Giáo trình Sửa chữa điện thoại di động Nghề: Điện tử dân dụng

Giáo trình Sửa chữa điện thoại di động Nghề: Điện tử dân dụng trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan về hệ thống thông tin, khái niệm về phần cứng và phần mềm trong điện thoại di động, linh kiện thuật ngữ và các từ viết tắt trong điện thoại di động, dụng cụ và thiết bị sửa chữa điện thoại di động, sửa chữa điện thoại Nokia đời DCT3,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chủ biên: LÊ TRÂNG CÔNG

GIÁO TRÌNH SỬA CHỮA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

NGHỀ: ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình Sửa chữa điện thoại di động được biên soạn dành cho hệ cao đẳngnghề Điện tử dân dụng, với thời lượng là 120 giờ lên lớp (trong đó lý thuyết: 55giờ; thực hành: 65 giờ) Đây là mô đun trang bị cho học viên những kiến thức cơbản nhất sửa chữa điện thọai di động

Giáo trình mô đun được trình bày trong 8 bài học sau:

 Bài 1 Tổng quan về hệ thống thông tin

 Bài 2.Khái niệm về phần cứng và phần mềm trong điện thoại diđộng

 Bài 3 Linh kiện, thuật ngữ và các từ viết tắt trong điện thoại diđộng

 Bài 4 Dụng cụ và thiết bị sửa chữa điện thoại di động

 Bài 5 Cách làm chân, hàn IC chân bụng và câu dây động trongđiện thoại di động

 Bài 6 Sửa chữa điện thoại Nokia đời DCT3

 Bài 7 Sửa chữa điện thoại Nokia đời DCT4

 Bài 8 Cài đặt phần mềm điện thoại đời DCT3 và DCT4

 Bài 9 Sửa chữa điện thoại di động của một số hãng khác

 Bài 10 Cài đặt phần mềm điện thoại SamsungGiáo trình được biên soạn theo phương pháp tích hợp đáp ứng với yêu cầu dạynghề Mỗi bài được thiết kế theo dạng mô đun và được sắp xếp sao cho lượng kiếnthức vừa với thời gian 1 buổi lên lớp Để cụ thể hóa các ứng dụng tài liệu minh họavới một số điện thoại thông dụng nhất đang phổ biến trên thị trường hiện nay đểngười học và các cơ sở đào tạo dễ dàng tiếp cận

Giáo trình được biên soạn lần đầu, mặc dù đã cố gắng chuẩn bị rất kỹ lưỡngnhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ýkiến đóng góp về mặt nội dung cũng như phương pháp trình bày để những lần táibản sau có thể hoàn thiện hơn

Người biên soạn

KS LÊ TRẦN CÔNG

MỤC LỤC

BÀI 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN 12

1.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin mobile 12

1.1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin mobile 12

1.1.2 Mô hình tổng quát của mạng điện thoại Mobile: 13

1.2 Tổng đài GSM 14

1.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống tổng đài GSM 14

1.2.2 Trạm di động MS 15

1.2.3 Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) 16

1.2.3.1 Khối BTS (Base Tranceiver Station) 17

1.2.3.2 Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit) 17

1.2.3.3 Khối BSC (Base Station Controller) 17

1.2.4 Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem) 18

1.2.4.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC 19

1.2.4.2 Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register) 20

1.2.4.3 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register) 20

1.2.4.4 Khối trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center) 21

1.2.4.5 Cổng MSC ( GMSC- Gate Mobile services switching center) 22

1.2.5 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS) 22

1.2.5.1 Khai thác và bảo dưỡng: 22

1.2.5.2 Quản lý thuê bao 23

1.2.5.3 Quản lý thiết bị di động 23

1.3 Các thông số tiêu chuẩn của hệ thống GSM: 23

1.3.1 Giao diện vô tuyến (Radio interface): 24

1.3.1.1 Khung TDMA 24

1.3.1.2 Sự phát xạ xung 25

1.3.1.3 Sự sớm định thời và điều khiển công suất 25

1.3.2 Tổ chức kênh 26

1.3.2.1 Kênh vật lý 27

1.3.2.2 GSM 900 nguyên thuỷ 27

1.3.2.3 EGSM (GSM mở rộng E : extended) 27

1.3.2.4 DCS 1800: 27

1.3.2.5 Khái niệm về Burst 28

1.3.2.6 Kênh logic 28

1.3.2.7 Kênh lưu lượng TCH: 29

1.3.2.8 Kênh điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm: 29

1.3.2.9 Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel - downlink) 29

1.3.2.10 Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel) 30

1.3.2.11 Kênh điều khiển riêng DCCH(Dedicate Control Channel) 30

1.3.3 Truyền dẫn thoại 31

1.3.3.1 Mã hoá nén (speech coding) 104 Kbit/s  13 Kbit/s 31

1.3.3.2 Mã hoá sửa lỗi 13 Kbit/s  22,8 Kbit/s 31

1.3.3.3 Mã hoá xen kẽ ( interleaving) 32

1.3.3.4 Mức1: xen kẽ trong cùng một Segment 32

1.3.3.5 Mức 2 xen kẽ khác segment 32

1.3.4 Chuyển giao (handover) 34

1.3.4.1 Chuyển giao giữa 2 ô thuộc cùng một BSC 34

1.3.4.2 Chuyển giao giữa 2 ô thuộc 2 BSC khác nhau nhưng cùng MSC 36

1.3.4.3 Chuyển giao thuộc các ô thuộc tổng đài khác nhau 37

1.4 Qui hoạch mạng điện thoại di động 39

1.4.1 Mô hình phân phối mạng GSM 39

1.4.2 Kích thước Cell 40

1.4.3 Phương thức phủ sóng 41

1.4.3.1 Phát sóng vô hướng – Omni directional Cell (3600) 41

1.4.3.2 Phát sóng định hướng – Sectorization: 41

1.4.4 Chia Cell (Cells Splitting) 42

1.4.5 Tái sử dụng lại tần số 43

1.4.5.1 Cluster 43

1.4.5.2 Cự ly dùng lại tần số 43

1.4.5.3 Các mẫu tái sử dụng tần số 44

1.4.5.4 Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 44

1.4.5.5 Mẫu tái sử dụng tần số 4/12: 45

1.4.5.6 Mẫu tái sử dụng tần số 7/21 47

1.4.5.7 Bài toán về qui hoạch mạng: 49

2.1 Phần mềm điện thoại 51

2.1.1 Khái niệm về phần mềm 51

2.1.2 Phần mềm ứng dụng 52

2.1.3 Phần mềm chuyên dùng 53

2.1.4 Phần mềm chương trình 54

2.2 Phần cứng trong điện thoại di động 54

BÀI 3 : LINH KIỆN, THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 55

3.1 Linh kiện thụ động 55

3.1.1 Điện trở 55

3.1.1.1 Cách đo điện trở 57

3.1.2 Tụ điện 57

3.1.2.1 Đo và Kiểm tra tụ điện 60

3.1.3 Cuộn dây 61

3.1.3.1 Chức năng của cuộn dây trong mạch 62

3.1.3.2 Cách đo kiểm tra: 63

3.1.4 Bộ lọc: 63

3.2 Linh kiện tích cực 64

3.2.1 Diode 64

3.2.1.1 Phương pháp đo kiểm diode trên mạch 65

3.2.2 Transistor 66

3.2.3 Fet, Mosfet: 67

3.2.4 IC 68

3.2.4.1 Hình dáng thực tế IC 70

3.3 Cách đọc giá trị và xác định vị trí linh kiện trên bo mạch 72

3.3.1 Cài đặt chương trình đọc file.bdf 72

3.3.2 Tải lược đồ trên Internet 72

3.3.3 Đọc giá trị và xác định vị trí linh kiện trên bo mạch 75

3.3.3.1 Thuật ngữ và các từ ghi tắt trong điện thoại di động 81

Bài 4 : DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ SỬA CHỮA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 86

4.1 Dụng cụ và thiết bị sửa chữa điện thoại di động 86

4.1.1 Dụng cụ sửa chữa điện thoại di động 86

4.1.1.1 Bộ Tuốc-nơ-vit lục giác và 4 cạnh dùng cho điện thoại 86

4.1.1.2 Mỏ hàn 86

4.1.1.3 Máy khò nhiệt (có 2 loại khi đưa vào chi tiết) 86

4.1.1.4 Giá đỡ vỉ máy 87

4.1.1.5 Đèn kính lúp 87

4.1.1.6 Panh, dao, nhíp 88

4.1.1.7 Bột chì nước 88

4.1.1.8 Nhựa thông hũ 89

4.1.1.9 Vỉ làm chân IC 89

4.1.1.10 Xăng thơm 90

4.1.2 Thiết bị sửa chữa điện thoại di động 90

4.1.2.1 Đồng hồ vạn năng và đồng hồ số 90

4.1.2.2 Bộ nguồn cung cấp 91

4.1.2.3 Máy rửa bo 91

4.1.2.4 Oscillocop 92

4.1.2.5 Máy đếm tần 92

4.1.2.6 Đầu đọc thẻ nhớ đa năng 93

4.1.2.7 Các hộp chạy phần mềm 93

4.1.2.8 Cáp nối giữa hộp và điện thoại 94

4.1.2.9 Một bộ máy tính có nối mạng 94

4.2 Cách sử dụng 94

4.2.1 Đồng hồ vạn năng và đồng hồ số 94

4.2.1.1 Đồng hồ vạn năng: 94

4.2.1.2 Đồng hồ số 105

4.2.2 Bộ nguồn cung cấp 109

4.2.2.1 Cách kích và sạc bin 109

4.2.2.2 Cấp nguồn cho điện thoại 110

4.2.3 Dụng cụ rửa bo 110

4.2.3.1 Những chú ý khi rửa bo 110

4.2.3.2 Cách rửa bo 110

4.2.4 Oscillocop 110

4.2.4.1 POWER 111

4.2.4.2 INTENSITY CONTROL 111

4.2.4.3 FOCUS 111

4.2.4.4 TRIG LEVEL 111

4.2.4.5 TRIGGERING COUPLING 112

4.2.4.6 TRIGGER SOURCE 113

4.2.4.7 MAIN, MIX, AND DELAY 113

4.2.4.8 POSITION (PULL X10) 113

4.2.4.9 VARIABLE 114

4.2.4.10 TIME/DIV 114

4.2.4.11 POSITION 115

4.2.4.12 VOLT/DIV 115

4.2.4.13 AC-GND-DC 115

4.2.4.14 INPUT 116

4.2.4.15 VERT MODE 116

4.2.4.16 EXT TRIG 116

4.2.4.17 CAL 117

4.2.4.18 Các chú ý khi sử dụng OSC 117

4.2.5 Máy đếm tần 118

4.2.5.1 POWER 118

4.2.5.2 DISPLAY 118

4.2.5.3 GATE TIME 119

4.2.5.4 FUNCTION 119

4.2.5.5 A-ATTN 119

4.2.5.6 L.F 120

4.2.5.7 INPUT 120

BÀI 5 : CÁCH LÀM CHÂN, HÀN IC CHÂN BỤNG VÀ CÂU DÂY ĐỒNG 121

5.1 Chuẩn bị cụng cụ làm chân IC: 121

5.1.1 Máy khò hơi 121

5.1.2 Mỏ hàn: 122

5.1.3 Giá đỡ vỉ bo điện thọai 123

5.1.4 Bo điện thọai 123

5.1.5 Vỉ làm chân IC các lọai: 123

5.1.6 Chì bột: 124

5.1.7 Nhựa thông hũ: 124

5.1.8 Thuốc rã keo IC: 124

5.1.9 Nhíp gắp IC: 125

Nhíp gắp IC: 125

5.1.10 Tăm bông, khăn tay nhúng nước ẩm, dao lấy chì và xăng thơm 125

5.2 Thao tác làm chân IC 125

5.2.1 Đưa bo điện thoại vào giá đỡ bo 126

5.2.2 Dùng cọ nhỏ đưa nhựa thông vào chung quanh IC 126

5.2.3 Tay thuận cầm nhíp, tay trái cầm tay khò 126

5.2.4 Khò đều và soay quanh IC 127

5.2.5 Khi chì IC chẩy-dùng nhíp gắp IC ra 128

5.2.6 Làm sạch chì còn dính trên bụng IC 129

5.2.7 Chọn vỉ hợp với chân IC 129

5.2.8 Để IC ngửa trên trên khăn ẩm 130

5.2.9 Đặt vỉ lên trên IC sao cho thấy hết được các chân IC 130

5.2.10 Dùng dao đưa chì vào chân IC 131

5.2.11 Khò xoay đều trên vỉ cho tới khi chì co tròn 131

5.2.12 Để nguội và dùng bàn trải rửa sạch IC bằng xăng thơm 132

5.3 Cách câu đồng trên vỉ bo 133

5.3.1 Câu thông mạch 133

5.3.1.1 Xi chì một đầu dây đồng 133

5.3.1.2 Cắt ngắn vừa đủ và hàn vào điểm muốn hàn 133

5.3.1.3 Vệ sinh và dùng keo mỏng dán cố địng dây đồng 133

5.3.2 Câu chân IC (Câu IC Sim, bộ lọc…) 133

5.3.2.1 Xi chì một đầu dây đồng 133

5.3.2.2 Cắt ngắn vừa đủ và hàn vào chân muốn hàn 133

5.3.2.3 Uốn dây đồng ngang điểm kế tiếp 133

5.3.2.4 Dùng đầu mỏ đè trên dây đồng tới khi thấy chì nổi lên 134

5.3.2.5 Vệ sinh điểm hàn 134

BÀI 6 : SỬA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG NOKIA ĐỜI DCT3 135

6.1 Đặc điểm của các máy dòng DCT3 135

6.2 Sơ đồ khối Nokia 8250 135

6.2.1 Nguyên lý hoạt động sơ đồ khối 136

6.2.1.1 Khối nguồn 136

6.2.1.2 Khối điều khiển 138

6.2.1.3 Khối thu phát 139

6.2.2 Các ký hiệu trên sơ đồ khối 140

6.2.3 Nhiệm vụ linh kiện 141

6.2.3.1 IC nguồn 141

6.3 Sửa chữa các pan phần cứng 141

6.3.1 Máy không rung khi nhận cuộc gọi 141

6.3.2 Máy không đổ chuông khi nhận cuộc gọi 142

6.3.3 Máy không sáng đèn màn hình 142

6.3.4 Máy không sáng đèn bàn phím 143

6.3.5 Đàm thoại không nghe người đối thoại 143

6.3.6 Đàm thoại nói người đối thoại không nghe 143

6.3.7 Màn hình không hiển thị 144

6.3.8 Máy báo INSERT SIMCARD 144

6.3.9 Máy không sạc được bin 145

6.3.10 Máy bị mất nguồn 146

6.3.11 Máy bị mất sóng(thu-phát) 147

6.3.12 Phím bấm không tác dụng 148

BÀI 7 : SỬA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG NOKIA ĐỜI DCT4 149

7.1 Đặc điểm của các máy dòng DCT4 149

7.2 Sơ đồ khối Nokia 1110i 149

7.3 Nguyên lý hoạt động sơ đồ khối 150

7.3.1.1 Khối nguồn: 150

7.3.2 Các ký hiệu trên lược đồ: 151

7.3.3 Nhiệm vụ linh kiện: 155

7.4 Sửa chữa các pan phần cứng: 156

7.4.1 Khối điều khiển 156

7.4.1.1 Điều khiển màn hình LCD 156

7.4.1.2 Điều khiển khối nguồn 156

7.4.1.3 Điều khiển chiếu sáng màn hình và bàn phím 157

7.4.1.4 Điều khiển SIM Card 159

7.4.2 Hệ thống bàn phím 161

7.4.3 Đàm thoại không nghe người đối thoại 161

7.4.4 Đàm thoại nói người đối thoại không nghe 162

7.4.5 Màn hình không hiển thị 162

7.4.6 Máy không sạc được bin 163

7.4.7 Máy bị mất nguồn 163

7.4.8 Máy bị mất sóng 164

Bài 8 : CÀI ĐẶT PHẦN MỀM ĐIỆN THOẠI DCT3 và DCT4 166

8.1 Các bước cài đặt cho hộp UFS-6 (N-BOX) 166

8.1.1 Giới thiệu hộp UFS-6 166

8.1.2 Cài đặt giao diện và trình điều khiển 168

8.1.2.1 Cài đặt giao diện tiếng Anh 168

8.1.3 Giao diện và cách kích hoạt chương trình: 172

8.2 Cách cài đặt lại chương trình cho máy 186

8.2.1 Mở khóa người dùng: 186

8.2.2 Mở mạng cho máy 186

8.2.2.1 Unclock 6100 : 186

8.2.3 Đồng bộ Flash 187

8.2.4 Cài tiếng việt 192

8.2.5 Cài đặt chương trình,nâng cấp phần mềm cho máy 193

8.2.5.1 Các bước chạy phần mềm - minh hoạ bằng hình ảnh 193

Bài 9 : SỬA CHỮA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG CỦA MỘT SỐ hãng khác (samsung, motorola, ….) 200

9.1 Phân tích sơ đồ khối máy Motorola V3i 200

9.1.1 Khối nguồn 201

9.1.2 Khối thu phát 203

9.1.2.1 Kênh thu : 203

9.1.2.2 Kênh phát : 204

9.2 Sửa chữa các pan phần cứng 204

9.2.1 Khối điều khiển 205

9.2.2 Hệ thống bàn phím 206

9.2.3 Đàm thoại không nghe người đối thoại 207

9.2.4 Đàm thoại nói người đối thoại không nghe 208

9.2.5 Màn hình không hiển thị 208

9.2.6 Máy không sạc được bin 209

9.2.7 Máy bị mất nguồn 210

9.2.8 Máy bị mất sóng: 211

9.3 Phân tích sơ đồ khối máy Samsung 212

9.3.1 Khối nguồn 212

9.3.1.1 Chức năng : 212

9.3.2 Khối điều khiển 213

9.3.3 Khối thu phát 214

9.3.3.1 Kênh thu : 214

9.4 Sửa chữa các pan phần cứng 216

9.4.1 Khối điều khiển 216

9.4.2 Hệ thống bàn phím 217

9.4.3 Đàm thoại không nghe người đối thoại 218

9.4.4 Đàm thoại nói người đối thoại không nghe 219

9.4.5 Màn hình không hiển thị 219

9.4.6 Máy không sạc được bin 220

9.4.7 Máy bị mất nguồn 221

9.4.8 Máy bị mất sóng: 222

Bài 10 : Cài ĐẶT PHẦN MỀM CHO ĐIỆN THỌAI Samsung 224

10.1 Các bước cài đặt cho hộp UFS-6 224

10.1.1 Giới thiệu hộp UFS-6 224

10.1.1.1 Bên trong hộp UFS-6 có hai vỉ máy: 224

10.1.1.2 Cài đặt giao diện và trình điều khiển 224

10.2 Cách cài đặt lại chương trình cho máy 231

10.2.1 Đặc điểm khi chạy phần mềm cho các máy Samsung 231

10.2.2 Giao diện cài đặt phần mềm trên hộp UFS-6 231

10.2.2.1 Mở giao diện 231

10.2.2.2 Chú thích các nút trên giao diện 233

10.2.2.3 Cách chọn file cài đặt cho các máy Samsung 240

10.3 Cài phần mềm cho máy Samsung – P510 241

10.3.1 Giải nén file cần cài đặt ra máy tính 241

10.3.2 Thực hiện cài đặt Flash 241

10.3.2.1 Thực hiện chạy Flash cho máy SAMSUNG- P510 241

10.4 Các bước cài đặt như sau: 242

10.4.1 Kết nối giao diện với hộp UFS-6 242

10.4.2 Chọn Connect để kết nối giao diện 242

10.4.3 Tìm và đánh dấu model máy P-510 243

10.4.4 Nhấn chọn MCU_1, MCU_2 và MCU_3 Thời gian:2h 244

10.5 Tiến hành Write Flash 244

BÀI 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN

MÃ BÀI: MH

Mục tiêu :

- Hiểu lịch sử phát triển của hệ thống thông tin

- Biết tổ chức hệ thống mạng của mobile

- Cẩn thận, chủ động và sáng tạo trong học tập An toàn cho người và thiết bị

Nội dung chính

1.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin mobile

1.1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin mobile

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 thốngđường 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 năngnhư 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

1.1.2 Mô hình tổng quát của mạng điện thoại Mobile:

Hình 1 1:Mô hình tổng quát của mạng điện thoại Mobile

1.2.Tổng đài GSM

1.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống tổng đài GSM

Hình 1 2:Sơ đồ khối của hệ thống tổng đài GSM

OSS : Phân hệ khai thác và hỗ trợ BTS : Trạm vô tuyến gốc

AUC : Trung tâm nhận thực MS : Trạm di động

HLR : Bộ ghi định vị thường trú ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ

MSC : Tổng đài di động PSTN (Public Switched Telephone

Network): Mạng chuyển mạch điện thoạicông cộng

BSS : Phân hệ trạm gốc

BSC : Bộ điều khiển trạm gốc PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công

cộngOM

Một hệ thống GSM có thể được chia thành nhiều phân hệ sau đây:

- Trạm di động (MS: Mobile Station)

- Phân hệ trạm gốc (BSS: Base Station Subsystem)

- Phân hệ chuyển mạch (SS: Switching Subsystem)

- Phân hệ khai thác (OSS: Operation Subsystem)

1.2.2 Trạm di động MS

Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyênnhìn thấy của hệ thống MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên

ô tô

Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vôtuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như micrô, loa, mànhiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số các thiết bị khác(như giao diện với máy tính cá nhân, Fax…) Hiện nay, người ta đang cố gắng sảnxuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động Ba chức năng chínhcủa MS:

- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM

- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền đẫn ởgiao diện vô tuyến

- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối vớikết cuối di động Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM(Subscriber Identity Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment)

Để đăng ký và quản lý thuê bao, mỗi thuê bao phải có một bộ phận gọi làSIM SIM là một module riêng được tiêu chuẩn hoá trong GSM SIM thường đượcchế tạo bằng một vi mạch chuyên dụng gắn trên thẻ gọi là Sim-card Sim-card cóthể rút ra hoặc cắm vào MS

SIM đảm nhiệm các chức năng sau:

- Lưu giữ khoá nhận thực thuê bao cùng với số nhận dạng trạm di động

quốc tế IMSI nhằm thực hiện các thủ tục nhận thực và mật mã hoá thông tin

- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN(Personal Identity

Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sở hữu hợp pháp PIN là một sốgồm từ 4 đến 8 chữ số, được nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu

Tất cả các bộ phận thu, phát, báo hiệu tạo thành thiết bị ME ME không chứacác tham số liên quan đến khách hàng

1.2.3 Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem)

BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông quagiao diện vô tuyến Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ

chuyển mạch SS Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậyđấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thôngkhác BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với phân hệ vận hành

và bảo dưỡng OSS Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm:

BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc

TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và phối hợptốc độ

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

1.2.3.1 Khối BTS (Base Tranceiver Station)

Một BTS bao gồm các thiết bị thu /phát tín hiệu sóng vô tuyến, an ten và bộphận mã hoá và giải mã giao tiếp với BSC BTS là thiết bị trung gian giữa mạngGSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến.Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào(cell)

1.2.3.2 Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit)

Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ cáckênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s)trước khi chuyển đến tổng đài

Tốc độ 16 Kb/s được tạo thành từ 260 bit / segment 20ms ( Tốc độ 13 Kb/s )thêm vào 60 bit / segment 20ms ( các bit dồng bộ và hệ thống Tốc độ 3 Kb/s ) tạothành từ 320 bit / segment 20ms ( Tốc độ 16 Kb/s )

TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng choGSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợptruyền số liệu

TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể được đặt cách xa BTS vàthậm chí còn đặt trong BSC và MSC

1.2.3.3 Khối BSC (Base Station Controller)

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điềukhiển từ xa Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến vàchuyển giao Một phía BSC được nối với BTS, còn phía kia nối với MSC của phân

hệ chuyển mạch SS

Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC

là giao diện A bis

đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từcell này sang kênh của cell khác trong trường hợp cell này bị nghẽn nhiều

Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đườngtruyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin Trong trường hợp có

sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng

1.2.4 Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem)

 Phân hệ chuyển mạch bao gồm các khối chức năng sau:

- Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC

- Thanh ghi định vị thường trú HLR

- Thanh ghi định vị tạm trú VLR

- Trung tâm nhận thực AuC

- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR

Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính củamạng GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý diđộng của thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người

sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác

1.2.4.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC

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

 Chức năng chính của tổng đài MSC:

- Xử lý cuộc gọi (Call Processing)

- Điều khiển chuyển giao (Handover Control)

- Quản lý di động (Mobility Management)

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

Hình 1 3:Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC(1): Khi chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kếtcủa thuê bao di động, sẽ có hai trường hợp xảy ra :

(1.a) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khiphân tích số thoại sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động Cuộc gọi sẽđược định tuyến đến tổng đài cổng GMSC gần nhất

(1.b) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm diđộng trực thuộc sẽ nhận được bản tin thiết lập cuộc gọi từ MS thông qua BTS cóchứa số thoại của thuê bao di động bị gọi.

(2): MSC (hay GMSC) sẽ phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN)của thuê bao bị gọi để tìm ra HLR nơi MS đăng ký

(3): MSC (hay GMSC) sẽ hỏi HLR thông tin để có thể định tuyến đến MSC/VLR quản lý MS

(4): HLR sẽ trả lời, khi đó MSC (hay GMSC) này có thể định tuyến lại cuộcgọi đến MSC cần thiết Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vịtrí của MS Như vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM, đó là chức năng

xử lý cuộc gọi của MSC

Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểmtruyền dẫn của mạng GSM với các mạng này Các thích ứng này gọi là chức năngtương tác IWF (Inter Networking Function) IWF bao gồm một thiết bị để thích ứnggiao thức và truyền dẫn IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay cóthể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở

1.2.4.2 Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register)

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

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN

- Các thông tin về thuê bao

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

- Số hiệu VLR đang phục vụ MS

1.2.4.3 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)

VLR là cơ sở dữ liệu về thuê bao thứ 2 trong GSM Nó được nối với một haynhiều MSC và có nhiệm vụ lưu dữ tạm thời số liệu hiện tại của các thuê bao đangnằm trong vùng phục vụ của MSC, bao gồm; vị trí cell, số thuê bao đang kết nối,

thời gian đang đàm thoại, dịch vụ sử dụng Dữ liệu của VLR dùng để thực hiện việc

tính cước cuộc gọi.

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

Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin

về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR

VLR bao gồm:

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI

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

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

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

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

EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng

di động quốc tế (IMEI-International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu

về phần cứng của thiết bị Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:

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

sử dụng các dịch vụ đã đăng ký

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

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

1.2.4.4 Khối trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center)

Khối này có chức năng giải mã thông tin thuê bao thông qua khoá bảo mật

của nhà sản xuất, nhằm hai mục đích: bảo mật thông tin thuê bao và nhà cung cấp

dịch vụ

Dữ liệu thuê bao nằm hoàn toàn trong SIM card mỗi khách hàng khi đăng ký

sẽ được cấp một thông số bảo mật, được sao chép và lưu trữ trong Sim card và cái

còn lại được lưu trữ tại AuC Khi bắt lần đầu kết nối AuC sẽ tạo ra một dãy số ngẫu

nhiên và gửi đến mobile Cả mobile và AuC sẽ dùng dãy số ngẫu nhiên đó trong cáchoạt động sau này

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

1.2.4.5 Cổng MSC ( GMSC- Gate Mobile services switching center)

Để thiết lập một cuộc gọi từ ngoài vào, hay từ trong ra ngoài của hệ thốngGSM trong nội vùng của MSC, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến mộttổng đài cổng được gọi là GMSC mà không cần biết hiện thời thuê bao đang ở đâu

Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và địnhtuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời ( MSC tạmtrú )

Để vậy, trước hết các tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuêbao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này Tổng đài cổng có một giao diệnvới các mạng bên ngoài thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nốicác mạng bên ngoài với mạng GSM

Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 ( CCS No 7 ) để có thểkết nối giao tiếp với các thông tin khác hệ; PTN , PLMN,…Về phương diện kinh tếkhông phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà thường được kết nối vớiMSC

1.2.5 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)

1.2.5.1 Khai thác và bảo dưỡng:

 Khai thác:

Là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như tảicủa hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai cell.v.v Nhờ vậy nhàkhai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp chokhách hàng và kịp thời nâng cấp Khai thác còn bao gồm việc thay đổi cấu hình đểgiảm những vẫn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượngtrong tương lai và mở rộng vùng phủ sóng Ở hệ thống viễn thông hiện đại, khaithác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm.

 Bảo dưỡng:

Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc, nó có một

số quan hệ với khai thác Các thiết bị ở hệ thống viễn thông hiện đại có khả năng tựphát hiện một số các sự cố hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra

Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý củaTMN (Telecommunication Management Network - Mạng quản lý viễn thông) Lúcnày, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạngviễn thông (MSC, HLR, VLR, BSC, và các phần tử mạng khác trừ BTS) Mặt khác

hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối tới máy tính chủ đóng vai trò giao tiếpngười - máy Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là trung tâm vận hành vàbảo dưỡng (OMC - Operation and Maintenance Center)

1.2.5.2 Quản lý thuê bao

Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên là nhập

và xoá thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồmnhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung Nhà khai thác có thể thâm nhập được cácthông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước cáccuộc gọi rồi gửi đến thuê bao Khi đó HLR, SIM-Card đóng vai trò như một bộphận quản lý thuê bao

1.2.5.3 Quản lý thiết bị di động

Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện.EIR lưu trữ toàn bộ dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR được nối đến MSCqua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị

1.3 Các thông số tiêu chuẩn của hệ thống GSM:

- Băng thông hệ thống: Downlink MHz MHz

MHz MHz

Uplink

960 935

:

915 890

- Điều chế nén dữ liệu thoại dùng kỹ thuật GMSK

- Tốc độ truyền dẫn dữ liệu giữa các mobile/carrier và mạng 270K bit/s

- Phương thức truy xuất dữ liệu dùng kỹ thuật TDMA và FDMA

- Mã hoá thoại dùng kỹ thuật RPE-LTP(Regular Pulse Excitation-LongTerm Prediction-Linear Prediction Coder)

1.3.1 Giao diện vô tuyến (Radio interface):

Trong GSM, giao diện radio sử dụng tổng hợp cả hai phương thức phân kênhtheo tần số và thời gian: FDMA (Frequency Division Multiple Access) và TDMA(Time Division Multiple Access)

Trong GSM sử dụng băng tần tại 900 MHz (gọi là GSM 900) và 1800 MHz(gọi là GSM 1800) Ở đây ta chỉ đề cập đến GSM 900 Mỗi kênh được đặc trưngbởi một tần số (sóng mang) gọi là kênh tần số RFCH (Radio Frequency Chanel) chomỗi hướng thu phát, các tần số này cách nhau 200 Khz

Trong GSM 900, tín hiệu từ MS đến trạm thu phát là 890-915 Mhz là dãy tầnuplink, còn dãy tần downlink từ trạm thu phát đến MS là 935-960 Mhz Cả hai đều

có độ rộng băng là 25 Mhz, với 125 kênh truyền dẫn

1.3.1.1 Khung TDMA

Để tăng thêm hiệu suất sử dụng phổ tần số, trong GSM dùng kỹ thuật TDMA

để chia mỗi kênh tần số 200 kHz thành 8 khe thời gian, đánh số 0  7 Mỗi khe sẽđược cấp phát cho người dùng Tất cả các người dùng ở một tần số đều chung mộtkhung 8 khe

Hình 1 4:Khung TDMANếu MS được cấp phát khe 1, thì nó chỉ phát trong khe này, và tắt máy phát ở

7 khe còn lại trong 1 khung Sự đóng ngắt đều đặn theo chu kỳ khung của máy phátgọi là burst (cụm) Một khe thời gian (tương ứng một brust) dài 577s, một khungTDMA dài 8 * 577s = 4.615ms

TDMA Frame 4,615ms

Vậy MS phát một burst với chu kỳ khung 4.615ms, tức là với tần số phát là1/4.615 = 216Hz, sẽ gây nhiễu cho thiết bị, dụng cụ điện tử ở tần số audio Do đó

để MS hoạt động tốt thì bản thân nó phải có khả năng chống nhiễu cao

1.3.1.2 Sự phát xạ xung

Hình 1 5Mức công suất phát biến thiên theo thời gian

(nếu mức phát chuẩn 0 dB là 34 dBm,thì mức nghỉ -70dB, sẽ ứng với -36dBm)

Vì MS chỉ phát trong 1 khe thời gian và chờ trong 7 khe thời gian còn lại của

1 khung, nên yêu cầu đóng ngắt năng lượng tần số vô tuyến rất chặt chẽ Nếu MSkhông tuân thủ nghiêm ngặt yêu cầu đó, thì nó sẽ gây nhiễu đối với các MS khác(công tác ở khe thời gian liền kề, ở tần số liền kề) Thời gian đóng và thời gian ngắtchỉ trong 28s, nghĩa là mức công suất nhảy 70dB trong 28s, mặt khác không chophép mức ngắt lớn hơn – 36dBm Sau khi kết thúc thời gian quá độ lên mức phát,

MS có 542.8s để truyền tin

1.3.1.3 Sự sớm định thời và điều khiển công suất

Trong một cell, MS có cự ly đến BTS khác nhau Nên thời gian trễ và suyhao truyền sóng của MS sẽ khác nhau Kỹ thuật TDMA dựa vào sự định thời thíchứng đối với sự phát burst mà tránh xung đột, tránh trùng lẫn nhau giữa các burstliền kề khe thời gian

Hình 1.6: Sự sớm định thời và điều khiển công suấtBTS đo thời gian trễ truyền sóng của mọi MS và phát lệnh cho từng MS phátcàng sớm nếu cự ly của nó đến BTS càng xa sao cho tín hiệu mà BTS thu nhậnđược từ các MS trong cell ở đúng khe thời gian Việc định thời thích ứng với trễ cự

ly nói trên được gọi là sớm định thời (Timing advance)

Đồng thời với điều khiển sự sớm định thời, BTS ra lệnh cho MS phải phátcông suất vô tuyến ở mức thích suy hao sao cho mức tín hiệu đạt đến máy thu BTS

từ các MS khác nhau trong cell là xấp xỉ bằng nhau Bước điều chỉnh mức phát là 2dB

Ta biết rằng, MS đo chất lượng truyền dẫn và mức công suất phát xuống.Nếu BTS phát hiện thông tin hướng xuống giảm chất lượng thì BTS điều chỉnhcông suất phát một cách phù hợp ở từng khe thời gian (đặc tính này được tuỳ chọn

A B

n n+1

A được cấp TS

Kênh vật lý tổ chức theo quan niệm truyền dẫn Đối với TDMA GSM, kênhvật lý là một khe thời gian của một tần số sóng mang carrier vô tuyến được chỉđịnh.

1.3.2.2 GSM 900 nguyên thuỷ

- Dải tần số: 890  915 MHz cho đường lên uplink (từ MS đến BTS)

- 935  960 MHz cho đường xuống downlink (từ BTS đến MS)

- Dải thông tần của một kênh vật lý là 200 KHz Dải tần bảo vệ ở biêncũng rộng 200 KHz

- Ful (n) = 890,0 MHz + (0,2 MHz) * n

- Fdl (n) = Ful (n) + 45 MHz

- Với 1  n  124

Các kênh từ 1 ÷ 124 được gọi là các kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ARFCN

(Absolute Radio Frequency Channel Number) Kênh 0 là dải phòng vệ.

Vậy GSM 900 có 124 tần số bắt đầu từ 890,2 MHz Mỗi dải thông tần là mộtkhung TDMA có 8 khe thời gian Như vậy, số kênh vật lý ở GSM 900 là sẽ 992kênh

- 1805  1880 MHz downlink.

- Ful (n) = 1710MHz + (0,2 MHz)*(n - 511)

- Fdl (n) = Ful (n) + 95 MHz

- Với 512  n  885

1.3.2.5 Khái niệm về Burst

Các tin tức phát đi ứng với 1 khe thời gian có dạng theo từng cụm ( burst )

Có 5 dạng burst (156,25 bits cho 1 Burst dài 577 us )

- NB ( Normal Burst) chứa kênh TCH

- FB (Frequency Correction Burst ) ) chứa kênh FCCH

- SB ( Synchronization Burst ) ) chứa kênh SCH

- AB ( Access Burst ) ) chứa kênh TCH và RACH

- DB ( Dummy Burst ) không mang thông tin

1.3.2.6 Kênh logic

Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này đượcđặt vào các kênh vật lý Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữaBTS và MS

Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH vàcác kênh báo hiệu điều khiển CCH

Hình 1 7:Phân loại kênh logic 1.3.2.7 Kênh lưu lượng TCH:

Có hai loại kênh lưu lượng:

- Bm hay kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tintiếng hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s

- Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ởtốc độ 11,4 kbit/s

1.3.2.8 Kênh điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:

- Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel)

- Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel)

- Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicate Control Channel)

1.3.2.9 Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel - downlink)

BCH = BCCH + FCCH + SCH

FCCH (Frequency Correction Channel – downlink - thuộc FB ) Kênh hiệuchỉnh tần số cung cấp tần số tham chiếu của hệ thống cho trạm MS FCCH chỉ đượcdùng cho đường xuống.

SCH (Synchronous Channel- downlink- thuộc SB ): Kênh đồng bộ khungcho MS

BCCH (Broadcast Control Channel- downlink- thuộc NB ): Kênh điều khiểnquảng bá cung cấp các tin tức sau: Mã vùng định vị LAC (Location Area Code), mãmạng di động MNC (Mobile Network Code), tin tức về tần số của các cell lân cận,thông số dải quạt của cell và các thông số phục vụ truy cập

1.3.2.10 Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).

CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông giữa BTS và MS

Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH.

RACH (Random Access Channel - uplink- thuộc AB ), kênh truy nhập ngẫunhiên Đó là kênh hướng lên để MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu này thểhiện trong bản tin đầu của MS gửi đến BTS trong quá trình một cuộc liên lạc

PCH (Paging Channel, kênh tìm gọi - downlink) được BTS truyền xuống đểgọi MS

AGCH (Access Grant Channel - downlink): Kênh cho phép truy nhậpAGCH, mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênh của MS đểthực hiện một kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao

1.3.2.11 Kênh điều khiển riêng DCCH(Dedicate Control Channel)

DCCH là kênh dùng cả ở hướng lên và hướng xuống, dùng để trao đổi bảntin báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký và thiết lập cuộc gọi, phục vụ bảodưỡng kênh DCCH gồm có:

Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH ( Standalone DedicatedControl Channel - là kênh điều khiển dành riêng đứng một mình) phục vụ chuyểngiao báo hiệu giữa MS với BTS , dùng để cập nhật vị trí , chuyển giao và thiết lậpcuộc gọi

Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Associated Control Channel)

là một kênh hoạt động liên tục trong suốt cuộc liên lạc để truyền các số liệu đolường và kiểm soát công suất Downlink: BTS cung cấp các thông số hệ thống để

MS cập nhật vị trí, các thông số điều khiển MS về sự sớm định thời và về mức phát

công suất vô tuyến Ở uplink: BTS báo cáo kết quả đo về các cell kế cận (làm cơ sởcho quyết định chuyển giao của mạng), về các thông số sớm định thời và mức côngsuất phát vô tuyến mà MS đang dùng.

Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH, nó liên kết với một kênh TCH vàhoạt động bằng cách lấy lên một khung FACCH được dùng để chuyển giao cell

Nó mang cùng loại tin tức như SDCCH FACCH khác SDCCH ở chỗSDCCH tồn tại sẵn, còn FACCH chỉ thiết lập theo kiểu trưng dụng (lấy lén) TCH.FACCH cần cho các bản tin khẩn và vài phục vụ chuyển giao FACCH chiếm chỗcủa TCH trong burst và chỉ báo việc đó bằng cờ lấy lén

1.3.3 Truyền dẫn thoại

1.3.3.1 Mã hoá nén (speech coding) 104 Kbit/s  13 Kbit/s

Tín hiệu tiếng ở MS được đưa qua bộ lọc thông thấp (0 – 4 kHz), được điềuchế PCM 13 bit với tần số lấy mẫu 8 kHz được luồng dữ liệu 104 Kbit/s

Vấn đề đặt ra là nếu chỉ truyền dữ liệu thoại ở tốc độ này thì không hiệu quả

Do vậy người ta nhận thấy rằng chỉ cần truyền nội dung dữ liệu thoại trong từngkhối segment tương ứng 20ms, trong thời gian 20ms này ta dùng các kỹ thuật mãhoá nén để giảm bớt dung thông tin dư thừa thì nội dung thoại vẫn được đảm bảo.bằng việc sử dụng nhiều kỹ thuật nén khác nhau cho chất lượng dữ liệu tốt và tốc

độ dữ liệu ngõ ra đảm bảo được tính kinh tế là 260 bit data speech/20ms/segment.vậy tốc độ dữ liệu thoại sau khi được mã hoá thoại là 260x50 = 13kbit/s

1.3.3.2 Mã hoá sửa lỗi 13 Kbit/s  22,8 Kbit/s

Hình 1 8:Minh hoạ mã hoá kênh

Dữ liệu sau khi được mã hoá thoại cho ra 260bit/segment, 20ms trong đó có

50 bit được cho là rất quan trọng quyết định âm sắc của tín hiệu thoại, 132 bit quantrọng và còn lại 78 được cho là không quan trọng các thông tin tuỳ theo mức độquan trọng mà được mã hoá 2 lần, 1 lần hay không cần mã hoá để giảm bớt sự phứctạp của hệ thống và tăng tốc độ truyền

Vậy tốc độ dữ liệu thoại sau khi được mã hoá thoại là 456x50 = 22,8 Kbit/s

1.3.3.3 Mã hoá xen kẽ ( interleaving)

Trong môi trường thực tế các lỗi bit thường xuất hiện trong các Burst do ảnhhưởng của hiện tượng fading sóng Khi chuỗi bit lỗi quá dài làm cho khả năng sửalỗi của hệ thống không còn chính xác nữa để giảm bớt hiện tượng lỗi Burst người

ta dùng phương pháp mã hoá xen kẽ, với kỹ thuật này 456 bits dữ liệu được chiathành 8 frames, mỗi frame có 57 bit và được mã hoá xen kênh 2 mức

1.3.3.4 Mức1: xen kẽ trong cùng một Segment

Hình 1 9: Minh hoạ mã hoá xen kẽ

1.3.3.5 Mức 2 xen kẽ khác segment

Nhận xét: trong một burst dữ liệu truyền thì chứa 2 frame dữ liệu thoại vàcòn lại 26 bit dành cho thông tin hệ thống

Hình 1.10: Minh hoạ một burst NB

Tổng cộng có 3+57+1+26+1+57+3+8,25 = 156,25 bits cho 1Burst / 577 us

1 9 17 25 - - - - 44 9

2 10 - - - 45 0

3 11 - - - 45 1

4 12 - - - 45 2

5 13 - - - 45 3

6 14 - - - 45 4

7 15 - - - 45 5

8 16 - - - 45 6

Do vậy nếu truyền liên tục 1 Segment ta phải truyền trong 4 burst liên tiếp.

để làm giảm nhỏ hơn khả năng lỗi burst và thậm chí lỗi trong chuỗi burst liên tiếp,người ta dùng phương pháp mã hoá xen kẽ các frames trong các segment

Hình 1 11: Minh hoạ xen kẽ frame trong các segment

 Điều chế số

GSM dùng phương pháp điều chế số GMSK (Gaussian Minimum ShiftKeying) GMSK là điều chế số dịch tần (shift keying) với điều biên ký sinh tối thiểu(minimum ) có pha và tốc độ biến đổi không đột biến nhờ bộ lọc Gauss

Trong 1 Burst 0,577ms  156,25 bit, nên trong 1000ms  270,833 Kbit/s,

do đó tốc độ dữ liệu vô tuyến trước điều chế số của GSM là 270,833 Kbit/s, ( tốc độbit lẻ và bit chẵn là 135,4 khz )

Điều chế số GMSK tăng hiệu suất sử dụng phổ so với MSK, do giảm bề rộngphổ chính và suy giảm nhanh hơn ở ngoài vùng phổ chính

Điều chế số MSK tăng hiệu suất sử dụng phổ so với QPSK, có bề rộng phổchính = 3Tb /4 ( Tb thời gian 1 bit ), rộng gấp rưỡi phổ QPSK, nhưng suy giảmnhanh hơn ở ngoài vùng phổ chính

1.3.4 Chuyển giao (handover)

Là quá trình chuyển giao việc kết nối thông tin từ một máy mobile ở trạmBTS này đến một trạm BTS khác khi máy mobile di chuyển

- Nguyên nhân do

- Tín hiệu suy giảm

- Nhiễu tăng lên

Lưu lượng Cell hiện hành tăng đến ngưỡng bão hoà

 Có 2 loại chuyển giao:

- Chuyển giao bên trong ô (intracell hand over) khi hai MS ở hai BTSkhác nhau trong cùng thuộc một BSC

- Chuyển giao giữa các ô ( intercell hand over) chuyển giao giữa các ôthuộc 2 BSC khác nhau, chuyển giao này liên quan đến các tổng đàiMSC quản lý hai BTS

Chuyển giao giữa 2 ô thuộc 2 tổng đài MSC khác nhau, chuyển giao này liênquan đến cả hai tổng đài phụ trách các ô nói trên Trong trường hợp chuyển giaonhiều lần giữa 2 ô thuộc 2 MSC khác nhau, tổng đài MSC đầu tiên phụ trách MSđược gọi là tổng đài quá giang vì cuộc gọi luôn luôn được chuyển mạch qua tổngđài này lần chuyển giao giữa 2 ô thuộc 2 tổng đài khác nhau thứ nhất được gọi làchuyển giao giữa các ô thuộc 2 tổng đài lần đầu, còn các lần sau được gọi làchuyển giao giữa các ô thuộc 2 tổng đài tiếp theo

1.3.4.1 Chuyển giao giữa 2 ô thuộc cùng một BSC

Trong quá trình gọi MS luôn luôn đo cường độ trường, chất lượng ở kênhTCH của mình và cường độ của các ô lân cận MS đánh giá giá trị trung bình củakết quả đo Hai lần trong một giây nó gửi báo cáo kết quả đo (1) đến BTS cùng vớikết quả đo của các ô lân cận tốt nhất, trên kênh SACCH

BTS bổ sung thêm kết quả đo được ở chính kênh TCH và gửi báo cáo vềBSC (2).

Ở BSC chức năng định vị được tích cực để quyết định xem có cần chuyểngiao cuộc gọi đến ô khác do chất lượng xấu hoặc nhiễu lớn ở ô đang phục vụ haykhông trường hợp cần chuyển giao BSC sẽ lệnh chọn BTS ở ô mới được cho tíchcực một kênh TCH (3) và lệnh cho BTS này gửi bản tin đến MS thông báo về tần số

và khe thời gian cần chuyển đến (4)

MS điều chỉnh đến tần số mới và gởi bản tin thâm nhập chuyển giao (HO) ởkhe thời gian tương ứng(5) MS không sử dụng bất cứ thông tin nào về định thờitrước cho đến khi BTS phát hiện ra cụm HO MS cũng nhận thông tin về công suấtcần sử dụng (6) ở kênh FACCH lấy cắp từ kênh tiếng ( cờ lấp cắp trong từng trườnghợp này gán = 1)

BSC sẽ nhận được thông tin từ BTS là chuyển giao thành công sau khi MSgửi bản tin hoàn thành chuyển giao (7) đường tiếng trong chuyển mạch nhóm thayđổi và BTS cũ đưa ra lệnh tháo gỡ TCH cũ cùng với lệnh liên kết SACCH (8)

Ở chuyển giao bên trong BSC này chính BSC xử lý mọi việc không có sự canthiệp của MSC, MSC chỉ được thông báo về việc thực hiện chuyển giao

Hình 1 12:Chuyển giao cuộc gọi giữa

(3)

(7) (6)

(2)

(7) (1)

1.3.4.2 Chuyển giao giữa 2 ô thuộc 2 BSC khác nhau nhưng cùng MSC.

BSC cũ dựa trên các báo cáo về kết quả đo quyết định chuyển giao đến ô mới

trực thuộc một BSC khác BSC cũ ( đang phục vụ ) gửi bản tin “yêu cầu chuyển

giao” cùng với nhận dạng ô mới (1) đến MSC

MSC biết BTS điều khiển ô mới, nó gửi yêu cầu chuyển giao đến BSC mới

(2)

BSC lệnh cho BTS mới kích hoạt một kênh TCH nếu còn kênh rỗi (3) Khi

BTS mới đã kích hoạt kênh TCH, BSC mới gửi thông tin về khe thời gian và tần số

đến MSC(4) MSC chuyển thông tin này đến BSC cũ (5)

MSC được ra lệnh chuyển đến BTS mới (6) MS gửi đi cụm thâm nhập

chuyển giao (HO) đến BTS mới (7)

Ngay sau khi phát hiện cụm HO, BTS mới gửi thông tin vật lý chứa định

trước thờin gian và công suất ra đến MS(8)

BSC mới nhận được thông tin rằng BTS đã nhận được cụm HO (9)nó thông

báo điều này qua MSC (10) đến BSC cũ (11)

BTS giải phóng TCH và SACCH cũ (12) MS nhận thông tin về ô mới ở

SACCH liên kết với TCH mới

Hình 1 13:Chuyển giao cuộc gọi giữa các

M S C

1.3.4.3 Chuyển giao thuộc các ô thuộc tổng đài khác nhau.

BSC đang phục vụ gửi “ yêu cầu chuyển giao” đến MSC giống như ở trường

hợp trên (1)

MSC yêu cầu MSC chuyển giao (MSC đích) (2)giúp đỡ MSC cấp phát một

số chuyển giao ( số điện thoại thông thường) để định tuyến lại cuộc gọi

Yêu cầu chuyển giao được gửi đến BSC mới (3)

Nếu có kênh TCH rỗi, BSC yêu cầu BTS kích hoạt một TCH (4)

MSC nhận được thông tin về kênh TCH mới (5) và chuyển thông tin này trở

lại MSC cũ cùng với số chuyển giao (6)

Đường truyền được thiết lập đến MSC mới (7)

Lệnh chuyển giao được MS cùng với thông tin về tần số và khe thời gian sẽ

được sử dụng ở ô mới (8)

Hình 1 14:Chuyển giao cuộc gọi giữa hai MSC

M S C HLR

PSTN MS

(5)

(2)

(7) (10)

(10)

(11)