Tài liệu Tổng quan về mạng thông tin di động gsm

§å ¸n tèt nghiÖp PhÇn I: Tæng quan vÒ m¹ng th«ng tin di ®éng GSM Ch¬ng I: Giíi thiÖu m¹ng th«ng tin di ®éng 1.1 LÞch sö m¹ng th«ng tin di ®éng. 1.2. M¹ng th«ng tin di ®éng GSM. 1.3. HÖ thèng tæ ong. 1.3.1. CÊu tróc m¹ng GSM. 1.3.2. CÊu tróc ®Þa lý m¹ng. 4 5 7 7 9 CH¬NG II : tæng quan HÖ THèNG GSM. 10 2.1. CÊu tróc m¹ng. 2.2. C¸c khèi chøc n¨ng. 2.2.1.Tr¹m di ®éng : 2.2.2. HÖ thèng tr¹m gèc BSS (Base Station System). 2.2.3. HÖ thèng chuyÓn m¹ch SS (Switching System). 2.2.4. Trung t©m khai th¸c vµ b¶o dìng OMC (Operation and Maintenance Center ). 2.3.1. C¸c giao diÖn néi bé m¹ng. 2.3.2. C¸c giao diÖn ngo¹i vi. 2.4. C¸c lo¹i h×nh dÞch vô trong m¹ng GSM. 10 11 11 13 16 2.4.1.Dich vô ®iÖn tho¹i. 2.4.2. dich vô sè liÖu. 27 27 Ch¬ng iii: c¸c sè nhËn d¹ng trong m¹ng GSM. 3.1. sè nh©n d¹ng ISDN m¸y m¸y di ®éng MSISDN (Mobile Station ISDN Number). 3.2. NhËn d¹ng thª bao di ®éng quèc tÕ IMSI (International Mobile Subcriber Identity). 3.3. Sè chuyÓn vïng cña thuª bao di ®éng MSRN (Mobile Station Roaming Number). 3.4. Sè nhËn d¹ng thuª bao di ®éng t¹m thêi TMSI (Temporary Mobile Subcriber Identity). 3.5. Sè nhËn d¹ng thiÕt bÞ m¸y di ®éng quèc tÕ IMEI (International Mobile Station Equipment Identity). 3.6.NhËn d¹ng vïng ®Þnh vÞ LAI (Location Area Identity). 3.7. NhËn d¹ng « toµn cÇu CGI (Cell Global Identity). 3.8. M· nhËn d¹ng tr¹m gèc BSIC (Base Station Identity Code). 1 18 19 25 27 28 28 29 29 30 30 31 32 32 §å ¸n tèt nghiÖp 3.9. Sè nhËn d¹ng thuª bao côc bé LMSI. (Location Mobile Subcriber Identity). 3.10. Sè chuyÓn giao HON (Hand Over Number). 33 33 Ch¬ng iv: truyÒn sãng trong th«ng tin di ®éng Gsm 34 4.1. suy hao ®êng truyÒn vµ pha ®inh. 4.2. C¸c ph¬ng ph¸p phßng ngõa suy hao truyÒn dÉn do pha ®inh. 4.2.1.Ph©n tËp anten. 4.2.2. Nh¶y tÇn. 4.2.3.M· ho¸ kªnh. 4.2.4. GhÐp xen (Interleaving). 4.3. CÊu tróc khung TDMA. 4.4. øng dông b¸o hiÖu sè 7. 4.5. Qu¸ tr×nh cuéc gäi vµ chuyÓn giao. 4.5.1.Mét sè tr¹ng th¸i cña tr¹m di ®éng MS 4.5.2. NhËn thùc vµ mËt m·: 4.5.3. NhËn d¹ng ME: 4.5.4. Qu¸ tr×nh chuyÓn giao: 4.5.5. Qu¸ tr×nh cuéc gäi. 4.5.5.1. Cuéc gäi tõ MS vµo PSTN. 4.5.5.2. Cuéc gäi tõ thuª bao cè ®Þnh ®Õn MS. 4.5.5.3. Gi¶i phãng cuéc gäi. PhÇn hai : HÖ THèNG B¸O HIÖU Sè 7 (CCS.7) CH¦¥NG: I TæNG QUAN CHUNG VÒ M¹NG B¸O HIÖU 1.1.Gi¥Ý thiÖu: 1.1.1.B¸o hiÖu ®êng d©y thuª bao (Subcriber Loop Signalling). 52 1.1.2.B¸o hiÖu tæng ®µi (Inter Exchange Signalling). 1.2.C¸c chøc n¨ng cña b¸o hiÖu. 2.1. HÖ thèng b¸o hiÖu R - 2. 2.2. B¸o hiÖu ®êng. 2.3B¸o hiÖu thanh ghi: 2.4.Nguyªn lý truyÒn b¸o hiÖu. 3.1. HÖ thèng b¸o hiÖu sè 7 CCS 7:(Common Channel Signalling Number7) 3.2. Vai trß cña hÖ thèng b¸o hiÖu sè 7 (CCS7). 3.3. CÊu tróc m¹ng b¸o hiÖu sè 7. 3.3.1. §iÓm chuyÓn m¹ch dÞch vô SSP (Service Switching Point). 3.3.2. §iÓm chuyÓn tiÕp b¸o hiÖu STP (Signalling Transfer Point). 2 34 35 35 36 36 37 38 40 42 42 44 46 47 47 48 49 51 52 53 53 54 55 55 55 57 57 59 60 60 §å ¸n tèt nghiÖp 3.3.3. §iÓm ®iÒu khiÓn dÞch vô SCP (Service Control Point). 3.3.4. C¸c kiÓu b¸o hiÖu trong CCS7. 3.3.5. C¸c ®êng b¸o hiÖu. 3.4. Sù t¬ng øng gi÷a CCS7 vµ m« h×nh OSI. 3.5. CÊu tróc phÇn truyÒn t¶i b¶n tin MTP. 3.6.1. C¸c chøc n¨ng ®êng truyÒn sè liÖu b¸o hiÖu MTP - 1: 3.6.2. C¸c chøc n¨ng ®êng truyÒn b¸o hiÖu MTP - 2: 3.6.3. C¸c chøc n¨ng ®êng truyÒn m¹ng b¸o hiÖu líp 3 MTP - 3. 3.7. PhÇn ®iÒu khiÓn vµ nèi th«ng b¸o hiÖu - SCCP. 3.7.1. B¸o hiÖu ®Þnh híng theo nèi th«ng. 3.7.2. B¸o hiÖu kh«ng theo nèi th«ng 3.7.3. §Þnh tuyÕn vµ ®¸nh ®Þa chØ SCCP. 3.8. PhÇn øng dông c¸c kh¶ n¨ng giao dÞch TCAP. 3.9. PhÇn øng dông di ®éng MAP. 3.10. PhÇn ngêi sö dông TUP (Telephone User Part). 3.11. PhÇn ngêi sö dông m¹ng sè liªn kÕt ®a dÞch vô ISUP (Intergrated Services Digital Network User Part). 62 63 64 67 68 69 70 74 78 79 80 80 80 81 82 83 Ch¬ng III: b¸o hiÖu trong GSM. 84 3.1. øng dông b¸o hiÖu sè 7 trong GSM. 3.2. PhÇn øng dông di ®éng MAP (Mobile Application Part). 3.3. PhÇn øng dông hÖ thèng tr¹m di ®éng BSSAP. 3.3.1. C¸c b¶n tin BSSAP. 3.3.2. C¸c b¶n tin qu¶n lý di ®éng (Message For Mobily Management). 3.3.3. C¸c b¶n tin ®iÒu khiÓn ®Êu nèi chÕ ®é m¹ch ®iÖn (Message For Circuit-Mode Connection Call Control). 3.4. B¸o hiÖu gi÷a MS vµ BTS. 3.5. B¸o hiÖu gi÷a BTS vµ BSC. 3.6. B¸o hiÖu gi÷a BSC vµ MSC (Giao diÖn A). 3 84 86 86 87 88 88 89 91 93 §å ¸n tèt nghiÖp PhÇn I: Tæng quan vÒ m¹ng th«ng tin di ®éng GSM Ch¬ng I: Giíi thiÖu m¹ng th«ng tin di ®éng 1.1 LÞch sö m¹ng th«ng tin di ®éng. §Ó më ®Çu cho viÖc t×m hiÓu tæng quan vÒ m¹ng th«ng tin di ®éng, chóng ta cïng nh×n l¹i lÞch sö ph¸t triÓn cña nghµnh th«ng tin liªn l¹c b»ng v« tuyÕn. N¨m 1873 sãng ®iÖn tõ ®· ®îc Maxwell t×m ra nhng m·i tíi n¨m 1888 míi ®îc Hertz chøng minh b»ng c¬ së thùc tiÔn. Sau ®ã Ýt l©u Marcony chøng tá ®îc sãng v« tuyÕn lµ mét hiÖn tîng bøc x¹ ®iÖn tõ. Tõ ®ã ¬c m¬ lín lao cña con ngêi vÒ mét ®iÒu kú diÖu trong th«ng tin liªn l¹c kh«ng d©y cã c¬ së ®Ó trë thµnh hiÖn thùc. Tr¶i qua thêi kú ph¸t triÓn l©u dµi, tíi nay viªc th«ng tin liªn l¹c gi÷a c¸c ®èi tîng víi nhau b»ng sãng v« tuyÕn ®· ®îc øng dông réng r·i. Víi kü thuËt liªn l¹c nµy, mäi ®èi tîng th«ng tin ®Òu cã kh¶ n¨ng liªn l¹c ®îc víi nhau ë bÊt cø ®iÒu kiÖn hoµn c¶nh, ®Þa h×nh hay bÊt cø ®iÒu kiÖn kh¸ch quan nµo. Trªn c¬ së nh÷ng u ®iÓm cña kü thuËt liªn l¹c kh«ng d©y mµ kü thuËt th«ng tin ra ®êi. Cïng víi sù ph¸t triÓn ngµy cµng cao cña c«ng nghÖ ®iÖn tö vµ th«ng tin, m¹ng th«ng tin di ®éng ngµy cµng phæ biÕn, gi¸ c¶ ph¶i ch¨ng, ®é tin cËy ngµy cµng cao. ThÕ hÖ thø nhÊt: XuÊt hiÖn sau n¨m 1946, Víi kü thuËt FM (®iÒu chÕ tÇn sè) ë b¨ng sãng 150 MHz, AT & T ®îc cÊp giÊy phÐp cho ®iÖn tho¹i di ®éng thùc sù ë St.Louis. N¨m 1948 mét hÖ thèng ®Ön tho¹i hoµn toµn tù ®éng ®Çu tiªn ra ®êi ë Richmond, Indiane. Lµ thÕ hÖ th«ng tin di ®éng t¬ng tù sö dông c«ng nghÖ truy cËp ph©n chia theo tÇn sè (TDMA) Tuy nhiªn, hÖ thèng nµy kh«ng ®¸p øng ®îc nhu cÇu ngµy cµng t¨ng tríc hÕt vÒ dung lîng. MÆt kh¸c c¸c tiªu chuÈn hÖ thèng kh«ng t¬ng thÝch nhau lµm cho sù chuyÓn giao kh«ng ®ñ réng nh mong muèn (ra ngoµi quèc tÕ). Nh÷ng vÊn ®Ò nµy ®Æt ra cho thÕ hÖ thø hai th«ng tin di ®éng cellular ph¶i gi¶i quyÕt. 4 §å ¸n tèt nghiÖp ThÕ hÖ thø hai: Cïng víi sù ph¸t triÓn cña Microprocssor ®· më cöa cho mét hÖ thèng phøc t¹p h¬n. Thay cho m« h×nh qu¶ng b¸ víi m¸y ph¸t c«ng suÊt lín vµ anten cao lµ nh÷ng cell cã diÖn tÝch bÐ vµ c«ng suÊt ph¸t nhá h¬n, ®¸p øng ®îc nhu cÇu ngµy cµng t¨ng vÒ dung lîng. HÖ thèng sö dông c«ng nghÖ ®a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA) vµ ph©n chia theo m· (CDMA) mµ ®Æc trng lµ m¹ng GSM, EGSM, DS -1800. ThÕ hÖ thø ba: B¾t ®Çu nh÷ng n¨m sau cña thËp kû 90 lµ kü thuËt CDMA&TDMA c¶i tiÕn, ®¸p øng ®îc viÖc t¨ng tèc tèc ®é truÒn vµ c¸c dÞch vô trong m¹ng. 1.2. M¹ng th«ng tin di ®éng GSM. Tõ ®Çu nh÷ng n¨m 1980, sau khi c¸c hÖ thèng NMT ®· ho¹t ®éng mét c¸ch thµnh c«ng th× nã biÓu hiÖn mét sè h¹n chÕ : - V× dung lîng thiÕt kÕ cã h¹n mµ sè thuª bao kh«ng ngõng t¨ng. Do ®ã hÖ thèng nµy kh«ng cßn ®¸p øng ®îc n÷a . - C¸c hÖ thèng kh¸c nhau ®ang ho¹t ®éng kh«ng thÓ phôc vô cho tÊt c¶ c¸c thuª bao ë Ch©u ¢u, nghÜa lµ thiÕt bÞ m¹ng NMT kh«ng thÓ th©m nhËp vµo m¹ng TACS vµ ngîc l¹i. - NÕu thiÕt kÕ mét m¹ng lín phôc vô cho toµn Ch©u ¢u th× khã thùc hiÖn ®îc v× vèn ®Çu t qu¸ lín. V× vËy, ®Ó ®¸p øng yªu cÇu ph¹m vi sö dông ®iÖn tho¹i di ®éng ®îc réng r·i trªn nhiÒu níc, cÇn ph¶i cã hÖ thèng chung. Th¸ng 12-1982, nhãm ®Æc biÖt cho GSM (th«ng tin di ®éng toµn cÇu) ®îc héi bu chÝnh vµ viÔn th«ng Ch©u ¢u CEPT (Confrence European Postal And Telecommunication Administration) tæ chøc, ®ång nhÊt hÖ thèng th«ng tin di ®éng cho Ch©u ¢u lÊy d¶i tÇn 900MHz. Cho ®Õn n¨m 1989, nhãm ®Æc biÖt GSM nµy ®· trë thµnh mét uû ban ®Æc biÖt cña viÖn tiªu chuÈn viÔn th«ng Ch©u ¢u ETSI (European Telecommunication standart Instute) vµ c¸c khuyÕn nghÞ GSM 900MHz ra ®êi. GSM lµ tiªu chuÈn cho m¹ng th«ng tin di ®éng mÆt ®Êt c«ng céng PLMN (Public Land Mobil Network), víi d¶i tÇn lµm viÖc (890-960)MHz. §©y lµ 5 §å ¸n tèt nghiÖp mét tiªu chuÈn chung, ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ c¸c thuª bao di ®éng cã thÓ sö dông m¸y ®iÖn tho¹i cña m×nh trªn toµn ch©u ©u. Giai ®o¹n mét cña tiªu chuÈn GSM ®îc ETSI hoµn thµnh vµo n¨m 1990. Nã liªn quan tíi c¸c dÞch vô th«ng tin c¬ b¶n (tho¹i, sè liÖu) vµ tèc ®é th«ng tin “ Toµn tèc- Full rate”, tÝn hiÖu tho¹i t¬ng tù ®· ®îc m· ho¸ víi tèc ®é 13 kb/s. Giai ®o¹n hai ®îc hµn thµnh vµo n¨m 1994. Nã liªn quan dÕn c¸c dÞch vô viÔn th«ng bæ sung vµo tèc ®é th«ng tin “ b¸n tèc - Half rate” tÝn hiÖu tho¹i t¬ng tù ®îc m· ho¸ víi tèc ®é 6,5 kb/s.  C¸c chØ tiªu phôc vô : - HÖ thèng ®îc thiÕt kÕ sao cho thuª bao di ®éng cã thÓ ho¹t ®éng ë tÊt c¶ c¸c níc cã m¹ng GSM. - Cïng víi phôc vô tho¹i, hÖ thèng ph¶i cho phÐp sù linh ho¹t lín nhÊt cho c¸c lo¹i dÞch vô kh¸c liªn quan tíi m¹ng ®a dÞch vô ISDN. - T¹o mét hÖ thèng cã thÓ ho¹t ®éng cho c¸c thuª bao trªn tµu viÔn d¬ng nh mét m¹ng më réng cña c¸c dÞch vô di ®éng mÆt ®Êt. - Ph¶i cã chÊt lîng phôc vô Ýt nhÊt lµ t¬ng ®¬ng víi c¸c hÖ thèng t¬ng tù ®ang ho¹t ®éng. - HÖ thèng cã kh¶ n¨ng mËt m· th«ng tin ngêi sö dông ®Ó tr¸nh sù can thiÖp tr¸i phÐp. - KÕ ho¹ch ®¸nh sè dùa trªn khuyÕn nghÞ cña CCITT. - HÖ thèng ph¶i cho phÐp cÊu tróc vµ tû lÖ tÝnh cíc kh¸c nhau khi ®îc dïng ë c¸c m¹ng kh¸c nhau. - Dïng hÖ th«ng b¸o hiÖu ®îc tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ. NÕu MS di chuyÓn sang vïng ®Þnh vÞ míi th× nã ph¶i th«ng b¸o cho PLMN vÒ vïng ®inh vÞ míi mµ nã ®ang ë ®ã. Khi cã cuéc gäi ®Õn MS th× th«ng b¸o gäi sÏ ®îc ph¸t trong vïng ®Þnh vÞ mµ MS ®ang ë ®ã. 6 §å ¸n tèt nghiÖp 1.3. HÖ thèng tæ ong. 1.3.1. CÊu tróc m¹ng GSM. M¹ng tæ ong GSM ®îc cÊu tróc tõ nh÷ng ®¬n vÞ nhá nhÊt lµ « (cell). Trªn s¬ ®å ®Þa lý qui ho¹ch m¹ng, cell cã d¹ng tæ ong h×nh lôc gi¸c. Trong mçi cell cã mét ®µi v« tuyÕn gèc BTS (Base Transceiver Station). BTS liªn l¹c v« tuyÕn víi tÊt c¶ c¸c m¸y thuª bao di ®«ng MS (Mobile Station) cã mÆt trong cell. D¹ng cell ®îc minh häa nh sau: H×nh 1.3.1. Kh¸i niÖm vÒ biªn giíi cña cellular S¸u BTS bao quanh t¹o thµnh c¸c ®êng biªn h×nh lôc gi¸c ®Òu, biÓu thÞ vïng phñ sãng cña mét cell. Khi MS di chuyÓn ra khái vïng ®ã, nã ph¶i ®îc chuyÓn giao ®Ó lµm viÖc víi BTS cña mét cell kh¸c. §Æc ®iÓm cña cellular lµ viÖc sö dông l¹i tÇn sè vµ kÝch thíc cña mçi cell kh¸ nhá. Kho¶ng c¸ch cell sö dông L¹i tÇn sè Freq Group Freq Group Freq Group G Freq Group F Freq Group C B Freq Group A1 Freq Group E C Freq Group C Freq Group G Freq Group D1 Freq Group B Freq Group F 7 Freq Group Freq Group B Freq Group A2 Freq Group E F Freq Group C Freq Group D2 Freq Group E Freq Group C Freq Group G §å ¸n tèt nghiÖp H×nh 1.3.1. Kh¸i niÖm vÒ biªn giíi cña cellular KÝch thíc cña cell tuú thuéc vµo sè thuª bao trong vïng vµ cÊu tróc ®Þa lý cña tõng vïng. Do sù t¨ng trëng lu lîng kh«ng ngõng trong mét cell nµo ®ã dÉn ®Õn chÊt lîng gi¶m sót qu¸ møc. §Ó kh¾c phôc hiÖn tîng nµy ngêi ta tiÕn hµnh viÖc chia t¸ch cell xÐt thµnh c¸c cell nhá h¬n. Víi chóng ngêi ta dïng c«ng suÊt ph¸t nhá h¬n vµ mÉu sö dông l¹i tÇn sè ®îc dïng ë tû lÖ xÝch nhá h¬n. H×nh 1.3. T¨ng dung lîng hÖ thèng b»ng c¸ch chia cell. Th«ng thêng, c¸c cuéc gäi cã thÓ kÕt thóc trong mét cell. Víi hÖ thèng théng tin di ®éng cellular ph¶i cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn vµ chuyÓn m¹ch ®Ó cuéc gäi tõ cell nµy sang cell kh¸c mµ kh«ng lµm ¶nh hëng ®Õn cuéc gäi. §iÒu nµy lµm cho m¹ng di ®éng cã cÊu tróc kh¸c biÖt víi c¸c m¹ng cè ®Þnh. M¹ng th«ng tin di ®éng sè cellular thùc chÊt lµ m¹ng mÆt ®Êt c«ng céng PLMN (Public Land Mobile Network). PLMN cung cÊp cho c¸c thuª bao kh¶ 8 §å ¸n tèt nghiÖp n¨ng truy cËp vµo m¹ng th«ng tin di ®éng toµn cÇu tõ MS ®Õn MS. Do ®Æc tÝnh di ®éng cöa MS, m¹ng ph¶i theo dâi MS liªn tôc ®Ó x¸c ®Þnh MS hiÖn ®ang ë trong cell nµo. §iÒu nµy ®îc thùc hiÖn bëi kh¸i niÖm vïng ®Þnh vÞ LA (Location Area). Vïng ®Þnh vÞ lµ mét nhãm cell liªn th«ng nhá h¬n toµn bé l·nh thæ mµ PLMN qu¶n lý. Khi MS di chuyÓn tõ cell nµy sang cell kh¸c trong cïng mét vïng ®Þnh vÞ th× MS kh«ng cÇn th«ng b¸o cho PLMN vÒ vÞ trÝ hiÖn thêi cöa m×nh. 1.3.2. CÊu tróc ®Þa lý m¹ng. Mäi m¹ng ®iÖn tho¹i cÇn cã mét cÊu tróc nhÊt ®Þnh ®Ó ®Þnh tuyÕn cuéc gäi ®Õn tæng ®µi cÇn thiÕt vµ cuèi cïng ®Õn thuª bao bÞ gäi. ë mét m¹ng di ®éng cÊu tróc rÊt quan träng do tÝnh lu th«ng cña c¸c thuª bao trong m¹ng. Vïng phôc vô GSM (C¸c níc thµnh viªn) Vïng phôc vô PLMN (C¸c vïng trong níc) Vïng phôc vô MSC Vïng ®Þnh vÞ LA CELL 1.3.2. HÖ thèng c¸c vïng phñ sãng GSM 9 §å ¸n tèt nghiÖp CH¬NG II : tæng quan HÖ THèNG GSM. 2.1. CÊu tróc m¹ng. ISDN SS HÖ thèng chuyÓN m¹ch AUC PLMN VLR HLR PSPDN HLR EIR MS CSPDN OMC PSTN BSS BSC KÕt nèi cuéc gäi vµ truyÒn dÉn tin tøc BTS TruyÒn dÉn tin tøc HÖ thèng tr¹m gèc MS H×nh 2.1- M« h×nh hÖ thèng th«ng tin di ®éng cellular OMC : HÖ thèng khai th¸c vµ b¶o dìng AUC : Trung t©m nhËn thùc HSS : HÖ thèng chuyÓn m¹ch VLR : Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró HLR :Bé ghi ®Þnh vÞ thêng tró thiÕt bÞ EIR: Thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ MSC :Tæng ®µi di ®éng BTS : §µi v« tuyÕn gèc BSS : HÖ thèng tr¹m gèc MS : M¸y di ®éng 10 §å ¸n tèt nghiÖp BSC :§µi ®iÒu khiÓn tr¹m gèc PSPDN : M¹ng chuyÓn m¹ch gãi ISDN: M¹ng sè liªn kÕt ®a dÞch vô CSPDN : M¹ng chuyÓn m¹ch Sè c«ng theo m¹ng PSTN : M¹ng chuyÓn m¹ch ®iÖn céng PLMN : M¹ng di ®éng mÆt ®Êt c«ng tho¹i c«ng céng céng 2.2. C¸c khèi chøc n¨ng. 2.2.1.Tr¹m di ®éng : 2.2.1.1. Chøc n¨ng vµ c¸c lo¹i MS : Tr¹m di ®éng lµ mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi di ®éng, lµ ph¬ng tiÖn gi÷a ngêi vµ m¹ng. MS cã chøc n¨ng v« tuyÕn chung vµ chøc n¨ng sö lý ®Ó truy cËp m¹ng qua giao diÖn v« tuyÕn. Sù lùa chon thùc hiÖn ®èi víi c¸c nhµ s¶n xuÊt cã thÓ kh¸c nhau nhng ®Òu ph¶i t¹o ra m¹ch tæ hîp theo mét giao tiÕp chuÈn ®Ó MS cã thÓ truy cËp ®Õn tÊt c¶ c¸c m¹ng. MS thùc hiÖn chøc n¨ng: - HiÓn thÞ sè bÞ gäi. - Chän m¹ng PLMN. - HiÓn thÞ vµ x¸c nhËn c¸c th«ng tin nh¾n.  M¸y di ®éng MS gåm 2 thµnh phÇn: - ThiÕt bÞ thu, ph¸t, b¸o hiÖu ME (mobile Equipment). - Thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ EIR (Equipment Identity Register). 2.2.1.1.1. ThiÕt bÞ m¸y di ®éng ME (mobile Equipment). ME cã bé phËn ®Çy ®ñ phÇn cøng cÇn thiÕt ®Ó phèi hîp víi giao diÖn v« tuyÕn chung, cho phÐp MS cã thÓ truy cËp ®Õn tÊt c¶ c¸c m¹ng. ME cã sè nhËn d¹ng lµ IMEI (International mobile Equipment Identity) nhê kiÓm tra IMEI nµy mµ ME bÞ mÊt c¾p sÏ kh«ng ®îc phôc vô. Thuª bao thêng chØ tiÕp xóc víi ME mµ th«i, cã 3 lo¹i ME chÝnh: - Lo¹i g¾n trªn xe (l¾p ®Æt trong xe, anten ngoµi xe). - Loai x¸c tay (Anten kh«ng ®îc g¾n trùc tiÕp trªn thiÕt bÞ) 11 §å ¸n tèt nghiÖp - Lo¹i cÇm tay (Anten ®îc g¾n trùc tiÕp trªn thiÕt bÞ). Tuú theo c«ng suÊt ph¸t, ME cã mét sè lo¹i: Lo¹i C«ng suÊt ph¸t §é nh¹y m¸y thu 1 20W(kh«ng dïng) -104 dBm 2 8W (39 dBm) -104 dBm 3 5W (37 dBm) -104 dBm 4 2W (33dBm) -102 dBm 5 0,8W (29 dBm ) -102 dBm H×nh 2.2. B¶ng ph©n lo¹i c¸c lo¹i ME. 2.2.1.1.2. Modul nhËn d¹ng thuª bao SIM (Subcriber Identity Module). SIM lµ mét c¸i kho¸ cho phÐp MS ®îc dïng. Nhng ®ã lµ c¸i kho¸ v¹n n¨ng. Dïng ®Ó nhËn d¹ng thuª bao vµ tin tøc vÒ dÞch vô mµ thuª bao ®¨ng ký. Sè nhËn d¹ng thuª bao di ®éng quèc tÕ IMSI lµ duy nhÊt vµ trong suèt qu¸ tr×nh ngêi dïng GSM thiÕt lËp ®êng truyÒn vµ tÝnh cíc dùa vµo IMSI. SIM còng cã phÇn cøng, phÇn mÒm cÇn thiÕt víi bé nhí lu tr÷ 2 lo¹i tin tøc: Tin tøc cã thÓ ®äc hoÆc thay ®æi bëi ngêi dïng vµ tin tøc kh«ng thÓ vµ kh«ng cÇn cho ngêi sö dông biÕt. C¸c th«ng sè trong SIM ®îc b¶o vÖ, Ki kh«ng thÓ ®äc, IMSI kh«ng thÓ söa ®æi. Mét sè th«ng sè kh¸c trong SIM cÇn ®îc cËp nhËt : LAI. SIM ®îc thiÕt kÕ ®Ó kh«ng thÓ lµm gi¶. Ngêi dïng cã thÓ sö dông mËt khÈu riªng PIN (personal Identity Namber) ®Ó phßng ngêi kh¸c dïng SIM phi ph¸p. Ngoµi ra SIM cßn chøa th«ng tin tÝnh cíc vµ thùc hiÖn thuËt to¸n nhËn thùc. SIM : Module nhËn d¹ng thuª bao chøa mét sè th«ng tin nh : 12 §å ¸n tèt nghiÖp - Sè nhËn d¹ng thuª bao di ®éng quèc tÕ IMSI (International Mobile Subcriber Identity). §Ó nhËn d¹ng thuª bao ®îc truyÒn khi khëi t¹o. IMSI kh«ng thÓ söa ®æi. - Sè nhËn d¹ng thuª bao di ®éng t¹m thêi TMSI (Temporary Mobile subcriber Identity). Qu¶n lý viÖc thay ®æi TMSI ®Ó thuª bao kh«ng bÞ theo dâi ë giao diÖn v« tuyÕn. - Sè nhËn d¹ng vïng ®Þnh vÞ LAI (Location Area Identity). - Kho¸ nhËn thùc thuª bao Ki. §Ó nhËn thùc SIM card. Ki kh«ng thÓ ®äc ®îc - Sè ®iÖn tho¹i cña thuª bao di ®éng MSISDN (Mobile Station ISDN) MSISDN = M· quèc gia + M· vïng + M· thuª bao. C¸c th«ng sè cña SIM ®îc b¶o vÖ 2.2.2. HÖ thèng tr¹m gèc BSS (Base Station System). BSS thùc hiÖn gi¸m s¸t c¸c ®êng ghÐp nèi v« tuyÕn, thùc hiÖn ®Êu nèi c¸c MS víi tæng ®µi vµ nhê vËy ®Êu nèi nh÷ng ngêi dïng tr¹m di ®éng víi ngêi dïng viÔn th«ng kh¸c.  BSS thùc hiÖn : - ®iÒu khiÓn sù thay ®æi tÇn sè v« tuyÕn cña ®êng ghÐp nèi víi sù thay ®æi c«ng suÊt - ph¸t v« tuyÕn. - M· ho¸ kªnh vµ m· ho¸ tho¹i, phèi hîp tèc ®é truyÒn tin. - Qu¶n lý chuyÓn giao (Handover). - B¶o mËt kªnh v« tuyÕn.  HÖ thèng tr¹m gèc BSS bao gåm 3 phÇn chÝnh : - Tr¹m thu ph¸t BTS. - Ph©n hÖ ®iÒu khiÓn tr¹m gèc BSC. - Bé chuyÓn ®æi m· vµ thÝch øng tèc ®é TRAU. - HÖ thèng chuyÓn m¹ch m¹ng NSS (Network Switching System) 13 §å ¸n tèt nghiÖp C¸c phÇn nµy ®îc liªn kÕt víi nhau vµ ®îc nèi víi MSC qua ®êng truyÒn 2Mbp. NSS §êng truyÒn 2,048Mbps theo chuÈn G703 • TRAU • • • • • §iÒu khiÓn BTS Khëi ®Çu c¸c liªn kÕt kªnh §iÒu khiÓn chuyÓn giao trong vµ gi÷a c¸c BTS Nèi víi MSC,BTS vµ OSC ChuyÓn ®æi tho¹i 13Kbps---64Kpbs ThÝch øng tèc ®é sè liÖu BSC • • • • BTS Sãng mang v« tuyÕn TX vµ RX S¾p xÕp kªnh vËt lý M· ho¸ kªnh B¶o mËt kªnh MS H×nh 2.3- HÖ thèng tr¹m gèc BSS 2.2.2.1. Tr¹m thu ph¸t v« tuyÕn BTS (Base Tranceiver Station). Lµ thiÕt bÞ trung gian gi÷a m¹ng GSM vµ m¸y di ®éng MS, BTS cung cÊp c¸c chøc n¨ng thu, ph¸t trao ®æi th«ng tin víi MS qua giao diÖn v« tuyÕn. Mét BTS phñ sãng cho mét (hay mét sè) khu vùc nhÊt ®Þnh gäi lµ « (cell). BTS cã thÓ chøa mét hay mét sè m¸y thu ph¸t v« tuyÕn TRX (Tranceiver ). BTS thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng : - Ph¸t qu¶ng b¸ th«ng tin hÖ thèng trªn BCCH díi sù ®iÒu khiÓn cña BSC. 14 §å ¸n tèt nghiÖp - Ph¸t c¸c th«ng tin t×m gäi trªn CCCH. - Ên ®Þnh c¸c kªnh DCCH díi sù ®iÒu khiÓn cña BSC. - Qu¶n lý tÝn hiÖu thu ph¸t th«ng tin trªn c¸c kªnh vËt lý. - M· ho¸ ghÐp kªnh vµ gi¶i m·. - §iÒu khiÓn c«ng suÊt. - §o chÊt lîng. - B¶o dìng. 2.2.2.2.bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc BSC (Base Station Controller). BSC ®îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c BTS. Sè lîng BTS nµy cã thÓ kh¸c nhau gi÷a c¸c nhµ s¶n xuÊt vµ cã thÓ bÞ giíi h¹n bëi dung lîng, lu lîng cña mçi BTS h¬n lµ c¸c nh©n tè kh¸c. BSC chøa c¸c chøc n¨ng chuyÓn m¹ch ®éng vµ ho¹t ®éng nh mét ®iÓm tËp trung gi÷a m¹ng v« tuyÕn vµ MSC.  BSC thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng : Qu¶n lý v« tuyÕn. - Qu¶n lý v« tuyÕn chÝnh lµ qu¶n lý c¸c « vµ c¸c kªnh logic cöa chóng. C¸c sè liÖu qu¶n lý nh : Lu lîng th«ng tin ë mét «, m«i trêng v« tuyÕn, sè lîng cuéc gäi bÞ mÊt, sè lÇn chuyÓn giao thµnh c«ng hay thÊt b¹i. §¸p øng sè thuª bao ngµy cµng t¨ng BSC ph¶i ®îc thiÕt kÕ sao cho dÔ dµng tæ trøc l¹i cÊu h×nh ®Ó cã thÓ qu¶n lý ®îc sè lîng kªnh v« tuyÕn ngµy cµng t¨ng vµ t¨ng ®îc hiÖu qu¶ sö dông cña lu lîng v« tuyÕn cho phÐp. - Qu¶n lý tr¹m v« tuyÕn gèc: Tríc khi ®a vµo khai th¸c, BSC lËp cÊu h×nh cña BTS (Sè m¸y thu ph¸t TRX, tÇn sè cho mçi tr¹m) Nhê viÖc qu¶n lý nµy mµ BSC cã s½n mét tËp c¸c kªnh dµnh cho ®iÒu khiÓn vµ nèi th«ng cuéc gäi. - §iÒu khiÓn nèi th«ng cuéc gäi: BSC chÞu tr¸ch nhiÖm thiÕt lËp vµ gi¶i phãng c¸c ®Çu nèi tíi m¸y di ®éng. Trong qu¸ tr×nh gäi, sù ®Êu nèi ®îc BSC gi¸m s¸t. Cêng ®é tÝn hiÖu, chÊt lîng cuéc nèi ®o ®îc ë m¸y di ®éng vµ ë m¸y thu ph¸t ®îc ®a tíi BSC, dùa vµo ®ã BSC quyÕt ®Þnh c«ng suÊt ph¸t tèt nhÊt cña tr¹m di ®éng (MS) vµ tr¹m thu ph¸t (TRX) ®Ó gi¶m nhiÔu 15 §å ¸n tèt nghiÖp vµ t¨ng chÊt lîng cuéc gäi. BSC còng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh chuyÓn giao dùa vµo c¸c kÕt qu¶ ®o ®îc ë trªn ®Ó chuyÓn giao MS sang « kh¸c, ®¹t chÊt lîng cuéc gäi tèt h¬n. Trong trêng hîp chuyÓn giao sang « cña mét BSC kh¸c th× nã ph¶i nhê sù gióp ®ì cña MSC. Bªn c¹nh ®ã, BSC cã thÓ ®iÒu khiÓn chuyÓn giao gi÷a c¸c kªnh trong mét « hoÆc sang kªnh ë « kh¸c trong trêng hîp « nµy bÞ nghÏn nhiÒu. - Qu¶n lý m¹ng truyÒn dÉn: BSC cã chøc n¨ng qu¶n lý cÊu h×nh c¸c ®êng truyÒn dÉn tíi MSC vµ BTS ®Ó ®¶m b¶o chÊt lîng th«ng tin. Trong trêng hîp x¶y ra sù cè ë mét tuyÕn nµo ®ã th× BSC sÏ ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch sang mét tuyÕn dù phßng. - Nhµ khai th¸c cã thÓ tõ trung t©m b¶o d÷ng (OMC) n¹p phÇn mÒm míi vµ d÷ liÖu xuèng BSC ®Ó thùc hiÖn c¸c trøc n¨ng khai th¸c vµ b¶o dìng hiÓn thÞ cÊu h×nh cña BSC. 2.2.2.3. Bé chuyÓn ®æi m· vµ thÝch øng tèc ®é TRAU ( Transcode Rate Adaption Unit) §Ó ®¶m b¶o bÒ réng cña d¶i tÇn, tiÕng qua giao diÖn v« tuyÕn cña GSM ®îc m· ho¸ víi tèc ®ä 13Kbps nhê viÖc sö dông bé m· ho¸ dù ®o¸n tuyÕn tÝnh LPC (Linear Prediction Code) Trong m¹ng GSM, MSC kÕt nèi víi tæng ®µi ISDN ho¹t ®éng trªn c¸c m¹ch tèc ®é 64Kbs. Bëi vËy cÇn ph¶i cã sù chuyÓn ®æi gi÷a tèc ®é 13Kbs (LPC) vµ tèc ®é 64Kbs (PCM) trong m¹ng GSM gi÷a MS vµ MSC. ViÖc chuyÓn ®æi nµy thùc hiªn nhê bé chuyÓn ®æi m· vµ thÝch øng tèc ®é TRAU. Chøc n¨ng thÝch øng tèc ®é ®¸p øng tèc ®é truyÒn d÷ liÖu lµ 9,6Kbps vµ thÊp h¬n. Sau ®ã nã ®îc chuyÓn thµnh tèc ®é 64Kbps ®Ó truyÒn qua MSC. VÒ nguyªn t¾c th× TRAU lµ mét bé phËn cña BSS nhng thêng th× nã ®Æt ë xa BSC vµ ®îc ®Æt cïng víi MSC. 16 §å ¸n tèt nghiÖp 2.2.3. HÖ thèng chuyÓn m¹ch SS (Switching System). HÖ thèng chuyÓn m¹ch bao gåm c¸c chøc n¨ng chuyÓn m¹ch chÝnh cña GSM còng nh c¸c d÷ liÖu cÇn thiÕt cho sè liÖu thuª bao vµ qu¶n lý di ®éng cña thuª bao. Chøc n¨ng chÝnh cña SS lµ qu¶n lý trao ®æi th«ng tin gi÷a nh÷ng ngêi sö dông m¹ng GSM víi nhau vµ ngêi dïng m¹ng viÔn th«ng kh¸c. 2.2.3.1. Trung t©m chuyÓn m¹ch dÞch vô di ®éng MSC (Mobile Servise Switching Center). MSC lµ mét tæng ®µi th«ng thêng, nhiÖm vô chÝnh cña MSC lµ ®iÒu phèi vµ thiÕt lËp cuéc gäi ®Õn nh÷ng ngêi sö dông m¹ng GSM. Mét mÆt MSC giao tiÕp víi BSS mÆt kh¸c giao tiÕp víi m¹ng ngoµi ®ßi hái cæng thÝch øng giao thøc víi c¸c bé ®Þnh vÞ HLR, VLR ®Ó ®¶m b¶o th«ng tin cho nh÷ng ngêi sö dông m¹ng. MSC cã giao diÖn víi tÊt c¶ c¸c phÇn tö thuéc m¹ng (VLR, HLR, AVC) vµ víi c¸c m¹ng kh¸c PSTN, ISDN. 2.2.3.2. Bé ghi ®Þnh vÞ thêng tró HLR (Home Location Register). Bé ghi ®Þnh vÞ thêng tró HLR lµ mét c¬ së d÷ liÖu quan träng ë GSM. Nã lu tr÷ th«ng tin vÜmh cöu vµ th«ng tin t¹m thêi, nh ®Þnh vÞ MS nhËn d¹ng thuª bao, c¸c dÞch vô sè liÖu tÝnh cíc vÒ thuª bao ®¨ng ký trong m¹ng nh: - Sè hiÖu nhËn d¹ng thuª bao IMSI, MSISDN. - C¸c dÞch vô ®îc quyÒn sö dông cña thuª bao. - Sè hiÖu nhËn d¹ng VLR hiÖn MS ®ang truyÒn vÒ VLR ®ã. - Tr¹ng th¸i cña thuª bao ®¨ng ký. - Lu sè nhËn d¹ng chuyÓn giao MSRN (Mobile Subcriber Roaming Number). 2.2.3.3. Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró VLR (Visiter Location Regiter). Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró ®îc kÕt hîp trong phÇn cøng cña MSC. VLR lu gi÷ t¹m thêi sè liÖu thuª bao cña c¸c thuª bao hiÖn ®ang n»m trong vïng phôc vô cña MSC t¬ng øng, ®ång thêi lu gi÷ vÒ vÞ trÝ cña c¸c thuª bao nãi trªn ë møc ®é chÝnh x¸c h¬n HLR. 17 §å ¸n tèt nghiÖp Khi MS di chuyÓn vµo vïng qu¶n lý cña MSC th× th«ng tin ®Þnh vÞ thuª bao ®îc cËp nhËt vµo VLR cña vïng ®ã nh: - NhËn d¹ng vïng ®Þnh vÞ LAI. - Tr¹ng th¸i bËn hay rçi cña thuª bao. - Sè chuyÓn giao MSRN. - Sè nhËn t¹m thêi TMSI. 2.2.3.4. Trung t©m nhËn thùc AUC. Trung t©m nhËn thùc cã chøc n¨ng cung cÊp cho HLR c¸c th«ng sè nhËn thùc vµ c¸c kho¸ mËt m· t¹o ra 3 bé m· kho¸ nhËn thùc cho tõng thuª bao: - MËt khÈu SRES. - Kho¸ mËt m· Ki. - Sè ngÉu nhiªn RAND. Khi ®¨ng ký thuª bao, kho¸ nhËn d¹ng thùc Ki cïng víi IMSI ®îc dµnh riªng cho thuª bao nµy vµ ®îc lu gi÷ ë trung t©m nhËn thùc AUC ®Ó cung cÊp bé 3 m· ho¸. Trong qu¸ tr×nh khëi t¹o cuéc gäi, hÖ thèng sö dông bé 3 m· kho¸ nhËn thùc ®Ó x¸c ®Þnh quyÒn truy cËp vµo hÖ thèng cña thuª bao. 2.2.3.5. Thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ EIR (Equipment Identification Regiter) Thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ b¶o vÖ m¹ng PLMN khái sù truy cËp m¹ng cña nh÷ng thuª bao tr¸i phÐp b»ng c¸ch so s¸nh sè IMEI cña thuª bao göi tíi khi thiÕt lËp th«ng tin víi sè IMEI lu gi÷ trong EIR. NÕu kh«ng ®óng, th× thuª bao kh«ng ®îc truyÒn truy nhËp m¹ng. Thuª bao ®îc ph©n lo¹i 1 trong 3 danh s¸ch sau: - Danh s¸ch tr¾ng ( White List ) : BÊt kú thuª bao nµo cã danh s¸ch tr¾ng th× ®îc truy cËp vµo m¹ng mµ sö dông dich vô mµ m×nh ®¨ng ký. - Danh s¸ch x¸m (Gray List ) : nh÷ng thuª bao truy cËp cã danh s¸ch x¸m th× ph¶i kiÓm tra. - Danh s¸ch ®en (Black List) : TÊt c¶ c¸c thuª bao cã danh s¸ch ®en ®Òu kh«ng ®îc truy cËp vµo m¹ng. 18 §å ¸n tèt nghiÖp 2.2.4. Trung t©m khai th¸c vµ b¶o dìng OMC (Operation and Maintenance Center ). OMC bao gåm phÇn v« tuyÕn (OMC-R) vµ phÇn chuyÓn m¹ch (OMC-S), lµ mét m¹ng m¸y tÝnh côc bé LAN sö dông hÖ ®iÒu hµnh UNIX vµ c¸c phÇn mÒm øng dông cho GSM. HÖ thèng nµy cïng víi c¸c phÇn tö kh¸c cña m¹ng nh: MSC,VLR, qua giao diÖn X25 nh»m gi¸m s¸t, ®iÒu hµnh, b¶o dìng m¹ng vµ qu¶n lý thuª bao mét c¸ch tËp trung, HÖ thèng nµy lµ n¬i cung cÊp th«ng tin quan trong cho viÖc thiÕt lËp kÕ ho¹ch x©y dùng vµ më réng m¹ng. 2.3.1. C¸c giao diÖn néi bé m¹ng. SS VLR ISDN SSSD N ISDN SSSD N ISDN SSSD N ISDN SSSD N DDD D VLR AUC HLR EIR C D D Ngo¹i vi B D MSC F D D OMC C E BSS BSC Ngo¹i vi Abits ISDN SSSD N BTS U D D MS H×nh 2.3. hÖ thèng c¸c giao diÖn cña m¹ng GSM 19 §å ¸n tèt nghiÖp 2.3.1.1. Giao diÖn v« tuyÕn Um (MS – BTS). Giao diÖn v« tuyÕn lµ giao diÖn gi÷ BTS vµ thiÕt bÞ thuª bao di ®éng MS. §©y lµ giao diÖn quan träng nhÊt cña GSM, ®ång thêi nã quyÕt ®Þnh lín nhÊt ®Õn chÊt lîng dÞch vô. Trong GSM, giao thøc v« tuyÕn sö dông ph¬ng thøc ph©n kªnh theo thêi gian vµ ph©n kªnh theo tÇn sè: TDMA, FDMA, GSM sö dông b¨ng tÇn 900MHz vµ 1800MHz. ë ®©y ta xÐt GSM900. Mçi kªnh ®îc ®Æc trng bë mét tÇn sè sãng mang gäi lµ kªnh tÇn sè RFCH (Radio Frequency Channel) cho mçi høng thu ph¸t, c¸c tÇn sè nµy c¸ch nhau 200KHz.T¹i mçi tÇn sè, TDMA l¹i chia thµnh 8 khe thêi gian hay 8 khe thêi gian ®îc truyÒn bëi mét sãng m¹ng. Trong t¬ng lai khi øng dông GSM pha 2 hay tèc ®é “Half-rate” (b¸n tèc) th× sè khe sÏ lµ 16. Trong GSM900, mçi kªnh vËt lý lµ mét khe thêi gian ë mét sãng m¹ng v« tuyÕn ®îc chØ ®Þnh 935MHz 915MHz 890MHz 960MHz §êng xuèng §êng lªn 45MHz D¶i th«ng tÇn mét kªnh vËt lý lµ 200KHz, d¶i tÇn ë biªn còng réng 200KHz. Víi GSM900 cã 124 kªnh tÇn sè RFCH (890 ÷ 915)Mhz cho ®êng lªn vµ RFCH (935 ÷ 960)Mhz cho ®êng xuèng. Ta cã thÓ tÝnh ®îc tÇn sè trung t©m cho ®êng lªn vµ dêng xuèng ë mçi d¶i theo c«ng thøc sau: §êng lªn: FL(n) =890 + 0,2.n ( MHz) §êng xuèng: FU(n) = FL(n) + 45MHz ( MHz) Trong ®ã n lµ sè lîng d¶i th«ng tÇn 1 ≤ n ≤ 124. 20