xảy ra đồng thời fading ở 2 tần số không tương quan với nhau là rất nhỏ

Vì thế ta luôn thu được tín hiệu tốt và bằng cách kết hợp (hoặc chọn) tín hiệu giữa 2 đường truyền này ta sẽ

được một tín hiệu tốt

Ghép xen

Trang 30

TRUYỀN SÓNG

Mã hóa kênh

Mã hoá kênh có thể phát hiện và sửa lỗi ở từng bit thu

Mỗi kênh kiểm tra lỗi dùng các loại

mã hoá là mã khối và mã xoắn

Ghép xen

Trang 31

TRUYỀN SÓNG

Ghép xen

Để giải quyết hiện tượng lỗi bit quá dài ta dùng phương pháp ghép kênh xen để tách các bit liên tiếp của một bản tin sao cho các bit này gửi đi không liên tiếp

Mã hóa kênh

Trang 32

3 - SỬ DỤNG TẦN SỐ

CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ

Trang 33

Việc sử dụng tần số của hệ thống mạng GSM, ta cần quan tâm đến 3 thông số:

1 Tỷ số C/I:

- Tỷ số này đánh giá được nhiễu đồng kênh, nhiễu do tín hiệu thu không mong muốn có cùng tần số với tín hiệu thu mong muốn

- C/I = 10log(P0/Pi) (dB) trong đó:

Pi : công suất tín hiệu thu mong muốn

Po : công suất nhiễu thu được

- Trong GSM, cho phép GSM nhỏ nhất là 10dB

Trang 34

2 Tỷ số C/R:

C/R được tính bằng tỉ số giữa năng lượng trong cửa sổ và năng lượng ngoài cửa sổ của bộ cân bằng Equalizer

C/R = 10logPd/Pr

Pd : công suất thực hiện nhận được từ đường trực tiếp

Pr : công suất thực hiện nhận được từ đường gián tiếp

3 Tỷ số C/A:

Tỷ số sóng mang trên nhiễu giao thoa kênh lân cận :

C/A = 10log(P0/Pa) (dB)P0: công suất tín hiệu thu mong muốn

Pa : công suất thu tín hiệu của kênh lân cận

Trang 35

Dải tần phát:

Mỗi kênh chiếm một khe tần số 200KHz

125 kênh thoại

Số thuê bao dùng trong một thời điểm là:

125 x 7 = 875 875 thuê bao

Để tăng số thuê bao sử dụng, cần sử dụng hiệu quả tần

số vô tuyến cho phép, người ta đưa ra rất nhiều phương pháp , trong đó phương pháp tái sử dụng tần số được sử dụng hiệu quả nhất

Trang 36

Trong mạng GSM, mỗi cell có một trạm BTS, được cấp phát một nhóm tần số vô tuyến, và không trùng với các BTS liền kề Một cụm cluster có kích thước N cell được lặp lại tại các vị trí địa lý khác nhau trong toàn vùng phủ sóng

Trang 37

Hệ số tái sử dụng tần số:

Với D: là khoảng cách gần nhất giữa các cell đồng kênh

R : bán kính của một cell

N : số cell trong một cluster

D = (i2 + ij + j2)1/2

(1)

(2)

Trang 38

+ Q nhỏ : dung lượng tăng (N giảm)+ Q lớn : Chất lượng truyền dẫn vô tuyến tốt hơn

Trang 39

Có ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số phổ biến là : 3/9, 4/12, 7/21 Sử dụng cho các trạm gốc có anten phát 3 hướng, mỗi hướng dành cho một ô và góc phương vị phân cách nhau

1200 Mỗi ô sử dụng các anten phát 600 và hai anten thu phân tập 600 cho một góc phương vị

Trang 40

Sơ đồ 3/9 ô sử dụng các nhóm 9 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 3 đài trạm:

Tương tự đối với sơ

đồ 4/12, 7/21

Trang 41

Sơ đồ 4/12 ô sử dụng các nhóm 12 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần

số 4 đài trạm:

Trang 42

Khi hệ thống bắt đầu sử dụng, số thuê bao còn thấp, nếu

sử dụng cell với kích thước nhỏ thì dung lượng thông tin tăng, nhưng phải cần nhiều trạm gốc hơn và chi phí cho

hệ thống lắp đặt cũng tăng, điều này không cần thiết, tối

ưu thì kích thước cell phải lớn Nhưng khi số thuê bao tăng, người ta cần giảm kích thước cell lại để đáp ứng dung lượng mới Phương pháp này gọi là phân chia cell

Trang 43

Phương pháp này chia thành 3 giai đoạn:

Giai đoạn 0: sử dụng các anten vô hướng, phạm vi phủ sóng rộng

Giai đoạn 1: Các anten vô hướng được thay bằng các anten có hướng Mỗi vị trí này có thể phục vụ được 3 cell mới, những cell này có kích thước nhỏ hơn

và có 3 anten định hướng đặt ở vị trí

này, góc giữa các anten này là 1200

Điều này gọi là sector hoá cell

Trang 44

Trang 45

Mối quan hệ giữa dung lượng của hệ thống và tỷ số C/I:

- Hệ thống Cellular bao gồm S kênh vô tuyến – RFC (RFC: Radio Frequency Channel) Mỗi cell được cấp phát k RFC ( k < S ) S kênh được chia sẻ cho N cells S = kN (N cells hình thành một cluster N cluster size) Một cluster được lặp lại M lần trong một hệ thống cellular tại các vị trí địa lý khác nhau Khi đó dung lượng hệ thống C = tống số kênh RFC trong hệ thống (capacity)

C = MkN= MS

- Với N càng nhỏ thì số lượng kênh trên một nhóm hay dung lượng càng lớn và số thuê bao có thể được phục vụ càng cao, nhưng N nhỏ lại cho tỷ số C/I nhỏ, nhiễu đồng kênh tăng.

Trang 46

4 – TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG

KHÁI NIỆM LƯU LƯỢNG

Trang 47

- Lưu lượng (teletraffic): là bản tin tức được truyền

từ nơi này đến nơi khác thông qua một kênh thông tin (nội dung từ người dùng này đến người khác)

- Bản tin là tiếng nói (thoại), âm thanh, hình ảnh, dữ liệu, tín hiệu video

- Kênh thông tin là môi trường từ thiết bị người dùng này đến thiêt bị người dùng khác gồm đường dây

thuê bao (mạng truy cập), tổng đài (nội hạt, gateway), server, switch, hub, router (mạng chuyển mạch), thiết

bị truyền dẫn, mạng truyền dẫn

Trang 48

- Đơnvị traffic là Erlang (1947) hay TU (Traffic Unit) 1 Erl = 1TU nghĩa là trung bình trong khoảng thời gian quan sát có 1 kênh (hay 1 server) bị chiếm dụng

- Theo định nghĩa trên, lưu lượng A được tính theo công thức : A = C.t/T

Trong đó:

A : lưu lượng (Erlang)

C : số cuộc gọi

t = thời gian trung bình chiếm kênh mỗi cuộc gọi

T = tổng thời gian đo (thường là 1h)

Trang 49

Mô phỏng

49

Trang 50

THE END !

50

Tiêu đề	Tìm hiểu mạng GSM
Tác giả	Lê Thị Lan Anh, Trần Thị Huyền Trang
Người hướng dẫn	GVHD: Nguyễn Ngô Lâm
Trường học	Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
Chuyên ngành	Khoa Điện - Điện tử
Thể loại	Đồ án môn học
Thành phố	Tp.HCM

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	1,05 MB