Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp “Hệ thống thông tin di động” pdf

CẤU TRÚC MẠNG GSM Trong đó: SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch AUC: Trung tâm nhận thực VLR: Bộ ghi định vị tạm trú HLR: Bộ ghi định vị thường trú EIR: Equipment Identifed Read

Báo cáo tốt

nghiệp “Hệ

thống thông tin

di động”

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Phần I: LÝ THUYẾT 2

Phần II: THỰC TẾ 2

Phần III: SẢN PHẨM THỰC HIỆN 2

EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!!! 2

Phần I: LÝ THUYẾT 2

I Tổng quan 2

Hình 1.1 CẤU TRÚC MẠNG GSM 3

1 Cấu trúc địa lý của mạng 4

Hình 1.2 Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của 5

Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN 5

Trong AUC các bước sau đây để tạo ra bộ ba: 8

Qúa trình nhận thực diễn ra như sau: 9

Các đặc điển cơ bản của IEM gồm: 9

Các chức năng chính của BTS là : 10

4 Trạm di động MS 11

Cấu trúc của một máy di động: 12

5 Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSS 13

Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên: 13

Có hai loại OMC là: 15

OMC cung cấp các chức năng sau: 15

II TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 16

2 Nguyên tắc truyền sóng 16

Hình 2.1 17

Hình 2.2 17

Hình 2.4 Cường độ tín hiệu Rx và fading theo khoảng cách 18

Hình 2.5 Dự trữ fading chậm 20

Hình 2.6 Dự trữ fading chậm 20

Độ nhạy yêu cầu ở đường vào lối thu: 20

Phân tán thời gian và nhiễu giao thoa ký tự ISI: 21

Hình 2.7 Truyền sóng tới nhiều tia, nguyên nhân gây phân tán thời gian 21

Hình 2.8 Phân tán thời gian 22

C/R = 10log pd/pr 22

Hình 2.9 Nhiễu giữa các ký tự 24

III SỬ DỤNG TẦN SỐ TRONG GSM 24

1 Tỷ số C/I 24

2 Tỷ số C/R 24

3 Tỷ số C/A 24

Hình 3.1 25

Hình 3.2 25

Hệ thống tái sử dụng tần số: 25

Hình 3.3 26

Hình 3.4 Mẫu sử dụng tần số 3/9 28

Bao gồm các thiết bị sau: 29

8 Hệ thống nguồn 30

9 Bộ lợi dây 30

1 Cáp đồng loại 20 đôi dây thuê bao 30

III CÁCH THỨC LẮP ĐẶT VÀ SỬ LÝ ADSL 32

2 Xử lý ADSL bị mất tín hiệu internet 32

PHẦN III: SẢN PHẨM THỰC HIỆN 34

MẠCH QUANG BÁO DÙNG LED HIỂN THỊ DÒNG CHỮ “ DTVT” 34

I GIỚI THIỆU MẠCH QUANG BÁO 34

II CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI TRONG MẠCH QUANG BÁO 35

Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch quang báo 35

Hình 2.2 Sơ đồ chân AT89S52 36

III MẠCH QUANG BÁO DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 38

Hình3.1 39

IV Linh kiện sử dụng trong mạch 39

KẾT LUẬN 40

Sinh viên thực hiện đề tài 40

Nguyễn Đăng Huy 40

MỤC LỤC 41

Lời nói đầu 41

Phần II: Tình hình thực tập tại cơ sở và những kết quả đạt được 41

Các từ viết tắt 42

CÁC TỪ VIẾT TẮT 43

SS : Swithching system – hệ thống chuyển mạch 43

LỜI NÓI ĐẦU

Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời giankhoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại di động.Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người, trong mọi lĩnhvực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau không phân biệtkhoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về địa lý mọi người đều

có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp phần to lớn trong việc traođổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia một cách tích cực vào cuộc sốngcủa con người kể từ khi điện thoai di động ra đời nó đã trở thành thiết bịmang tính chuyên biệt rồi trở thành vật dụng thiết yếu đối với mỗi con ngườitrong cuộc sống và sinh hoạt Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển khôngngừng của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã

có những bước tiến đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà conngười cần thiết

Ví dụ: từ các dịch từ đơn thuần như nghe gọi, nhắn tin,cho đến các dịch

vụ cao hơn như GPRS, VIDEO CALL, MOBI INTERNET v.v

Với những dịch vụ ngày càng phong phú cộng với giá cước ngày càng trở nênbình dân hơn ngày nay số lượng thuê bao di động ngày một tăng nhanh ,Vàokhoảng những năm 2000 ở châu âu có trên 220 triệu thuê bao di động và trêntoàn cầu có trên 580 triệu thuê bao, ở Anh cứ 2 người thì lại có 1 thuê bao diđộng , rong khi ở phần Lan con số người sử dụng di động đã vươt quá sốlượng thuê bao cố định Ở việt Nam tính đến ngày 31/1/2010 số lượng thuêbao di động đã gấp 6 lần thuê bao cố định, với 8 nhà cung cấp dịch vụ diđộng.Điều này cho thấy nghành di động đang phát triển với 1 tốc độ chóngmặt

Sự phát triển của điện thoại di động đã trải qua 3 thế hệ 1G, 2G, 3Gvới rất nhiếu các dịch vụ đa dạng như GPRS,lướt wet,xem tivi qua di động …với tốc độ truy suất dữ liệu cao.hiện nay các nhà khoa học đang trong quátrình nghiên cưu thế hệ di động thứ tư 4G cho tốc độ dữ liệu cực cao 2MB/s

và có khả năng lên đến 155MB/s trong 1 số môi trường nhất định

Ở nước ta cùng với sự hòa nhập của công nghệ di động hiện nay côngnghệ 3G cũng đang được sử dụng rộng rãi kể từ giữa năm 2009 với 3 nhàcung cấp dịch vụ 3G đó là viettell, mobiphone, vinaphone Đáp ứng nhu cầungày càng cao của người tiêu dùng

Chính sự quan trọng của công nghệ di động đối với cuộc sống và sự đam

mê đối với nghành công nghệ còn khá mới mẻ này Là một sinh viên khoa

điện tử viễn thông em đã quyết định chọn đề tài “hệ thống thông tin di

động” để nghiên cứu.

Phần I: LÝ THUYẾT

Nội dung nghiên cứu đề tài của em gồm 3 chương:

Chương I : Tổng quan về hệ thống GSM

Chương II : Truyền sóng trong thông tin di động

Chương III : Sử dụng tần số trong GSM

II Cách thức đấu nối cáp đồng vào hộp cáp, cách đếm dây

III Cách thức lắp đặt và xử lý một thuê bao ADSL bị mất tín hiệu Internet

IV Quy trình xử lý một thuê bao điện thoại bị mất tín hiệu

Phần III: SẢN PHẨM THỰC HIỆN

Về nội dung em đã trình bày 1 cách ngắn gọn, dễ hiểu mang đến mộtcái nhìn tổng quan về hệ thống thông tin di động nói chung và hệ thống GSMnói riêng Do thời gian hoàn thành đề tài có hạn, nguần tài liệu tìm hiểu chưađược phong phú cộng với khả nang bản thân còn hạn chế do vậy bày làm của

em sẽ không thể thóat khỏi những thiếu sót mong thầy cô cùng các bạn xemxet đánh giá gúp để em có thể hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn!

Em xin chân thành cảm cac thầy cô đã giảng dậy tận tình, đặc biệt em xinchân thành cảm ơn cô Ngô Thị Lành giảng viên khoa kỹ thuật điện tử đã trựctiếp giúp em hoàn thành bài báo cáo

EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!!!

Sv thực hiện giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Đăng Huy Ngô Thị lành

Phần I: LÝ THUYẾT

I Tổng quan

Hình 1.1 CẤU TRÚC MẠNG GSM

Trong đó:

SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch

AUC: Trung tâm nhận thực

VLR: Bộ ghi định vị tạm trú

HLR: Bộ ghi định vị thường trú

EIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị

MSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di độngBTS: Base station system –hệ thống trạm gốc

BSC: Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc

MS: Máy di động

OSS: Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác và giám sát.OMC: Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác và bảo dưỡngISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ

PSTN: Mạng điện thoại mặt đất công cộng

CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch

PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng

MS: Máy di động

Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS)

và hệ thống trạm gốc (BSS) Hệ thống được thực hiện như một mạng gồmnhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùngphục vụ Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp cáckênh vô tuyến Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận

để tránh giao thoa nhiễu Một bộ điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhómBTS BSC điều khiển các chức năng như một trung tâm chuyển mạch cácdịch vụ di động MSC điều khiển một số trạm BTS MSC điều khiển các cuộcgọi đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liênkết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PDN, và có thể là cácmạng riêng Ở mạng cũng có một số các cơ sở dữ liệu để theo dõi như:

- Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chứa thông tin về thuê bao như cácdịch vụ bổ xung các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS

- Trung tâm nhận thực AUC được nối đến HLR Chức năng của AUC là cungcấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng cho cáckhóa bảo mật

- Bộ ghi định vị tạm trú VLR : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cảcác MS hiện đang phục vụ của vùng MSC, Mỗi MSC có một VLR

- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR được nối với MSC qua một đường báohiệu nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị,chuyển giao, điều khiểncông suất

1 Cấu trúc địa lý của mạng

Mọi mạng điện thoại đều có một cấu trúc nhất định để định tuyến cáccuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi Trong mạng

di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trongmạng

Hình 1.2 Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của

mạng di động cellular (GSM)

a Vùng mạng

Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác haycác mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Trongmột mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều được địnhtuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC) GMSC làm việc như mộttổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN Đây là nơi thực hiện chức năng hỏiđịnh tuyến cuộc gọi cho các kết cuối di động

Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN

b Vùng phục vụ: MSC/VLR

Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được MSC quản lý Để định tuyếncuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC

ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở

Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà

ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ởmột bộ ghi tạm trú, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một haynhiều vùng phục vụ MSC/LVR

c Vùng định vị (LA: Location Area )

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị.Vùng định vi là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS cóthể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí tổng đàiMSC/VLR Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhậndạng vùng đinh vị LAI Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm một thuê baoĐang ở trạng thái hoạt động

d Ô (Cell)

Vùng định vị được chia thành một số ô Ô là một vùng bao phủ vôtuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell GlobalIdentity)

Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạmgốc (BISC Base station Identity Code )

Các vùng ở GSM có mối liên hệ chặt chẽ với nhau Mối quan hệ giữacác vùng của GSM (được thể hiện ở hình 1.3)

2 Hệ thống chuyển mạch (ss- swictching subsytem)

Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính củaGSM 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 nhữngngười sử dụng của mạng GSM với nhau và với mạng khác

a Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC –Mobile service switching centre)

Ở SS chức năng chính chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm

vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sửdụng mạng GSM Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khácgiao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng Việc giao tiếp với mạngngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi

cổng thích ứng SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khảnăng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tai số liệu của người sửdụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM Chẳng hạn SS có thể sửdụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS7), mạng này bảo đảm hoạt độngtương tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM MSCthường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiểntrạm gốc BSC Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô

có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình)

Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểmtruyền dẫn của GSM với các mạng này Các thích ứng này được gọi là cácchức năng tương tác IWF bao gồm một số thiết bị để thích ứng giao tiếptruyền dẫn Nó cho phép kết kết nối với các mạng: PSTPDN (Packetswictched public dât network: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hayCSPDN (Circuit siched public daat network: Mạng số liệu chuyển mạch côngcộng chuyển mạch theo mạch), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơnthuần là PSTN hay ISDN IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năngMSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWFđược để mở

b Bộ ghi định vị thường trú ( HLR –Home Location Register)

Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu Các thông tin liên quan đếnviệc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộcvào vị trí hiện thời của thuê bao HLR cũng chứ các thông tin liên quan đến vịtrí hiện thời của thuê bao Thường HLR là một máy tính đứng riêng không cókhả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm thuê bao Mộtchức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiêm vụcủa trung tâm này là quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép

c Bộ ghi định vị tạm trú (VRL-Lisitor –location register)

VRL là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM Nó được nối với mộthay nhiều MSC và có nhiện vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuêbao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưugiữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính sác hơn HLR.Mỗi MSC có một HLR Ngay khi MS lưu động vào một vùng MSC mới,VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầ số liệu về MS này từ HLR Đồng thời HLR

sẽ thông báo là MS đang ở vùng phục vụ nào Nếu sau đó MS muốn thực

hiện một cuộc gọi, VRL sẽ có tất cả thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi

mà không cần hỏi HLR Có thể coi VLR như một HLR phân bố

- Dữ liệu bổ xung được lưu giữ ở HLR gồm:

+ Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời…)

vụ cổng để kết nối các các mạng bên ngoài với mạng GSM Ngoài ra tổng đàinày cũng có giao diện báo hiệu đường dây số 7 (CCS7) để có thể tương tácvới các phần tử khác của SS Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổngđài cũng đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC

e Trung tâm nhận thực (AUC-Authentication Center)

Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho HLR các thông

số nhận thực và các khóa mật mã Trung tâm nhận thực liên tục cung cấp các

bộ ba cho từng thuê bao Các bộ ba này được coi như là số liệu liên quan đếnthuê bao Một bộ ba (RAND, SRES, khóa mật mã (Ks) được sử dụng để nhậnthực một cuộc gọi để tránh trường hợp Card thuê bao (card thông minh) bịmất Ít nhất phải luôn có bộ ba mới (cho một thuê bao) ở HLR để luôn có thểcung cấp bộ ba này theo yêu cầ của MSC/VLR AUC chủ yếu chứa một sốcác máy tính cá nhân gọi là PC- AUC để tạo ra các bộ ba và cung cấp chúngđến HLR

PC- AUC được coi như thiết bị vào/ra (I/O)

Trong AUC các bước sau đây để tạo ra bộ ba:

- Một số ngẫu nhiên không thể đoán trước được (RAND) được tạo ra

- RAND và Ki được sử dụng để tính toán trả lời được mật hiệu (SRES) vàkhóa mật mã (Kc) bằng hai thuật toán:

Kc = A8 (RAND, Ki)

- RAND, SRES và Kc cũng được đưa đến HLR như một bộ ba

- Qúa trình nhận thực sẽ luôn diễn ra mỗi lần thuê bao truy cập vào mạngcủa hệ thống

Qúa trình nhận thực diễn ra như sau:

VLR có tất cả thông tin yêu cầu để thực hiện quá trình nhận thực (Kc, SRES,RAND) Nếu các thông tin này không sẵn có ở VLR thì VLR sẽ yêu cầuchúng từ HLR/AUC

1 Bộ ba (Kc, SRES, RAND) được lưu giữ nó trong VLR

2 VLR gửi RAND qua MSC và BSS tới MS ( không được mã hóa)

3 MS sử dụng các thuật toán A3 và A8 và tham số Ki được lưu giữtrong SIM card của MS, cùng với RAND nhận được từ VLR, sẽ tính toáncác giá trị của SRES và Kc

4 MS gửi SRES không mã hóa tới VLR

5 Trong VLR giá trị của SERS được so sánh với SRES mà nhận được từmáy di động Nếu hai giá trị này là phù hợp thì nhận thực là thành công

6 Máy di động tính toán Kc từ RAND và Ki (Ki ở trong SIM) bằng thuậttoán A8

7 Dùng Kc, thuật toán A5 và số siêu siêu khung sự mã hóa giữa MS vàBSS bây giờ có thể xảy ra qua giao diện vô tuyến

f Chức năng tương tác (IWF –Interworking function)

IWM cung cấp chức năng để đảm bảo hệ thống GSM có thể giao tiếpvới nhiều dạng khác nhau của mạng số liệu tư nhân và công cộng đang được

sử dụng

Các đặc điển cơ bản của IEM gồm:

- Sự thích hợp tốc độ dữ liệu

- Sự chuyển đổi giao thức

Một số hệ thống yêu cầu nhiều khả năng của IWM hơn các hệ thốngkhác, điều này phụ thuộc vào mạng mà IWM được nối tới

CCS7 phụ thuộc quy định của từng nước, một hãng khai thác GSM cóthể có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung Nếu hãng khai thác có mạng

báo hiệu này thì riêng các điểm chuyển giao báo hiệu (STP) có thể là một bộphận của SS và có thể được thực hiện ở các điểm nút riêng hay trong cùngmột MSC tùy thuộc vào hoàn cảnh kinh tế Tương tự, một nhà khai thác GSMcũng có thể có quyền thực hiện một mạng riêng để định tuyến các cuộc gọigiữa GMSC và MSC hay thậm chí định tuyến cuộc gọi ra đến điểm gần nhấttrước khi sử dụng mạng cố định Lúc này các tổng đài quá giang có thể sẽ làmột bộ phận của mạng GSM và có thể được thực hiện như một nút đứng riênghay kết hợp với MSC.

3 Hệ thống trạm gốc BSS.

Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tínhchất tổ ong vô tuyến của GSM BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động(MS) thông qua giao diện vô tuyến Vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thuđường truyền vô tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khác BSS thựchiện giao diện với các tổng đài SS Tóm lại BSS thực hiện đấu các MS vớitổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với nhữngngười sử dụng viễn thông khác BSS cũng phải được điều khiển và ít vậy nóđược đấu nối với OSS

BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diệnvới MSC

a Trạm thu phát gốc (BTS –Base transceiver station)

Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thùcho giao diên vô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp cóthêm một số các chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU.TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng choGSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ truyền, trườnghợp truyền số liệu TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặtcách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa BSC vàMSC

Các chức năng chính của BTS là :

- Biến đổi truyền dẫn (dây dẫn –vô tuyến)

- Các phép đo vô tuyến

- Phân tập anten

- Mật mã

- Nhảy tần

- Truyền dẫn không liên tục

- Đồng bộ thời gian

- Giám sát và kiểm tra

Mỗi BTS có thể có tối đa 4 bộ thu phát (TRX –Transceiver) Bộ thuphát cho phép đấu nối 16 TRX trên cùng một anten Có thể đấu nối 32 TRXđến cùng một trạm anten thu

b BSC

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnhđiều khiển từ xa BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giảiphóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover) Một phía BSC đượcnối với BTS còn phía kia được nối với MSC của SS Trong thực tế BSC làmột tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể Vai trò chủ yếu của nó làquản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao Một BSC trung bình

có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này.Giao diện giữa BSC với MSC được gọi là giao diện A, còn giao diện giữa nóvới BTS được gọi là giao diện Abis

BSC có các chức năng chính sau:

- Giám sát các trạm vô tuyến gốc

- Quản lý mạng vô tuyến

- Điều khiển nối thông đến các máy di động

xách tay hay cầm tay Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổbiến nhất Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và sử lý giao diện

vô tuyến, MS còn phải cung cấp giao diện với người sử dụng (như mic, loa,màn hình, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bịkhác như giao diện với máy tính cá nhân, fax… Hiện nay người ta đang cốgắng sản suất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động Việclựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để mở cho các nhà sản suất Ta có thể liệt

Cấu trúc của một máy di động:

Máy di động gồm thiết bị di động ME (Mobile equipment) và modunnhận dạng thuê bao SIM

Modun nhận dạng thuê bao:

SIM là một modun tháo rút được để cắm vào mỗi khi thuê bao muốn sửdụng MS và rút ra khi MS không có người hoặc lắp đặt ở MS khi ban đầuđăng ký thuê bao Có hai phương án được đưa ra:

- SIM dạng card IC

- SIM dạng cắm

a) SIM dạng card IC: Là một modun để có một giao tiếp với bên ngoài theo

các tiêu chuẩn ISO về các card IC SIM có thể là một bộ phận của card đadịch vụ trong đó viễn thông di động GSM là một trong số các ứng dụng

b) SIM dạng cắm: Là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hóa trong

hệ thống GSM Nó được dự định lắp đặt bán cố định ở ME

Các khai thác mạng GSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xóamột cuộc gọi Khi sử dụng ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nónằm trong khai thác của mạng GSM:

- Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (như IMSI) và thực hiệncác cơ chế nhận thực và tạo khóa mật mã

- Khai thác PIN người sử dụng (nếu cần mã PIN) và quản lý.

- Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ được thực hiện khaithác mạng GSM khi SIM có một IMSI đúng

- SIM phải có khả năng sử lý một số nhận dạng cá nhân (PIN), kể cả khikhông bao giời sử dụng nó PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số Một PIN ban đầuđược nạp bởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng ký Sau đó người sửdụng có thể thay đổi PIN cũng như độ dài PIN tùy ý Người sử dụng cũng cóthể sử dụng chức năng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME đượcgọi là chức năng cấm PIN Việc cấm này giữ nguyên cho đến khi người sửdụng cho phép lại kiểm tra PIN Nhân viên được phép của hãng khai thác cóthể chặn chức năng cấm PIN khi đăng ký thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bịchặn chức năng cấm PIN không còn lựa chọn nào khác là sử dụng PIN ChặnSIM nghĩa là đặt nó vào trạng thái cấm khai thác mạng GSM, có thể dùngkhóa giải tỏa chặn cá nhân để giải tỏa chặn

Ngoài ra SIM phải có bộ nhớ không mất thông tin cho một số khốithông tin như:

- Số seri: Là số đơn vị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản suất, thế hệđiều hành, số SIM,…

- Trạng thái SIM (chặn hay không)

- Khóa nhận thực

- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI)

- Khóa mật mã

- Số trình tự khóa mật mã

- Nhận dạng số thuê bao di động tạm thời (TMSI)

- Loại điều khiển thâm nhập thuê bao

- Số nhận dạng cá nhân (PIN)

5 Hệ thống vận hành khai thác và bảo dưỡng OSS

OSS thực hiện ba chức năng chính sau:

- Khai thác và bảo dưỡng mạng

- Quản lý thuê bao và tính cước

- Quản lý thiết bị di động

Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:

a Khai thác và bảo dưỡng mạng

Khai thác là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vicủa mạng như: tải của hệ thống, mức độ chậm, số lượng chuyển giao(handover) giữa hai ô…, nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộvật chất của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời sử lý sự cố.Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề suấthiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, để tăngvùng phủ Việc thay đổi mạng có thể được thực hiện “mềm” qua báo hiệu,hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trường Ở hệ thống viễnthông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy vi tính và được tập trung ởmột trạm.

Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị, sữa chữa các sự cố và hỏnghóc Nó có một số quan hệ với khai thác Các thiết bị hiện đại của mạng viễnthông có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tựkiểm tra Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bi để khi có sự

cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng Sự thay thế này có thể được thựchiện bằng điều khiển từ xa Bảo dưỡng cũng bao gồm các hoạt động tại hiệntrường nhằm thay đổi thiết bị có sự cố

Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được thực hiện trên nguyên lýTMN (Telecommunication Management Network: mạng quản lý viễn thông).Lúc này một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến phần tử củamạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vìthâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC) Mặt khác hệ thống khai thác

và bảo dưỡng lại được nối đến máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy.Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống được gọi là OMC (Operation andmainternance center: trung tâm khai thác và bảo dưỡng)

b Quản lý thuê bao

Bao gồm các hoạt động đăng ký quản lý thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên lànhập và xóa thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng rất phức tạp, baogồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ sung Nhà khai thác phải có thể thâmnhập vào tất cả các thông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của nhàkhai thác là tính cước các cuộc gọi Cước phí phải được tính và gửi đến thuêbao Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bịOSS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở

các trung tâm giao dịch với thuê bao SIM card cũng đóng vai trò như một bộphận của hệ thống quản lý thuê bao.

c Quản lý thiết bị di động

Quản lý thiết bị di động được đăng ký nhận dạng thiết bị EIR(Equiment Identity Register) thực hiện EIR lưu giữa tất cả các dữ liệu liênquan đến trạm di động MS EIR Chứa số liệu phần cứng của của thiết bị đó lànhận dạng thiết bị di động quốc tế ( IMEI) IMEI là duy nhất đối với một thiết

bị di động (ME) nhưng nó không phải là duy nhất đối với thuê bao mà đang

sử dụng nó thiết lập hay nhận một cuộc gọi EIR được nối với MSC qua mộtđường báo hiện Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị, bằng cáchnày có thể cấm một MS có dạng không được chấp thuận Cơ sở dữ liệu củaEIR chứa danh sách của các IMEI được tổ chức như sau:

- Danh sách trắng: Chứa các IMEI mà được dùng để ấn định trước sự hợp lệcủa thiếp bị di động

- Danh sách đen: Chứa các IMEI của MS mà được thông báo là bị mất cắphay bị từ chối phục vụ vì một số lý do khác

- Danh sách sám: Chứa các IMEI của MS mà có vấn đề (ví dụ: lỗi phầnmềm) Tuy nhiên chúng chưa đủ lý do xác đáng để đưa vào danh sách đen

d Trung tâm quản lý mạng (OMC: operation and maintenance center)

OMC cung cấp khả năng phân phối việc quản lý mạng được phân vùnghóa theo phân cấp của một hệ thống GSM hoàn chỉnh NMC chịu trách nhiệmcho khai thác và bảo dưỡng ở mức mạng NMC nằm ở đỉnh của cấu trúcmạng và vùng cấp mạng quản lý toàn cầu

e Trung tâm khai thác và bảo dưỡng (OMC: Operation and maintenance centr)

OMC cung cấp một điển trung tâm mà từ đó điều khiển và giám sát cácthực thể khác của mạng (như: các trạm cơ sở, các chuyển mạch, cơ sở dữ liệu

…) cũng như giám sát chất lượng dịch vụ mà được cung cấp

Có hai loại OMC là:

- OMC (R): điều khiển BSS

- OMC (S): điều khiển NSS

OMC cung cấp các chức năng sau:

- Quản lý, cảnh báo sự kiện

- Quản lý việc thực hiện

- Quản lý cấu hình

- Quản lý sự an toàn

II TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1 Băng tần

- Tất cả các mạng điện thoại ở Việt Nam đều sử dụng băng tần 900 MHZ

- Các nước trên thế giới sử dụng băng tần 1800MHZ

- Mỹ sử dụng băng tần 1900MHZ

2 Nguyên tắc truyền sóng

- Do đặc điểm sóng vô tuyến dùng cho thông thi di động là loại sóng VHF vàUHF có tần số > 30MHZ và có bước sóng rất ngắn nên sóng đất trở nênkhông đáng kể và bị hấp thụ rất nhanh Sóng trời có xu hướng thoát vàokhông gian bởi các đặc tính khác nhau của tầng điện ly Những bức xạ ở gócthấp hơn là sóng không gian là phương thức truyền sóng chủ yếu ở những tần

số này Truyền theo kiểu này cũng được gọi là truyền sóng trong tầm nhìnthẳng

a trong tầng đối lưu

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

- Tầng đối lưu là một môi trường không đồng nhất Nếu một vùng nào đótrong tầng đối lưu không đồng nhất với môi trường xung quanh, theo nguyên

lý quang, một tia sóng đi vào vùng không đồng nhất sẽ bị khuếch tán ra mọiphía

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

b Trong vô tuyến di động

Hình 2.1

Trong thông tin vô tuyến, sóng vô tuyến được truyền trong môi trườngvật lý có nhiều cấu trúc vật thể như tòa nhà, đồi núi, cây cối, xe cộ chuyểnđộng

+ Hiện tượng tán xạ:

Xảy ra khi sóng phản xạ trên mặt phẳng gồ ghề với độ tán xạ phụ thuộcvào bề mặt gồ ghề Khi bị tán xạ tia tới sẽ bị phân tán thành nhiều tia cócường độ khác nhau

+ Hiện tượng khúc xạ:

Xảy ra khi sóng gặp phải mép của vật thể nó sẽ đổi hướng theo một gócnhất định phụ thuộc vào tần số Khi tần số càng cao góc khúc xạ càng lớn

góc và trải doppler.

* Truyền sóng nhiều tia

Hình 2.4 Cường độ tín hiệu Rx và fading theo khoảng cách

Thực tế máy thu không chỉ theo đường truyền trực tiếp mà còn theo vô

số các tia phản xạ từ mặt đất hay từ một số vật thể khác (cả hai nhân tố này có

thể cố định hoặc chuyển động) Như vậy tín hiệu tới máy thu sẽ là tổng hợpcủa nhiều tia tới lan truyền là rất đa dạng Tín hiệu thu được có thể tăngcường (biên độ lớn lên) hay suy giảm (biên độ giảm xuống thậm chí bằng 0)hoặc một vài tín hiệu biến đổi đột ngột Hiện tượng này gọi chung là fading.Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng fading phụ thuộc vào tốc độ chuyểnđộng, địa hình môi trường và tần số phát Đây là những nguyên nhân chínhgây giảm đáng kể chất lượng thông tin Có hai loại pha đinh chính đáng quantâm: fading rayleigh và fading chuẩn loga.

- Fading nhanh (hay còn gọi là fading thời hạn ngắn)

Đây là loại fading rất nhanh xảy ra khi anten mobile nhận tín hiệu lànguần tia phản xạ Nó thường diễn ra trong suất thời gian liên lạc Do antenmobile thường thấp hơn cấu trúc không gian xung quanh như cây cối nhà cửa,đóng vai trò là những vật phản xạ Tín hiệu tổng hợp bao gồm nhiều sóng cóbiên độ và pha khác nhau, nên nó có tín hiệu thay đổi bất kỳ nhiều khi chúngcòn bị triệt tiêu lẫn nhau

Fading gây ra cho ta nghe thấy những tiếng ồn Trong môi trườngthoáng mà ở đó có sóng trực tiếp vượt trội, thì loại fading không đáng kể hơntrong khu đô thi

Loại fading ngắn hạn này có biên độ phân bố theo phân bố rayleigh nêncòn được gọi là fading rayleigh

Loại fading này gây tác động lớn đối với chất lượng tín hiệu nên cần phải

xử lý hạn chế fading này Giải pháp đầu tiên và đơn giản nhất là sử dụng đủcông suất phát để cung cấp một khoảng dự trữ fading

Hình 2.5 Dự trữ fading chậm

Một giải pháp được sử dụng phổ biến và hiệu quả là phân tập khônggian Nó làm giảm những chỗ trũng fading, tăng chất lượng thoại Cường độtín hiệu có thể thấp hơn mức rmin thường yêu cầu không quá 10%

- Fading chậm (hay còn gọi là fading thời hạn dài)

Loại fading này do hiệu ứng che khuất bởi các vật thể che chắn của cácđịa hình xung quanh gây nên Nó có phân bổ xung quanh một giá trị trungbình nếu ta lấy logarit cường độ tín hiệu Do vậy người ta còn gọi là fadingchuẩn loga Ảnh hưởng của fading chuẩn loga là làm giảm khả năng phủsóng của máy phát Để chống lại loại fading này người ta cũng sử dụngkhoảng dự trữ fading Khoảng dự trữ này phụ thuộc vào độ lệch tiêu chuẩnthường được giả thiết 4 ÷ 8 dB Nếu suy hao tín hiệu có thể là 10% thì khoảng

dự trữ fading yêu cầu 3 ÷ 5 dB

- 104 dBm cho MS trên ô tô

- 102 dBm cho máy MS cần tay

Dự trữ fading cho chuẩn loga : 3÷5 dB

Dự trữ nhiễu 3÷ 5dB