GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

Khái niệm mạng di động GSM Global System for Mobile (GSM) tiêu chuẩn di động hệ thứ hai phát triển để phục vụ dịch vụ thoại Hệ thống GSM sử dụng hệ thống truy cập vô tuyến TDMA mạng kỹ thuật số triển khai rộng rãi giới nay, sử dụng 10,5 triệu người 200 quốc gia 2.1 Giới thiệu 2.1 Giới thiệu 2.1 Giới thiệu  Lịch sử phát triển • 1982 CEPT bắt đầu phát triển cấu trúc tế bào • 1986 Kỹ thuật truyền vô tuyến GSM chọn • 1988 Viện Tiêu chuẩn Viễn thơng định nghĩa GSM • 1989 Kết thúc giải thích cho GSM Thế hệ • 1991 Cuộc gọi GSM 2.1 Giới thiệu  Lịch sử phát triển • 1993 Mạng GSM có 32 nước sử dụng • 1994 Mạng GSM Châu Phi • 1995 Mạng GSM có 117 nước sử dụng • 1998 120 triệu người dùng giới • 1999 GPRS giới thiệu 2.1 Giới thiệu  Lịch sử phát triển •2003 863 triệu người dùng giới •2004 3G giới thiệu •2007 2,4 tỷ người dùng giới 2.1 Giới thiệu  Các hệ mạng di động GSM Generatio

Trang 1

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Trang 2

Thành viên và nhiệm vụ:

1 Phan Tư Hổ 1651040019 Soạn slide, thuyết trình mục 2.2.1, 2.2.2

2 Hoàng Triệu Hồng Tài 1651040033 Soạn slide, thuyết trình mục 2.1 (Slide 1-14)

3 Nguyễn Ngọc Thuận (Nhóm trưởng) 1651040045

Tổng hợp nội dung, thuyết trình mục 2.1 (Slide 15-17), 2.2 (Slide

18-22)

4 Trần Ngọc Thuận 1651040046 Soạn slide, thuyết trình mục 2.2.4, 2.3

5 Trần Hữu Tích 1651040035 Soạn slide, thuyết trình mục 2.2.3

Trang 4

2.1 Giới thiệu

 Khái niệm về mạng di động GSM

Global System for Mobile (GSM) là một tiêu chuẩn di

động thế hệ thứ hai được phát triển để phục vụ các

dịch vụ thoại Hệ thống GSM sử dụng hệ thống truy

cập vô tuyến TDMA và là mạng kỹ thuật số được

triển khai rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay, được sử

dụng bởi 10,5 triệu người tại hơn 200 quốc gia.

Trang 5

Trang 6

Trang 7

 Lịch sử phát triển

• 1982 CEPT bắt đầu phát triển cấu trúc tế bào

• 1986 Kỹ thuật truyền vô tuyến GSM cơ bản được chọn

• 1988 Viện Tiêu chuẩn Viễn thông định nghĩa GSM

• 1989 Kết thúc sự giải thích cho GSM Thế hệ 1

• 1991 Cuộc gọi đầu tiên trong GSM

Trang 8

• 1998 120 triệu người dùng trên thế giới

• 1999 GPRS được giới thiệu

Trang 9

 Lịch sử phát triển

•2003 863 triệu người dùng trên thế giới

•2004 3G được giới thiệu

•2007 2,4 tỷ người dùng trên thế giới

9

Trang 10

 Các thế hệ của mạng di động GSM

1 Generation

• Bắt đầu sử dụng 1989

• Chuyển tiếp cuộc gọi

• Chặn cuộc gọi đi

• Chặn cuộc gọi đến

• Chuyển vùng toàn cầu

Trang 11

• Gọi điện cho nhiều bên

• Giữ cuộc gọi

• Chờ cuộc gọi

11

Trang 14

Đặc tính của mạng di động GSM

• Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM

• Tự động cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động

• Độ linh hoạt cao

• Sử dụng băng tần số 900MHz

• Giải quyết sự hạn chế trong dung lượng

Trang 15

 Kỹ thuật đa truy nhập trong GSM

• Khái niệm đa truy nhập (Multiple Access Techniques):

Kỹ thuật đa truy cập cho phép ghép nhiều thuê bao sử dụng chung kênh truyền.

• Phương pháp đa truy nhập sử dụng trong hệ thống GSM:

TDMA, FDMA.

15

Trang 16

TDMA (Time Division Multiple Access)

Trang 17

FDMA (Frequency Division Multiple Access)

17

Trang 18

2.2 Cấu trúc mạng di động GSM

Hình 2.2.1 Cấu trúc hệ thống GSM

Trang 19

 Trung tâm vận hành và bảo

dưỡng OMC (Operation

Maintenance Center)

19 19

Trang 20

MS – Mobile station

BSS – Base Station Subsystem

BTS – Base Transceiver Station

BSC – Base Station controller

SS – Switching Subsystem

Trang 21

MSC – Mobile service Switching Center

EIR – Equipment Identity Registor

VLR – Visitor Location Registor

HLR – Home Location Registor

AuC – Aunthentication Center

21

Trang 22

OSS – Operation and Support Subsystem

OMC – Operation & Maintenance Center

PSTN – Public Switched Telephone Network

ISDN – Integrated Serviced Digital Network

Trang 23

Code Final Assembly Code Serial number SP

IMEI

23

Trang 24

2.2.1 Trạm di động MS

• Trạm di động MS = ME + SIM

 SIM (Subcriber Identify Module): module nhận dạng thuê bao

 Lưu giữ các thông tin nhận thực thuê bao và mật mã hóa/giải mật mã hóa

 Các thông tin lưu giữ trong SIM

Trang 25

2.2.1 Trạm di động MS

• Trạm MS có thực hiện 3 chức năng chính:

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

 Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở

giao diện vô tuyến.

 Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với

kết cuối di động.

25

Trang 26

2.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS

Trang 27

 BSC (Base Station Controller): Bộ điều khiển trạm gốc.

 BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc

 BSS kết nối với NSS qua luồng PCM cơ sở 2Mbps

27

Trang 28

 Bộ điều khiển trạm gốc BSC thực hiện các chức năng sau:

• Điều khiển một số trạm BTS: xử lý các bản tin báo hiệu,

điều khiển, vận hành và bảo dưỡng đi/đến BTS

• Khởi tạo kết nối

• Điều khiển chuyển giao: Intra và Inter BTS HO

• Kết nối đến MSC, BTS và OMC

Trang 29

 Trạm thu phát gốc BTS thực hiện các chức năng sau:

• Thu phát vô tuyến (Radio carrier Tx and Rx)

• Ánh xạ kênh logic vào vào kênh vật lý (Logical to physical

Ch Mapping)

• Mã hóa/ giải mã hóa (coding/decoding)

• Mật mã hóa/giải mật mã hóa (ciphering/deciphering)

• Điều chế/giải điều chế (modulating/demodulating)

29

Trang 30

Trang 31

31

Trang 32

2.2.3 Phân hệ chuyển mạch NSS

3.1 Tổng đài di động-MSC(Mobile service switching center):

 Tổng đài di động MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC

 Thực hiện các chức năng chuyển mạch các cuộc gọi giữa các MS , nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM , một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài như là PSTN qua tổn đài cổng GMSC ( Gateway MSC)

Trang 33

3.1 Tổng đài di động-MSC(Mobile service switching center):

 Các chức năng chính của MSC:

• Xử lý cuộc gọi ( Call Processing )

• Điều khiển chuyển giao (Handover Control )

• Quản lý di động ( Mobility Management )

• Tương tác mạng IWF ( Interworking Funtion ) : qua GMSC

33

Trang 34

Handover (Chuyển giao):

 Handover là quá trình chuyển một kết nối thoại (cuộc gọi) hoặc kết

nối dữ liệu từ kênh này sang kênh khác Cell là vùng phủ sóng của

một trạm phát sóng hay một sector của một trạm phát sóng

 Hai loại chuyển giao cơ bản là:

• Chuyển giao cứng: kênh của một kết nối bị ngắt trước khi kênh mới được thiết lập

• Chuyển giao mềm: kênh mới được thiết lập trước khi kênh cũ bị ngắt

Trang 35

Ngoài ra MSC còn quản lý các Cell và LA ( Location area-Vùng định vị)

Cell: Được định nghĩa là một vùng phủ sóng vô tuyến bởi một hệ thống anten trạm gốc Một cell được xác định bởi một số gọi là nhận dạng ô toàn cầu CGI Kích thước của cell thay đổi tùy thuộc vào mô hình GSM

Hình 2.2.3.1 Mô hình một cell

35

Trang 36

• Cluster ( Cụm ): Là một tập hợp gồm một nhóm các cell và không

có một kênh nào được sử dụng lại trong 1 cụm

Trang 37

Thanh ghi định vị thường trú-HLR (Home location register)

 Là một cơ sở dữ liệu nơi àm các thuê bao di động được tạo ra , bị chặn hoặc bị xáo bởi nhà khai thác

 HLR chứa tất cả các thông tin lâu dài của thuê bao cũng như các dịch

vụ và các giới hạn mà một thuê bao di động được phép sử dụng

 HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thê bao

37

Trang 39

Bộ ghi định vị tạm trú VLR-(Visistor location register)

 VLR cũng là một cơ sở chứa thông tin dữ liệu của thuê bao di động.Thông tin này cho biết vị trí hiện tại , trạng thái của MS cũng như các số liệu về MS

 Mỗi MSC có một VLR , thường thiết kế ngay bên trong của MSC Khi MS di chuyển vào một vùng MSC mới , VLR sẽ liên kết vs MSC yêu cầu số liệu về MS từ HLR Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC nào Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi , VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi ngày khi được yêu cầu

39

Trang 40

• Danh sách các dịch vụ mà MS được sử dụng hoặc bị hạn chế

• Trạng thái của MS (bận, rỗi)

 Thông tin trong VLR mang tính chất tạm thời và được cập nhật

bằng thủ tục “cập nhật vị trí”

Trang 41

2.2.3Phân hệ chuyển mạch NSS

Trung tâm nhận thực thuê bao-AuC(Authentication Center)

 Chức năng: Cung cấp cho HLR các tần số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng cho bảo mật Truyền vô tuyến cũng được AuC cung cấp mã bảo mật để chống nge trộm, mã này được thay đổi cho từng thuê bao Cơ sở dữ liệu của AuC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác khi thuê bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy cập mạng một cách trái phép

41

Trang 42

Trung tâm nhận thực thuê bao-AuC(Authentication Center)

 Trong AuC , việc bảo mật được dựa vào một bộ ba mã , các bước thực hiện:

• Tạo ra một sô ngẫu nhiên không đoán trước được (RAND)

• RAND và Ki được sử dụng để tính toán trả lời được mật hiệu SRES và kháo mật mã Kc bằng 2 thuật toán:

• SRES=A3 (RAND , Ki)

• Kc =A8(RAND, Ki)

• RAND , SRES, Kc được đưa đến HLR như một bộ ba

 Quá trình nhận thực sẽ luôn diễn ra mỗi khi thuê bao truy cập vào mạng của hệ thông

Trang 43

3.5 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR-(Equipment Identity

Register)

 Chức năng: Kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận

dạng di động quốc tế (IMEI:International Mobile Equipment

Identity) và chứa các số liệu về phần cứng của thiết bị

 Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:

• Nếu ME thuộc danh sách trắng ( White List ) thì nó được

quyền truy nhập và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký

• Nếu ME thuộc danh sách xám ( Grey List ) , tức là có nghi vấn

và cần kiểm tra Danh sách xám bao gồm những ME có lỗi( lỗi

phần mềm hay lỗi sản xuất thiết bị) nhưng không nghiêm trọng

tới mức phải loại trừ khỏi hệ thống

43

Trang 44

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

• Nếu ME thuộc danh sách đen ( Black List ) tức là bị cấm không cho

truy nhập vào hệ thống , những ME thông báo mất máy

Khi thuê bao thực hiện cuộc gọi thì MSC sẽ yêu cầu cung cấp số

IMEI của thiết bị và gửi đền EIR để kiểm tra Kết quả của quá trình

kiểm tra sẽ được gửi trả lại cho MSC tương ứng

Trang 45

2.2.4 Trung tâm vận hành và bảo trì OMC

(Operation Maintenance Center)

Trung tâm vận hành và

bảo trì (OMC) được kết

nối với tất cả các thiết bị

Trang 46

2.2.4 Trung tâm vận hành và bảo dưỡng OMC

Chức năng của OMC:

 Quản trị và vận hành thương mại (đăng ký, thiết bị đầu

cuối, tính phí và thống kê)

 Quản lý an ninh

 Cấu hình mạng, quản lý vận hành và hiệu suất

 Công việc bảo trì

Trang 47

 Quản trị và vận hành thương mại (đăng ký, thiết bị đầu

cuối, tính phí và thống kê):

 Nhập và xóa thuê bao khỏi mạng.

 Tính cước các cuộc gọi và gửi đến thuê bao.

49 47

Trang 48

Khai thác và bảo dưỡng:

• Khai thác: hoạt động cho phép nhà khai thác theo

dõi hành vi của mạng như tải hệ thống, số lượng chuyển giao giữa hai cell

• Bảo dưỡng: Phát hiện, định vị và sửa chữa các sự

cố và hỏng hóc

Trang 49

 Quản lý thiết bị di động: thực hiện bởi bộ đăng ký nhận

dạng thiết bị EIR ( Được coi như thuộc phân hệ chuyển

mạch NSS).

Nhiệm vụ của EIR:

• Lưu trữ toàn bộ thông tin dữ liệu liên quan đến trạm

di động MS.

• Kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị.

51 49

Trang 50

2.3 Thông số kỹ thuật và dịch vụ của GSM

Trang 51

Các thông số kỹ thuật và đặc điểm của GSM.

Trang 52

Dịch vụ thuê bao GSM.

 Dịch vụ viễn thông

 Dịch vụ mạng

Trang 53

Trang 54

Dịch vụ thuê bao GSM.

 GSM hỗ trợ một tập hợp toàn diện các dịch vụ bổ sung:

• Chuyển tiếp cuộc gọi

• Chặn các cuộc gọi đi

Trang 55

Tài liệu tham khảo:

Trang 56

THANK YOU

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	1,03 MB