Tài liệu Báo cáo thực tập "Mạng thông tin di động GSM " docx

TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Nội dung: Mạng thông tin di động GSM
Giáo viên hướng dẫn: TS. Phạm Công Hùng
Sinh viên thực hiện : Lớp
:
HÀ NỘI, 1- 2005
b¸o c¸o thùc tËp
MỤC LỤC
M C L CỤ Ụ 2
L I NÓI UỜ ĐẦ 4
CH NG 1. C U HÌNH M NG GSM ƯƠ Ấ Ạ
5
1.1 Gi i thi u chung v m ng thông tin di ng GSMớ ệ ề ạ độ 5
1.1.1. V i nét l ch s v m ng GSMà ị ử ề ạ 5
1.1.2. Các ch tiêu k thu t c a m ng GSMỉ ỹ ậ ủ ạ 6
1.2. C u trúc h th ng GSMấ ệ ố 7
1.2.1. Phân h chuy n m ch SS ệ ể ạ 7
1.2.1.1. Trung tâm chuy n m ch các d ch v di ng c ng MSCể ạ ị ụ độ ổ 8
1.2.1.2. B ghi nh v th ng trú HLRộ đị ị ườ 8
1.2.1.3. B ghi nh v t m trú VLRộ đị ị ạ 9
1.2.1.4. Trung tâm nh n th c AUCậ ự 9
1.2.1.5. B ng ký nh n d ng thi t b EIRộ đă ậ ạ ế ị 9
1.2.2. Phân h tr m g c BSSệ ạ ố 9
1.2.2.1. Tr m thu phát g c BTSạ ố 10
1.2.2.2. B i u khi n tr m g c BSCộ đ ề ể ạ ố 10
1.2.2.3. B chuy n i mã v thích ng t c TRAUộ ể đổ à ứ ố độ 10

1.2.3. Tr m di ng MSạ độ 10
1.2.4. Phân h khai thác OSSệ 11
CH NG 2. VÔ TUY N S – GIAO TI P VÔ TUY N SƯƠ Ế Ố Ế Ế Ố 13
2.1. Vô tuy n s t ng quátế ố ổ 13
2.1.1. Suy hao ng truy n v pha inhđườ ề à đ 13
2.1.2. Phân tán th i gianờ 14
2.1.3. Các ph ng pháp phòng ng a suy hao truy n d n do ươ ừ ề ẫ
pha inhđ 16
2.1.4. Ph ng pháp ch ng phân tán th i gianươ ố ờ 18
2.1.5. Truy n d n s v tín hi u t ng tề ẫ ố à ệ ươ ự 19
2.2. Nguyên t c khi chia kênh theo khe th i gianắ ờ 20
2.2.1. Khái ni m kênhệ 20
2.2.1.1. Kênh v t lýậ 20
2.2.1.2 Kênh logic 22
2.2.2. C mụ 23
2.2.3. Chia kênh logic theo khe th i gianờ 24
CH NG 3. NGUYÊN T C S D NG T N SƯƠ Ắ Ử Ụ Ầ Ố 28
- CÁC TR NG H P VÀ TH T C THÔNG TIN-ƯỜ Ợ Ủ Ụ 28
3.1. Nguyên t c s d ng t n s theo chia ôắ ử ụ ầ ố 29
3.1.1. S d ng t n sử ụ ầ ố 29
3.1.2. S tái s d ng t n s trên m ngự ử ụ ầ ố ạ 29
3.1.2.1. C s lí thuy t ơ ở ế 29
3.2. Các tr ng h p v th t c thông tinườ ợ à ủ ụ 31
3.2.1. T ng quanổ 31
2
b¸o c¸o thùc tËp
3.2.2. L u ng v c p nh t v trí:ư độ à ậ ậ ị 32
3.2.3. Th t c nh p m ng ng ký l n uủ ụ ậ ạ đă ầ đầ 33
3.2.4. Th t c r i m ngủ ụ ờ ạ 33
3.2.5. Tìm g iọ 33

3.2.6. G i t MSọ ừ 34
3.2.7. G i n thuê bao MSọ đế 34
3.2.8. Cu c g i ang ti n h nh, nh v ộ ọ đ ế à đị ị 35
CH NG 4. CÁC D CH V C A GSMƯƠ Ị Ụ Ủ 36
4.1. D ch v tho i ị ụ ạ 36
4.2. D ch v s li uị ụ ố ệ 36
4.3. D ch v nh n tin ng n SMSị ụ ắ ắ 37
4.4. D ch v Wap ị ụ 37
4.5. Các d ch v m i c a GSM 2,5Gị ụ ớ ủ 37
K T LU NẾ Ậ 38
PH L C: CÁC T VI T T TỤ Ụ Ừ Ế Ắ 39
3
b¸o c¸o thùc tËp
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò
rất quan trọng không thể thiếu được, nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã
hội, giúp con người nắm bắt nhanh chóng các giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học
kỹ thuật rất đa dạng và phong phú.
Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu công nghệ Điện Tử –
Tin Học – Viễn Thông làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ từng phút ,
nó tạo ra một trào lưu "Điện Tử – Tin Học – Viễn Thông " trong mọi lĩnh vực
ở thế kỷ 21.
Lĩnh vực Thông Tin Di Động cũng không nằm ngoài trào lưu đó. Cùng
với nhiều công nghệ khác nhau Thông Tin Di Động đang không ngừng phát
triển đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng,
tạo nhiều thuận lợi về thời gian cũng như không gian. Chắc chắn trong tương
lai Thông Tin Di Động sẽ được hoàn thiện nhiều hơn nữa để thoả mãn nhu cầu
thông tin tự nhiên của con người.
Trên cơ sở những kiến thức đã tích luỹ được qua 5 năm học tập chuyên
ngành Điện Tử – Viễn Thông tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và hơn

một tháng thực tập tại phòng kỹ thuật công ty thông tin di động VMS, tôi đã
hoàn thành bản báo cáo thực tập tốt nghiệp này.
Để hoàn thành bản báo cáo này tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo
TS. Phạm Công Hùng đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực tập
tốt nghiệp.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của trưởng phòng
Đỗ Vũ Anh cùng các cán bộ phòng kỹ thuật trong suốt quá trình thực tập .

4
b¸o c¸o thùc tËp
CHƯƠNG 1. CẤU HÌNH MẠNG GSM
1.1 Giới thiệu chung về mạng thông tin di động GSM
1.1.1. Vài nét lịch sử về mạng GSM
Hệ thống thông tin di động từ lâu đã là một ước mơ lớn của con người,
và ước mơ này đã trở thành hiện thực ngay khi kỹ thuật cho phép. Sự thực hiện
đầu tiên bằng sóng vô tuyến được thực hiện từ cuối thế kỷ 19. Tuy nhiên, việc
đưa hệ thống thông tin di động vào phục vụ chỉ được thực hiện sau chiến tranh
thế giới lần thứ 2, khi mà công nghệ điện tử cho phép. Đó là một dịch vụ thông
tin đặc biệt, nó cho phép nối thông các cuộc gọi không cần dây dẫn. Ngay đó
ngay cả khi di chuyển, các thuê bao di động vẫn trao đổi thông tin được với
nhau. Do sự phát triển ngày càng cao của công nghệ điện tử và thông tin, mạng
thông tin ngày càng phổ biến, giá cả ngày một hạ và độ tin cậy ngày càng tăng
lên. Quá trình phát triển của mạng thông tin đã trải qua các giai đoạn sau:
- Giai đoạn thứ nhất: Sau 1946, khả năng phục vụ nhỏ, chất lượng
không cao, giá cả dắt.
- Giai đoạn thứ hai: Từ 1970 – 1979, cùng với sự phát triển của các
thiết bị điện tử tổ hợp cỡ lớn và các bộ vi xử lý, ta có thể thực hiện được một
hệ thống phức tạp hơn. Bởi vì vùng phủ sóng của anten phát của các máy di
động bị hạn chế nên hệ thống được chia thành một vài trạm nhận cho một trạm
phát.

- Giai đoạn thứ ba: Từ1979 -1990, là mạng tổ ong tương tự. Các trạm
thu phát được đặt theo các ô tổ ong. Mạng này cho phép sử dụng lại tần số và
cho phép chuyển giao giữa các ô trong cuộc gọi. Các mạng điển hình là:
+ AMPS (Advanced Mobile Phone Service): được đưa vào hoạt động tại
Mỹ năm 1979.
+NMT ( Nordic Mobile Telephone): là hệ thống của các nước Bắc Âu
và được đưa vào sử dụng vào tháng 12/1981.
+TACS ( Total Access Communication System): được đưa vào phục vụ
tại Vương quốc Anh năm 1985.
Tất cả các mạng trên dựa trên mạng truyền điện thoại tương tự bằng
điều chế tần số. Chúng sử dụng tần số 450 hoặc 900 Mhz. Vùng phủ sóng của
nó chỉ ở mức quốc gia và phục vụ được vài trăm thuê bao. Hệ thống lớn nhất ở
Anh là TACS đạt hơn một triệu thuê bao vào năm 1990.
- Giai đoạn thứ tư: Từ đầu những năm 1980, sau khi các hệ thống
NMT đã hoạt động thành công thì nó cũng biểu hiện một số hạn chế. Một là do
yêu cầu cho dịch vụ di động quá lớn vượt qua con số mong đợi của các nhà
thiết kế hệ thống nên hệ thống này không đáp ứng được. Hai là các hệ thống
khác nhau đang hoạt động không thể phục vụ cho tất cả các thuê bao ở châu
Âu, nghĩa là thiết bị của mạng này không thể truy nhập vào mạng khác. Ba là
nếu thiết kế một mạng lớn phục vụ cho cả châu Âu thì không một nước nào có
thể đáp ứng được vì vốn đầu tư quá lớn. Tất cả những hạn chế trên dẫn đến một
nhu cầu là phải thiết kế một hệ thống loại mới được làm theo kiểu chung để có
thể dùng cho nhiều nước. Năm 1988, viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu –
5
b¸o c¸o thùc tËp
ETSI (Europe Telecommunication Standard Institute) đã thành lập nhóm đặc
trách di động – GSM (Groupe Special Mobile). GSM còn có nghĩa là hệ thống
thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile Communication). GSM
là tiêu chuẩn điện thoại di động số toàn châu Âu sử dụng dải tần số 900Mhz.
Năm 1990, Vương quốc Anh đưa ra hệ thống DCS (Digital Cellular

System). DCS dựa trên hệ thống GSM với việc sử dụng tần số 1800Mhz.
Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ viễn thông
mới, các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ thứ ba. Ở thế hệ thứ ba
này, các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn
duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ lên đến 2Mbit/s.
Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm
1993, hiện nay đang được hai công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả.
Trong năm 2004 này công ty Vietel cũng sẽ cung cấp dịch vụ này.
1.1.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM
Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các
thuê bao trong châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng
của nước khác khi di chuyển qua biên giới. Trạm di động GSM – MS (GSM
Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin tại bất cứ nơi nào trong
vùng phủ sóng quốc tế.
• Về khả năng phục vụ :
- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được trong tất cả các
nước có mạng.
- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất
cho các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN).
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tầu viễn dương
như một mạng mở rộng cho các dịch vụ di động mặt đất.
• Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật:
- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ
thống di động tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnh
hưởng gì đến hệ thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác
không dùng đến khả năng này.
• Về sử dụng tần số:
- Hệ thống cho phép mức độ cao về hiệu quả của dải tần mà có thể phục
vụ ở vùng thành thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển.

- Dải tần số hoạt động là 890-915 và 935-960 Mhz.
- Hệ thống GSM 900Mhz phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng
900Mhz trước đây.
• Về mạng:
- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được
dùng trong các mạng khác nhau.
- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống
báo hiệu được tiêu chuẩn hoá quốc tế.
6
b¸o c¸o thùc tËp
- Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng
phải
được cung cấp trong hệ thống.
1.2. Cấu trúc hệ thống GSM
Một hệ thống GSM có thể được chia thành nhiều phân hệ sau đây:
- Phân hệ chuyển mạch (SS: Switching Subsystem)
- Phân hệ trạm gốc (BSS: Base Station Subsystem)
- Phân hệ khai thác (OSS: Operation Subsystem)
- Trạm di động (MS: Mobile Station)
1.2.1. Phân hệ chuyển mạch SS
Hệ thống con 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 quản lý thông tin giữa những
người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
Hệ thống con chuyển mạch SS bao gồm các khối chức năng sau:
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC: Mobile Services
Switching Center).
- Bộ ghi định vị tạm trú (VLR: Visitor Location Register)

- Bộ ghi định vị thường trú (HLR: Home Location Register)
- Trung tâm nhận thực (AUC: Authentication Center)
BSS
MS
AUC
HLR
MSC
VLR
EIR
SS
BSC
BTS
OSS
ISDN
PSPDN

CSPDN
PSTN
PLMN
Hình 1. Mô hình hệ thống GSM
7
b¸o c¸o thùc tËp
- Bộ nhận dạng thiết bị (EIR: Equipment Identity Register)
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC: Gateway
Mobile Services Switching Center)
1.2.1.1. Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng MSC
Ở SS, chức năng 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 MSC giao tiếp với phân hệ BSS, mặt khác nó giao tiếp
với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là

MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho 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. MSC thường là một tổng
đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc .
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 là các chức
năng tương tác IWF (Interworking Function) bao gồm một thiết bị để thích
ứng giao thức và 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 kênh), 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 thì giao tiếp giữa MSC và IWF được để
mở.
Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi
phải được định tuyến đến một tổng đài cổng GMSC mà không cần biết đến
hiện thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về
vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở
thời điểm hiện thời (MSC tạm trú). Để vậy trước hêt các tổng đài cổng phải
dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR
này. Tổng đài cổng có một giao diện với các mạng bên ngoài với mạng GSM.
Về phương diện kinh tế, không phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà
thường được kết hợp với MSC.
1.2.1.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR
Là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất của mạng GSM, lưu trữ các số liệu và
địa chỉ nhận dạng cũng như các thông số nhận thực của thuê bao trong mạng.
Các thông tin lưu trữ trong HLR gồm: nhận dạng thuê bao IMSI, MSISDN,
VLR hiện thời, trạng thái thuê bao, khoá nhận thực và chức năng nhận thực, số

lưu động trạm di động MSRN.
HLR chứa những cơ sở dữ liệu bậc cao của tất cả các thuê bao trong
GSM. Những dữ liệu này được truy nhập từ xa bởi các MSC và VLR của
mạng.
8
b¸o c¸o thùc tËp
1.2.1.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR
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.
Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC.
1.2.1.4. Trung tâm nhận thực AUC
AUC quản lý các thông tin nhận thực và mật mã liên quan đến từng cá
nhân thuê bao dựa trên một khoá nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo toàn số liệu
cho các thuê bao được phép. Khoá này cũng được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật
trong bộ nhớ ở MS. Bộ nhớ này có dang Simcard có thể rút ra và cắm lại được.
AUC có thể được đặt trong HLR hoặc MSC hoặc độc lập với cả hai.
Khi đăng ký thuê bao, khoá nhận thực Ki được ghi nhớ vào Simcard của
thuê bao cùng với IMSI của nó. Đồng thời khoá nhận thực Ki cũng được lưu
giữ ở trung tâm nhận thực AUC để tạo ra bộ ba thông số cần thiết cho quá trình
nhận thực và mật mã hoá:
- Số ngẫu nhiên RAND
- Mật khẩu SRES được tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật
toán A3.
- Khoá mật mã Kc được tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật
toán A8
1.2.1.5. Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR
Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết
bị EIR. EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến phần thiết bị di động ME

của trạm di động MS. EIR được nối với MSC thông qua đường báo hiệu để
kiểm tra sự được phép của thiết bị bằng cách so sánh tham số nhận dạng thiết
bị di động quốc tế IMEI (International Mobile Equipment Identity) của thuê
bao gửi tới khi thiết lập thông tin với số IMEI lưu giữ trong EIR phòng trường
hợp đây là những thiết bị đầu cuối bị đánh cắp, nếu so sánh không đúng thì
thiết bị không thể truy nhập vào mạng được.
1.2.2. Phân hệ trạm gốc BSS
BSS thực hiện nhiệm vụ giám sát các đường ghép nối vô tuyến, liên kết
kênh vô tuyến với máy phát và quản lý cấu hình của các kênh này. Đó là:
- Điều khiển sự thay đổi tần số vô tuyến của đường ghép nối (Frequency
Hopping) và sự thay đổi công suất phát vô tuyến.
- Thực hiện mã hoá kênh và tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền
thông tin.
- Quản lý quá trình Handover.
- Thực hiện bảo mật kênh vô tuyến.
Phân hệ BSS gồm hai khối chức năng: bộ điều khiển trạm gốc (BSC:
Base Station Controller) và các trạm thu phát gốc (BTS: Base Transceiver
Station). Nếu khoảng cách giữa BSC và BTS nhỏ hơn 10m thì các kênh thông
tin có thể được kết nối trực tiếp (chế độ Combine), ngược lại thì phải qua một
9
b¸o c¸o thùc tËp
giao diện A-bis (chế độ Remote). Một BSC có thể quản lý nhiều BTS theo cấu
hình hỗn hợp của 2 loại trên.
1.2.2.1. Trạm thu phát gốc BTS
Một BTS bao gồm các thiết bị phát thu, anten và xử lý tín hiệu đặc thù
cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có
thêm một số các chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU
(Transcoder and Rate Adapter Unit: khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ).
TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho
GSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp

truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa
BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa BSC và MSC.
BTS có các chức năng sau:
- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến
- Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC
- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS
- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A-bis
1.2.2.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến qua các lệnh điều
khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng
kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC được nối với
BTS còn phía kia nối với MSC của SS. Trong thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ
có khả năng tính toán đáng kể. Một BSC có thể quản lý vài chục BTS tuỳ theo
lưu lượng các BTS này. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao
diện giữa nó với BTS là giao diện A-bis.
Nhân viên khai thác có thể từ trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC
nạp phần mềm mới và dữ liệu xuống BSC, thực hiện một số chức năng khai
thác và bảo dưỡng, hiển thị cấu hình của BSC.
BSC có thể thu thập số liệu đo từ BTS và BIE (Base Station Interface
Equipment: Thiết bị giao diện trạm gốc), lưu trữ chúng trong bộ nhớ và cung
cấp chúng cho OMC theo yêu cầu.
1.2.2.3. Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU
Trong GSM, tín hiệu thoại trên giao diện vô tuyến được mã hoá ở tốc độ
13Kbps sử dụng mã hoá tiền định tuyến LPC. Để thích ứng tốc độ này các tốc
độ mạng hội thoại cố định PSTN cần có bộ chuyển đổi mã TRAU để chuyển
đổi giữa 13Kbps PCM giữa MS và MSC. TRAU có thể được đặt tại BTS, BSC
hoặc tại MSC. Để giảm thiểu chi phí truyền dẫn, thường TRAU đặt ở MSC.
Khi đó cần thêm báo hiệu bổ xung vào tiếng thoại 13Kbps để truyền thông tin
điều khiển từ bộ chuyển đổi mã từ xa đặt ở BTS đến TRAU.
1.2.3. Trạm di động MS

Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên
nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt
trên ô tô. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện
10
b¸o c¸o thùc tËp
vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như micrô,
loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với môt số các
thiết bị khác (như giao diện với máy tính cá nhân, Fax…). Hiện nay, người ta
đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di
động. Ba chức năng chính của MS:
- 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 thiêt bị đầu
cuối với kết cuối di động. Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện
ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị
đầu cuối lại có thể giao diện đầu cuối – modem.
Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM
( Subscriber Identity Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment).
Để đăng ký và quản lý thuê bao, mỗi thuê bao phải có một bộ phận gọi
là SIM. SIM là một module riêng được tiêu chuẩn hoá trong GSM. Tất cả các
bộ phận thu, phát, báo hiệu tạo thành thiết bị ME. ME không chứa các tham số
liên quan đến khách hàng, mà tất cả các thông tin này được lưu trữ trong SIM.
SIM thường được chế tạo bằng một vi mạch chuyên dụng gắn trên thẻ gọi là
Simcard. Simcard có thể rút ra hoặc cắm vào MS.
Sim đảm nhiệm các chức năng sau:
- Lưu giữ khoá nhận thực thuê bao Ki cùng với số nhận dạng trạm di
động quốc tế IMSI nhằm thực hiện các thủ tục nhận thực và mật mã hoá thông
tin.

- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN(Personal Identity
Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sở hữu hợp pháp. PIN là một số
gồm từ 4 đến 8 chữ số, được nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu.
1.2.4. Phân hệ khai thác OSS
Phân hệ khai thác OSS thực hiện ba chức năng chính sau:
• Khai thác và bảo dưỡng mạng:
Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành
vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai
ô…, nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch
vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố. Khai thác cũng
bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm
hiện tại, để chuẩn bị lưu lượng cho tương lai, để tăng vùng phủ. Ở hệ thống
viễn thông hiện đại, khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung
ở một trạm.
Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố hỏng
hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác. Bảo dưỡng cũng bao gồm cả các hoạt
động tại hiện trường nhằm thay thế thiết bị có sự cố.
Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý
TMN (Telecommunication Management Network: Mạng quản lý viễn thông).
Lúc này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử
11
b¸o c¸o thùc tËp
của mạng viễn thông ( các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ
BTS, vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC). Mặt khác, hệ thống
khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao
tiếp người máy. Theo tiêu chuẩn GSM, hệ thống được gọi là OMC (Operation
and Maintenance Center: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng).
• Quản lý thuê bao:
Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là
nhập và xóa thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp,

bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung. Nhà khai thác phải có thể
thâm nhập được tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của
khai thác là tính cước các cuộc gọi. Cước phí phải được tính và gửi đến thuê
bao. Quản lý thuê bao ở GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS
riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung
tâm giao dịch với thuê bao. Simcard cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ
thống quản lý thuê bao.
• Quản lý thiết bị di động:
Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực
hiện. EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được
nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị. Một
thiết bị không được phép sẽ bị cấm. Trong hệ thống GSM, EIR được coi là hệ
thống con SS.
12
b¸o c¸o thùc tËp
CHƯƠNG 2. VÔ TUYẾN SỐ – GIAO TIẾP VÔ TUYẾN SỐ
2.1. Vô tuyến số tổng quát
Ở phần này đề cập đến việc sử dụng thiết bị vô tuyến để truyền thông tin
giữa trạm di động và mạng PLMN GSM thay vì dùng dây. Một số vấn đề quan
trọng khi quy hoạch tần số là sự hạn chế bởi đại lượng nhiễu của hệ thống tổ
ong.
2.1.1. Suy hao đường truyền và pha đinh
Suy hao đường truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do
khoảng cách giữa trạm di động và trạm gốc tăng mà không có mặt vật cản giữa
anten phát và thu. Suy hao trong không gian tự do:
Ls ≈ d
2
.f
2
Ls (dB) = 33,4 (dB) + 20logF(MHz) + 20logd(km)

d: là khoảng cách giữa anten phát Tx và thu Rx.
f: tần số phát
(Công thức trên chỉ đúng với các hệ thống vô tuyến di động gần BS.)
Môi trường sử dụng của MS thường có chướng ngại vật gây hiệu ứng
che tối làm giảm cường độ tín hiệu thu. Khi di động cùng với đài di động
cường độ tín hiệu giảm và tăng dù giữa Tx và Rx có hay không có chướng
ngại. Hiệu ứng này gọi là pha đinh chuẩn log. Thời gian giữa 2 chỗ trũng pha
đinh khoảng vài giây khi máy di động MS là loại lắp trên xe và chuyển động.
Hình 2. Phađinh chuẩn logarit
13
MS
b¸o c¸o thùc tËp
Trong trường hợp môi trường thông tin có mật độ thuê bao dày và nhiều
chướng ngại ta có pha đinh nhiều tia hay raile, xảy ra khi tín hiệu truyền nhiều
đường từ anten Tx đến Rx.
Ở hiện tượng pha đinh raile, tín hiệu thu được là tổng các tín hiệu phản
xạ khác pha, khác biên độ. Những tín hiệu này khi cộng lại như các véctơ tạo
nên một véctơ tổng gần bằng không có nghiã là cường độ tín hiệu bằng 0. Đây
là chỗ trũng phađinh nghiêm trọng. Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng
phađinh phụ thuộc vào tốc độ chuyển động và tần số phát.

Hình 3. Phađinh Raile
Ở một khoảng cách nhất định (x mét) so với anten phát Tx, tín hiệu thu được
minh hoạ như sau:

Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu vào yếu nhất cần thiết cho một tín hiệu
ra qui định. Khi quy hoạch hệ thống, để chống lại pha đinh thì giá trị trung bình
chung được lấy lớn hơn độ nhạy máy thu lượng Y(dB) bằng chỗ trũng pha
phađinh mạnh nhất, Y(dB) được gọi là dự trữ phađinh.
2.1.2. Phân tán thời gian

Hiện tượng này có nguồn gốc từ phản xạ từ một vật ở xa anten thu Rx
vài km. Nó dần đến giao thoa giữa các ký hiệu ISI tức là giao thoa giữa các ký
hiệu lân cận với nhau dẫn đến phía thu khó quyết định nhận được ký hiệu nào.
Ở GMS tốc độ bit là 270kb/s, mỗi bit tương ứng với 3,7µs và tương ứng
với khoảng cách là 1,1km. Khi có phản xạ từ 1km phía sau trạm di động thì tín
hiệu phản xạ phải qua quãng đường dài hơn tín hiệu đi thẳng là 2km. Tín hiệu
phản xạ sẽ trộn tín hiệu mong muốn với tín hiệu trễ 2bit.
MS
Độ nhạy máy thu
m
X + 15X + 10X
Dự
trữ
padinh
Giá trị trung bình cục
bộ
Chỗ trũng padinh
Giá trị trung bình chung
Cường độ tín hiệu thu (Rx), Fc = 900MHz
14
b¸o c¸o thùc tËp
Hệ thống GSM được thiết kế có thể hạn chế phân tán thời gian nhờ sử
dụng một bộ cân bằng mà có thể thực hiện cân bằng một số nhất định tín hiệu
phản xạ nhưng không phải là tất cả. Bộ cân bằng của GSM có thể đạt được sự
cân bằng cho các tín hiệu phản xạ chậm khoảng 4 bít so vơí tín hiệu đến trực
tiếp, tương ứng với 15 µs. Tuy nhiên nếu tín hiệu phản xạ mà đến trễ hơn thế
thì bộ cân bằng không thể đáp ứng được. Giai đoạn mà bộ cân bằng có thể đáp
ứng được gọi là cửa số thời gian. Trong cửa sổ thời gian đó sẽ tăng cường độ
tín hiệu đến trực tiếp. Tổng các tín hiệu phản xạ có thể nhỏ hơn 15µs phải ít
nhất nhỏ hơn 9 lần tổng các tín hiệu trong cửa sổ. Tỉ số này gọi là tỉ số sóng

mang trên sóng phản xạ (C/R). C/R được tính bằng tỉ số giữa năng lượng trong
cửa sổ C và năng lượng ngoài cửa sổ R của bộ cân bằng. C/R càng nhỏ thì chất
lượng càng kém. Vị trí đặt BTS ảnh hưởng rất lớn đến tỉ số này nên đặt không
hợp lí sẽ gây nên phân tán thời gian lớn. Các vùng có địa hình như miền núi,
thành phố nhiều nhà cao tầng, vùng hồ xây dựng nhiều thềm, bậc thường có tỉ
số C/R nhỏ.
Thông thường tín hiệu phản xạ phải đi qua quãng đường lớn hơn 4,5
Km so với tín hiệu trực tiếp thì mới có trễ hơn 15µs tuy nhiên nếu tín hiệu phản
xạ đó không mạnh tức là tỉ số C/R lớn hơn 1 số cho phép thì không ảnh hưởng
đến vùng sóng phục vụ.
Ngược lại nếu tín hiệu phản xạ mạnh nhưng trễ vẫn thuộc cửa sổ thì sẽ
tăng độ mạnh của tín hiệu đi thẳng. Chỉ khi C/R nhỏ phân tán thời gian lớn thì
mới có yêu cầu thay đổi vi trí BTS, hoặc dùng phương pháp đặt thêm BTS phụ
trợ.
* Nhiễu đồng kênh:
Nhiễu giao thoa đồng kênh là nhiễu do tín hiệu thu không mong muốn
có cùng tần số với tín hiệu thu mong muốn. Tỉ số giữa mức sóng mang mong
muốn và không mong muốn là tỉ số nhiễu giao thoa đồng kênh (C/I). Tỉ số này
phụ thuộc vào những yếu tố như:
+ Mẫu sử dụng lại tần số: khoảng cách giữa hai Cell cùng tần số ảnh
hưởng lẫn nhau.
+ Vị trí địa hình.
+ Các vùng phản xạ địa phương.
+ Kiểu Angten, tính định hướng, chiều cao Angten.
+ Các sóng gây nhiễu địa phương có cùng tần số.
Tỉ số này gây ảnh hưởng rất mạnh đến chất lượng tín hiệu, dẫn đến sai
tín hiệu, giải mã sai gây nên sót cuộc gọi hoặc thất bại trên đường nối vô tuyến.
Tiêu chuẩn GSM cho phép C/I nhỏ nhất là 10. Ngoài ra trong thông tin vô
tuyến tín hiệu còn bị ảnh hưởng các kênh lân cận là các kênh gần tần số với tín
hiệu thu, dải tần của chúng trùng lên nhau ở mức lớn. Trong trường hợp này

cũng gây nhiễu gọi là nhiễu giao thoa kênh lân cận (C/A) trong thực tế các tần
số của các BTS cùng vị trí thường gây ảnh hưởng cho nhau.
Tín hiệu thu được khi đo đạc thường gồm rất nhiều loại tín hiệu và nhiễu
như đã kể trên.
15
b¸o c¸o thùc tËp
2.1.3. Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do phađinh
Để cải thiện máy thu và chất lượng của tín hiệu thu, có 4 phương án để
thực hiện như sau:
Phân tập anten (phân tập không gian):
Do 2 anten thu ít có nguy cơ bị chỗ trũng phađinh sâu cùng một lúc, nên
ta sử dụng 2 anten Rx độc lập thu cùng tín hiệu rồi kết hợp các tín hiệu này lại
ta sẽ có một tín hiệu ra khỏi bộ kết hợp ít bị phađinh hơn. Khoảng cách giữa
hai anten phải đủ lớn để tương quan giữa các tín hiệu ở hai anten nhỏ.
Nhảy tần:
Với pha đinh raile, mẫu phađinh phụ thuộc vào tần số nghĩa là chỗ trũng
phađinh xảy ra ở các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau. Như vậy ta
có thể thay đổi tần số sóng mang trong một số tần số khi cuộc gọi đang tiến
hành, khi gặp chỗ trũng phađinh chỉ một phần thông tin bị mất.
Mã hoá kênh:
Ở truyền dẫn số người ta đo chất lượng của tín hiệu được chủ yếu bằng
số lượng các bit thu được chính xác, dẫn đến biểu diễn tỷ số bit lỗi BER. BER
không thể bằng không do đường truyền dẫn luôn luôn thay đổi. Nghĩa là ta phải
cho phép một lượng lỗi nhất định và có khả năng khôi phục thông tin này hoặc
có thể phát hiện tránh sử dụng thông tin lỗi. BER quan trọng với phát số liệu
hơn Voice.
BTS
0
0
1

1
Hình 4. Phân tán thời gian
16
21
Tín hiệu
1
Tín hiệu
2
CĐTH
SS
Anten
b¸o c¸o thùc tËp
Ở phương pháp mã hoá kênh ta phải phát đi một lượng thông tin có số
bit lớn hơn nhưng sẽ đạt độ an toàn chống lỗi cao hơn. Mã hoá kênh có thể phát
hiện và sửa lỗi ở từng bit thu.
Ví dụ: Khi muốn gửi một bit “0” hay “1” để được bảo vệ ta bổ xung thêm ba
bit như sau:
Thông tin
0
1
Bổ xung
000
111
Gửi đi
0000
1111
Khối mã 0000 sẽ đúng với 0 và 1111 sẽ đúng với 1. Tỷ lệ là 1:4, bảo vệ
sẽ xảy ra như sau:
Thu được : 0000 0010 0110 0111 1110
Quyết định: 0 0 x 1 1

Riêng cụm 0110 không xác định được cụ thể, trạm 0111 và 1110 được
phát hiện là lỗi và có thể sửa.
Mỗi kênh kiểm tra lỗi được chia thành mã khối và mã xoắn. Ở mã khối,
một số bit kiểm tra được bổ xung vào một số bit thông tin nhất định. Các bit
kiểm tra chỉ phụ thuộc vào các bit thông tin ở khối bản tin. Ở mã hoá xoắn, bộ
mã hoá tạo ra khối các bit mã không chỉ phụ thuộc vào các bit của khối bản tin
hiện thời được dịch vào bộ mã hoá mà còn phụ thuộc vào các bit của khối
trước.
Mã hoá khối thường được sử dụng khi có báo hiệu định hướng theo khối
và sử dụng để phát hiện lỗi khi thực hiện “Yêu cầu tự động phát” ARQ. Mã
hoá xoắn liên quan nhiều hơn đến sửa sai lỗi. Cả hai mã này được sử dụng ở
GSM. Hai bước mã hoá được dùng cho cả tiếng và số liệu.
Ghép xen:
Các lỗi bit thường xảy ra theo từng cụm do các chỗ trũng phađinh lâu
làm ảnh hưởng nhiều bit liên tiếp. Để giải quyết hiện tượng lỗi bit quá dài ta
dùng phương pháp ghép kênh xen để tách các bit liên tiếp của một bản tin sao
cho các bit này gửi đi không liên tiếp.
Khi truyền dẫn khung 2 có thể mất nếu không ghép xen toàn bộ khối
bản tin sẽ mất nhưng ghép xen sẽ đảm bảo chỉ thị thứ hai ở từng khối là bị mắc
lỗi:
1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4 1 x 3 4
17
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4
Các khối bán tin
ghép xen
Các khối bán tin
được ghép xen
Một khung
b¸o c¸o thùc tËp

Mã hoá kênh có thể khôi phục lại thông tin của tất cả các khối. Ở GMS
bộ mã hoá kênh cung cấp 456 bit cho từng 20ms tiếng và đựoc ghép xen để tạo
ra các khối 57bit.
2.1.4. Phương pháp chống phân tán thời gian
Mô hình truyền dẫn:
Máy thu tối ưu là máy thu hiểu rõ kênh. Ta lập mô hình toán học của
kênh và điều chỉnh máy thu đến mô hình. Kênh được xét như một bộ lọc và
được kích thích bởi một tín hiệu biết trước. So sánh đầu ra với đầu vào ta có
đáp ứng xung của bộ lọc. Đáp ứng xung của bộ lọc cho ta biết được tín hiệu ra
đối với tín hiệu vào, như vậy ta có thể tìm được đáp ứng xung của kênh và lập
mô hình kênh khi phân tích một tín hiệu thu được. Đáp ứng xung khi không có
phản xạ (a) và có một phản xạ (b).
Xét nguyên lý làm việc của một bộ cân bằng: Sau khi lập mô hình kênh
ta sẽ phải tạo ra tất cả các chuỗi bit có thể có rồi đưa chúng qua mô hình kênh
chuỗi đầu vào mà từ đó nhận được chuỗi đầu ra giống nó nhất gọi là chuỗi
nguyên thuỷ hay chuỗi phát. Theo quy định của GMS, một bộ cân bằng cần có
khả năng xử lý một tín hiệu phản xạ trễ đến 14,8µs tương ứng với thời gian của
4bit. Lúc này ngay cả tín hiệu phản xạ cũng bị ảnh hưởng bởi phađinh raile,
nhưng do tín hiệu này có mẫu phađinh độc lập so với tín hiệu đi thẳng nên nó
được lợi dụng để đạt hiệu quả cao hơn. Vậy với các tín hiệu phản xạ trễ dưới
15µs nó cho ta thêm năng lượng để cải tạo tín hiệu thu.
Trên thực tế độ dài chuỗi N thường lớn lên phải được thực hiện nhiều so
sánh và mất nhiều thời gian tính toán gây một sự chậm trễ không cho phép. Để
khắc phục khó khăn này người ta phải sử dụng đến thuật toán Viterbi mà ở đó
không cần phải thử tất cả các chuỗi. Nguyên lý là khi tính toán ta loại bỏ các tổ
hợp không có khả năng là tín hiệu vào nhờ đó giảm được số lượng tính toán
cần thiết.
18
Máy phát
Máy thu

tối ưu
Kênh
(a) Không có phản xạ (b) có một phả n xạ
0
∆(t)
tt
b¸o c¸o thùc tËp
2.1.5. Truyền dẫn số và tín hiệu tương tự
Trong trường hợp truyền tiếng nói là dạng sóng liên tục khác với truyền
số liệu ta phải thực hiện lấy mẫu tín hiệu tương tự, lượng tử và mã hoá tín hiệu
ở dạng số “1” và “0”. Các mẫu tương tự được trình bày bằng một tập hợp hữu
hạn các mức được xác định bởi số các bit ta cần sử dụng để trình bày một mẫu.
Ở hệ thống viễn thông số chọn số mức rời rạc hoá =256 mức (8bit) với
mỗi mẫu ta trình bày giá trị tương tự bằng một giá trị đã được lượng tử hoá ở
8bit. Với tốc độ lấy mẫu 8kHz ta có tốc độ bit: 8000mẫu/s x 8bit = 64kb/s. Quá
trình này được gọi là điều chế xung mã PCM gồm 3 bước:
Ta đặt nhiều kênh trên cùng một đường truyền PCM (ghép kênh) để
tránh lãng phí. Nếu ghép 32 kênh trên một đường truyền PCM thì tốc độ bit của
nó là 32x64kb/s=2,048Mb/s. Thiết bị ghép kênh điều khiển việc gán các khe
thời gian 0,1 gửi đi ở khe 1, Trong 32 kênh truyền thì kênh 0 dùng cho đồng
bộ, kênh 16 dùng cho báo hiệu còn 30 kênh còn lại dùng cho tiếng thoại. Phần
trình bày trên là ví dụ về đa thâm nhập phân chia theo thời gian TDMA.
Một phương pháp khác với TDMA là FDMA (đa thâm nhập phân chia
tần số) được dùng ở quảng bá vô tuyến, mỗi kênh được dành cho một băng tần
riêng. Kỹ thuật này được sử dụng ở hệ thống di động tổ ong tương tự, mỗi cuộc
gọi ở một ô sử dụng một băng tần (hai băng khi truyền song công). Sau đây là
so sánh giữa TDMA và FDMA:
Đồng bộ thời gian:
Khi sử dụng TDMA ở vô tuyến, mỗi trạm di động sử dụng khe thời gian
Ts của mình nhưng khi khoảng cách giữa MS và BTS tăng lên gây trễ thời gian

truyền tín hiệu và trễ này lớn quá thì thông tin phát đi từ MS ở khe Ts n sẽ
trùng với tín hiệu thu được của BTS tại khe Ts n+1 của MS khác. Để kiểm tra
thời gian đến và các lệnh được gửi đến MS ta có quá trình định trước thời gian
mỗi khi MS di chuyển ra xa.
19
Lượng tử Lấy mẫu
Mã hoá
Đường truyền
PCM 64 kb/s
FDMA
0 1 2 3 4 5 6 7
MS
1
MS
2
MS
2
MS
5
TDMA
b¸o c¸o thùc tËp
Mã hoá tiếng:
Ở một số hệ thống di động tổ ong FDMA khoảng cách giữa các kênh là
25kHz (NMT, TACS) và ở GMS khoảng cách này bằng 200kHz. So sánh
TDMA 200kHz và FDMA 25kHz ta có hiệu quả sử dụng tần số như nhau. Khi
sử dụng phương pháp điều chế pha tối thiểu Gauss (GMSK) độ rộng băng
thông bị chiếm sẽ rất lớn. Để đảm bảo băng tần cho phép ta giảm tối thiểu tốc
độ bit cho từng kênh tiếng bằng cách mã hoá tiếng (Vocodes) và mã hoá theo
dạng sóng.
Mã hoá theo kiểu phát âm Vocodes giúp ta nhận biết được tiếng nói

nhưng rất “tổng hợp” và ta khó nhận ra ai phát âm.
Sử dụng mã hoá sóng (mã hoá PCM đồng đều) thông tin trực tiếp của
chính thực dạng sóng được phát đi với tốc độ đòi hỏi cao và cho ta một chất
lượng cũng rất cao. Tốc độ bit ở bộ mã hoá dạng sóng thay đổi từ gần 16kb/s
đến 64kb/s đối với bộ mã hoá PCM đồng đều.
Ngoài ra ta còn có các bộ mã hoá cho phép được mô tả như một sự pha
trộn giữa Vocodes và mã hoá dạng sóng. Các bộ mã hoá lai ghép lấp kín chỗ
trống giữa các bộ mã hoá Vocodes và dạng sóng với tốc độ bit từ 5kb/s, chất
lượng theo tốc độ bit. GMS sử dụng bộ mã hoá ghép lai gọi là mã hoá tiền định
tuyến tính-Tiền định thời gian dài-kích thích xung đều: bộ LPC-LPT-RPE.
2.2. Nguyên tắc khi chia kênh theo khe thời gian
2.2.1. Khái niệm kênh
Mạng GSM/PLMN dành 124 sóng mang song công ở dải tần:
- Đường lên (MS – BTS): 890 – 915Mhz
- Đường xuống (BTS – MS): 935 – 960Mhz
Khoảng cách giữa sóng mang 200Khz, trên mỗi sóng mang thực hiện
ghép kênh theo thời gian ứng với mỗi khung TDMA, mỗi khung gồm 8 khe
thời gian (Time Slot). Số kênh ở GSM là 124x8(khe) =922kênh.
2.2.1.1. Kênh vật lý
Một khe thời gian ở một tần số vô tuyến dành để truyền tải thông tin ở
đường vô tuyến của GSM là một kênh vật lý. Mỗi một kênh tần số vô tuyến
được tổ chức thành các khung TDMA dài 4,62ms gồm có 8 khe thời gian (mỗi
khe dài 577µs). Tại BTS, các khung TDMA ở các kênh tần số ở cả đường lên
và đường xuống đều được đồng bộ, tuy nhiên khung đường lên trễ 3 khe so với
khung đường xuống. Nhờ có trễ này mà có thể sử dụng một khe thời gian có
cùng số thứ tự ở cả đường lên lẫn đường xuống để truyền tin bán song công.
Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo
cấu trúc khung, đa khung, siêu đa khung, siêu siêu khung như sau:
20
b¸o c¸o thùc tËp

24
21
b¸o c¸o thùc tËp
Một siêu siêu khung được chia thành 2048 siêu khung với thời gian là
6,12s. Siêu khung lại được chia thành các đa khung, có hai loại đa khung:
- Đa khung 26 khung chứa 26 khung TDMA. Đa khung này được sử
dụng để mang TCH (và SACCH cộng FACCH). 51 đa khung này tạo nên một
siêu khung.
- Đa khung 51 khung chứa 51 khung TDMA. Đa khung này sử dụng để
mang BCH và CCH. 26 đa khung này tạo nên một siêu khung.
2.2.1.2 Kênh logic
Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữa BTS và MS.
Kênh logic được chia làm hai loại:
Kênh lưu thông (TCH): mang tiếng được mã hoá hoặc số liệu của
người sử dụng, gồm hai dạng kênh:
- Bm hay kênh toàn tốc TCH mang thông tin ở tốc độ 22,8Kbps.
- Lm hay kênh bán tốc TCH mang thông tin ở tốc độ 11,4Kbps.
Các kênh điều khiển: mang tín hiệu báo hiệu hay số liệu đồng bộ, gồm
ba loại sau:
- Các kênh quảng bá (BCH):
+ Kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH): mang thông tin để hiệu chỉnh
tần số của MS.
+ Kênh đồng bộ (SCH): mang thông tin để đồng bộ khung (số
khung TDMA) của MS và nhận dạng BTS (BSIC).
+ Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): phát quảng bá thông tin
chung trên cơ sở một kênh cho một BTS.
- Các kênh điều khiển riêng (DCCH):
+ Kênh điều khiển riêng đứng một mình (SDCCH): được sử dụng
để báo hiệu hệ thống khi thiết lập một cuộc gọi trước khi ấn định một TCH.
Kênh đường lên/xuống, điểm đến điểm.

+ Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH): liên kết với một
TCH hay một SDCCH, là kênh số liệu liên tục mang thông tin liên tục như các
thông báo đo đạc từ trạm di động về cường độ tín hiệu thu từ ô hiện thời và các
ô lân cận. Thông tin này cần cho chức năng chuyển giao. Kênh này cũng được
sử dụng để điều chỉnh công suất của MS và để đồng bộ thời gian. Kênh đường
lên/xuống, điểm đến điểm.
+ Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH): là kênh liên kết với
TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng
hay số liệu bằng báo hiệu.
- Các kênh điều khiển chung (CCCH):
+ Kênh tìm gọi (PCH): được sử dụng để tìm gọi MS.
+ Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH): MS sử dụng kênh này để
yêu cầu dành SDCCH hoặc để trả lời tìm gọi, hoặc để thâm nhập khi khởi đầu,
hoặc đăng ký cuộc gọi MS.
+ Kênh cho phép thâm nhập (AGCH): được sử dụng để dành một
SDCCH hay trực tiếp một TCH cho một MS.
22
b¸o c¸o thùc tËp
2.2.2. Cụm
Cụm là mẫu thông tin ở một khe thời gian trên kênh TDMA, cứ 8 khe
thời gian một lần ở kênh TDMA được phát đi thì có 1 cụm của một loại thông
tin.
- Cụm bình thường ( NB): mang thông tin ở TCH và các kênh điều khiển
trừ RACH, SCH và FCCH.
+ Các bit được mật mã gồm 57bit số liệu hay tiếng và một “cờ lấy cắp”.
+ Chuỗi hướng dẫn là mẫu bit biết trước để bộ cân bằng có thể thành lập
một mô hình kênh.
+ Các bit đuôi TB luôn là “0,0,0” giúp bộ cân bằng xác định đầu và cuối
mẫu bit.
+ Khoảng bảo vệ GP là một khoảng trống cho phép máy phát dịch lên

hay dịch xuống trong giới hạn do khuyến nghị GMS qui định.
- Cụm hiệu chỉnh tần số(FB): Điều chỉnh tần số của MS, nó tương
đương sóng mang chưa bị điều chế. Lặp lại của một cụm gọi là FCCH.
- Cụm đồng bộ (SB): Dùng để đồng bộ thời gian của MS

+ Khối đồng bộ dài dễ dàng nhận biết và mang thông tin số khung
TDMA cùng mã nhận dạng trạm cơ sở BS. Lặp lại của cụm gọi là SHC.
Số khung TDMA giúp MS biết loại kênh lôgíc nào đang được truyền ở
kênh điều khiển. Một chu trình đánh số khung là 3,5 giờ với mỗi khung TDMA
thời gian là 6,615ms.
- Cụm thâm nhập (AB): Sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và có GP để
dành cho phát cụm từ trạm di động.
TB
3
Các bit được mật
mã
58
Chuỗi hướng
dẫn
26
Các bit được mật
mã
58
TB
3
GP
8,25
0,577 ms
156,25 bit
TB

3
TB
3
GP
8,25
0,577 ms
156,25 bit
Các bit cố định “0”
142
TB
3
Các bit được mật
mã
39
Chuỗi đồng bộ
64
Các bit được mật
mã
39
TB
3
GP
8,25
23
TB
3
Chuỗi đồng bộ
41
Các bit được mật
mã

36
TB
3
GP
8,25
b¸o c¸o thùc tËp
- Cụm giả: Được phát đi từ BTS và không chứa thông tin khuôn mẫu
giống như cụm bình thường với các bit mật mã được thay bởi các bit hỗn hợp
có mẫu bit xác định.
2.2.3. Chia kênh logic theo khe thời gian
Xét một BTS với n sóng mang (song công) ký hiệu là C
0
, C
1
,…, C
n
, mỗi
sóng mang có 8 khe thời gian lần lượt là Ts
0
, Ts
1
,…, Ts
7
.
Các kênh logic được sắp xếp ở C
0
như sau:
- Các kênh điều khiển BCCH, FCCH, SCH, PCH, AGCH được sắp xếp
trên Ts
0

đường xuống, còn kênh RACH ở Ts
0
đường lên. Chu kỳ lặp 51 Ts.
- Ts
1
được sử dụng để sắp xếp các kênh điều khiển riêng SDCCH và
SACCH, chu kỳ lặp 102 Ts.
- Từ Ts
2
đến Ts
7
là các kênh lưu thông TCH, chu kỳ lặp 26Ts.
Các sóng mang khác (C
1
– C
n
): chỉ được sử dụng cho kênh lưu lượng
TCH, nghĩa là Ts
0
đến Ts
7
đều là TCH.

F (FCCH): tại đây trạm di động đồng bộ tần số của mình
S (SCH): trạm di động đọc số khung TDMA và BSIC
B (BCCH): trạm di động đọc các thông tin chung về ô này
C (CCCH): có thể tìm gọi một trạm di động và dành một SDCCH
70 1 2 0 1 2 7 0 1 2
BSF FC S FCC CS C CSF C
BCH

CCCH đường xuống
Hình 3. Ghép các BCH v CCCH à ở Ts
0
24
b¸o c¸o thùc tËp
0 21
…
7
25