Giáo trình Hệ thống viễn thông: Phần 1 - CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng

(NB) Phần 1 Giáo trình Hệ thống viễn thông: Phần 1 - CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng gồm nội dung 4 chương đầu tài liệu, trình bày khái quát về hệ thống viễn thông, hệ thống thông tin di động, mạng tích hợp số đa dịch vụ isdn, mạng tích hợp số đa dịch vụ băng thông rộng b isdn.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG

KHOA ĐIỆN TỬ TIN HỌC

NGUYỄN TÂM HIỀN HUỲNH THANH HÒA LẠI NGUYỄN DUY

GIÁO TRÌNH

HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2014

1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta 5

1.3 Các loại mạng trong hệ thông viễn thông 8

1.4 Các công nghệ chuyển mạch trong mạng viễn thông 10

1.5 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay 17

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 22

2.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 22

2.1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 22

2.1.2 Mô hình tổng quát của mạng điện thoại di động 23

2.2 Tổng đài GSM 23

2.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống tổng đài GSM 23

2.2.2 Trạm di động MS 25

2.2.3 Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) 26

2.2.4 Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem) 27

2.2.5 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS) 30

2.3 Các thông số tiêu chuẩn của hệ thống GSM 31

CHƯƠNG 3: MẠNG TÍCH HỢP SỐ ĐA DỊCH VỤ ISDN 33

3.1 Khái quát về mạng tích hợp số đa dịch vụ ISDN 33

3.2 Kiến trúc mạng ISDN 35

3.3 Các giao diện và các nhóm chức năng chuẩn của mạng ISDN 36

3.4 Các kênh trong ISDN 38

CHƯƠNG 4: MẠNG TÍCH HỢP SỐ ĐA DỊCH VỤ BĂNG THÔNG RỘNG B-ISDN 45

4.1 Khái quát về B-ISDN 45

4.2 Kiến trúc B-ISDN 46

4.3 Mô hình giao thức chuẩn của B-ISDN 47

4.4 Cấu trúc tế bào ATM 50

4.5 Khả năng dịch vụ của B-ISDN 51

CHƯƠNG 5: MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN 45

5.1 Sự tiến hoá từ mạng hiện có lên NGN 45

5.1.1 Chiến lược tiến hoá 45

5.1.2 Sự tiến hoá từ mạng hiện có lên NGN 50

5.1.3 Kết luận 54

5.2 Cấu trúc chức năng của mạng NGN 55

5.2.3 Lớp điều khiển 59

5.2.4 Lớp ứng dụng 60

5.2.5 Lớp quản lý 60

5.3 Cấu trúc vật lý 62

5.3.1 Cấu trúc vật lý của mạng NGN 62

5.3.2 Các thành phần mạng và chức năng 62

CHƯƠNG 6: MẠNG VOIP 70

6.1 Khái niệm 70

6.2 Ưu và nhược điểm 70

6.2.1 Ưu điểm 70

6.2.2 Nhược điểm 70

6.3 Các thành phần của VOIP 71

6.4 Các giao thức trong mạng VoIP 71

6.4.1 Giao thức H.323 71

6.4.2 Giao thức khởi tạo phiên SIP 77

6.4.3 Real-time Transport Protocol (RTP) 82

6.4.4 Real-time Transport Control Protocol (RTCP) 83

6.4.5 Resource Reservation Protocol (RSVP) 84

6.4.6 Giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol) 84

6.4.7 Giao thức MGCP (Media Gateway Control Protocol) 85

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG VIỄN

THÔNG

Mục tiêu: cung cấp kiến thức tổng quát về hệ thống viễn thông chủ yếu là hệ thống PSTN và các loại chuyển mạch

1.1 Tổng quan về mạng viễn thông truyền thống PSTN

Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầu phát tới đầu thu Mạng

có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng

Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bị chuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bị đầu cuối

Hình1.1 Các thành phần chính của mạng viễn thông

- Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đài chuyển tiếp Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đài nội hạt được nối vào tổng đài chuyển tiếp Nhờ các thiết bị chuyển mạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thể được sử dụng một cách kinh tế

- Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổng đài, hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa các tín hiệu điện Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyền dẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao dùng môi trường thường là cáp kim loại, tuy nhiên có một

số trường hợp môi trường truyền là cáp quang hoặc vô tuyến

- Môi trường truyền bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến Truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang Truyền vô tuyến bao gồm vi ba, vệ tinh

- Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máy điện thoại, máy Fax, máy tính,tổng đài PABX

Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa như sau: Mạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nối với nhau bằng các đường truyền dẫn Nút được phân thành nhiều cấp và kết hợp với các đường truyền dẫn tạo thành các cấp mạng khác nhau

Hình1.2 Cấu hình mạng cơ bản Mạng viễn thông hiện nay được chia thành nhiều loại Đó là mạng mắc lưới, mạng sao, mạng tổng hợp, mạng vòng kín và mạng thang Các loại mạng này có ưu điểm

và nhược điểm khác nhau để phù hợp với các đặc điểm của từng vùng địa lý (trung tâm, hải đảo, biên giới,…) hay vùng lưu lượng (lưu thoại cao, thấp,…)

Phân cấp các node chuyển mạch ở nước ta hiện nay như hình 1.3:

Hình 1.3 Phân cấp số các node chuyển mạch Trong mạng hiện nay gồm 5 nút:

- Nút cấp 1: trung tâm chuyển mạch quá giang quốc tế

- Nút cấp 2: trung tâm chuyển mạch quá giang đường dài

- Nút cấp 3: trung tâm chuyển mạch quá giang nội hạt

- Nút cấp 4: trung tâm chuyển mạch nội hạt

- Nút cấp 5: trung tâm chuyển mạch từ xa

1.2 Sơ lược về cấu trúc mạng viễn thông nước ta

Cấu trúc mạng

Để phục vụ cho các dịch vụ thông tin như thoại, số liệu, fax, telex và các dịch vụ khác như điện thoại di động , nhắn tin,… nên nước ta hiện nay ngoài mạng chuyển mạch công cộng còn có các mạng của một số dịch vụ khác Riêng mạng Telex không kết nối với mạng thoại của VNPT, còn các mạng khác đều được kết nối vào mạng của VNPT thông qua các kênh trung kế hoặc các bộ MSU (Main Switch Unit), một số khác lại truy nhập vào mạng PSTN qua các kênh thuê bao bình thường, sử dụng kỹ thuật DLC (Digital Loop Carrier), kỹ thuật truy nhập vô tuyến,…

Về cấu trúc mạng, mạng viễn thông của VNPT hiện nay chia thành 3 cấp: cấp quốc tế, cấp quốc gia, cấp nội tỉnh/thành phố Xét về khía cạnh các chức năng của các hệ thống thiết bị trên mạng thì mạng viễn thông bao gồm: mạng chuyển mạch, mạng truy nhập, mạng truyền dẫn và các mạng chức năng

mạch quốc tế và chuyển mạch quốc gia ở Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh Mạch của các bưu điện tỉnh cũng đang phát triển mở rộng Nhiều tỉnh, thành phố xuất hiện các cấu trúc mạng với nhiều tổng đài Host, các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh đã và đang triển khai các Tandem nội hạt

Nhìn chung mạng chuyển mạch tại Việt Nam còn nhiều cấp và việc điều khiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tại các tổng đài)

Các loại tổng đài có trên mạng viễn thông Việt Nam: A1000E của Alcatel, EAX61Σ của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD của Siemens

Các công nghệ chuyển mạch được sử dụng: chuyển mạch kênh (PSTN), X.25 relay, ATM (số liệu)

- Vi ba PDH: Thiết bị này cũng có nguồn gốc từ nhiều hãng cung cấp khác nhau như Siemens, Alcatel, Fujitsu, SIS, SAT, NOKIA, AWA Dung lượng 140 Mb/s,

34 Mb/s và n*2 Mb/s Công nghệ vi ba SDH được sử dụng hạn chế với số lượng ít Mạng truyền dẫn có 2 cấp: mạng truyền dẫn liên tỉnh và mạng truyền dẫn nội tỉnh

* Mạng truyền dẫn liên tỉnh

Bao gồm các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang, bằng vô tuyến

- Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang:

Mạng truyền dẫn đường trục quốc gia nối giữa Hà Nội và TpHCM dài 4000km, sử dụng STM-16/2F-BSHR, được chia thành 4 vòng ring tại Hà Tĩnh,

Các đường truyền dẫn khác: Hà Nội -Hải Phòng, Hà Nội- Hòa Bình, TpHCM

- Vũng Tàu, Hà Nội - Phủ Lý - Nam Định, Đà Nẵng - Tam Kỳ Các tuyến truyền dẫn liên tỉnh này dùng STM-4 Riêng tuyến Hà Nội - Nam Định, Đà Nẵng - Tam Kỳ vẫn còn sử dụng PDH, trong tương lai sẽ thay thế bằng SDH

- Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến:

Dùng hệ thống vi ba SDH (STM-1, dung lượng 155Mbps), PDH (dung lượng 4Mbps, 6Mbps, 140Mbps) Chỉ có tuyến Bãi Cháy - Hòn Gai dùng SDH, các tuyến khác dùng PDH

* Mạng truyền dẫn nội tỉnh

Khoảng 88% các tuyến truyền dẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống vi ba Trong tương lai khi nhu cầu tải tăng thì các tuyến này sẽ được thay thế bởi hệ thống truyền dẫn quang

Mạng báo hiệu

Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam sử dụng cả hai loại báo hiệu R2 vàSS7 Mạng báo hiệu số 7 (SS7) được đưa vào khai thác tại Việt Nam theo chiến lược triển khai từ trên xuống dưới theo tiêu chuẩn của ITU (khai thác thử nghiệm từ năm

1995 tại VTN và VTI) Cho đến nay, mạng báo hiệu số 7 đã hình thành với một cấp STP (Điểm chuyển mạch báo hiệu) tại 3 trung tâm (Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh) của 3 khu vực (Bắc, Trung, Nam) và đã phục vụ khá hiệu quả Báo hiệu cho PSTN ta có R2 và SS7, đối với mạng truyền số liệu qua IP có H.323, đối với ISDN có báo hiệu kênh D, Q.931, …

Hình 1.4 Mạng báo hiệu Việt Nam

Mạng đồng bộ

Mạng đồng bộ của VNPT đã thực hiện xây dựng giai đoạn 1 và giai đoạn 2 với ba đồng hồ chủ PRC tại Hà Nội, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh và một số đồng hồ thứ cấp SSU Mạng đồng bộ Việt Nam hoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4 cấp, hai loại giao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2 MHz và 2 Mb/s Pha 3 của quá trình phát triển mạng đồng bộ đang được triển khai nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ

Các cấp của mạng đồng bộ được phân thành 4 cấp như sau:

1 Cấp 0: cấp đồng hồ chủ

2 Cấp 1: cấp nút quốc tế và nút quốc gia

3 Cấp 2: cấp nút nội hạt

4 Cấp 3: cấp nút nội hạt

Mạng được phân thành 3 vùng độc lập, mỗi vùng có 2 đồng hồ mẫu, một đồng hồ chính (Cesium) và một đồng hồ dự phòng (GSP) Các đồng hồ này được đặt tại trung tâm của 3 vùng và được điều chỉnh theo phương thức cần đồng bộ Các tổng đài quốc tế và Toll trong vùng được điều khiển bởi đồng hồ chủ theo phương pháp chủ tớ

Các tổng đài Tandem và Host tại các tỉnh hoạt động bám theo các tổng đài Toll theo phương pháp chủ tớ Các tổng đài huyện (RSS) cũng hoạt động bám theo các Host theo phương pháp chủ tớ

Các nhà khai thác dịch vụ truyền thống bao gồm tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), công ty viễn thông quân đội (Viettel), công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn (SPT), công ty viễn thông điện lực (ETC)

Các nhà khai thác dịch vụ mới bao gồm FPT, SPT, Netnam, …

1.3 Các loại mạng trong hệ thông viễn thông

- Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot) Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 tới 300 bit/s)

- Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN

- Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X.21

- Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System)

- Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục bộ LAN (Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring

Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác Ví dụ ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn

Đứng trên phương diện lịch sử phát triển của các mạng hiện tại mà tiêu biểu là:

- Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động và mạng truyền số liệu

- Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ

PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN phục vụ thoại và bao gồm hai loại tổng đài: tổng đài nội hạt (cấp 5), và tổng

đài tandem (tổng đài quá giang nội hạt, cấp 4) Tổng đài tandem được nối vào các tổng đài Toll để giảm mức phân cấp Phương pháp nâng cấp các tandem là bổ sung cho mỗi nút một ATM core Các ATM core sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao, đồng thời hợp nhất các mạng số liệu hiện nay vào mạng chung ISDN Các tổng đài cấp 4 và cấp 5 là các tổng đài loại lớn Các tổng đài này có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm và phần cứng độc quyền

ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng - mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không chuyển mạch Các kết nối chuyển mạch của ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạch gói và sự kết hợp của chúng Các dịch vụ mới phải tương hợp với các kết nối chuyển mạch số 64 kbit/s ISDN phải chứa sự thông minh để cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các chức năng

quản lý mạng, tuy nhiên tính thông minh này có thể không đủ để cho một vài dịch vụ mới và cần được tăng cường từ mạng hoặc từ sự thông minh thích ứng trong các thiết

PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công cộng PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu Mạng PSDN bao gồm các PoP (Point of Presence) và các thiết bị truy nhập từ xa Hiện nay, PSDN đang phát triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo (Virtual Private Network)

Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến Mạng này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân thời gian và công nghệ ghép kênh phân tần

số Các thành phần cơ bản của mạng này là: BSC (Base Station Controller), BTS (Base Transfer Station), HLR (Home Location Register), VLR ( Visitor Location Register) và MS ( Mobile Subscriber) Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch vụ như leased line, Frame Relay, ATM, và các dịch vụ kết nối cơ bản Tuy nhiên xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên IP để đảm bảo lợi nhuận lâu dài VPN là một hướng đi của các nhà khai thác Các dịch vụ dựa trên nền IP cung cấp kết nối giữa một nhóm các user xuyên qua mạng hạ tầng công cộng VPN có thể đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các lớp đa dịch vụ, các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạng Intranet/Extranet Một nhóm các user trong Intranet và Extranet có thể hoạt động thông qua mạng có định tuyến IP Các mạng riêng ảo có chi phí vận hành thấp hơn hẳn so với mạng riêng trên phương tiện quản lý, băng thông và dung lượng Hiểu một cách đơn giản, VPN là một mạng mở rộng tự quản như một sự lựa chọn cơ sở hạ tầng của mạng WAN VPN có thể liên kết các user thuộc một nhóm kín hay giữa các

nhóm khác nhau VPN được định nghĩa bằng một chế độ quản lý Các thuê bao VPN

có thể di chuyển đến một kết nối mềm dẻo trải dài từ mạng cục bộ đến mạng hoàn chỉnh Các thuê bao này có thể dùng trong cùng (Intranet) hoặc khác (Extranet) tổ chức Tuy nhiên cần lưu ý rằng hiện nay mạng PSTN/ISDN vẫn đang là mạng cung cấp các dịch vụ dữ liệu

1.4 Các công nghệ chuyển mạch trong mạng viễn thông

Có nhiều loại chuyển mạch cuộc gọi bao gồm các chuyển mạch loại cơ điện và điện

tử được sử dụng trong các tổng đài Chúng có thể được phân loại rộng lớn thành các loại chuyển mạch phân chia không gian và các loại chuyển mạch ghép

Hình 1.5 Chuyển mạch xoay kiểu đứng

A Loại chuyển mạch phân chia không gian

Các chuyển mạch phân chia không gian thực hiện việc chuyển mạch bằng cách

mở hoặc đóng các cổng điện tử hoặc các điểm tiếp xúc được bố trí theo cách quǎng nhau như các chuyển mạch xoay và các chuyển mạch có thanh chéo Loại chuyển mạch này được cấu tạo bởi các bộ phận sau:

1 Chuyển mạch cơ kiểu chuyển động truyền

2 Chuyển mạch cơ kiểu mở hoặc đóng

3 Chuyển mạch cơ kiểu rơ-le điện từ

4 Chuyển mạch điện tử kiểu chia không gian

Như được trình bày ở hình 1.5, loại chuyển mạch cơ kiểu chuyển động truyền là loại chuyển mạch thực hiện việc vận hành cơ tương tự như chuyển mạch xoay Chuyển mạch lựa chọn dây rỗi trong quá trình dẫn truyền và tiến hành chức nǎng điều khiển ở mức nhất định Do tính đơn giản của nó, nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tổng đài tự động đầu tiên phát triển Tuy nhiên, do tốc độ thực hiện

chậm, sự mòn các điểm tiếp xúc, và thay đổi các hạng mục tiếp xúc gây ra do việc rung động cơ học, ngày nay nó ít được sử dụng Loại chuyển mạch cơ kiểu mở hoặc đóng đã được phát triển để cải tiến yếu điểm của công tắc cơ kiểu chuyển động truyền bằng cách đơn giản hoá thao tác cơ học thành thao tác mở/đóng Loại chuyển mạch này không có chức nǎng điều khiển lựa chọn và được thực hiện theo giả thuyết là mạch gọi và mạch điều khiển là hoàn toàn tách riêng nhau Như vậy, với khả nǎng cung cấp điều khiển linh hoạt, nó được dùng rộng rãi hiện nay và được coi là chuyển mạch tiêu chuẩn, và loại được sử dụng nhiều nhất là loại chuyển mạch thanh chéo

Chuyển mạch kiểu rơ-le điện tử là loại chuyển mạch có rơ-le điện tử ở mỗi điểm cắt của chuyển mạch loại thanh chéo Đối với chuyển mạch cơ loại mở/đóng được

mô tả trên đây, thì thao tác mở/đóng được thực hiện nhờ việc định điểm cắt thông qua thao tác cơ học theo chiều đứng/chiều ngang trong khi chuyển mạch kiểu rơ-le điện tử, thì điểm cắt có thể được lựa chọn theo hướng của luồng điện trong cuộn dây của rơ-le

Vì vậy về nguyên tắc các thao tác cơ học cũng như việc mở/đóng của các điểm tếp xúc thể được tiến hành nhanh chóng hơn

Chuyển mạch điện tử hiểu phân chia không gian có một cộng điện tử ở mỗi điểm cắt của chuyển mạch có thanh cắt chéo Nó có những bất lợi sau đây so với loại chuyển mạch điểm tiếp xúc; không tương thích với phương pháp cũ do có sự khác nhau về mức độ tín hiệu hoặc chi phí và các đặc điểm thoại khá xấu bao gồm cả hiện tượng mất cuộc gọi và xuyên âm

Theo đó, trừ trường hợp đặc biệt, nó chưa được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, do các mạch điện tử như các ICs hay các LSIs trở nên tích hợp hơn, dự kiến chúng được sử dụng nhiều hơn trong tương lai gần đây

B Chuyển mạch ghép

Các loại chuyển mạch ghép được vận hành trên cơ sở công nghệ truyền tải tập trung được sử dụng rộng rãi trong hệ thống truyền dẫn Các chuyển mạch này có cùng chung một cổng để có hiệu quả và kinh rế cao hơn

Có các loại chuyển mạch ghép phân chia thời gian để ghép các cuộc gọi dựa vào thời gian

và chuyển mạch ghép phân chia tần số để ghép các cuộc gọi trên cơ sở tần số

Nguyên lý sử dụng cho loại chuyển mạch phân chia thời gian là nó tách nhịp thông tin có pha đã định bằng cách sử dụng ma trận nhịp có pha thay đổi trong khi nguyên lý dùng cho phương pháp phân chia tần số là tách các tín hiệu có các tần số cần thiết bằng cách sử dụng bộ lọc có thể thay đổi Phương pháp chia tần số được biết là có các vấn đề kỹ thuật như là việc phát sinh các loại tần số khác nhau và việc cung cấp

và ngắt các tần số này cũng như bộ lọc có thể thay đổi, đồng thời nó không kinh tế Theo đó, phương pháp này được nghiên cứu rộng rãi trong thời kỳ đầu của sự phát triển hệ thống tổng đài điện tử nhưng chưa được vào sử dụng cho hệ tổng đài phân tải Mặt khác, phương pháp phân chia thời gian được đề nghị vào thời kỳ đầu phát triển hệ tổng đài điện tử và nó đang được nghiên cứu tiếp ngày nay Phương pháp điều chế này được phân loại thêm thành điều chế theo biên độ xung (PAM) tiến hành bằng chuyển mạch PAM và điều chế xung mã được thực hiện nhờ chuyển mạch PCM Mỗi chuyển mạch được phân loại thêm như sau:

Hình 1.6 Phân loại chuyển mạch ghép

Đã mất nhiều thời gian để phát triển thành công chuyển mạch PAM Khi được đưa ra,

do thiết kế đơn giản của nó, chuyển mạch PAM được sử dụng cho hệ tổng đài có dung lượng loại vừa Ví dụ cụ thể của nó là ESS kiểu 101, một loại PBX điều khiển từ

xa được dùng ở Mỹ cho các mục đích đặc biệt vì nó chưa phù hợp cho các hệ thống tổng đài dung lượng lớn với những vấn đề của nó về các đặc điểm thoại như tạp âm và xuyên âm Đồng thời, vì nó là loại tương tự, tương lai của nó là không rõ ràng Chuyển mạch PCM được dự kiến là một trong các thành phần chính của IDN hay ISDN để xử lý nhiều loại thông tin cùng một lúc bao gồm cả số liệu

Mạng số tích hợp kết hợp hệ truyền dẫn và hệ chuyển mạch thông qua sử dụng công nghệ PCM Do phương pháp này sử dụng mạch số, nó được dự định được vi mạch hoá trực tiếp trong tương lai gần đây Khi sử dụng loại chuyển mạch này, việc chuyển mạch được tiến hành trong giai đoạn dồn kênh theo các đặc tính thoại ổn định của PCM Do vậy, bởi vì chuyển mạch rơ-le nhiều mức có thể thực hiện được nhờ sử dụng chuyển mạch này, một mạng lưới truyền thông mới có thể được thiết lập dễ dàng thông qua việc dùng loại chuyển mạch nay Như đã được trình bày, phương pháp này sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương lai

Chuyển mạch PCM

Chuyển mạch PCM là loại chuyển mạch ghép hoạt động dựa vào công nghệ dồn kênh chia thời gian và điều chế xung mã PCM là phương pháp truyền biên độ của PAM sau khi đã lượng hoá nó và sau đó biến đổi nó thành ra mã nhị phân Theo đó, việc tái mã hoá có thể được tiến hành dễ dàng vì nó có thể dễ dàng phân biệt được với các tín hiệu ngay cả khi có tạp âm và xuyên âm trong đường truyền dẫn Ngoài ra,

để thực hiện chuyển mạch phân chia thời gian có thể dùng, các chuyển mạch thời gian để trao đổi khe thời gian và chuyển mạch phân chia thời gian để trao đổi theo không gian các khe thời gian được phân chia theo thời gian

A Chuyển mạch T

Các số liệu đưa vào được nạp vào các khe thời gian trong một khung (frame) Để kết nối một đường thoại, thông tin ở các khe thời gian được gửi từ bên đầu vào của mạch chuyển mạch đến phía đầu ra Mỗi một đường thoại được định hình với một khe thời gian cụ thể trong một luồng số liệu cụ thể Theo đó mạch chuyển mạch thay đổi một khe thời gian của một luồng số liệu cụ thể đến khe thời gian của một luồng

số liệu khác Quá trình này được gọi là quá trình trao đổi các khe thời gian, ở hình 1.7 mô tả qui trình chuyển mạch các khe thời gian Khe thời gian đưa vào được ghi lại tạm thời trong bộ nhớ đệm Như thể hiện trên hình vẽ, các khe thời gian đưa vào được lưu giữ ở địa chỉ 1 (address 1) đến chỉ x (address x) của khung thể hiện luồng đầu vào Số liệu của khe thời gian 1, khe thời gian 2, và khe thời gian X được lưu giữ lại ở các từ thứ nhất, thứ hai và thứ X tương ứng Vào lúc này, số liệu của mỗi frame

đã được thay thế bởi số liệu mới một lần

Chức nǎng chuyển mạch khe thời gian liên quan đến việc chuyển mạch từ một khe thời gian được đưa vào đến khe thời gian được lựa chọn ngẫu nhiên được đưa ra Ví dụ, nếu chuyển từ khe thời gian 7 của luồng đầu vào đến khe thời gian 2 của luồng đầu

ra, thông tin từ thuê bao được ghi ở khe thời gian đưa vào số 7 được gửi đến thuê bao được chỉ thị bằng khe thời gian số 2 ở đầu ra

Hình 1.7 Qui trình chuyển mạch theo khe thời gian

Có sẵn cho loại qui trình này là phương pháp đọc ngẫu nhiên theo dãy ghi lần lượt (SWRR) trong đó các số liệu được ghi lần lượt từ phía đầu vào và được đọc một cách ngẫu nhiên từ phía đầu ra Phương pháp đọc lần lượt ghi ngẫu nhiên (RWSR)

là phương pháp ghi các số liệu một cách ngẫu nhiên từ phía đầu vào và đọc chúng theo trình tự ở phía đầu ra, còn phương pháp ghi ngẫu nhiên đọc ngẫu nhiên (RWRR) là viết và đọc các số liệu một cách ngẫu nhiên

B Chuyển mạch không gian

Chức nǎng chuyển đổi khe thời gian giữa các khe thời gian đầu vào/đầu ra được giải thích ở phần trên chịu trách nhiệm cho chức nǎng chuyển mạch hoàn thiện đối với tất cả các khe thời gian Bây giờ, nếu mạch chuyển mạch xử lý thuê bao M như

là một điểm cuối của khe thời gian đơn, thì càn có bộ nhớ có số "M" được tạo bởi các từ được dùng ở tốc độ thích hợp Ví dụ, trong trường hợp tần số mẫu là 8 KHz, thì

hệ thống có 128 khe thời gian có thể có khả nǎng viết và đọc các số liệu vào bộ nhớ mỗi 125 u giây/128=976 nano giây (nsec.) Tuy nhiên, nếu hệ thống trở nên lớn hơn, thì các yêu cầu về bộ nhớ và tốc độ truy nhập có thể không đáp ứng nổi với công nghệ đang có hiện nay

Ví dụ như, hệ thống với 16.384 khe thời gian có khả nǎng viết và đọc các số liệu cho mỗi 76,3 nano giây (125u giây/16.384) Do vậy để tǎng hiệu suất của hệ thống, một phương pháp mở rộng dung lượng sử dụng các bộ phận tiêu chuẩn là cần thiết Một trong các phương pháp có sẵn cho mục đích này là việc đổi các khe thời gian trong một luồng khe thời gian tới các khe thời gian của một luồng khác bằng cách đấu nối qua lại các nhóm chuyển mạch khe thời gian với cổng lôgíc Công nghệ này được gọi là chuyển mạch phân chia không gian -thời gian sử dụng các thanh đấu chéo theo không gian ở đây, thanh đấu chéo theo không gian tương tự như thanh quét sử dụng các tiếp điểm rơ-le trừ trường hợp yêu cầu một cổng logic vận hành

ở tốc độ cao Một thanh quét được mô phỏng với bên đầu vào của trục đứng và bên đầu ra của trục nằm ngang Một cổng lôgic được dùng ở điểm cắt chéo của trục đứng

và trục nằm ngang Sự tiếp xúc phù hợp được tiến hành thông qua việc kích hoạt cổng lôgic tương ứng trong thời hạn của khe thời gian và nhờ đó thông tin được truyền đi từ bên đầu vào đến phía đầu ra

Hình 1.8 Thanh cắt chéo không gian trong chuyển mạch phân chia thời gian

Ví dụ, một khe thời gian trong luồng đầu vào liên tục có "K" các từ PCM khác nhau kích hoạt một cổng thích hợp để thực hiện việc chuyển mạch tới trục nằm ngang mong muốn Đầu vào của trục đứng còn lại có thể được nối với đầu ra của trục nằm ngang bằng cách kích hoạt một cách phù hợp các cổng tương ứng Đồng thời, ở khe thời gian tiếp theo, một đường dẫn hoàn toàn khác với đường trước đó

có thể được lập ra, ở đây chú ý là các khe thời gian của trục đứng và trục nằm

ngang được phát sinh một cách tương ứng trong cùng một thời điểm và vì vậy ở thanh quét, việc chuyển khe thời gian không được thực hiện Như trong trường hợp chuyển đổi khe thời gian, một bộ nhớ điều khiển có thông tin để kích hoạt các cổng tại các khe thời gian mong muốn là cần thiết Hệ thống có thể có "m" các đầu vào

và "n" các đầu ra được mô tả ở hình 2.7 "m" và "n" có thể là giống nhau hoặc khác nhau tuỳ thuộc vào cấu hình của hệ để thực hiện việc tập trung, phân phối, và các chức nǎng mở rộng

Vì vậy, đối với mạng chuyển mạch không gian, một thanh quét nhiều mức có thể được sử dụng Khi muốn gửi các tín hiệu từ đầu vào 1 đến đầu ra 2, cổng S21 phải được kích hoạt trong thời hạn của khe thời gian mong muốn Nếu Sm1 được kích hoạt vào cùng thời gian đó, đầu vào "m" được gửi đến đầu ra

1 Như đã giải thích, một vài thanh quét có thể được kích hoạt đồng thời trong thời hạn của khe thời gian nhất định và vì vậy số các đường nối đồng thời có thể được là một trong hai số "m" hoặc "n" tuỳ theo số nào là nhỏ hơn

Phương pháp thiết lập mạng chuyển mạch kiểu phân chia thời gian

Một mạng lưới có thể được lập nên bằng các sử dụng một trong các chuyển mạch T, chuyển mạch S, hay phối hợp cả hai, theo đó mạng lưới có thể được thiết lập như sau:

Cấu hình này cho phép hệ thống xử lý các cuộc gọi một cách không bị ngắt quãng

do bị khoá như ở hình 1.9 Trong việc điều khiển mạng, việc lựa chọn khe thời gian

ở đầu vào/đầu ra và khe thời gian ở chuyển mạch không gian là không liên quan đến nhau Nghĩa là trong trường hợp của T-S-T, thì khe thời gian đầu vào có thể được đấu nối với khe thời gian đầu ra bằng cách dùng khe thời gian trong đường chéo của chuyển mạch không gian Trong trường hợp khe thời gian 3 của đầu vào được xác định với các cuộc gọi phải đấu nối với khe thời gian 17 của đầu ta mong muốn để giải thích việc khóa trong mạng lưới số và đầu cuối không gian có thể cấp đường nối

từ chiều dài đầu vào đến chiều rộng đầu ra, khe thời gian 3 và 17 phải được trao đổi với nhau Như thế, việc đấu nối đạt được khi khe thời gian 3 của đầu vào và khe thời gian 17 của đầu ra còn rỗi

Vào lúc này chỉ có thể có được một đường thông, nếu khe thời gian 3 đã được dùng, khe thời gian 17 có thể được sử dụng nhưng vào lúc này các cuộc gọi đã bị khoá Trong trường hợp mạng T-S-T, bộ biến đổi khe thời gian đầu vào có thể chon một trong các khe thời gian để sử dụng Nếu hệ thống có 128 khe thời gian, khe thời gian đầu vào 3 có thể được nối với một khe thời gian bất kỳ của không gian trừ khe thời gian đầu vào 3 Theo đó trong trường hợp của T-S-T điều quan trọng phải

tìm kiếm đường dây rỗi cũng như các khe thời gian sẽ sử dụng Trong hầu hết các trường hợp, mạng lưới có thể cung cấp ít nhất một hay nhiều đường để nối các khe thời gian đầu vào/đầu ra

Hình 1.9 Cấu trúc mạng T-S-T

S-T-S

Trong trường hợp của S-T-S, quá trình tương tự như T-S-T được tiến hành Trên hình 1.10, một mạng S-T-S được mô tả Việc lựa chọn khe thời gian đầu vào/đầu ra được xác định bằng đường giao tiếp theo yêu cầu Do bộ biến đổi khe thời gian có thể được thay đổi bằng cách dùng hai chuyển mạch không gian, độ linh hoạt của đầu nối được cải thiện Ví dụ, nếu khe thời gian 7 cần phải được nối đến khe thời gian 16, thì chỉ có một yêu cầu duy nhất là khe thời gian đó phải có khả nǎng trao đổi khe thời gian 7 và 16

Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng một trong các số "n" bất kỳ của thời gian Các mạng lưới T-S-T và S-T-S có thể được thiết kế để có cùng khả nǎng kết nối cuộc gọi và tỷ lệ khoá cuộc gọi Việc này chứng tỏ là tỷ lệ phân bố 1:1 được tiến hành giữa việc phân chia thời gian và phân chia không gian

1.5 Các hạn chế của mạng viễn thông nước ta hiện nay

Hạn chế trong việc phân cấp mạng theo địa lý hành chính

Với cách tổ chức cung cấp dịch vụ thông tin theo điạ bàn hành chính tỉnh / thành phố như hiện nay, mã vùng tương ứng với mã tỉnh/thành phố, ngoại trừ Hà Nội (mã 04) và thành phố Hồ Chí Minh (mã 08) và một số tỉnh/ thành phố trọng điểm khác, còn lại mỗi vùng tương ứng với mỗi tỉnh/thành phố tuy có số lượng thuê bao và lưu lượng không lớn nhưng vẫn hình thành mạng riêng theo địa bàn hành chính Đặc biệt một số tỉnh khi tiến hành tách tỉnh theo địa bàn hành chính (năm 1997) thì cũng hình thành mạng mới với các Host mới tạo nên một số vấn đề phức tạp trong việc cung cấp dịch vụ Ví dụ: Hai thuê bao truớc đây thuộc một tỉnh khi thực hiện cuộc gọi thì lưu lượng cuộc gọi chỉ cần đi qua hai tổng đài vệ tinh và một tổng đài Host và cước cuộc gọi được tính với giá cước nội hạt Khi tiến hành tách tỉnh hai thuê bao này

ở hai tỉnh liền kề nhau khi thực hiện cuộc gọi thì lưu lượng cuộc gọi phải đi qua hai tổng đài Host và vòng qua tổng đài Toll (đặt tại Hà Nội, Đà Nẵng hoặc thành phố

Hồ Chí Minh) và giá cước sẽ được tính theo cước đường dài Theo cấu hình và tổ chức khai thác hiện nay của mạng Viễn thông Việt Nam, các cuộc gọi đường dài quốc gia phải đi qua tối thiểu qua 3 tổng đài và 2 đoạn truyền dẫn, nếu cuộc gọi không thể gửi theo mạch trực tiếp được thì lưu lượng cuộc gọi phải định tuyến qua rất nhiều tổng đài chuyển tiếp Do vậy chất lượng của dịch vụ Viễn thông được cung cấp sẽ

bị ảnh hưởng rất nhiều bởi cấu hình và cách tổ chức khai thác này Mặt khác nếu xem xét ở góc độ kinh tế thì cách thức thực hiện việc cung cấp các dịch vụ Viễn thông và việc tổ chức khai thác như vậy là không hiệu quả cao Do đó phải tìm ra một cấu trúc tổ chức khác hoàn thiện hơn đáp ứng được nhu cầu quản lý và cung cấp dịch vụ

Các dịch vụ tồn tại trên những mạng riêng lẻ

Mạng Viễn thông thế hệ cũ đã tồn tại và phát triển gần 100 năm, trong 100 năm đó

ít có sự thay đổi mang tính cách mạng và khoảng cách giữa các mốc chuyển đổi công nghệ cũng rất xa nhau (từ chuyển mạch cơ sang chuyển mạch điện tử analog rồi đến chuyển mạch số, chuyển mạch gói… )

Các nhánh công nghệ Viễn thông khác nhau đã tạo ra các mạng lõi cung cấp các dịch vụ Viễn thông tồn tại dưới những dạng riêng lẻ như mạng chuyển mạch PSTN, mạng X.25, mạng di động…

Hình 1.11 Sự tồn tại riêng rẽ của các loại hình dịch vụ trên các loại mạng khác nhau

Mạng viễn thông hiện tại đang có cấu trúc đóng

Thời gian trước đây do công nghệ chưa phát triển, các thiết bị Viễn thông là độc quyền của các công ty Viễn thông lớn Các công nghệ (phần cứng/ phần mềm) chuyên dụng được sử dụng trong các thiết bị này và thường là bí mật công nghệ của từng hãng và không được công bố rộng rãi, tổng đài như một chiếc hộp đen chỉ

có đầu vào và đầu ra Do vậy, khi mua thiết bị chuyển mạch cơ sở của một hãng nào

đó thì các thiết bị cấu thành khác như: Các trạm lặp thuê bao xa, các bộ tập trung, các modul chuyển mạch vệ tinh….cũng phải chọn của chính hãng đó

Rất nhiều công ty dùng chính những sự hạn chế này để ép khách hàng, có thể ban đầu giá thành của phần chuyển mạch cơ sở rất rẻ nhưng khi khách hàng có nhu cầu nâng cấp thì các nhà sản xuất thiết bị đó sẽ tăng giá lên rất cao nhưng nhà khai thác không

có sự lựa chọn nào khác

Hình 1.12 Tổng đài thực sự là một “bí mật” đối với người sử dụng

Cũng vì cấu trúc của của các hệ thống chuyển mạch đóng nên các hãng sản xuất các phần cứng Viễn thông nhỏ lẻ cũng không có cơ hội tồn tại vì không có khả năng tương thích với các thiết bị của các hãng lớn khác

Sự bất cập trong việc cung cấp dịch vụ mới

Do các của mạng Viễn thông hiện tại tồn tại một cách riêng lẻ, công nghệ sử dụng trong mỗi mạng là quá khác nhau nên các dịch vụ cũng chỉ giới hạn trong các mạng này, nó nghèo nàn và khó có cơ hội phát triển

Mặt khác các dịch vụ mạng hiện tại thường do các nhà khai thác Viễn thông cung cấp, ví dụ như các dịch vụ mạng thông minh hay các dịch vụ trên mạng di động thường được định nghĩa sẵn và tích hợp luôn vào vào các thiết bị Viễn thông của nhà khai thác nên không thể thay đổi được

Quản lý mạng khó khăn

Tổng công ty bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) trong quá trình số hoá mạng Viễn thông trong những năm qua đã cố gắng trang bị cơ sở hạ tầng Viễn thông số hiện đại và cố gắng tránh tình huống bị ép giá bằng cách trang bị các tổng đài của nhiều hãng khác nhau Tuy nhiên điều này làm nảy sinh sự phức tạp trong kiến trúc mạng,

sự tương thích giữa các chủng loại thiết bị và sự phức tạp trong quản lý

1.6 Xu hướng phát triển của mạng viễn thông nước ta

Để khắc phục những nhược điểm của mạng viễn thông hiện tại và đáp ứng nhu cầu trong tương lai, hệ thống viễn thông hiện đại phải có các đặc điểm sau:

§ Mạng xây dựng phải là hệ thống mạng mở, để có thể dễ dàng bổ sung và áp dụng các công nghệ khác tùy theo sự phát triển của xã hội

§ Hệ thống mạng là hệ thống hội tụ tích hợp được nhiều dịch vụ nhưng các dịch

vụ này phải thực hiện độc lập với nhau, không ảnh hưởng đến nhau

§ Sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, dựa trên các giao thức đã được chuẩn hóa

trên toàn cầu

§ Đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu trong tương lai

§ Có khả năng thích ứng cao với sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ mới Trước

hết, do áp dụng cơ cấu mở mà:

§ Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc

lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng và phát triển một cách độc lập

§ Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương

ứng

Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới, nhà

kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức

mạng lưới Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thông

giữa các mạng có cấu hình khác nhau Tiếp đến, mạng hội tụ là mạng dịch vụ thúc đẩy,

với đặc điểm của:

- Tách biệt dịch vụ với điều khiển cuộc gọi

- Tách biệt cuộc gọi với truyền tải

Mục tiêu chính của chia tách là làm cho “dịch vụ thực sự độc lập với mạng” thực

hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ Thuê bao có thể tự bố

trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch

vụ và loại hình đầu cuối Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính

linh hoạt cao Dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, giao thức thống nhất Mạng

thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình

cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ

tầng thông tin Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP,

người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền

hình cáp sẽ tiến tới tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà

người ta thường gọi là “hợp nhất mạng” Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP

làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên

có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở

vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia Giao thức

IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ

sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển

mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ

đảm bảo cho số liệu Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó

được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những

thiếu sót này

CÂU HỎI

Câu 1: Các thành phần chính của mạng viễn thông là gì ?

Câu 2: Trình bày phân cấp các node chuyển mạch ?

Câu 3: Trình bày các loại mạng trong hệ thống viễn thông ở Việt Nam ? Câu 4: Công nghệ chuyển mạch trong mạng viễn thông bao gồm mấy loại ? Câu 5: Kỹ thuật chuyển mạch PCM là gì ?

Câu 6: Trình bày qui trình chuyển mạch theo khe thời gian ?

Câu 7: Trình bày cấu trúc mạng T-S-T ?

Câu 8: Trình bày cấu trúc mạng S-T-S ?

Câu 9: Trình bày tóm tắt các dịch vụ của mạng viễn thông ở Việt Nam ? Câu 10: Trình bày xu hướng phát triển của mạng viễn thông ở Việt Nam ?

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Mục tiêu: giới thiệu chi sinh viên nắm bắt được các kỹ thuật cơ bản trong hệ thống thông tin di động

2.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin di động

2.1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động

Do sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhu cầu thông tin đòi hỏi ngày càng cao

Từ chỗ thực hiện được các kết nối thông tin trên khoảng cách xa bằng hệ thống đường dây điện thoại, nhu cầu thông tin được đặt ra là kết nối ở mọi nơi, mọi lúc Chính từ những yêu cầu này làm xuất hiện hình thức thông tin di động

Một trong các hình thức xuất hiện đầu tiên của thông tin di động đó là các kỹ thuật máy bộ đàm, loại thông tin này được sử dụng trong quân đội Đó là máy bộ đàm với kỹ thuật chủ yếu là FDMA, năm 1980

Đối với các hệ thống bộ đàm khả năng phục vụ kết nối thông tin bị hạn chế về; khoảng cách ngắn, chất lượng thông tin kém và dung lượng nhỏ Mà nhu cầu về thông tin ngày càng mở rộng và đòi hỏi nhiều hơn, nên các hệ thống thông tin hiện đại hơn đã lần lượt ra đời

Vấn đề đặt ra là các hệ thống thông tin khi ra đời phải đảm bảo được khả năng kết nối toàn cầu, nên năm 1982 tại hội nghị bưu chính viễn thông châu Âu CEPT (Conference European for Post and Tele- communications) đã thành lập một tổ chức tiêu chuẩn hoá các hệ thống thông tin di động gọi tắt là GSM (Groupe Special Mobile) để tạo ra một hệ thống thông tin di động chung cho toàn Châu Âu

1988 viện tiêu chuẩn thông tin châu âu đã đưa ra bản ghi chi tiết kỹ thuật của công nghệ GSM và thay đổi tên đầy đủ của GSM (Global System for Mobile Communication)

1991 công nghệ viễn thông GSM chính thức được thương mại hoá

Tiêu chuẩn GSM được thiết kế để có thể kết hợp với ISDN (Integrated Services Digital Network) và tương thích với môi trường di động

Hệ thống truyền thông di động toàn cầu GSM là hệ thống điện thoại mạng lưới hoàn toàn sử dụng kỹ thuật số, khác với hệ thống mạng điện thoại đầu tiên của Mỹ được xây dựng vào năm 1983, mạng này được dùng kiểu analog và sử dụng công nghệ FDMA (Frequency Division Multiple Access) để tạo các kênh liên lạc, còn GSM ngoài sử dụng FDMA còn sử dụng TDMA ( Time Division multiple Access) đây là kỹ thuật khe thời gian trên mỗi mobile trên mạng được được cấp phát một khe thời gian riêng biệt để di chuyển dữ liệu đi Hiện nay kỹ thuật CDMA (Code Division multiple Access) - kỹ thuật trải phổ rộng trong đó dữ liệu trong một cuộc đàm thoại khác, mã này giúp mỗi (máy) người nhận truy cập đến đúng các bit dành cho họ - đang được rộng rãi trên thế giới

Ngoài tính lưu động quốc tế , tiêu chuẩn GSM còn cung cấp một số tính năng như thông tin tốc độ cao ,fax, data và dịch vụ thông báo tin nhắn SMS

Đến ngày nay dần trở thành thiết bị cá nhân không thể thiếu được nó trong sinh hoạt hàng ngày, nó cung cấp cho chúng ta các dịch vụ ngày càng tiện ích hơn, như: nhắn tin đa phương tiện, internet, máy nghe nhạc và cái đích sẽ là dịch vụ video phone mà các nhà sản xuất đang chạy đua về công nghệ để đạt được cái đích này

2.1.2 Mô hình tổng quát của mạng điện thoại di động

Hình 2.1 Mô hình tổng quát của mạng điện thoại di động

2.2 Tổng đài GSM

2.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống tổng đài GSM

Hình 2.2 Sơ đồ khối của hệ thống tổng đài GSM

OSS: Phân hệ khai thác và hỗ trợ

AUC: Trung tâm nhận thực

ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ PSTN (Public Switched Telephone Network):

Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

PSPDN: Mạng chuyển mạch gói công cộng

CSPDN (Circuit Switched Public Data Network): Mạng số liệu chuyển mạch