Công nghệ này cho phép tăng dung lượng kết nối đồng thời tại các trạm BTS đảm bảo tiết kiệm vốn đầu tư cho nhà cung cấp dịch vụ mạng thông tin di động so với công nghệ FDMA trước đây.. 3
Trang 1TIỂU LUẬN TỔNG QUAN VIỂN THÔNG
I TÓM TẮT NỘI DUNG
- Qúa trình phát triẻn thông tin di động
- Các phương thức truy nhập trong thông tin di động
- Các thành phân trong hệ thống thông tin di động
- Dãi tân GSM 900
- Các đặc tính cơ bản của một hệ thống thông tin di động
- Hoạt đông trong một mang thông tin di động
II NỘI DUNG CHÍNH
1 Lịch sử phát triển viễn thông
- 1964: Khai thác các hệ thống chuyển mạch
- 1970-1975: CCITT phát triển các tiêu chuẩn về PCM
- 1975-1985: Hệ thống quang dung lượng lớn, chuyển mạch tích hợp cao, các
bộ vi xử lý tín hiệu số; Mạng di động tổ ong hiện đại được đưa vào khai thác (NMT, AMPS); Mô hình tham chiếu OSI (tổ chức ISO)
- 1985- 1990: LAN, ISDN được chuẩn hoá, các DV truyền SL phổ biến, truyền dẫn quang thay cáp đồng trên các đường truyền dẫn băng rộng cự ly xa, phát triển SONET, chuẩn hoá và khai thác GSM, SDH
CHUYÊN ĐỀ SỐ 1
Lớp : D07DTA1
NGƯỜI THỰC HIỆN: 1/ LÊ ĐỨC THUẬN
2/ LÊ VĂN KIỂM
Trang 2- 1990-1997: GSM tế bào số, truyền hình vệ tinh phổ biến rộng rãi trên thế giới; Internet mở rộng nhanh chóng nhờ WWW
- 1997-2000: Viễn thông mang tính cộng đồng, phát triển rộng rãi GSM,
CDMA; Internet phát triển; WAN băng rộng nhờ ATM, LAN Gb
- 2001: HDTV, di động 3G, các mạng băng rộng, các hệ thống truy nhập đưa các dịch vụ đa phương tiện tới mọi người
2 Các phương thức truy nhập thông tin di động
FDMA :Truy nhập phân kenh theo tần số
- FDMA (Frequency Division Multiple Access) đây là công nghệ dựa trên
kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số Theo kỹ thuật này để liên lạc đuợc với
nhau thông qua trạm anten thì mỗi thiết bị đầu cuối (điện thoại di động) đuợc cấp
phát hai kênh liên lạc trong suốt thời gian thông tuyến Hạn chế của kỹ thuật này là
sẽ xảy ra nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể Anten phải có bộ
thu phát riêng làm việc với thiết bị đầu cuối trong hệ thống tế bào.
TDMA:Truy nhập phân kênh theo thời gian
- TDMA (Time Division Multiple Access) đây là công nghệ dựa trên kỹ
thuật đa trưy cập phân chia theo thời gian Phổ tần số quy định cho liên lạc di động
đuợc chia thành các dải tần số liên lạc, mỗi dải liên lạc này đuợc dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung Đặc
điểm là tín hiệu thuê bao được truyền dẫn số Liên lạc song công mỗi hướng thuộc
các dải tần liên lạc khác nhau Giảm nhiễu giao thoa Giảm số trạm thu phát (BTS).
Công nghệ này cho phép tăng dung lượng kết nối đồng thời tại các trạm BTS đảm
bảo tiết kiệm vốn đầu tư cho nhà cung cấp dịch vụ mạng thông tin di động so với
công nghệ FDMA trước đây.
Hệ thống TDMA điển hình là GSM (Global system for Mobile
Communication) hay còn gọi là hệ thống dùng kỹ thuật số Công nghệ này được các nhà khai thác mạng điện thọai di động Mobi, Vina và Vietel đang sử dụng
CDMA: Truy nhập phân kênh theo mã
- CDMA (Code Division Multiple Access) đây là công nghệ dựa trên kỹ
thuật đa phân chia truy cập theo mã Đặc điểm là dải tần số tín hiệu rộng hàng Mhz.
Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống pha đỉnh hiệu quả hơn FDMA và TDMA Việc thuê bao trong cell dùng
chung tần số khiến cho thiết bị truyền vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần
số không còn là vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng trong
cell rất linh hoạt
Trang 33/ Các thành phân trong hệ thống thông tin di động
- MSC : tổng đài
trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC) điều khiển một số BSC MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
Các chức năng chính của MSC
-Xử lý cuộc gọi (call procesing)
- Điều khiển chuyển giao (Handover control)
-Quản lý di động (mobility management)
- Xử lý tính cước (billing)
- Tương tác mạng (interworking function)
- BSC : Base Station Control - Đài điều khiển trạm gốc
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển 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
Các chức năng chính của BSC:
- Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh logic của chúng Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc
và xử lý, chẳng hạn như lưu lượng thông tin ở một cell, môi trường vô tuyến,
số lượng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành công và thất bại
- Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước khi đưa vào khai thác, BSC lập cấu hình của BTS ( số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm ) Nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi
- Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đấu nối tới máy di động MS Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC giám sát Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc đấu nối được ở máy di động và TRX gửi đến BSC Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc đấu nối BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạt được chất lượng cuộc gọi tốt hơn Trong trường hợp chuyển giao sang cell của một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC Bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển
Trang 4giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cell 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 đường truyền 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
- BTS: trạm thu phát sống vô tuyến
là một phần của thiết bị tạo điều kiện không dây giao tiếp giữa thiết bị ngườidùng và một mạng lưới những người sử dụng là các thiết bị như điện thoại
di động (ĐTDĐ), máy tính với internet không dây kết nối
Mặc dù các trạm BTS giới hạn có thể được áp dụng đối với bất kỳ các thông tin liên lạc không dây tiêu chuẩn, nó thường và thường liên kết với các công nghệ truyền thông di động như GSM và CDMA Về vấn đề này, một BTS làmột phần của hệ thống con trạm gốc (BSS) phát triển cho hệ thống quản lý
- HLR và VLR
HLR chứa các thông tin: vị trí của thuê bao, chi tiết liên quan đến hợp đồng thuê bao của người dùng như các dịch vụ, identity Nó chứa thông số K_i dùng trong quá trình bảo mật và chứng nhận thực Các thông tin này mang tính
permanent
VLR chứa các thông tin mang tính temporal, bao gồm các thông tin liên quan đến thuê bao ( lấy từ HLR) và vị trí chính xác của MS trong vùng VLR này (đang kết nối với BSC nào )
- AUC : Trung tâm nhận thực
Trung tâm nhận thực (AUC ) được nối đến HLR Chức năng của AUC là cung cấp cho
HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật.
- EIR : Equipment Identified Reader - Bộ ghi nhận dạng thiết bị
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.
- OMC : Operating and Maintaining Central - Trung tâm khai thác và bảo dưỡng - là một vị trí được sử dụng để vận hành và duy trì một mạng không dây.
4/ Cấu trúc cơ bản của mạng di động
Trang 5Mỗi mạng điện thoại di động có nhiều Tổng đài chuyển mạch MSC ở các khu
vực khác nhau (Ví dụ như tổng đài miền Bắc, miền Trung, miền Nam) và mỗi
Tổng đài lại có nhiều Trạm thu phát vô tuyến BSS
Sau day la so do:
Mọi mạng điện thoại đều cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi vào 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 trong mạng
Trang 6Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Trong một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC) GMSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các kết cuối di động.
Vùng phục vụ : MSC / VLR
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được một MSC quản lý Để định tuyến một cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ 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 ở một
bộ ghi tạm trú,
Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụMSC/VLR
Vùng định vị (LA: Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS 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 vùng mà ở đó một thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm MS bị gọi Vùng định
vị có thể có một số ô và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chỉ thuộcmột MSC/VLR Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity) Vùng định vị được hệthống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động
Trang 7 Hệ thống chuyển mạch (SS - Switching Subsystem)
Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao Chức năng chính của SS là là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác
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 sử dụng mạng GSM Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng Việc giao tiếp vớimạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng ( các chức năng tương tác IWF :Interworking Function )
SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS 7), mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm 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 điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này Các thích ứng này được gọi làcác chức năng tương tác IWF ( Interworking Function ) bao gồm một số thiết bị để thích ứng giao thức truyền dẫn Nó cho phép kết nối với các mạng: PSPDN ( Packet Switched Public Data Network : mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói ) hay CSPDN ( Circuit Switched Public Data network : mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch) , nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giaotiếp giữa MSC và IWF được để mở
Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register)
Trang 8Ngoài MSC, SS bao gồm cả các cơ sở dữ liệu Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trămngàn thuê bao Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiệm vụ của trung tâm này là quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép.
Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)
VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR Mỗi MSC có một VLR Ngay khi MS lưu động vào một vùng MSC mới, VLRliên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS này từ HLR Đồng thời HLR sẽ được thông báo là MS đang ở vùng phục vụ nào Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết dể thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR Có thể coi VLR như một HLR phân bố
Dữ liệu bổ sung được lưu giữ ở HLR gồm :
Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời )
Nhận dạng vùng định vị (LAI)
Nhận dạng của thuê bao di động tạm thời (TMSI)
Số lưu động của trạm di động (MSRN)
Các chức năng VLR thường được liên kết với chức năng MSC
5/ Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM)
GSM trước đây được biết như Groupe Spéciale Mobile (nhóm di độngđặc biệt), là nhóm đã phát triển nó, được thiết kế từ sự bắt đầu như một dịch
vụ tế bào số quốc tế Giao tiếp vô tuyến của GSM dựa trên công nghệTDMA ý định ban đầu là các thuê bao GSM có khả năng di chuyển qua các
Trang 9biên giới quốc gia sẽ nhận được các dịch vụ di động và các tính năng đitheo cùng với họ
Kiểu GSM của Châu Âu hiện nay hoạt động ở tần số 900 MHz cũngnhư tần số 1800 MHz ở Bắc Mỹ, GSM sử dụng cho dịch vụ PCS 1900 tạivùng đông bắc California và Nevada Do PCS 1900 sử dụng tần số 1900MHz, nên các điện thoại không có khả năng kết nối hoạt động với điện thoạiGSM hoạt động trong các mạng ở tần số 900 MHz hay 1800 MHz Tuy nhiênvấn đề này có thể khắc phục được với các máy điện thoại đa băng hoạt độngtrong nhiều tần số
Vào đầu năm 1980, thị trường hệ thống điện thoại tế bào tương tự đã phát triển rất nhanh ở Châu Âu Mỗi một nước đã phát triển một hệ thống tế bào độc lập với các hệ thống của các nước khác Sự phát triển không được hợp tác của các hệ thống thông tin di động quốc gia có nghĩa là sẽ không có khả năng cho thuê bao sử dụng cùng một máy di động cầm tay khi di chuyển trong Châu Âu.Không chỉ các thiết bị di động bị hạn chế khai thác trong biêngiới quốc gia, mà còn có một thị trường rất hạn chế đối với mỗi kiểu thiết bị,
vì thế tiết kiệm chi phí có thể không thực hiện được Ngoài một thị trường trong nước đầy đủ với các mẫu chung, có thể không có một nhà chế tạo nào cạnh tranh được trên thị trường thế giới Hơn nữa, chính phủ các nước nhận thức rõ là các hệ thống thông tin không tương thích có thể cản trở tiến trình
để đạt được một tầm nhìn chiến lược của họ về một Châu Âu với nền kinh tế thống nhất
Với những cân nhắc nêu trên, hội nghị điện thoại điện báo gồm 26 quốcgia Châu Âu (CEPT) đã thành lập một nhóm nghiên cứu gọi là GroupeSpéciale Mobile vào năm 1982 để nghiên cứu và phát triển một hệ thống
Trang 10thông tin liên Châu Âu Đến năm 1986 tình hình trở nên sáng sủa vì một sốmạng tế bào tương tự hiện tại có thể sử dụng hết dung lượng vào năm 1990.CEPT khuyến nghị rằng hai khối tần số trong băng tần 900 MHz được dự trữcho hệ thống mới Tiêu chuẩn GSM chỉ rõ các băng tần từ 890 đến 915MHzcho băng thu và từ 935 đến 960 MHz cho băng phát với mỗi băng được chiathành các kênh 200 MHz
Hệ thống thông tin di đ ộng đư ợc CEPT đư a ra đã đá p ứng đư ợc các tiêuchuẩn nh ư sau:
- Cung cấp âm thoại chất lượng cao
- Hỗ trợ chuyển vùng quốc tế
- Hỗ trợ các thiết bị đầu cuối cầm tay
- Hỗ trợ một loạt các dịch vụ và các thiết bị mới
- Cung cấp hiệu quả phổ tần số
- Cung cấp khả năng tương thích với ISDN
- Cung cấp chi phí dịch vụ và đầu cuối thấp.
Vào năm 1989, việc phát triển các đặc tính kỹ thuật của GSM đã đượcchuyển từ CEPT đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) ETSIđược thành lập vào năm 1988 để thiết lập các tiêu chuẩn viễn thông choChâu Âu và hợp tác với các tổ chức tiêu chuẩn khác, các lĩnh vực liên quanđến truyền hình và công nghệ thông tin văn phòng
ESTI đã ấn bản các đặc tính kỹ thuật giai đoạn 1 của GSM vào năm
1990 Dịch vụ thương mại đã bắt đầu vào giữa năm 1991 Đến năm 1993
đã có 36 mạng GSM tại 22 nước, và thêm 25 nước đã lựa chọn hoặc bắtđầu GSM Từ đó, GSM đã được chấp nhận ở Nam Phi, úc, và rất nhiềunước vùng Trung Đông và Viễn Đông Tại Bắc Mỹ, GSM được dùng đểthực hiện PCS Đến cuối năm 1998 đã có 323 mạng GSM ở 118 nước phục
