Thiết kế hệ thống website hỗ trợ trực tuyến khách hàng sử dụng dịch vụ thông tin di động (gsm) của hai công ty gpc và vms

Hiện nay GSM đã phát triển lên thế hệ hai cộng, sau đây là một số -u thế mà thế hệ hai cộng GSM 2+ đạt đ-ợc: - Các dịch vụ mang mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu

Bộ giáo dục và đào tạo tr-ờng đại học bách khoa hà nội

- -

nguyễn quang lộc

Thiết kế hệ thống Website hỗ trợ trực tuyến khách hàng sử dụng dịch vụ thông tin di động (GSM) của hai công ty GPC và VMS

luận văn thạc sĩ điện tử viễn thông

Bộ giáo dục và đào tạo tr-ờng đại học bách khoa hà nội

- -

nguyễn quang lộc

Thiết kế hệ thống Website hỗ trợ trực

tuyến khách hàng sử dụng dịch vụ thông

tin di động (GSM) của hai công ty GPC và VMS

Chuyên ngành : Điện tử - Viễn thông

luận văn thạc sĩ điện tử viễn thông

Ng-ời h-ớng dẫn khoa học : TS Nguyễn Viết Nguyên

Hà nội - 2004

Giải thích chữ viết tắt & các thuật ngữ viễn thông

AALP Audable Alarm Panel Panel cảnh báo có thể nghe đ-ợc

ACT Active Đang hoạt động

ACT Automatic Trunk Connection Test Tự động kiểm tra trung kế

ACTM Active Memory Bộ nhớ trạng thái hiện tại

ALM DISP Alarm Display Bộ hiển thị cảnh báo

ALMC Alarm Controller Bộ điều khiển cảnh báo

ALT Automatic Line Test Tự động kiểm tra đ-ờng dây

AN INS Announcement Inserter Bộ chèn thông báo

BC Bus Controller Bộ điều khiển bus

BIU Bus Interface Unit Đơn vị giao diện bus

BSC Bus Converter Bộ chuyển đổi bus

CBP Called Subscriber Busy Per Counts Thống kê thuê bao bị gọi bận

CCSP Common Chanel Signaling Processor Bộ xử lý báo hiệu kênh chung

CCSPF Common Chanel Signaling Processor Frame Giá xử lý báo hiệu kênh chung

CDL Call Detection Logic Bộ phát hiện trạng thái cuộc gọi

CDTQ Call Detection Logic Queue Hàng dữ liệu trạng thái cuộc gọi

CLK REC Clock Receiver Bộ thu xung nhịp đồng hồ

CLKM Clock Module Module xung nhịp đồng hồ

CLM Call Memory Bộ nhớ cuộc gọi

CLP CallProcessor Bộ xử lý cuộc gọi

CM Comom Memory Bộ nhớ chung

CMADP Common Memory Adaptor Bộ thích nghi bộ nhớ chung

CMIM Common Memory Interface Module Module giao diện bộ nhớ chung

CNU Concentrator Network Usage Tải của bộ tập trung

CP Control Processor Bộ xử lý điều khiển

CPM Control Processor Module Module xử lý điều khiển

CPT Complaint Trunk Trung kế cho yêu cầu kiểm tra của thuê bao CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm

CTL Controller Bộ điều khiển

CTLM Control Memory Bộ nhớ điều khiển

DEC Decoder Bộ giải mã

DF D type Flip Flop Flip Flop loại D

DKU Disk Unit Đơn vị đĩa từ

DKU Disk Unit Đĩa từ

DLSW Digital Line Switch Bộ tập trung

DP Dial Pulse Báo hiệu xung quay số

DRP Dropper Bộ tách tín hiệu

DTI Digital Transmission Interface Giao diện truyền dẫn số

DTIC Digital Transmission Interface Controller Bộ điều khiển giao diện truyền dẫn số

DTIM Digital Transmission Interface Module Module giao diện truyền dẫn số

E & M Ear & Mouth Báo hiệu E & M

EMA Emergency Action Quá trình khắc phục sự cố

ES Elastic Store Bù thanh truyền dẫn

FCA Fundamental Call Attempt Thống kê cơ bản về cuộc gọi

FFG Flip Flop Group Nhóm Flip Flop

FLT Free Line Trunk Trung kế tự do

GNQ General Queue Hàng chung

HIB High Integrated Bus Bus mật độ cao

HW Highway Đ-ờng tốc độ 4,096 Mb/s

IAO Intraoffice Usage Tải nội đài

ICT Incoming Trunk Trung kế đến

INS Inserter Bộ chèn tín hiệu

INTF Interface Giao diện

INTS International Switch Chuyển mạch quốc tế

IOP Input Output Processor Bộ xử lý vào ra

IR Incoming Register Thanh ghi nhận tín hiệu báo hiệu trung kế JHW Junctor Highway Đ-ờng tốc độ 8,192 Mb/s

JNU Junctor Usage Tải đ-ờng junctor

LLM Last Look Memory Bộ nhớ trạng thái sát cuối

LM Line Module Module đ-ờng dây

LMC Line Module Controller Bộ điều khiển module đ-ờng dây

LOC Local Controller Bộ điều khiển địa ph-ơng

LP Line Printer Máy in

LTC Line Test Console Bàn kiểm tra đ-ờng dây

LTF Line and Trunk Frame Giá trung kế và dây thuê bao

LTFD Line and Trunk Frame Data Dữ liệu giá trung kế và đ-ờng dây thuê bao LTM Line Test Module Module kiểm tra đ-ờng dây

LTT Line Test Trunk Trung kế cho kiểm tra đ-ờng dây

MAT Maintenace & Administration Terminal Thiết bị điều hành và bảo d-ỡng

MCSL Master Console Bàn master

MF Maintenance Frame Giá bảo d-ỡng

MFC Mutifrequency Compelled Báo hiệu đa tần hỏi đã phân tích

MFCIR Mutifrequency Compelled Incoming Register Thanh ghi nhận tín hiệu đa tần

MFCOS Mutifrequency Compelled Outgoing Sender Bộ gửi tín hiệu đa tần

MFSCN Maintenance Scanner Bộ quét tín hiệu bảo d-ỡng

MFSD Maintenance Frame Signal Distributor Bộ phân phối tín hiệu của giá bảo d-ỡng MHT Multihunting Group Peg Count Thống kê nhóm trung kế

MS Tandem Switch Chuyển mạch quá giang

MSCN Maintenace Scanner Bộ quét tín hiệu bảo d-ỡng

MSD Maintenace Signal Distributor Bộ phân phối tín hiệu điều khiển

MTC Magnetic Tape Unit Băng từ

MTU Magnetic Tape Unit Đơn vị băng từ

OGT Outgoing Trunk Trung kế đi

OMP Operation & Maintenance Processor Bộ xử lý điều hành & bảo d-ỡng

OMPF Operation & Maintenance Processor Frame Giá điều hành và bảo d-ỡng

OR Originating Register Thanh ghi nhận tín hiệu quay số

ORD REC Order Receiver Bộ thu mệnh lệnh

ORDTx Order Transmission Bộ truyền mệnh lệnh

OS Operating Sytem Hệ điều hành

PBOR Push Button Originating Register Thanh ghi thu tín hiệu quay số từ thuê bao PBX Private branch Exchange Tổng đài cơ quan

PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

PCP Position Control Processor Bộ xử lý điều khiển vị trí

CCPF Position Control Processor Frame Giá xử lý điều khiển vị trí

PMUX Primary Multiplexer Bộ ghép kênh sơ cấp

PPT Physical Protection Table Bảng bảo vệ bộ nhớ

PSC Position Controller Bộ điều khiển vị trí điều hành viên QCTL Queue Controller Bộ điều khiển hàng

RAL Route Annalysis Phân tích tuyến

RAM Random Aces Memory Bộ nhớ truy nhập ngẫn nhiên

RECQ Receiver Queue Hàng mệnh lệnh

RLU Remote Line Unit Đơn vị đ-ờng dây ở xa

ROM Read Only Memory Bộ nhớ chỉ đọc

ROP Receiver Only Printer Máy in chỉ nhận

RSU Remote Switching Unit Đơn vị chuyển mạch ở xa

SBADP System Bus Adaptor Bộ thích nghi bus hệ thống

SBP System Bus Processor Bộ xử lý bus hệ thống

SBU Subscriber Usage Tải của thuê bao

SCM Swich Control Memory Bộ nhớ điều khiển chuyển mạch

SDMUX Second Demultiplexer Bộ phân kênh thứ cấp

SEL Selector Bộ chọn

SHW Subhighway Đ-ờng tốc độ 8,192 Mbs

SMC Switch Memory Controller Bộ điều khiển bộ chuyển mạch

SMCD Switch Memory Controller Data Dữ liệu bộ kiều khiển bộ nhớ chuyển mạch SMUX Secondary Multiplexer Bộ ghép kênh thứ cấp

SOD Service Order Đặt dịch vụ

SPB Speech Path Bus Bus đ-ờng tiếng

SPC Speech Path Controller Bộ điều khiển đ-ờng tiếng

SPC Stored Program Controlled Điều khiển theo ch-ơng trình

SPI Speech Path Interface Giao diện với đ-ờng tiếng

SPM Speech Path Module Module đ-ờng tiếng

SRDQ Signal Receiver and Distributor Bộ thu và phân phối tín hiệu

SSP System Service Processor Bộ xử lý dịch vụ hệ thống

SSW Space Switch Chuyển mạch theo không gian STC System Test Console Bàn kiểm tra hệ thống

STCC System Test Console Controller Bộ điều khiển bàn kiểm tra hệ thống SUBLT Subscriber Line Test Kiểm tra đ-ờng dây thuê bao

SVT Service Trunk Trung kế dịch vụ

SVTC Service Trunk Controller Bộ điều khiển trung kế dịch vụ

TC Transmission Controller Bộ điều khiển truyền dẫn

TDNW Time Division Network Mạng chuyển mạch

TGP Trunk Group Peg Count Thống kê nhóm trung kế

TGU Trunk Group Usage Tải của nhóm trung kế

TLS Toll and Local Switch Kết hợp chuyển mạch đ-ờng dài và địa

ph-ơng

TM Trunk Module Module trung kế

TMC Trunk Module Controller Bộ điều khiển module trung kế TRK Trunk Trung kế

TS Time Slot Khe thời gian

TS Toll Swich Chuyển mạch đ-ờng dài

TSCPF Time Switch and Call Processor Frame Giá chuyển mạch

TST Test Circuit Mạch kiểm tra

TSTADP Test Adptor Bộ thích nghi kiểm tra

TSTM Test Module Module kiểm tra

TSW Time Switch Chuyển mạch theo thời gian

VALP Visuale Alarm Panel Panel cảnh báo có thể nhìn đ-ợc WCS Writable Control Storage Bộ nhớ điều khiển có thể ghi đ-ợc

Mục lục luận văn

Lời nói đầu

6 Mạng di động thế hệ thứ ba (3G) 1.11 6.1 Tóm tắt về UMTS 1.13 6.2 Triển vọng của thế hệ thứ ba (3G) 1.13 6.3 Lộ trình tiến tới 3G 1.14 6.3.1 Từ GSM 1.14 6.3.2 Từ CDMA 1.14 6.3.3 Từ TDMA 1.15 6.4 Lợi ích của 3G 1.15 6.5 Một số quan điểm về 3G 1.15 6.6 Lộ trình chuyển đổi 2G-2.5G-3G 1.16

7 Số liệu thực tế về thông tin di động 1.17

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

1 Kênh vô tuyến trong mạng GSM 2.2 1.1 Kênh vật lý (Physical channels) 2.2 1.2 Kênh logic (Logic channels) 2.3 1.2.1 Kênh l-u l-ợng (Traffic channels) 2.3 1.2.2 Kênh Điều khiển (Control channels) 2.4

2 Cấu trúc khung TDMA, kiểu kênh, kiểu Burst trong mạng GSM 2.6

3 Mã hoá tiếng, mã hoá kênh và chèn 2.9 3.1 Mã hoá tiếng 2.9 3.2 Mã hoá kênh và chèn 2.10

4 Cấu trúc vùng địa giới của mạng GSM 2.11 4.1 Vùng phục vụ MSC/VLR 2.11 4.2 Vùng định vị LA (Local Area) 2.11 4.3 Ô (Cell) 2.11

Ch-ơng 3: Mô hình hệ thống và các công cụ thiết kế

1 Mô hình hệ thống 3.1 1.1 Đặc điểm nghiệp vụ 3.1 1.2 Kiến trúc ứng dụng 3.2 1.3 Cấu hình hệ thống 3.2 1.3.1 Phía Server 3.2 1.3.2 Phía Client 3.2 1.3.3 Mô hình kết nối 3.2

2 Cơ sở dữ liệu và các ứng dụng công nghệ Web 3.3 2.1 Công nghệ Web 3.3 2.2 Hệ điều hành cho các máy chủ Web 3.4 2.3 Cơ sở dữ liệu với Web 3.6

3.1 Oracle Database 3.8 3.2 Công cụ thiết kế Web của Microsoft 3.8

Ch-ơng 4: Thiết kế dữ liệu và chức năng hệ thống

1 Giới thiệu chung về bài toán 4.1 1.1 Mục tiêu bài toán 4.1

2 Phân tích chiến l-ợc 4.1 2.1 Nội dung công tác hỗ trợ khách hàng của hai mạng VinaPhone và MobiFone 4.1 2.1.1 Đặc điểm một số đối t-ợng 4.2 2.1.2 Mô tả nghiệp vụ hệ thống 4.3 2.1.3 Yêu cầu của ng-ời sử dụng đối với hệ thống 4.4 2.2 Phân tích mô hình chức năng 4.5 2.2.1 L-u đồ tổng quát luồng dữ liệu 4.7 2.2.2 Phân tích các chức năng 4.9 2.3 Phân tích thực thể 4.12 2.4 Phân tích chi tiết chức năng cơ sở 4.14 2.5 Các loại mô hình cơ sở dữ liệu 4.14 2.6 Phân tích lựa chọn mô hình dữ liệu 4.18

Ch-ơng 5: Thiết kế hệ thống Website hỗ trợ khách hàng 2 mạng thông tin di dộng

1 Thiết kế chức năng ch-ơng trình 5.1 1.1 ứng dụng điều hành thông tin 5.2 1.2 ứng dụng quản lý thiết bị và mạng 5.3 1.3 ứng dụng hệ thống 5.5

2 Các bảng số liệu trong ch-ơng trình 5.5

3 Tính toán, định cỡ thiết bị hệ thống 5.14

4 Cơ chế bảo mật, chức năng tìm kiếm và bộ mã 5.15 4.1 Cơ chế bảo mật 5.15 4.2 Chức năng tìm kiếm 5.15 4.3 Bộ mã 5.16

Ch-ơng 6: Bảo mật hệ thống và an toàn dữ liệu 6.1

4 Kết luận 7.3

Phụ lục 1: Giới thiệu chức năng hệ thống

Phụ lục 2: Các chữ viết tắt và thuật ngữ viễn thông

Phụ lục 3: Tài liệu tham khảo

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

Ch-ơng 1: tổng quan về gsm và 3g

1 Thông tin di động và sự hình thành tiêu chuẩn GSM:

Hiện nay tốc độ phát triển mạng điện thoại di động rất nhanh Trong vòng hơn

20 năm thông tin di động đã trở thành đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ với mạng cố định

đã phát triển tới hơn 100 năm Theo một khảo sát của Ngân hàng Deutsche Bank (Đức), cho đến hết quý 1 năm 2004 thuê bao GSM toàn cầu đã đạt 1 tỷ thuê bao, con

số này đã góp phần đem lại mức doanh thu 277 tỷ USD năm ngoái và dự kiến sẽ tăng lên tới 500 tỷ USD năm 2005 Sự phát triển nhanh của mạng điện thoại di động - với tốc độ phát triển điển hình là 40% năm - là động lực để phát triển công nghệ để hỗ trợ các dịch vụ trên nền di động

Bất kỳ hệ thống nào dựa trên truyền dẫn vô tuyến đều gặp phải hai yếu tố hạn chế là:

1 Nguồn tài nguyên phổ tần số hữu hạn: Giới hạn này đã đ-ợc khắc phục phần nào khi Viện nghiên cứu Bell (Bell Labs) phátminh ra kỹ thuật sử dụng lại

tần số vào những năm 1950 Nh-ng phải đến đầu những năm 1980 với sự ra

đời của vi xử lý phát minh này mới đ-ợc áp dụng vào thực tế

2 Công nghệ hiện có để khai thác nguồn tài nguyên này:

a Công nghệ tế bào cho phép sử dụng có hiệu quả phổ tần số bằng cách chia vùng phủ sóng địa lý thành các vùng nhỏ (hoặc tế bào), mỗi vùng có trạm gốc riêng Các tế bào đ-ợc ghép nhóm vào thành các cụm (Cluster) và các kênh vô tuyến đ-ợc phân bổ cho mỗi cụm t-ơng ứng với một quy luật không đổi, lặp đi lặp lại trong vùng phủ sóng (Hình 1.1)

b Số l-ợng tế bào trong một cụm càng nhỏ thì số kênh vô tuyến trong

một cụm càng lớn và do đó khả năng truyền tải l-u l-ợng của các tế

bào càng lớn Song có một nh-ợc điểm là khoảng cách giữa các cụm

càng gần thì nhiễu giữa các cụm càng lớn Đối với mỗi cấu hình, tỷ

số giữa khoảng cách lặp trên bán kính tế bào tỷ lệ với tỷ số giữa c-ờng độ tín hiệu trên nhiễu

c Hình dạng của các ô tế bào phụ thuộc vào vị trí địa lý của các trạm gốc, công suất phát của từng trạm, dạng anten phát (có hai dạng anten phát: An ten vô h-ớng và anten định h-ớng)

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

Hình 1.1: Cấu trúc ô tế bào trong GSM

Do tính chất di động nên thuê bao không có điểm kết nối cố định tới mạng, và

để hỗ trợ chuyển vùng giữa các tế bào, tất cả các mạng di động cần triển khai một số hình thức quản lý vị trí Các mạng tế bào đ-ợc chia thành các miền quản lý gọi là các

vùng định vị (LA) nhằm nhận dạng (t-ơng đối) khu vực mà ng-ời gọi đang đứng Miền quản lý chứa các bản ghi thuê bao của khách hàng trong cơ sở dữ liệu th-ờng trú

(home database) và cơ sở dữ liệu này đ-ợc dùng cho cả việc kết nối cuộc gọi và ghi c-ớc Bất cứ sự chuyển giao nào cần thiết giữa các tế bào trong một cuộc gọi đ-ợc giải quyết bằng việc xử lý cuộc gọi trong phạm vi mạng

Một số công nghệ hệ thống vô tuyến hiện đang đ-ợc sử dụng:

▪ Các hệ thống số đ-ợc đ-a ra gần đây bao gồm:

o Hệ thống thông di động toàn cầu (GSM - Global System for Mobile Communications)

o DCS-1800 (hiện giờ gọi là GSM-1800)

GSM cũng chiếm dụng băng tần 1900 MHZ (GSM-1900) ở Bắc Mỹ, Chi-lê; gần đây một số nơi đã qui định thêm băng tần 450 MHZ cho GSM

GSM chịu sự cạnh tranh của các hệ thống IS-136 và IS-95 Tiêu chuẩn IS-136 triển khai kỹ thuật vô tuyến giống nh- GSM, còn IS-95 khai thác kỹ thuật vô tuyến trải phổ ở đây chúng ta sử dụng GSM bởi vì có rất nhiều nhu cầu về dịch vụ dữ liệu di

động dựa trên công nghệ GSM, cho tới nay đây là công nghệ di động tế bào số quan trọng nhất

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

2 Lịch sử hình thành GSM:

- 1982-1985: Conférence Européennedes Postes et Télécommunications (CEPT-Hiệp hội B-u chính Viễn thông Châu Âu) bắt đầu đ-a ra chuẩn thông tin di động kỹ thuật số Châu Âu ở băng tần 900MHz, tên là GSM (Global System for Mobile communication)

- 1986: CEPT lập nhiều vùng thử nghiệm tại Paris để lựa chọn công nghệ truyền phát Cuối cùng kỹ thuật Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA-Time Division Multiple Access) và Đa truy nhập phân chia theo tần

số (FDMA-Frequency Division Multiple Access) đã đ-ợc lựa chọn

- 1986: Hai kỹ thuật trên đã đ-ợc kết hợp để tạo nên công nghệ phát cho GSM Các nhà khai thác của 12 n-ớc Châu Âu đã cùng ký bản ghi nhớ Memorandum of Understanding (MoU) quyết tâm giới thiệu GSM vào năm

- 1993: úc là n-ớc đầu tiên ngoài CEPT ký MoU MoU đã đ-ợc 70 n-ớc tham gia Mạng GSM đ-ợc công bố tại áo, Ai-xơ-len, Hồng Kông, Na Uy

và úc Thuê bao GSM lên đến hàng triệu Hệ thống DCS 1800 th-ơng mại

đầu tiên đ-ợc công bố tại Anh

- 1994: MoU có hơn 100 tổ chức tham gia, ở 60 n-ớc Nhiều mạng GSM ra

đời Tổng số thuê bao lên đến 3 triệu

- 1995: Đặc tả cho Dịch vụ liên lạc cá nhân (PCS-Personal communications Service) đ-ợc phát triển tại Mỹ, đây là một phiên bản GSM hoạt động ở dải tần số 1900MHz GSM tiếp tục phát triển nhanh

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

- 1995: Thuê bao GSM tăng 10.000 mỗi ngày

- 4/1995: MoU có 188 thành viên trên 69 quốc gia Hệ thống GSM 1900 có hiệu lực, tuân theo chuẩn PCS 1900

- 1998: MoU có 253 thành viên của trên 100 n-ớc và có trên 70 triệu thuê bao trên toàn cầu, chiếm 31% thị tr-ờng di động thế giới

- 6/2002: Hiệp hội GSM có 600 thành viên, đạt 709 triệu thuê bao (chiếm 71% thị tr-ờng di động số) trên 173 quốc gia

3 Tiêu chuẩn GSM:

GSM sử dụng độ rộng băng tần 200 Khz cho mỗi kênh độc lập và trong phạm

vi mỗi kênh cho tốc độ bít là 270 kbit/s Luồng bit đ-ợc chia thành một chuỗi các khung với một mẫu lặp với tốc độ 217 lần/giây Mỗi khung có 8 khe thời gian Mỗi khe thời gian có độ dài 0,577 m/s và t-ơng đ-ơng với 156,25 bít Các bít chứa trong mỗi khe thời gian đ-ợc bổ sung một số bít mào đầu (overhead bits), một vài mẫu cố định và theo chu kỳ các bít đ-ợc phân bổ cho bản thân tín hiệu Các mẫu cố định cho phép các

bộ điều chỉnh trong phạm vi toàn hệ thống thích ứng các đặc tính của tín hiệu vô tuyến còn các bít mào đầu cho phép kiểm soát cuộc thoại từ máy cầm tay tới trạm gốc

GSM mã hoá tín hiệu tiếng nói tại tốc độ 13 kbit/s và tín hiệu này đ-ợc bảo vệ chống lỗi bằng cách cho thêm một số bít bổ sung vào luồng tín hiệu truyền dẫn Kết quả tốc độ dữ liệu toàn bộ là 22,8 kbit/s

Tần số phân bổ cho hầu hết các hệ thống GSM là từ 900 đến 960 MHZ cho các trạm gốc và 890 đến 915 MHZ cho các máy cầm tay Các băng tần 1800 đến 1880 MHZ cho các trạm gốc và 1710 đến 1785 MHZ cho máy cầm tay đã đ-ợc giành cho việc triển khai GSM-1800

Hiện tại mạng GSM đang hoạt động trên 3 băng tần: 900MHz, 1800MHz, 1900MHz Chuẩn GSM ban đầu sử dụng băng tần 900MHz, gọi là phiên bản P-GSM (Primary GSM) Để tăng dung l-ợng, băng tần dần mở sang 1800MHz và 1900MHz, gọi là phiên bản mở rộng (E-GSM)

4 Hoạt động của GSM:

Một hệ thống thiết bị GSM có cấu trúc tổng quan nh- mô tả ở Hình 1.2 Thứ nhất, máy đầu cuối di động (MS) liên lạc với trạm gốc (BTS) gần nhất và sau đó với bộ

điều khiển trạm gốc (BSC) Bộ điều khiển trạm gốc này quản lý việc sử dụng và phân

bổ tần số cho các BTS sử dụng, xác định vị trí hiện tại của máy đầu cuối di động Bộ

điều khiển trạm gốc đ-ợc kết nối tới một trung tâm chuyển mạch di động (MSC), MSC

đ-ợc kết nối với các trung tâm chuyển mạch di động khác cũng nh- với mạng cố định

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

Hình 1.2 Cấu trúc tổng quan của mạng GSM Trong một tiến trình gọi, liên lạc đến máy đầu cuối di động đ-ợc duy trì thông qua một trạm gốc liên đới Tính liên tục của cuộc gọi đ-ợc thực hiện thông qua thanh ghi định vị tạm trú (VLR), VLR đảm bảo tất cả các cuộc gọi đang đàm thoại đ-ợc theo dõi và kết nối tới các trạm gốc phù hợp Bản thân các trạm gốc đ-ợc triển khai trong một tổ chức tế bào theo địa lý sao cho máy cầm tay có thể đ-ợc liên lạc liên tục

Ngoài các khía cạnh giám sát của hệ thống, một số các hình thức kiểm soát khác cũng đ-ợc triển khai Một thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) đ-ợc duy trì sao cho

hệ thống biết cái gì có thể hoặc không thể đ-ợc kết nối tới mạng Một bộ thanh ghi nhận thực (AUC) chứa đựng chi tiết các thông tin về nhận dạng thuê bao có thể chấp nhận đ-ợc Bộ đăng ký th-ờng trú (HLR) chứa các thông tin về lớp dịch vụ mà một khách hàng cụ thể đ-ợc phép sử dụng

Hiện nay GSM đã phát triển lên thế hệ hai cộng, sau đây là một số -u thế mà thế hệ hai cộng (GSM 2+) đạt đ-ợc:

- Các dịch vụ mang mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu nh- nén số liệu của ng-ời sử dụng, truyền số liệu qua dịch vụ vô tuyến gói tốc độ cao (GPRS: General Packet Radio Service) và số liệu 14,4 kbit/s

- Các công việc liên quan đến dịch vụ thoại nh-: Codec tiếng toàn tốc cải tiến (EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng, và khai thác

tự do đầu cuối các Codec tiếng

- Các dịch vụ bổ sung nh-: Chuyển h-ớng cuộc gọi, hiển thị số chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ chặn cuộc gọi mới

BSC

MS

PSTN/ISDN BTS

EIR

AUC HLR VLR

- Dịch vụ mạng thông minh nh- CAMEL

- Các cải thiện chung nh-: chuyển mạng GSM-AMPS, các dịch vụ định vị, t-ơng tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối -u

5 GPRS con đ-ờng tất yếu để GSM phát triển lên 3G:

GPRS là công nghệ truyền thông không dây dạng gói tin có tốc độ truyền dữ liệu cao, kết nối Internet liên tục, đ-ợc sử dụng cho mạng điện thoại và máy tính Công nghệ GPRS có khả năng tăng tốc độ truyền dữ liệu lên 10 lần, từ 9,6Kbps đối với mạng

di động GSM hiện nay đến 115Kbps

L-u l-ợng dữ liệu trao đổi đang gia tăng nhanh nhóng do nhu cầu về dịch vụ

và truy cập Internet cũng nh- sự bùng nổ của truyền thông di động đã tạo điều kiện cho thị tr-ờng GPRS cất cánh Với khả năng kiểm soát l-ợng thông tin gửi/nhận, khách hàng chỉ phải trả tiền cho những gì họ dùng

Nhờ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, ng-ời dùng có thể tham dự hội thảo qua video, t-ơng tác với các Website multimedia và các ứng dụng có hình ảnh, âm thanh bằng những thiết bị cầm tay di động và máy tính xách tay

Về lý thuyết, GPRS là dịch vụ truyền tin không dây dạng gói, cho phép giảm chi phí đối với ng-ời dùng cuối so với dịch vụ chuyển mạch kênh vì nó hoạt động trên cơ sở truyền thông đ-ợc chia sẽ cho nhiều ng-ời dùng thay vì dành riêng cho 1 ng-ời tại mỗi thời điểm

Các mạng truyền thông di động hiện nay trên thế giới (kể cả Việt Nam) đang

sử dụng công nghệ thế hệ 2, gồm GSM, CDMA, TDMA… Mục tiêu nhắm tới là 3G - truyền thông không dây thế hệ 3 Nh- vậy GPRS chỉ là một trong những b-ớc chuyển tiếp từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 và có thể đ-ợc coi là thế hệ 2,5

5.1 GPRS bổ sung dịch vụ truyền số liệu cho GSM:

Sự phát triển của Internet đã thúc đẩy sự phát triển của một số công nghệ truy nhập dữ liệu nhanh cho điện thoại di động Và gần đây, dữ liệu đ-ợc truyền qua mạng GSM giống nh- cách mà một máy tính gọi đến số kết nối của một nhà cung cấp dịch

vụ Internet (ISP) Kết nối là một kết nối dành riêng mà ng-ời sử dụng đ-ợc gắn kết vào

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

mạng trong thời gian cuộc gọi Tốc độ kết nối thông th-ờng bị giới hạn ở 14,4 kbit/s GSM thế hệ thứ hai đã đ-a ra chuẩn Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói chung (GPRS) cho phép thiết bị di động gửi và nhận các gói tin mà không cần một kết nối dành riêng

Công nghệ dữ liệu chuyển mạch gói lại rất quan trọng bởi vì các gói cung cấp một kết nối tức thời và thông suốt từ một máy di động tới Internet hoặc tới một mạng Intranet doanh nghiệp Điều này cho phép tất cả các ứng dụng Internet hiện có nh- th- điện tử, trình duyệt Web đ-ợc khai thác thuận lợi mà không phải quay số vào một ISP

Từ quan điểm của nhà cung cấp mạng, -u điểm của cách tiếp cận chuyển mạch gói nh- GPRS là nó chỉ sử dụng ph-ơng tiện dùng chung mà trong tr-ờng hợp này là một phần phổ tần số quý hiếm, trong thời gian dữ liệu thực sự đ-ợc truyền hoặc nhận

Điều này có nghĩa là nhiều ng-ời sử dụng có thể sử dụng chung một kênh vô tuyến và hứa hẹn việc sử dụng hiệu quả phổ tần số vô tuyến Ng-ợc lại, các kết nối chuyển mạch kênh hiện tại cho phép ng-ời sử dụng gửi và nhận các gói tin của họ qua các kết nối dành riêng trong toàn bộ thời gian gọi bất kể họ thực tế có đang gửi hay nhận dữ liệu hay không Do nhiều ứng dụng có thời gian trống trong một phiên liên lạc nên lãng phí là không thể tránh khỏi đối với các kết nối chuyển mạch kênh, đặc biệt khi các ứng dụng trở nên phi đối xứng Với dữ liệu chuyển mạch gói, ng-ời sử dụng sẽ chỉ trả tiền cho l-ợng dữ liệu họ thực tế liên lạc và không trả tiền cho thời gian trống Thời gian bị lãng phí trong các kết nối dành riêng có thể cho ng-ời dùng khác sử dụng chung dải phổ tần số đó Trong thực tế, với GPRS, ng-ời dùng có thể đ-ợc kết nối “ ảo” nhiều giờ tại một thời điểm, nh-ng chỉ trả c-ớc "kết nối"

Một đặc tính đáng chú ý của GPRS là nó đạt đ-ợc tốc độ cao khi mà dữ liệu chuyển mạch kênh ngày nay bị giới hạn ở 9,6 Kbit/s hoặc 14,4 kbit/s GPRS sử dụng một kênh vô tuyến nh- một cuộc gọi thoại có băng thông 200 Khz Kênh vô tuyến này truyền tải một luồng tín hiệu vô tuyến số tốc độ 271 Kbit/s Đối với các cuộc gọi thoại, luồng tín hiệu này đ-ợc chia thành 8 luồng dữ liệu riêng rẽ, mỗi luồng tốc độ 34 Kbit/s Ngoài phần tiêu đề của giao thức và sửa lỗi, khoảng 14 Kbit/s còn lại dùng cho mỗi kết nối thoại - và cũng giống nh- vậy cho một kết nối dữ liệu Công nghệ dữ liệu chuyển mạch kênh ngày nay sẽ phân bổ một trong những kênh thoại này cho mỗi ng-ời sử dụng dữ liệu GPRS hoạt động theo nguyên tắc kết hợp cả 8 kênh và do mỗi kênh này có thể truyền dữ liệu tới tốc độ 14 Kbit/s nên kết quả là một nhóm ng-ời sử dụng có thể đạt tốc độ cao nhất lên tới hơn 100 Kbit/s

Nh-ng không phải tất cả các kênh thoại phải đ-ợc sử dụng Trong thực tế, việc triển khai kinh tế nhất sẽ là giới hạn băng thông cung cấp cho mỗi ng-ời sử dụng, để giành một phần dung l-ợng dự phòng cho các mục đích khác Tiêu chuẩn GPRS định

▪ PCU - Packet Control Unit: Khối điểu khiển gói

▪ SGSN - Serving GPRS Support Node: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS

▪ GGSN - Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ cổng GPRS

▪ Gx - Các giao diện mạng chuẩn của GPRS

Các phần tử mới đ-ợc trình bày trong sơ đồ không phải các khối mang tính khái niệm trong một bức tranh - chúng tồn tại và có sẵn từ hầu hết các nhà cung cấp lớn Các công ty nh- Nortel Networks, Nokia và Lucent đã thích ứng tất cả các chuyển mạch hiện có của họ với khả năng định tuyến đ-ợc cung cấp ở SGSN và GGSN

Chức năng thực tế của các phần tử đ-ợc trình bày trong hình 1.3 nh- sau:

- PCU: Giao diện giữa trạm vô tuyến gói (BTS/BSC) nơi mà các gói tin đi vào

và đi ra khỏi mạng trên một liên kết đồng bộ, định h-ớng kết nối và giao diện mạng chuyển mạch gói (gọi là giao diện Gb) có tính chất không đồng

bộ và phi kết nối PCU th-ờng đ-ợc đặt bên trong BSC tại nơi của một trong những card trung kế của BSC

- SGSN: Đây là thiết bị truyền số liệu t-ơng đ-ơng với trung tâm chuyển

mạch di động (MSC - Mobile Switch Center) và bộ đăng ký vị trí tạm trú (VLR - Visitor Location Register), nó cung cấp chức năng quản lý di động

và nhận thực cũng nh- định tuyến các gói tin

- GGSN: Thiết bị này giữ thông tin định tuyến cho những ng-ời sử dụng

GPRS và cung cấp cổng giao diện ngoài tới Internet và tới các mạng chuyển mạch gói bên ngoài khác (nh- mạng X.25 đ-ợc sử dụng trong nhiều ứng dụng tài chính)

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

Hình 1.3: Các phần tử và giao diện chính của một mạng GSM có hỗ trợ GPRS

- BG (Border Gateway): SGSN và GGSN có thể đ-ợc đặt ở các mạng PLMN khác nhau, khi đó các mạng PLMN sẽ đ-ợc kết nối với nhau thông qua BG

để đảm bảo an toàn hệ thống và làm việc liên mạng BG là một phần của GGSN, BG làm các nhiệm vụ nh- bức t-ờng lửa, chức năng bảo đảm an ninh, định tuyến Các nhà khai thác GPRS thỏa thuận với nhau các chức năng của BG để roaming

- Mạng trục GPRS (GPRS backbone network): có thể là nội mạng hay liên mạng Chức năng chính của mạng backbone GPRS là để kết nối các GSN, ngoài ra còn dùng cho mục đích roaming GPRS quốc tế giữa các nhà khai thác GPRS Trên mạng trục GPRS công nghệ truyền dẫn đ-ợc sử dụng là giao thức IP

BSC

MS

PSTN/ISDN BTS

EIR

AUC HLR VLR

G p

BG

là GPRS cho phép ng-ời sử dụng "đ-ợc kết nối" liên tục tới mạng

Thay vì gửi dữ liệu tới một đích cố định - kết nối quay số, GPRS cho phép các gói dữ liệu đ-ợc chèn vào một luồng kết nối th-ờng trực Các gói tin từ những ng-ời sử dụng khác nhau trong một tế bào đ-ợc đan xen, sao cho dung l-ợng truyền dẫn "luôn có" (always-on) đ-ợc chia sẻ, mà không có khe thời gian định tr-ớc th-ờng trực đ-ợc phân bổ cho một cá nhân Do đó, dung l-ợng có thể đ-ợc phân bổ khi cần thiết và giải phóng khi không cần

Tốc độ dữ liệu GSM là 14,4 Kbit/s thông qua một kết nối cố định đ-ợc thay thế trong GPRS bằng cách truy nhập lên tới 8 khe thời gian với dung l-ợng kết hợp vào khoảng 14,4 Kbit/s cho mỗi khe Tốc độ dữ liệu cụ thể tùy thuộc vào các điều kiện vô tuyến Dung l-ợng này có đ-ợc đến mức nào thì có thể biến đổi khác nhau Các phiên bản GPRS khác nhau có các đặc tính khác nhau Ví dụ, GPRS lớp 8 (Class 8 GPRS) có thể xử lý tới 5 khe thời gian kế tiếp nhau, 4 khe cho nhận và một khe cho phát tín hiệu

- cho tốc độ dữ liệu chiều về lên tới hơn 50 kbit/s Lớp 12 (Class 12) cho phép bất kỳ tổ hợp nào của 5 khe thời gian giữa thu và phát

Tất cả các gói tin đ-ợc truyền dẫn trên các khe thời gian đ-ợc gửi từ trạm gốc (BTS) bằng nút mạng hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) Một SGSN có thể hỗ trợ nhiều trạm gốc Nh- đã đề cập ở trên, SGSN truy tìm tất cả các máy di động trong phạm

vi vùng phục vụ của nó Khi một thiết bị di động gửi các gói dữ liệu, chúng đi qua SGSN tới GGSN, tại đấy các gói đ-ợc biến đổi để truyền qua mạng, mạng đó có thể là Internet, X.25 hoặc một mạng riêng Các gói tin nhận từ Internet (nghĩa là gói IP) gửi

đến máy di động đ-ợc nhận bởi GGSN, chuyển tiếp đến SGSN phù hợp và sau đó

chuyển đến ng-ời sử dụng di động

Để chuyển tiếp các gói tin cho nhau SGSN và GGSN bọc gói chúng bằng một giao thức chuyên dùng gọi là giao thức đ-ờng hầm GPRS (GTP - GPRS Tunnel Protocol) hoạt động trên nền giao thức TCP/IP chuẩn Chi tiết của SGSN và GGSN đều không nhìn thấy và không liên quan đến ng-ời sử dụng là những ng-ời chỉ đơn giản cảm thấy một kết nối IP thông suốt - nó mới chỉ xảy ra d-ới ph-ơng thức vô tuyến

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

Các giao thức và thủ tục đã đ-ợc thiết lập để quản lý cách thức mà một thiết bị

di động truy nhập và làm việc với một mạng GPRS Chúng khá phức tạp - các tiêu

chuẩn liên quan (đặc biệt là ETSI EN 301 244 - mô tả dịch vụ GPRS) cho chúng ta một nền tảng toàn diện Bây giờ, chúng ta xem xét cụ thể về sự t-ơng tác giữa thiết bị di

động với mạng bởi vì chúng liên quan trực tiếp đến các nội dung tiếp theo

Thứ nhất là cách thức mà thiết bị di động làm cho mạng nhận biết về nó Tác nghiệp này gọi là một "gắn kết" (attach) sẽ thiết lập một liên kết lôgíc giữa thiết bị với SGSN Tác nghiệp gắn kết cũng tồn tại trong các mạng di động chuyển mạch kênh truyền thống trong đó nó đ-ợc sử dụng để làm cho mạng biết vị trí và việc nhận thực của máy điện thoại di động Kết nối chỉ đ-ợc thiết lập khi máy di động cần chuyển l-u l-ợng qua giao diện vô tuyến Cũng giống nh- khi nhận thực và xác định

đ-ợc vị trí của thiết bị, thủ tục gắn kết thiết lập địa chỉ của thiết bị di động Một giải

pháp cho vấn đề này là phân bổ một địa chỉ IP tĩnh; đ-ợc gọi là đánh địa chỉ PDP tĩnh

trong các thông số kỹ thuật của GPRS Địa chỉ PDP tĩnh th-ờng đ-ợc giữ tại HLR (mặc dù có thể giữ nó trong mô-dun nhận dạng thuê bao hay SIM card của máy

di động) Giải pháp thay thế là một địa chỉ IP tạm thời có thể đ-ợc phân bổ Địa chỉ này đ-ợc gọi là địa chỉ động có thể đ-ợc liên kết với thiết bị di động trong khoảng thời gian xác định bởi một vài sự kiện Ví dụ, khi kết thúc một phiên liên lạc hoặc thời

điểm ng-ời sử dụng đi khỏi điểm cố định của anh ta có thể kích hoạt sự cấp phát một

địa chỉ IP động khác

Có một số giải pháp khác nhau cho địa chỉ động Nó đ-ợc phân bổ bằng mạng

di động khách hoặc mạng th-ờng trú của ng-ời sử dụng Nó có thể đ-ợc cấu trúc theo bất kỳ khuôn dạng địa chỉ IP nào

Thứ hai là nút GGSN của GPRS sẽ phải kết nối tới một vài thiết bị trên mạng khác (ví dụ: một bộ định tuyến ranh giới thông qua giao diện Gi để kết nối tới Internet) Bên cạnh kết nối vật lý, giao thức đ-ợc sử dụng tại giao diện mạng này cần đ-ợc xem xét nh- một phần của thiết kế mạng tổng thể Một số lựa chọn và cân

đối khác nhau trong lĩnh vực này cũng đ-ợc xem xét kỹ

Khi các vấn đề đánh địa chỉ và kết nối đã đ-ợc xem xét, d-ờng nh- GPRS đã cho phép vận chuyển "thông suốt" các gói tin, nghĩa là th-ơng mại di động là một sự kết hợp giữa "th-ơng mại điện tử tiêu chuẩn" với khả năng chuyển vùng bổ sung Tuy nhiên, một số vấn đề và cơ hội thực tế cũng cần đ-ợc xem xét ở mức này

6 Mạng di động thế hệ thứ ba (3G):

Khả năng của mạng di động rõ ràng phụ thuộc rất lớn vào loại dịch vụ dữ liệu

di động có thể cung cấp Các mạng GSM tr-ớc đây có thể hỗ trợ các kênh truyền số liệu 9,6 Kbit/s và kết quả là các dịch vụ truyền dữ liệu th-ờng đ-ợc coi là quá chậm và

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

hạn chế Sự ra đời của GPRS đã đem lại sự quan tâm mới đối với các dịch vụ dữ liệu di

động bởi vì nó cung cấp một khả năng kỹ thuật cho việc cung cấp các dịch vụ hữu ích

và triển vọng về các tốc độ truy nhập hợp lý (50 Kbit/s trở lên - đủ để làm cho dịch vụ dữ liệu di động trở nên hấp dẫn và đáp ứng đ-ợc yêu cầu của ng-ời sử dụng)

Sự phát triển của mạng di động tiến tới “ thế hệ thứ ba” đem lại niềm hy vọng

về truy nhập tốc độ cao hơn và các dịch vụ dữ liệu tích hợp dễ dàng hơn Hệ thống Dịch vụ viễn thông di động toàn cầu (UMTS - Universal Mobile Telecommunications Services) là một trong những hệ thống di động thế hệ thứ ba mới chủ yếu đ-ợc phát triển trong tiêu chuẩn khung đã đ-ợc Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) định nghĩa, gọi là IMT-2000 Đây là chủ đề nghiên cứu phát triển lớn trên phạm vi toàn cầu trong những năm 1990 và đ-ợc các nhà khai thác, sản xuất viễn thông lớn coi là chìa khoá cho các dịch vụ di động cá nhân hoá, giá trị cao Tầm quan trọng của các mạng di động thế hệ thứ ba đã đ-ợc minh hoạ bởi giá trị 36 tỷ USD (so với dự kiến là 7,5 tỷ USD) cấp phép cho 5 nhà khai thác của Anh

Thông tin di động thế hệ ba sẽ phải là thế hệ thông tin di động cho các dịch vụ

di động truyền thông cá nhân đa ph-ơng tiện Hộp th- thoại sẽ đ-ợc thay thế bằng b-u thiếp điện tử đ-ợc lồng ghép với hình ảnh, và các cuộc thoại thông th-ờng tr-ớc đây sẽ

đ-ợc bổ sung các hình ảnh để trở thành thoại có hình… D-ới đây là một số yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di động thứ ba này:

- Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa ph-ơng tiện Nghĩa

là mạng phải đảm bảo đ-ợc tốc độ bit của ng-ời sử dụng đến 2 Mbit/s

- Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần (dung l-ợng) theo yêu cầu Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau Ngoài ra cần đảm bảo đ-ờng truyền vô tuyến không đối xứng chẳng hạn với: tốc độ bit cao ở đ-ờng xuống và tốc độ bit thấp ở đ-ờng lên hoặc ng-ợc lại

- Mạng phải cung cấp thời l-ợng dịch vụ theo yêu cầu Nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ video và các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu

- Chất l-ợng dịch vụ phải không thua kém chất l-ợng dịch vụ mạng cố định, nhất là đối với thoại

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

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

6.1 Tóm tắt về UMTS:

Hội nghị vô tuyến thế giới đã xác định các băng tần từ 1885 đến 2025 MHZ và

2110 tới 2200 MHZ cho các hệ thống IMT-2000 t-ơng lai Trong các băng này, băng tần từ 1980 đến 2010 MHZ và 2179 tới 2200 MHZ dự kiến dành cho thành phần vệ tinh đ-ợc triển khai trong các hệ thống t-ơng lai Châu âu và Nhật Bản đã quyết định triển khai phần mặt đất của UMTS (Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu hay giao diện không gian UTRA) trong băng tần từ 1920 đến 1980 MHZ và 2110 đến 2170 MHZ Châu âu cũng đã quyết định triển khai UTRA trong các băng tần không cặp đôi từ

1900 đến 1920 và 2010 đến 2025 MHZ ở Mỹ, các băng tần tiềm năng cho các công nghệ di động thế hệ thứ ba là các băng tần PCS, WCS và một phần của băng truyền hình UHF

Khi ra đời, UMTS mặt đất có khả năng truyền số liệu tốc độ đến 2 Mbit/s nh-ng nó đ-ợc thiết kế là một hệ thống mở có thể ứng dụng các công nghệ mới khi chúng xuất hiện Điều này sẽ cho phép UMTS tăng khả năng của nó lên cao hơn mức hiện đang đ-ợc tiêu chuẩn hoá giống nh- cách mà GSM phát triển từ khả năng truyền dữ liệu tốc độ 9,6 Kbit/s lên tốc độ GPRS (lên tới 115 Kbit/s) và sau đó lên tới một mốc phát triển tiến tới UMTS đ-ợc gọi là công nghệ tốc độ dữ liệu tăng c-ờng cho tiến trình phát triển GSM/toàn cầu hay còn gọi là EDGE (tốc độ 384 Kbit/s) (EDGE - Enhanced Data rates for GSM/global Evolution)

Giống nh- GPRS, UMTS tích hợp truyền dữ liệu chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh Dữ liệu chuyển mạch gói qua truyền dẫn không gian cung cấp cùng một loại lợi ích cho ng-ời sử dụng nh- GPRS cung cấp: luôn kết nối ảo tới mạng, nhiều cách thức tính c-ớc khác nhau (ví dụ tính theo bit, theo phiên liên lạc hoặc c-ớc khoán theo tháng) và băng thông phi đối xứng cho chiều đi và chiều đến (phù hợp cho truyền video, )

UMTS cũng đ-ợc thiết kế để cung cấp tốc độ dữ liệu theo yêu cầu để mạng phản ứng linh hoạt đối với yêu cầu của ng-ời sử dụng, hồ sơ khách hàng và hiện trạng của mạng

6.2 Triển vọng của thế hệ thứ ba (3G):

Triển vọng kỹ thuật của UMTS và các hệ thống t-ơng tự đã đ-ợc chấp nhận t-ơng đối rộng rãi Điều đó không có nghĩa là đã có sự đồng thuận về việc triển khai các mạng di động thế hệ thứ ba Một số lĩnh vực vẫn còn là chủ đề tranh cãi quyết liệt

Thứ nhất, với sự đầu t- lớn vào các công nghệ thế hệ thứ hai khác nhau, lộ trình phát triển tới thế hệ thứ 3 (3G) còn ch-a rõ Hai nhà cung cấp lớn của châu âu là Alcatel và Siemens đều thiên về GSM nên họ coi đây là cơ sở của lộ trình Tuy nhiên,

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

các nhà khai thác khác có quan điểm khác bởi vì các tiêu chuẩn thế hệ thứ hai ở Mỹ là truy thập phân chia theo thời gian (TDMA) và truy nhập phân chia theo mã (CDMA) Motorola đã phát triển cả GSM và CDMA còn Ericsson bị phân tách giữa GSM và TDMA/CDMA

Liên quan chặt chẽ đến vấn đề xác định lộ trình tiến tới 3G là mức độ mà các phiên bản 3G khác nhau t-ơng thích ng-ợc với các công nghệ đã có nh- GSM, TDMA

và CDMA Xu h-ớng của Nhật Bản đối với vấn đề này là xây dựng một mạng 3G độc lập và không cho phép ng-ời sử dụng 3G chuyển vùng vào các mạng 2G ở các nơi khác thì vẫn ch-a rõ định h-ớng

Một điểm cuối cùng về đặc tính có thể của 3G là mục tiêu cơ bản của nó là gì

Có quan điểm cho là khả năng kỹ thuật để chuyển giao tín hiệu video tới các thiết bị di

động là động lực chính Còn quan điểm khác lại coi lộ trình phát triển cần phải giảm chi phí và tối đa hoá độ linh hoạt của cơ sở hạ tầng mạng di động Dải các dịch vụ đ-ợc phát triển cho mạng 3G có thể rộng hơn nếu quan điểm đầu tiên thắng thế

6.3 Lộ trình tiến tới 3G:

Trong phần tr-ớc có nhận định rằng có nhiều quan điểm khác nhau về con

đ-ờng tiến tới 3G ở đây xin trình bày kỹ hơn một chút về khả năng lựa chọn lộ trình tiến tới 3G (hoặc có thể là phát triển mới nếu không cần t-ơng thích trở lại với 2G)

6.3.2 Từ CDMA:

Hệ thống 3G phát triển từ CDMA đ-ợc gọi là Cdma2000 nh-ng mặc dù đ-ợc gọi là "Thuộc họ IMT-2000" nh-ng lại không hoạt động trong dải tần 1,9 đến 2,1 GHZ Điểm chung giữa lộ trình phát triển từ CDMA và GSM là Cdma2000 sử dụng ba sóng mang 1,25 MHZ kết hợp lại trong một sóng mang 5MHZ Kết quả là nó đ-ợc gọi

là ph-ơng thức đa sóng mang (multicarrier mode) của WCDMA Nh-ợc điểm cơ bản

của Cdma2000 là nó không t-ơng thích trở lại với GSM hoặc TDMA

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

6.3.3 Từ TDMA:

Sự chuyển đổi dự kiến cho TDMA là để chồng lấn mạng GPRS vào mạng hiện tại và sau đó đ-a công nghệ EDGE vào làm giao diện không gian Điều này là cho TDMA có một số giai đoạn phát triển - tất cả trong một vài năm Trong thực tế, một hoặc nhiều giai đoạn này có thể bỏ qua khi công nghệ hoặc thực chất là thị tr-ờng phát triển

Một điều cần bổ sung ở đây là cách thức mà các nhà khai thác di động chuyển

đổi lên 3G còn ch-a đ-ợc xác định Vẫn còn chút nghi ngờ về t-ơng lai của 3G - mức

đầu t- thấp tạo động lực lớn - nh-ng vấn đề chuyển đổi nh- thế nào và khi nào vẫn còn

đang đ-ợc tranh luận D-ờng nh- lộ trình từ GSM qua GPRS lên 3G sẽ thắng thế, do sự thống lĩnh thị tr-ờng thế giới (GSM chiếm hơn 50% trạm di động đã đ-ợc lắp đặt)

6.4 Lợi ích của 3G:

- 3G đ-a ra giải pháp sử dụng phổ tần hiệu quả

- 3G cho chất l-ợng thoại tốt hơn bằng việc sử dụng bộ mã hóa thoại mới

- 3G cho tốc độ dữ liệu linh hoạt, hiệu quả hơn vì:

o Các tốc độ đạt đ-ợc nhờ sử dụng các ph-ơng thức truy cập mới (Cdma2000, WCDMA, EDGE, WLAN )

o Các tốc độ đạt đ-ợc nhờ sử dụng các sơ đồ điều chế mới (Bits/symbol)

o Các tốc độ đạt đ-ợc nhờ sử dụng các sơ đồ mã hóa mới (Bits/symbol)

- 3G cho phép chuyển tải các dịch vụ đa ph-ơng tiện và các ứng dụng thế hệ

- W-CDMA sẽ phát triển nhanh: Thực tế là W-CDMA bị triển khai trễ lại do chuẩn ch-a thực sự chín muồi

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

- Tất cả các nhà khai thác sẽ sử dụng W-CDMA: thực tế lại khác

o EDGE là điểm cuối 3G của các nhà khai thác GSM/GPRS ở Mỹ

o Tại thời điểm này Cdma2000 đã dành -u thế hơn W-CDMA trong cuộc

đua tới 3G ở một số nơi nh- Nhật bản, Hàn quốc, nh-ng cũng ch-a rõ ràng ở đích cuối cùng

o Việc chuyển từ nền công nghệ CDMAONE sang Cdma2000 1x dễ dàng hơn khi chuyển công nghệ GSM/GPRS sang W-CDMA

Chính vì những lý do nêu trên, cùng với qui mô nền kinh tế thế giới, tính sẵn sàng của thiết bị đầu cuối, khả năng l-u động (roaming) thì công nghệ UMTS/EDGE/GPRS có -u điểm hơn hẳn giải pháp Cdma2000

6.6 Lộ trình chuyển đổi 2G-2.5G-3G:

Các nhân tố ảnh h-ởng chính đến lộ trình chuyển đổi 2G-2.5G-3G:

- Kiểu giấy phép kinh doanh: thời hạn của giấy phép, vùng địa giới phủ sóng,

điều kiện phủ sóng hoặc điều kiện mật độ dân số, điều kiện kỹ thuật, điều kiện l-u động (roaming)

- Mạng khai thác hiện có đang sử dụng nền công nghệ nào, theo chuẩn nào

- Cách để triển khai W-LAN (tích hợp hay hợp tác), ph-ơng pháp phát triển thị tr-ờng của các nhà khai thác di động

- Tính sẵn sàng của thiết bị đầu cuối di động (đa băng tần, hỗ trợ nhiều chuẩn)

- Thị tr-ờng: tình trạng cạnh tranh và sự thâm nhập của thông tin di động

- Đạt đ-ợc 1 tỷ thuê bao di động vào tháng 4 năm 2002

- 500 triệu thuê bao di động đầu đạt đ-ợc vào tháng 2 năm 2000

- Thuê bao di động thứ 1 tỷ đạt đ-ợc sau đó 25 tháng

- Dự báo khả quan sẽ đạt đ-ợc 2 tỷ thuê bao di động trong năm 2005

A

IS 95 B CDMA

GPRS

HSCSD

CDMA2000 3xRTT CDMA2000

1x EV-DV

CDMA2000 1xEV-DO

EDGE

CDMA (UMTS R99, R4, R5, R6)

W-2G 2.5G 3G IMT-2000

Ch-ơng 1: Tổng quan về GSM và 3G

- Thuê bao 3G (tháng 5/2003)

o 40 triệu thuê bao Cdma2000 1x / Cdma2000 1xEV-DO

o 0.6 triệu thuê bao WCDMA

- Chỉ 5% thuê bao di dộng sử dụng dịch vụ Internet

3 Tình hình phát triển GPRS (2.5G): Tính đến cuối năm 2002 có 145 mạng đang sử dụng công nghệ GPRS ở 46 n-ớc

4 Tình hình phát triển CDMA 2000 (3G): Hiện tại có 33 nhà khai thác đang sử dụng công nghệ Cdma2000 1x / Cdma2000 1xEV-DO

Kết luận:

Trong 12 tháng qua, công nghệ GSM đã đón nhận thêm 198 triệu thuê bao mới, hơn cả CDMA, công nghệ đang đứng thứ 2 về số ng-ời sử dụng Theo khảo sát của Deutsche Bank, ít nhất 85% số khách hàng dùng thiết bị không dây thế hệ mới sẽ

sử dụng những công nghệ của gia đình GSM nh- GSM/GPRS, EDGE và 3GSM, trong cả truyền giọng nói và dữ liệu

GSM đang tạo ra những tác động thực sự tới đời sống của con ng-ời bằng cách đem dịch vụ viễn thông hiện đại đến với những cộng đồng xa xôi hẻo lánh nhất của châu Phi, châu á và Mỹ Latin

- LuËn v¨n tèt nghiÖp – Tµi liÖu tham kh¶o

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

Phổ tần số là một tài nguyên hữu hạn, rất nhiều kỹ thuật đã đ-ợc phát triển để

cố gắng nâng tối đa số ng-ời sử dụng trên cùng một phổ tần Giao tiếp vô tuyến trong GSM là giao tiếp giữa trạm di động MS và trạm thu phát gốc BTS Giao tiếp xử dụng kết hợp ph-ơng thức truy nhập FDMA và TDMA, với một khung TDMA sử dụng một tần số mang Mỗi khung gồm 8 khe thời gian (TS) H-ớng từ BTS đến MS đ-ợc định nghĩa là đ-ờng xuống, h-ớng từ MS đến BTS đ-ợc định nghĩa là đ-ờng lên

Đa truy nhập phân chia tần số (FDMA):

FDMA là ph-ơng pháp đa truy nhập phổ biến nhất cho các hệ thống thông tin

di động mặt đất, bởi vì nó có thể phân biệt các kênh một cách dễ dàng bằng các bộ lọc trong miền tần số Thực tế, tất cả các hệ thống chia ô dùng kỹ thuật t-ơng tự đều sử dụng FDMA

Khi một thuê bao gửi yêu cầu tới BTS, BTS sẽ ấn định một trong số các kênh ch-a sử dụng và giành riêng cho thuê bao đó trong suốt cuộc gọi Tuy nhiên, ngay khi cuộc gọi kết thúc, kênh đ-ợc ấn định lại cho thuê bao khác

Ưu điểm quan trọng nhất của hệ thống FDMA là phần cứng đơn giản vì nó có thể phân biệt các kênh bằng các bộ lọc và không cần phải có đồng bộ hay điều khiển

định thời nh- trong các hệ thống TDMA hay CDMA

Tuy vậy, các hệ thống FDMA còn có một vài nh-ợc điểm:

- Nhiễu điều chế tăng theo số l-ợng sóng mang

- Khó thực hiện việc truyền dẫn với tốc độ thay đổi do một thiết bị đầu cuối cần sử dụng nhiều modem Do vậy, việc truyền kết hợp thoại và dữ liệu phi thoại cũng khó

- Cần phải có các bộ lọc phát và thu giá trị Q (Hệ số phẩm chất) cao để đảm bảo độ chọn lọc kênh cao

- Dung l-ợng của hệ thống FDMA phụ thuộc rất lớn vào độ không ổn định của tần số sóng mang

Đa truy nhập phân chia thời gian (TDMA):

TDMA là một ph-ơng pháp cho phép ng-ời dùng truy nhập một băng tần đã

đ-ợc ấn định theo - mỗi kênh chiếm toàn bộ băng tần hệ thống, nh-ng chỉ trong một

khoảng thời gian, gọi là một khe thời gian, theo chu kỳ

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

Trong hệ thống TDMA, một khung chứa N ch khe (slot), và độ dài khung là T f

giây Mỗi thiết bị đầu cuối truyền thông tin trong một khe đ-ợc ấn định của mỗi khung

1 Kênh vô tuyến trong mạng GSM:

1.1 Kênh vật lý (Physical channels):

Chuẩn GSM qui định dải tần h-ớng lên là từ 890 đến 915 Mhz, dải tần h-ớng xuống là từ 935 đến 960 Mhz, mỗi dải lại đ-ợc chia thành các kênh có độ rộng băng thông là 200 Khz Trong mạng GSM, Giao tiếp vô tuyến xử dụng kết hợp ph-ơng thức truy nhập FDMA và TDMA, với một khung TDMA sử dụng một tần số mang, một kênh 200 Khz có khả năng truyền đ-a đ-ợc 271 Kbps dữ liệu, luồng dữ liệu này sau đó

đ-ợc chia vào 8 khe thời gian, kết quả là ở mỗi khe thời gian tốc độ dữ liệu đạt đ-ợc là

34 Kbps; trong 34 Kbps đó, 20 Kbps hoặc hơn sẽ đ-ợc dành cho các việc giao thức, sửa lỗi, cuối cùng chỉ còn 9,6 đến 14,4 Kbps cho truyền dữ liệu của ng-ời sử dụng Các đặc điểm của giao tiếp kênh vô tuyến trong GSM là:

- Đồng bộ thời gian thích ứng, điều chế GMSK, thu phát gián đoạn, nhảy tần chậm

- Đồng bộ thời gian thích ứng cho phép thuê bao MS chọn chính xác khe thời gian phát khi có trễ truyền dẫn

- Điều chế GMSK cho phép sử dụng phổ tần hiệu quả, và nhiễu ngoài dải thấp

- Phát / thu không liên tục liên quan đến vấn đề giảm công suất phát của MS trong khoảng thời gian rỗi, nên giảm nhiễu đồng kênh và kéo dài thời gian

sử dụng battery của MS

- Nhảy tần chậm giúp cho việc đối phó một cách hiệu quả với nhiễu đồng kênh và fading

Một khe thời gian của một khung TDMA ở một sóng mang đ-ợc gọi là một kênh vật lý; do vậy có 8 kênh vật lý (0-7) ở một sóng mang Mạng GSM PLMN đ-ợc dành 124 sóng mang ở dải tần:

- Đ-ờng lên có độ rộng băng tần là 25 MHZ đ-ợc phân bổ trong dải tần: từ

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

- Khoảng cách giữa các sóng mang là 200 KHZ (là độ rộng băng thông của kênh)

- Mỗi kênh sóng mang 200 KHZ đ-ợc chia thành 8 kênh TDMA

- Số kênh của GSM là: 8 x 124 = 992 kênh

- Mỗi kênh TDMA chiếm khoảng thời gian là 576,9 s

- Mỗi khung TDMA chiếm khoảng thời gian là 576,9 s x 8 = 4,613 ms

Hình 2.1: Kênh vật lý trong GSM

1.2 Kênh logic (Logic channels):

Kênh logic là kênh mang thông tin cần truyền giữa BTS và MS Các kênh logic

đ-ợc sắp xếp ở các kênh vật lý Dựa vào loại thông tin mang trên kênh logic, ng-ời ta chia làm hai loại kênh logic đó là:

- Kênh l-u l-ợng TCH (Traffic Channel)

- Kênh điều khiển CCH (Control Channel)

1.2.1 Kênh l-u l-ợng (Traffic channels):

Kênh l-u l-ợng là kênh đ-ợc sử dụng cho các dịch vụ thoại và số liệu, là kênh

đ-ờng lên và xuống, điểm tới điểm Có hai dạng kênh l-u l-ợng đó là:

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

- Tốc độ lấy mẫu: 8000 mẫu/s

- Mỗi mẫu đ-ợc mã hóa 13 bits

- 20 ms tạo thành một cụm mã hóa 260 bits (13 Kbps)

- Mỗi cụm đ-ợc chia theo mức độ quan trọng thành lớp 182 bits quan trọng và

78 bits không quan trọng lắm

- Để chống lại lỗi truyền dẫn, lớp 182 bits đ-ợc mã thành 378 bits

- Kết quả là một đoạn (20 ms) bao gồm 456 bits (378 bits + 78 bits) đ-ợc chia thành 8 khối 57 bits (8 x 57)

- Dòng số liệu đ-ợc chuyển đi ở các khe thời gian TDMA

1.2.2 Kênh Điều khiển (Control channels):

Kênh điều khiển là kênh mang thông tin báo hiệu hay đồng bộ lại, đ-ợc chia thành

3 loại kênh đó là:

▪ Các kênh quảng bá BCH (Broadscast Channel):

o Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): kênh này mang thông tin để hiệu chỉnh tần số của MS Là kênh đ-ờng xuống, điểm tới đa điểm

o Kênh đồng bộ SCH (Synchronous Channel): Kênh này mang thông tin để

đồng bộ chung (số khung TDMA) của MS và nhận dạng BTS (BSIC) Là kênh đ-ờng xuống, điểm tới đa điểm

o Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadscast Control Channel): Kênh này phát quảng bá thông tin chung cho các MS ở cùng một ô Thông tin này là các thông tin xác định vị trí, định vị kênh vô tuyến Là kênh đ-ờng xuống, điểm tới đa điểm

▪ Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel):

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

o Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel): Kênh này sử dụng để tìm gọi MS

Là kênh đ-ờng xuống, điểm tới điểm

o Kênh truy cập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel): Kênh này

đ-ợc MS sử dụng để trả lời tìm gọi hoặc để dành một SDCCH, hoặc để thâm nhập khi khởi đầu, hoặc để đăng ký cuộc gọi Là kênh đ-ờng lên,

điểm tới điểm

o Kênh cho phép truy cập AGCH (Access Grant Channel): Kênh này sử dụng để dành một SDCCH hay trực tiếp một TCH cho một MS Là kênh

đ-ờng xuống, điểm tới điểm

▪ Kênh điều khiển dành riêng DCCH (Dedicated Control Channel):

o Kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH (Stand alone dedicated control Channel): Kênh này sử dụng để báo hiệu cho hệ thống khi thiết lập cuộc gọi tr-ớc khi cấp một kênh TCH Các thông tin này có thể là các thông số nhận thực, đăng ký, chuyển vùng Là kênh đ-ờng lên/xuống,

điểm tới điểm

o Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Associated Control Channel) (liên kết với TCH hoặc SDCCH): Kênh này sử dụng để mang thông tin liên tục về các thông báo đo đạc từ trạm di động về c-ờng độ tín hiệu thu đ-ợc từ các ô hiện thời và các ô lân cận Thông tin này phục

vụ cho chức năng chuyển giao Nó cũng đ-ợc sử dụng cho việc điều khiển công suất của MS và để đồng bộ thời gian Một khối SACCH (456 bits) đ-ợc gửi đi theo chu kỳ 480 ms trên một khe thời gian sử dụng cho TCH hoặc SDCCH Là kênh đ-ờng lên/xuống, điểm tới điểm

o Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH (Fast Associated Control Channel) liên kết với TCH: FACCH làm việc ở chế độ “ lấy trộm” , nghĩa

là nếu trong khi truyền dẫn bỗng nhiên cần trao đổi thông tin báo hiệu với hệ thống ở tốc độ lớn hơn nhiều so với khả năng của SACCH Chẳng hạn nh- tr-ờng hợp chuyển giao thì FACCH sẽ “ lấy trộm” các cụm bit

20 ms số liệu (tiếng) sử dụng cho việc truyền báo hiệu Ng-ời sử dụng vẫn không nghe gián đoạn vì bộ giải mã thay thế 20 ms tiếng thiếu bằng một chuỗi bit nội suy Là kênh đ-ờng lên/xuống, điểm tới điểm

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

Hình 2.2: Kênh logic trong GSM

2 Cấu trúc khung TDMA, kiểu kênh, kiểu Burst trong mạng GSM:

Nguyên lý mật mã đ-ờng vô tuyến (Cyphering) sử dụng một thông số là số khung TDMA Do vậy BTS phải đánh số khung ở dạng chu trình

Các kênh có độ rộng băng thông 200 Khz trong GSM đ-ợc tiếp tục chia thành các khe thời gian 577 s, với 8 khe thời gian hình thành một khung TDMA 4.6 ms Một đa khung (120 hoặc 235 ms) đ-ợc ghép bởi 26 hoặc 51 khung TDMA, tuỳ thuộc vào đó là kênh l-u l-ợng hay kênh điều khiển Một siêu khung (6.12 s) đ-ợc ghép bởi

51 hoặc 26 khung ghép (tuỳ thuộc vào đó là kênh l-u l-ợng hay kênh điều khiển) Một siêu siêu khung đ-ợc hình thành bởi 2048 siêu khung với khoảng thời gian là 3 giờ, 28 phút, 53 giây và 760 ms t-ơng ứng số khung trong một chu trình là 2715648 (2 21 )

Cấu trúc khung TDMA đ-ợc kết hợp với chuỗi số 22 bits để nhận dạng duy nhất khung TDMA bên trong siêu siêu khung

Kênh toàn tốc Bm (TCH/F) Kênh bán tốc Bm (TCH/F) Kênh l-u l-ợng (TCH) Hai chiều

Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH

Kênh đồng bộ SCH Kênh quảng bá (BCH)

Kênh điều khiển quảng bá BCCH

Một chiều

từ BTS

đến MS Kênh tìm gọi PCH

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên RACH

Kênh điều khiển chung CCCH Kênh cho phép

thâm nhập AGCH

Kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH

Kênh điều khiển chuyên dụng DCCH

Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

Hình 2.3: Cấu trúc khung TDMA trong GSM

Các kênh logic đ-ợc gán vào cấu trúc khung TDMA có thể đ-ợc nhóm thành các kênh l-u l-ợng (TCH) sử dụng để truyền đ-a thoại hoặc dữ liệu ng-ời sử dụng, kênh điều khiển (CCH) sử dụng để mang thông tin đồng bộ và báo hiệu Các kênh điều khiển còn đ-ợc chia thành các kênh điều khiển phát quảng bá, kênh điều khiển chung,

và kênh điều khiển đ-ợc chỉ định

Tốc độ bit của kênh vô tuyến trong GSM là 270.833 kbit/sec, t-ơng đ-ơng với

độ dài khe thời gian là 156.25 bits

Để chống xung đột dữ liệu, mỗi thiết bị đầu cuối phải truyền chính xác trong khe thời gian của mình với định thời khe thời gian đ-ợc chỉ định Có một cách đơn giản để ngăn các xung đột nh- vậy là dự phòng một khoảng thời gian bảo vệ đủ dài để

đệm sự khác nhau về độ dài đ-ờng truyền Cách khác để tránh xung đột cụm dữ liệu (burst) là dùng kỹ thuật căn chỉnh thời gian Kỹ thuật này có thể làm giảm khoảng thời gian bảo vệ, vì vậy nó đ-ợc áp dụng cho phần lớn các hệ thống thông tin di động mặt

đất TDMA

Cụm (Burst): Cụm là mẫu thông tin ở một khe thời gian, mỗi khe thời gian trong

khung TDMA chứa các dữ liệu đã đ-ợc điều chế gọi là các cụm (burst) Có 5 loại cụm khác nhau: cụm th-ờng, cụm hiệu chỉnh tần số, cụm giả, cụm truy cập:

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

1 Cụm th-ờng (normal burst): bao gồm chuỗi 3 bits bắt đầu, 116 bits tải tin, 26

bits tập huấn để thiết lập bộ cân bằng (để đối phó với ảnh h-ởng của nhiễu đa

đ-ờng), 3 bits kết thúc (theo yêu cầu của bộ mã hoá kênh), và khoảng thời gian bảo vệ (có độ dài 8.25 bits - làm “ đệm” để cho phép các cụm có khoảng thời gian đến khác nhau trong các khe thời gian gần kề từ các MS nằm rải rác về địa lý), 2 bits trong 116 bits tải tin đ-ợc kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH)

sử dụng để báo hiệu rằng cụm đã đ-ợc m-ợn, còn lại 114 bits dành cho tải tin

Hình 2.4: Cấu trúc cụm th-ờng (normal burst)

2 Cụm hiệu chỉnh tần số: Cụm này đ-ợc sử dụng để hiệu chỉnh tần số Nó đ-ợc

sử dụng để mang thông tin kênh FCCH

o Các bit cố định đều là 0

o Các bit đuôi (TB: Tail bit) và khoảng bảo vệ GP giống nh- cụm bình th-ờng

Hình 2.5: Cấu trúc cụm hiệu chỉnh tần số

3 Cụm đồng bộ: Cụm này đ-ợc sử dụng để đồng bộ thời gian của trạm di động

Thông tin chuỗi đồng bộ và các bit mật mã mang thông tin số khung TDMA cùng với mã nhận dạng trạm gốc BSIC Nó đ-ợc sử dụng để mang thông tin kênh SCH (Số khung TDMA: một trong các tính năng của GSM là bảo vệ thông tin của ng-ời sử dụng Điều này đ-ợc thực hiện nhờ mật mã hóa thông tin tr-ớc khi phát Thuật toán sử dụng số khung TDMA nh- một thông số đầu vào vì thế mỗi khung phải đ-ợc đánh số khung Khi biết số khung TDMA trạm di động biết loại kênh logic nào đang đ-ợc truyền)

0.577 s, 156,25 bits

TB

3 bit

GP 8.25 bit

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

Hình 2.6: Cấu trúc cụm đồng bộ

4 Cụm thâm nhập: Cụm này đ-ợc sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và có

khoảng bảo vệ để dành cho các cụm phát từ trạm di động Vì cụm này thâm nhập đầu tiên nên có cụm bit bảo vệ dài hơn so với các cụm khác để không chồng lấn cụm này với các khe thời gian tiếp theo

Hình 2.7: Cấu trúc cụm thâm nhập

5 Cụm giả: Cụm này đ-ợc phát đi từ BTS, Cụm này không mang thông tin, khuôn

mẫu giống nh- cụm th-ờng

3 Mã hoá tiếng, mã hoá kênh và chèn:

3.1 Mã hoá tiếng:

Mã hóa tiếng có 02 nhiệm vụ:

Mã hóa thoại theo chuẩn GSM (13 Kbps)

Biến đổi tốc độ dữ liệu để thích ứng tốc độ 64 Kbps ( luật  PCM) với tốc độ

13 Kbps (tốc độ của chuẩn GSM)

TB

3 bit

GP 8.25 bit

0.577 s, 156,25 bits

Các bit đ-ợc mật mã (39 bits)

Chuỗi đồng bộ (64 bits)

Các bit đ-ợc mật mã (39 bits)

0.577 s, 156,25 bits

Chuỗi đồng bộ (41 bits)

TB

3 bit

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

Hình 2.8 : Sơ đồ mã hóa tiếng, mã hóa kênh và bảo mật

Thuật toán mã hoá tiếng sử dụng trong GSM dựa trên 1 xung hình chữ nhật kích thích bộ mã hoá dự báo tuyến tính trong khoảng thời gian lấy tr-ớc dài (RPE- LTP) Bộ mã hoá tiếng tạo ra các mẫu trong khoảng thời gian 20ms ở tốc độ 13kb/s tạo

ra 260 bits trên 1 mẫu hay 1 khung 260 bit này đ-ợc chia thành các bit lớp 1 (182bit)

và lớp 2 (78bit) dựa trên 1 tính toán chủ quan về độ nhạy của chúng đối với lỗi bit, trong đó các bit lớp 1 đ-ợc coi là nhạy cảm nhất

3.2 Mã hoá kênh và chèn:

Bộ mã hoá kênh có nhiệm vụ thêm vào các bit kiểm tra chãn lẻ và mã hoá xoắn nửa tốc độ 260 bit đầu ra của bộ mã hoá tiếng Đầu ra của bộ mã hoá kênh là 1 khung

456 bit, đ-ợc chia thành 8 đoạn 57 bit và đ-ợc chèn liên tiếp thành 8 khung TDMA

114 bit Nh- vậy, mỗi 1 khung TDMA t-ơng ứng sẽ bao gồm 2 đoạn 57 bit từ 2 khung riêng biệt của bộ mã hoá kênh 456 bit Kết quả của mã hoá kênh và chèn là để tính toán ảnh h-ởng của pha đinh và các nguồn nhiễu khác tới lỗi bit

Mã hóa kênh đ-ợc thực hiện theo 05 b-ớc sau:

▪ Mã hóa xoắn: Cung cấp khả năng sửa lỗi bằng việc thêm phần d- vào chuỗi phát

▪ Tạo vòng kiểm tra phần d- CRC: Để phát hiện lỗi cho các bit dữ liệu lớp 1

▪ Sắp xếp lại và chia đoạn: Sau khi mã hóa xoắn, các bit đ-ợc sắp xếp lại và đ-ợc chia thành 8 khung

▪ Chèn: Trong truyền lan vô tuyến th-ờng xảy ra fading ở một thời điểm nào đó, chính vì vậy, chèn làm nhiệm vụ “ trải” thông tin của chuỗi dữ liệu trên 02 khung để chống lỗi đám

Ch-ơng 2: Giao tiếp vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM

▪ Tạo cụm (Burst): Sau khi dữ liệu đ-ợc nén và chống lỗi, dòng dữ liệu sẽ đ-ợc nén (theo thời gian) vào khuôn dạng cụm (burst format) Việc dịch chuyển định thời các cụm có thể đ-ợc áp dụng để đồng bộ thời gian động

Hình 2.9 : Sơ đồ mã hóa kênh

4 Cấu trúc vùng địa giới của mạng GSM:

4.1 Vùng phục vụ MSC/VLR:

Vùng phục vụ là một bộ phận của mạng đ-ợc định nghĩa nh- là một vùng mà ở

đó có thể gọi đến một thuê bao di động MS có dữ liệu ghi ở VLR Mạng GSM/PLMN

đ-ợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR

4.2 Vùng định vị LA (Local Area):

Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó trạm di động

có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị này

Vùng định vị này là một vùng thông báo tìm gọi thuê bao di động bị gọi Mạng nhận dạng một vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI: Local Area Identity)

Vùng định vị có thể có một số ô và phụ thuộc vào một hay vài BSC nh-ng nó chỉ thuộc một MSC/VLR

4.3 Ô (Cell):

Vùng định vị đ-ợc chia thành một số ô Ô là một vùng phủ sóng vô tuyến đ-ợc mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI: Cell Global Identity)

Trạm di động nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base Station Identity Code)

Ch-ơng 3: Mô hình hệ thống và các công cụ thiết kế

Ch-ơng 3: Mô hình hệ thống và các công cụ thiết kế

1 Mô hình hệ thống

Sử dụng công nghệ web vào các ứng dụng tin học là một xu h-ớng cho các

hệ thống quản lý hiện nay -u điểm nổi bật đầu tiên của công nghệ web là khả năng tải tự động ứng dụng từ máy chủ -u điểm này hơn hẳn mô hình client-server

ở khả năng triển khai nhanh, tiện lợi Do vậy, sinh viên đã chọn công nghệ web cho

hệ thống Tuy nhiên yêu cầu ứng dụng và điều kiện triển khai công nghệ Web phải

có những đặc thù riêng để lựa chọn mô hình và công cụ thiết kế phù hợp

Các mục tiêu lựa chọn gồm :

- Chức năng nhập số liệu tuân theo các văn bản quy định hiện hành của VNPT

- Việc truy nhập hệ thống theo quy định của quản trị mạng, đ-ợc xây dựng trên cơ sở phân cấp quản lý và trách nhiệm trong quản lý viễn thông, có nghĩa là đơn vị nào chỉ đ-ợc phép sử dụng số liệu của đơn vị đó

Hệ thống CSDL

Trung tâm 145

Phòng quản lý KTNV - VMS

Ch-ơng 3: Mô hình hệ thống và các công cụ thiết kế

1.2 Kiến trúc ứng dụng

Chọn hệ thống ứng dụng theo mô hình Intranet Về mặt kỹ thuật Intranet có 3 vấn

đề cơ bản:

- Trình duyệt Web: Đó là giao diện ng-ời dùng

- Máy chủ Server, quy tắc nghiệp vụ và bảo mật

- Cơ sở dữ liệu: Là nơi l-u trữ dữ liệu và cung cấp thông tin

- Các ch-ơng trình ứng dụng

Hệ thống bao gồm:

- Hệ thống máy chủ Web, mạng và cổng truy nhập từ xa

- Đ-ờng kết nối với mạng Internet của VDC

1.3 Cấu hình hệ thống

1.3.1 Phía Server:

Máy chủ Web và ứng dụng:

- Hệ điều hành Windows NT 4.0 và bản sửa lỗi SP 5

- Oracle Application Server với các thành phần sau: Oracle HTTP Server, PL/SQL Cartrigde, Database Server, Application Server

- Remote Access Service (RAS): Dịch vụ của Windows NT cho phép các máy tính khách ở xa kết nối với mạng qua nhiều giao thức khác nhau TCP/IP, NetBEUI RAS sử dụng cơ chế bảo mật của Windows NT, chỉ những ng-ời

sử dụng nào đ-ợc khai báo mới đ-ợc phép kết nối với máy chủ

1.3.2 Phía Client:

Cài đặt các ứng dụng sau

- Hệ điều hành Windows 9x trở lên

- Trình duyệt IE 4.0 hoặc Netscape Navigator 4.5 trở lên

- Dialup Networking hoặc LAN

1.3.3 Mô hình kết nối

Với mô hình kết nối cục bộ, máy chủ Web đ-ợc đánh địa chỉ IP theo mạng cục bộ, ng-ời sử dụng trên các máy khách là thành viên của mạng LAN, kết nối trực tiếp với Web Server thông qua đ-ờng Dial Up Networking Nếu hệ thống triển khai theo mô hình mạng trong môi tr-ờng Internet, khi đó địa chỉ máy chủ Web