Biện pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng GSM

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
LỜI NÓI ĐẦU
***
Trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan trọng và
không thể thiếu được. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con người
nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa
dạng và phong phú. Thông tin di động ngày nay đã trở thành một dịch vụ kinh doanh
không thể thiếu được của tất cả các nhà khai thác viễn thông trên thế giới. Đối với các
khách hàng viễn thông, nhất là các nhà doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành
phương tiện liên lạc quen thuộc và không thể thiếu được. Dịch vụ thông tin di động
ngày nay không chỉ hạn chế cho một số bộ phận khách hàng nữa mà nó đang dần trở
thành dịch vụ phổ cập cho mọi đối tượng viễn thông.
Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có những
bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự hình
thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự cạnh tranh để thu hút
thị phần thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục
đưa ra các chính sách khuyến mại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều khách hàng
sử dụng dịch vụ. Cùng với đó, mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng
cao đã khiến cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong
các năm gần đây.
Với sự phát triển mạnh mẽ của các nhà mạng viễn thông, đặc biệt là mạng GSM
thì vấn đề quan trọng là chất lượng dịch vụ của các mạng như thế nào? Và phải làm gì
để nâng cao chất lượng dịch vụ mạng một cách tốt nhất đang là một bài toán khó đối
với các nhà mạng.
Trên cơ sở những kiến thức tích lũy trong những năm học tập chuyên ngành Điện
Tử - Viễn Thông cùng với sự hướng dẫn của cô Võ Thị Hương , em đã tìm hiểu,
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 1
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Biện pháp nâng cao chất
lượng dịch vụ trong mạng GSM ’’ .
Nội dung của đồ án gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng di động GSM: Chương này chúng ta sẽ tìm hiểu
về cấu trúc chung cũng như các giao diện cơ bản trong mạng GSM.
Chương 2: Các thông số, chỉ tiêu đánh giá chất lượng của mạng GSM và chất
lượng dịch vụ mạng GSM tại Việt Nam: Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về
các chỉ tiêu, các thông số để căn cứ vào đó ta biết cách làm thế nào để quản lý chất
lượng của mạng GSM được tốt. Đồng thời, tìm hiểu về thực trạng quản lý chất lượng
dịch vụ của các mạng di động GSM tại Việt Nam như: VinaPhone, Viettel hay
MobiFone. Để từ đó chúng ta sẽ đưa ra biện pháp tốt nhất nhằm nâng cao chất lượng
dịch vụ của mạng một cách hiệu quả nhất.
Chương 3: biện pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng GSM: Chương này,
em sẽ phân tích những xu hướng phát triển của các nhà mạng GSM, đồng thời phân
tích những điểm hạn chế của các nhà mạng GSM Việt Nam và đưa ra biện pháp để
giúp các nhà mạng nâng cao được chất lượng dịch vụ một cách tốt hơn nhằm đem lại
cho khách hàng một trải nghiệm thật tốt khi tham gia sử dụng các dịch vụ của nhà
mạng cung cấp.
Trong quá trình làm đồ án do năng lực có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa có nên
chắc chắn còn nhiều sai sót. Vì vậy em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của
quý thầy cô cùng các bạn để em có thể vững vàng thêm kiến thức khi ra trường.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô bộ môn Điện Tử-Viễn Thông
và đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo Võ Thị Hương đã tận tình
giúp đỡ để em hoàn thành đồ án này.
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 2
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Cuối cùng với tình cảm chân thành nhất, em xin có lời chúc sức khoẻ tới toàn thể
các thầy cô giáo trong khoa Điện, những người đã tận tâm, nhiệt tình giảng dạy để em
có kiến thức thực hiện đề tài này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2011
SVTH: Phạm Xuân Hải
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 3
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG GSM
1.1. Giới thiệu chương
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ những năm qua đã mang lại
nhiều thành tựu to lớn cho ngành thông tin liên lạc. Ngày nay loại hình thông tin di
động đã trở thành không thể thiếu trong đời sống sinh hoạt, xã hội. Để đáp ứng nhu
cầu đó mạng di động ra đời. Song song với sự phát triển của khoa học công nghệ cũng
như nhu cầu dịch vụ, mạng di động GSM không ngừng phát triển và hiện nay hệ
thống GSM đã được phát triển như một dịch vụ số toàn cầu . Chương 1 sẽ giới thiệu
về tổng quan về mạng thông tin di động GSM
1.2. Cấu trúc chung của mạng GSM

SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 4
OSS
AUC
AUC
EIR
EIR
MSC
MSC
HLR
HLR
BSS
BSC
BSC
BTS
BTS
VLR
VLR
ISDN

ISDN
OMC
OMC
PSPDN
PSPDN
PLMN
PLMN
PSTN
PSTN
CSPDN
CSPDN
MS
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Hình 1.1 : Cấu trúc chung của mạng GSM
Trong đó :
OSS : Operation and Support Subsystem : Phân hệ khai thác và hỗ trợ
AUC : Authentication Center : Trung tâm nhận thực
HLR : Home Location Register : Bộ ghi định vị thường trú
VLR : Visited Location Register: Bộ ghi định vị tạm trú
EIR : Equipment Identification Register : Thanh ghi nhận dạng thiết bị
MSC : Mobile Service Switching Center : Tổng đài di động
BSS : Base Station Subsystem : Phân hệ trạm gốc
BSC : Base Station Controler : Bộ điều khiển trạm gốc
BTS : Base Transceiver Station: Trạm vô tuyến gốc
ISDN : Integrated Service Digital Network: Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSPDN : Packet Switch Public Data Network: Mạng chuyển mạch gói công cộng
CSPDN : Circuit Switch Public Data Network: Mạng chuyển mạch kênh công cộng
PSTN : Public Switched Telephone Network: Mạng chuyển mạch điện thoại công
cộng
PLMN : Public Land Mobile Network: Mạng di động mặt đất công cộng

MS : Mobile station : Trạm di động
OMC : Operation and Maintenance Center: Trung tâm vận hành và bảo dưỡng
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 5
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Hệ thống GSM được thiết kế để làm việc ở dải tần 900MHz (896 ÷ 960 MHz) và
qui định 8 khe thời gian cho mỗi kênh rộng 200KHz . Cấu trúc mạng gồm 3 phần
chính sau:
- Phân hệ vô tuyến RSS (Radio SubSystem) : Bao gồm phân hệ trạm gốc BSS và
MS
- Phân hệ chuyển mạch SS (Switching SubSystem) : Dùng cho các chức năng
chuyển mạch
- Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS (Operation and Maintenance SubSystem) :
Cung cấp các chức năng cần thiết cho toàn bộ hoạt động của mạng và cho việc thu
nhận thông tin về hoạt động của hệ thống.
1.2.1. Phân hệ vô tuyến (RSS)
1.2.1.1. Trạm di động MS
MS là một đầu cuối di động, tại MS có một khối nhỏ gọi là module nhận dạng
thuê bao SIM (Subscriber Identity Module). Đó là một khối vật lý tách riêng, chẳng
hạn là một IC Card còn gọi là Card thông minh. SIM cùng với thiết bị trạm ME
(mobile equipment) hợp thành trạm di động. Không có SIM, MS không thể thâm nhập
đến mạng trừ trường hợp gọi khẩn. Khi liên kết đăng ký thuê bao với Card SIM chứ
không phải với MS. Đăng kí thuê bao có thể sử dụng trạm MS khác nhau như của
chính mình. Điều này nảy sinh vấn đề MS bị đánh cắp, vì không có biện pháp để
chặn. Nếu đăng ký thuê bao bị lấy cắp thì khi đó cần một cơ sở dữ liệu chứa số liệu
phần cứng của thiết bị : Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR. EIR được nối với với MSC
qua một đường báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị. Bằng
cách này có thể ngăn chặn một MS không thể thâm nhập mạng.
1.2.1.2. Hệ thống trạm gốc BSS
BSS là một hệ thống đặc thù riêng cho tính chất tổ ong vô tuyến của GSM. BSS
giao tiếp trực tiếp với trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến. Vì thế nó bao

SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 6
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
gồm thiết bị thu/phát đường vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt khác BSS
giao tiếp với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch SS. Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối
các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với
những người sử dụng các viễn thông khác. BSS cũng phải được điều khiển do vậy nó
được đấu nối với phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMC. BSS bao gồm 2 loại thiết bị
là: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC.
 Khối BTS (Base Tranceiver Station)
Một BTS bao gồm thiết bị thu/phát, anten, và bộ xử lý tín hiệu đặc thù cho giao
diện vô tuyến. BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thuê bao MS, trao đổi
thông tin với MS qua giao diện vô tuyến. Có thể gọi BTS là các môdem vô tuyến
phức tạp có thêm các chức năng khác. Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực vùng
phủ sóng nhất định gọi là tế bào cell. Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển
đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải
mã tiếng đặc thù riêng cho GMS được tiến hành, tại đây cũng thích ứng tốc độ trong
trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS nhưng cũng có thể được
đặt xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC. TRAU thực hiện chuyển đổi mã
thông tin từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại
tiêu chuẩn (64 Kb/s) trước khi đến tổng đài, nó được điều khiển bởi BTS.
 Khối BSC (Base station controller)
Khối BSC là khối điều khiển trạm gốc nó có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao
diện vô tuyến qua các lệnh điều khiển từ xa. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định,
giải phóng kênh vô tuyến và chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS còn phía
kia được nối với MSC của phân hệ SS. Trong thực tế BSC được coi như là một tổng
đài nhỏ, có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chính của nó là quản lý các kênh ở vô
tuyến và chuyển giao. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa
BTS và BSC là giao diện A.bis.
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 7
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG

Các chức năng chính của BSC:
• Quản lý mạng vô tuyến : Việc quản lý mạng vô tuyến là quản lý các cell và các
kênh lôgic 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 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
BTS (số máy thu phát, tần cố cho ra 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 cuộc gọi : BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các
đấu nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi được BSC giám sát. Cưòng 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 quá
trình đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang các cell khác, nhằm đạt được chất
lượng cuộc gọi tốt nhất. Trong trường hợp chuyển giao MS sang cell của BSC khác
thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Bên cạnh đó BSC cũng có thể điều khiển
chuyển giao 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 ở
một tuyến nào đó, nó sẽ điều khiển tới một tuyến dự phòng.
1.2.2. Phân hệ chuyển mạch SS (Switching SubSystem)
Phân hệ chuyển mạch SS bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng
GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động
thuê bao. Chức năng chính của nó là quản lý thông tin giữa những người sử dụng
mạng GSM với nhau và với mạng khác.
Phân hệ chuyển mạch (SS) cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng khả
năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu cho người sử dụng hay
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 8
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG

báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo
hiệu kênh chung số 7, mạng này đảm bảo hoạt động giữa các phần tử của SS trong
một hay nhiều mạng GSM.
1.2.2.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Switching Center)
MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý các bộ điều khiển trạm
gốc BSC. Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và vùng ngoại ô có dân
cư khoảng 1 triệu ( với mật độ thuê bao trung bình ). MSC thực hiện chức năng
chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến
những thuê bao của GSM, một mặt GSM giao tiếp với phân hệ BSS mặt khác giao
tiếp với mạng ngoài thông qua cổng G-MSC (Gateway - MSC).
1.2.2.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home location Register)
HLR lưu giữ những số liệu cố định của thuê bao di động trong mạng như SIM,
các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông, không phụ thuộc
vào vị trí hiện thời của các thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của các
thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng, không có khả năng chuyển mạch
nhưng có khả năng quản lý hàng trăm nghàn thuê bao. Một chức năng con của HLR là
nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao AUC.
1.2.2.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR(Visitor Location Register)
Là cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của
MSC. Mỗi MSC có một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC.
Khi MS lưu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số
liệu về MS từ HLR, đồng thời HLR sẽ thông báo MS đang ở vùng MSC nào. Nếu sau
đó MS muốn thực hiện cuộc gọi VLR sẽ có thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi
mà không cần hỏi HLR. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí của MS ở vùng
MSC. Nhưng khi thuê bao tắt máy hoặc rời khỏi vùng hoạt động của MSC thì các số
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 9
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
liệu liên quan đến nó cũng hết giá trị. Vì vậy có thể coi VLR là hệ thống lưu giữ “hộ
khẩu tạm trú” của các thuê bao vãng lai.
1.2.2.4. Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR( Equipment Identity Register)

EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng thiết
bị quốc tế IMEI (Internationnal Mobile Equipment Identity) và chứa số liệu về phần
cứng của thiết bị. ME thuộc một trong 3 danh sách sau:
- ME thuộc danh sách trắng (White List): Tức là nó được quyền truy nhập và sử
dụng các dịch vụ đã đăng ký.
- ME thuộc danh sách xám (Gray List): Tức là có nghi vấn và cần kiểm tra.
- ME thuộc danh sách đen (Black List): Tức là nó bị cấm không cho phép truy nhập
vào mạng.
1.2.2.5. Trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center)
Được nối đến HLR, chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số nhận
thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đường vô tuyến cũng được AUC
cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi để riêng biệt 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 nhập mạng một cách trái phép.
1.2.2.6. Tổng đài di động cổng G-MSC (Gateway- Mobile Switching Center)
Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM/PLMN sẽ được định tuyến cho tổng đài
vô tuyến cổng G-MSC. Nếu môt người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện
cuộc gọi vào mạng GSM/PLMN : Tại tổng đài PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này đến
MSC có trang bị một chức năng gọi là chức năng cổng. Tổng đài MSC này còn gọi là
tổng đài MSC cổng, và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạng GSM. G-MSC sẽ phải
tìm ra vị trí của MS cần tìm. Điều này sẽ được thực hiện bằng cách hỏi HLR nơi MS
đăng ký. HLR sẽ trả lời khi đó MSC này sẽ định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 10
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này VLR sẽ xác định rõ hơn về vị trí của MS. Như vậy
có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM khi có sự khác biệt giữa thiết bị vật lý và
đăng ký thuê bao.
1.2.2.7. Khối IWF
Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn

của GSM với các mạng này. Thích ứng này gọi là chức năng tương tác IWF. IWF bao
gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. IWF có thể thực hiện trong
cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng.
1.2.3. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS (Operation and Support System)
OSS thực hiện 3 chức năng chính sau:
•
Khai thác: là 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 2 cell Nhờ vậy nhà
khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách
hàng và kịp thời nâng cấp. Khai thác còn thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề
xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai và mở
vùng phủ sóng. Ở viễn thông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy vi tính và
tập trung ở một trạm.
•
Bảo dưỡng: Có nhiệm vụ phát hiện, định vị, và sữa chữa các sự cố và hỏng hóc. Nó
có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị ở hệ thống viễn thông hiện đại có khả
năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra. Bão dưỡng gồm
các hoạt động tại hiện trường như thay thế các thiết bị có sự cố, cũng như việc sử
dụng phần mềm điều khiển từ xa.
⇒ Hệ thống khai thác và bảo dưỡng được xây dựng trên nguyên lí của mạng quản
lý viễn thông TMN. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là trung tâm vận
hành và bão dưỡng OMC (Operation and Maintenance Center).
•
Quản lý thuê bao: Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ
đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 11
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung. Nhà khai thác có thể thâm nhập
được các thông số thuê bao nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác là tính cước cuộc
gọi rồi gửi đến nhà thuê bao. Khi đó HLR, SIM- Card đóng vai trò như một bộ phận

quản lý thuê bao.
1.3. Các giao diện cơ bản của mạng GSM
1.3.1. Giao diện nội bộ :
Giao diện nội bộ mạng GSM lấy hệ thống báo hiệu số 7 (CCS7) làm cơ sở cho
quá trình điều khiển việc trao đổi thông tin giữa các phần tử của mạng khi cung cấp
các dịch vụ thuê bao và quản lý mạng.
1.3.1.1. Giao diện vô tuyến(U
m
)
Giao diện vô tuyến U
m
là giao diện giữa BTS và MS. Đây là giao diện quan trọng
nhất, quyết định lớn nhất đến chất lượng dịch vụ mạng GSM.
Giao diện này cung cấp một số lượng các kênh lôgic. Thông tin về người sử
dụng ( thoại, dữ liệu) được truyền dẫn qua các kênh thông tin. Các tín hiệu điều khiển
được truyền qua các kênh điều khiển. Các kênh điều khiển là các kênh sau :
- Kênh quảng bá: Cho việc hiệu chỉnh tần số, đồng bộ và điều khiển.
- Kênh điều khiển chung: Cho nhắn tin, truy nhập ngẫu nhiên và cấp quyền truy cập.
- Kênh điều khiển dành riêng: Điều khiển kết hợp chậm, điều khiển kết hợp nhanh
và điều khiển độc lập.
Trong GSM, giao diện vô tuyến sử dụng cả hai phương thức phân kênh theo tần
số và phân kênh theo thời gian.
1.3.1.2. Giao diện A
bis
Giao diện A
bis
là giao diện giữa BTS và BSC. Giao diện này được sử dụng để trao
đổi thông tin thuê bao (thoại, số liệu ) và thông tin điều khiển (báo hiệu, đồng bộ ).
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 12
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG

BSC kiểm soát BTS qua giao diện này. Giao diện A
bis
sử dụng đường truyền chuẩn
PCM32 (2.4Mb/s) với mã sữa sai CRC4 theo CCITT, G732. Giao thức trong kênh
báo hiệu tuân theo chuẩn CCITT LAPD.
1.3.1.3. Giao diện A
Giao diện A là giao diện giữa MSC và BSC, qua bộ chuyển đổi mã TRAU. Giao
diện A sử dụng các luồng chuẩn P32 và nó sử dụng báo hiệu CCS7 (gồm MTP, SCCP
và BSSAP).
1.3.1.4. Giao diện B
Giao diện B là giao diện giữa MSC và VLR đã được tiêu chuẩn hoá ở GSM pha
1. Giao diện này sử dụng CCS7 để trao đổi số liệu giữa MSC và VLR, như các số liệu
về quyền truy nhập của thuê bao, số nhận dạng các thuê bao vãng lai, và các số liệu
cần trao đổi giữa tổng đài và thuê bao trong thời gian nối mạch…
1.3.1.5. Giao diện C
Giao diện C là giao diện giữa MSC và HLR. Giao diện này sử dụng CCS7 và
được quy định phần ứng dụng riêng cho GSM-MAP. MSC sử dụng giao diện này để
truy nhập HLR lấy số liệu trong các trường hợp:
- Số Roaming của MS khi có cuộc gọi từ mạng PSTN vào PLMN qua cổng G-MSC
- Thông tin định tuyến từ HLR tới G-MSC khi có cuộc gọi từ mạng PSTN vào mạng
di động PLMN.
1.3.1.6. Giao diện D
Giao diện D là giao diện giữa VLR và HLR. Giao diện này sử dụng MAP để trao
đổi số liệu về các thuê bao di động giữa các cơ sở của VLR và HLR như:
- Các tham số về quyền truy nhập mạng của thuê bao.
- Tái thiết lập lại số liệu của thuê bao trong VLR khi cần thiết.
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 13
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
- Khi có cuộc gọi từ mạng PSTN vào mạng GSM, HLR sẽ chuyển yêu cầu của G-
MSC về MSRN cho VLR.

- Thiết lập mới các số liệu của thuê bao cho VLR khi MS di chuyển từ vùng phục vụ
khác tới.
- Xử lý và lưu giữ các thông tin liên quan đến dịch vụ phụ khi có thuê bao nào đó
yêu cầu.
1.3.1.7. Giao diện E
Giao diện E là giao diện giữa các tổng đài trong mạng GSM. Giao diện E được sử
dụng để thiết lập các cuộc nối giữa các thuê bao thuộc vùng kiểm soát của các tổng
đài khác nhau. Giao diện này sử dụng luồng PCM 32 cùng các kênh CCS7. Phần ứng
dụng của CCS7 là MAP và ISUP.
1.3.1.8. Giao diện F
Giao diện F là giao diện giữa EIR và MSC. Giao diện F sử dụng MAP để MSC
trao đổi số liệu về việc nhận dạng thiết bị thuê bao quốc tế IMEI với các cơ sở dữ liệu
đã được ghi sẵn trong EIR khi cần kiểm tra các thuê bao MS.
1.3.1.9. Giao diện G
Giao diện G là giao diện giữa các VLR. Giao diện này được các VLR sử dụng để
trao đổi số liệu về MS trong quá trình tạo lập và lưu giữ hộ khẩu tạm trú của các MS
đó. Giao diện G sử dụng CCS7 với phần ứng dụng MAP để trao đổi những thông tin
như:
- Gửi các yêu cầu về IMSI từ VLR cũ sang VLR mới.
- Gửi các yêu cầu về tham số quyền truy nhập của thuê bao từ VLR này sang VLR
khác khi di chuyển giữa hai MSC tương ứng.
1.3.1.10. Giao diện Ater
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 14
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Giao diện Ater là giao diện giữa BSC và TRAU, thông qua giao diện này TRAU
sẽ chuyển các kênh Traffic từ BSC có tốc độ 13Kb/s thành kênh tiêu chuẩn có tốc độ
64Kb/s và ngược lại.
1.3.2. Giao diện ngoại vi :
Các giao diện ngoại vi với các mạng khác như: PSTN, ISDN, PSDN hay với các
PLMN khác sử dụng R2, CCS7 hay X25 tuỳ thuộc vào từng mạng cụ thể.

1.3.2.1. Giao diện với OMC
Đây là giao diện giữa OMC và các phần tử của mạng như MSC, VLR, HLR, EIR,
BSC … Do chức năng của các phần BSS và NSS khác nhau nên hiện nay OMC được
thiết kế riêng cho từng hệ thống. Giao diện này nhằm mục đích điều hành, khai thác
và bảo dưỡng các phần tử trong mạng.
1.3.2.2. Giao diện với PSTN
Giao diện giữa các mạng GSM với mạng thoại PSTN được chuẩn hoá bằng các
luồng PCM 32, với hệ thống báo hiệu CCS7. Chỉ có các dịch vụ có mặt ở cả hai mạng
mới cung cấp được cho các cuộc nối liên quan đến thuê bao trong mạng thoại.
1.3.2.3. Giao diện với ISDN
Giao diện mạng GSM với ISDN được chuẩn hoá theo tiêu chuẩn của giao diện
ISDN (giao diện sơ cấp) và sử dụng hệ thống báo hiệu CCS7 để cung cấp các dịch vụ
thoại số liệu
1.3.2.4. Giao diện với PSDN
Giao diện với mạng số liệu X25 cũng được tiêu chuẩn hoá ở GSM. Cấu trúc của
giao diện phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng nhà khai thác. Trong thực tế, việc
cung cấp dịch vụ số liệu trong mạng GSM theo tiêu chuẩn X25 khá phức tạp cả phần
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 15
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
cứng cũng như phần mềm của mạng, do vậy giá thành rất cao. Đồng thời, việc ghép
nối với PSDN cũng cần thiết bị tương ứng PAD. Hơn nữa dịch vụ số liệu trong GSM
cho đến hiện nay không mấy hấp dẫn và ít phát triển.
1.3.2.5. Giao diện với GSM qua PSTN/ISDN
Giao diện giữa các mạng GSM với nhau thông qua PSTN hoặc ISDN được tiêu
chuẩn hoá cho GSM. Giữa các MSC của hai loại báo hiệu được trao đổi khi nối mạng:
- Các chức năng xử lý cuộc gọi cơ bản phụ thuộc vào hệ thống báo hiệu của mạng
cố định (CCS7, ISUP, R2)
- Các chức năng của MAP dành riêng cho GSM được quy định trong SCCP của hệ
thống báo hiệu số 7.
1.4. Báo hiệu trong mạng di động

Vấn đề báo hiệu trong mạng di động phức tạp hơn nhiều trong mạng điện thoại
thông thường vì tính chất di động của các thuê bao trong mạng. Trong mạng di động
các thuê bao di động (MS) có thể di chuyển quanh mạng nên phải có yêu cầu cập nhật
vị trí địa lý của MS và xử lý việc thay đổi kênh lưu lượng (chuyển ô) khi MS di
chuyển từ ô này sang ô khác. Điều này phải có một báo hiệu nhanh và mạnh. Mạng di
động số sử dụng hệ thống báo hiệu số 7.

SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 16
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Hình 1.2 : Sơ đồ báo hiệu trong mạng GSM
Các bản tin báo hiệu trong việc thiết lập một cuộc gọi :
1.4.1. Cuộc gọi thuê bao di động gọi thuê bao cố định
Giả thiết MS hoạt động rồi và người sử dụng MS muốn thực hiện một cuộc gọi.
Thuê bao này sẽ quay tất cả các chữ số của thuê bao B và bắt đàu thủ tục này bằng
cách nhấn phím phát khởi đầu một tin báo “yêu cầu kênh” từ MS đến BSS. Điều này
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 17
MAP (chuyển ô)
ISUP
Hệ
thống
chuyển
mạch
SS
MAP
ISUP
MAP
MAP
MAP
MAP
MAP

ISD
N
GMS
C
MS
C
PST
N
ISUP
BSC
MS
LAPD
BTS
LAPDm
Hệ
thống
trạm
gốc BTS
BSSAP
VLR
VLR
AUC
HLR
EIR
MSC
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
được thực hiện bằng việc BSS chỉ định một kênh điều khiển riêng (DCCH) và một
kênh báo hiệu giữa MS và BSS được thiết lập. Các bước tiến hành:
- b1 : Tin báo “yêu cầu dịch vụ” được gửi tới MSC, sau đó tiếp tục được
chuyển đến VLR. VLR sẽ tiến hành quá trình nhận thực nếu MS trước đây được đăng

ký ở VLR này, nếu không VLR sẽ lấy các thông số nhận thực từ HLR.
- b2 : Nhận thực thuê bao diễn ra bằng cách sử dụng tin báo nhận thực và các
thuật toán mật mã. Nếu nhận thực thành công thì có thể tiếp tục thiết lập cuộc gọi.
Nếu mật mã được sử dụng thì nó bắt đầu từ thời gian này.
- b3 : Tin báo “thiết lập” được gửi tới MSC cùng với thông tin về cuộc gọi (loại
cuộc gọi, số được gọi…) . Tin báo này hướng từ MSC tới VLR.
- b4 : MSC có thể khởi đầu việc kiểm tra IMEI của MS.
- b5 : Trong việc trả lời tin báo được thiết lập ở bước 4, VLR gửi tin báo “cuộc
gọi hoàn thành” cho MSC, MSC sẽ thông tin cho MS phương thức tiến hành cuộc gọi.
- b6 : MSC chỉ định một kênh lưu lượng tới BSS (lệnh chỉ định), BSS này lại ấn
định một kênh lưu lượng trên giao diện vô tuyến. MS trả lời tới BSS (BSS này trả lời
tới MSC) với tin báo “hoàn thành địa chỉ - ACM ”.
- b7 : Một tin báo “địa chỉ đầu và địa chỉ cuối- IFAM (Initial Final Address
Message)” được gửi tới PSTN. Rung chuông được sử dụng ở MS trong việc trả lời
cho báo chuông mà MSC gửi tới MS khi PSTN trả lời với một tin báo “hoàn thành địa
chỉ”.
- b8 : Khi PSTN trả lời “trả lời - ANS” tin báo “đấu nối ” được hướng tới MS từ
MSC, dừng rung chuông tới MS. Sau đó MSC nối một kênh lưu lượng GSM tới mạch
PSTN, như vậy việc đấu nối được hoàn thành.
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 18
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG

SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 19
Yêu cầu kênh
Ân định DCCH
Kênh báo được thiết
lập
Yêu cầu dịch vụ
Nhận thực
Đặt chế độ mật mã

Thiết lập
Yêu cầu ID thiết bị
Cuộc gọi hoàn thành
Phương thức tiến
hành cuộc gọi
Lệnh chỉ định
Hoàn thành chỉ định
Địa chỉ đầu và địa
chỉ cuối (IFAM)
Hoàn thành địa chỉ
ACM
Báo chuông
Trả lời (ANS)
Đấu nối
Khẳng định đấu nối
<RACH>
<AGCH>
<SDCCH>
CR
Các chi tiết
thuê bao nếu
cần thiết
Các chi tiết
thuê bao
<SDCCH>
(Thông tin
cuộc gọi)
CC
<SDCCH>
<SDCCH>

(Kênh)
Mạch
<FACCH>
(TCH)
<FACCH>
<FACCH>
<FACCH>
<TCH>
Bắt đầu tính cước
MS BSS MSC VLR HLR PSTN EIR
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Hình1.3: Sơ đồ các bản tin báo hiệu trong việc thiết lập một cuộc gọi: thuê bao di
động gọi thuê bao cố định
1.4.2. Cuộc gọi thuê thuê bao cố định gọi bao di động
- b1 : Một tin báo “địa chỉ bắt đầu và địa chỉ kết thúc” C7 đến GMSC. MS được
gọi sẽ nhận được dạng bằng số MSISDN của nó.
- b2 : Sử dụng tin báo “gửi thông tin định tuyến” cùng với MSISDN của MS,
GMSC yêu cầu thông tin định tuyến từ HLR. Nó hướng tin báo kèm theo TMSI của
MS tới VLR. VLR này cung cấp nhận dạng vùng định vị LAI của vùng định vị mà
MS hiện thời đang ở đó. Thông tin yêu cầu sẽ cho phép GMSC nhận dạng MSC mà
IFAM phải được định hướng tới.
- b3 : VLR trả lời bằng tin báo “khẳng định thông tin định tuyến” mà hiện tại
được gắn với một MSRN. MSRN này hoặc vừa mới được lấy từ nguồn tin chung
MSRN của nó hoặc vừa mới được liên kết với MS bị gọi. GSMC bây giờ sẽ gửi một
IFSM mà vùng phục vụ chứa MS cùng với số lưu động của thuê bao di động
(MSRN).
- b4 : MSC khách sau đó sẽ yêu cầu thông tin thiết lập cuộc gọi từ VLR (gửi
thông tin cho thiết lập cuộc gọi).
- b5 : Trả lời của VLR là tin báo “nhắn tin” quay trở lại MSC, nó chứa thông tin
được yêu cầu. Sau đó MSC gửi yêu cầu “nhắn tin” tới MS qua BSS.

- b6 : MS trả lời và yêu cầu một kênh lưu lượng riêng (DCCH) từ BSS (“yêu cầu
kênh”) và kênh báo hiệu ở giao diện vô tuyến được thiết lập. Một khi đã được thiết
lập kênh DCCH này mang “trả lời tin nhắn” tới BSS mà chuyển tiếp nó tới VLR qua
MSC.
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 20
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
- b7 : Thuê bao MS nhận thực và chế độ mật mã được thiết lập. Tin báo “cuộc
gọi hoàn thành ” sau đó được gửi tới MSC từ VLR. Nó được chuyển tới MS qua BSS
như tin báo “thiết lập”.
- b8 : MS gửi tin báo “khẳng định cuộc gọi ” tới MSC. Tin báo này chỉ ra MS
có khả năng nhận một cuộc gọi và MSC gửi tin báo “hoàn thành địa chỉ - ACM” tới
GMSC mà chuyển tiếp nó tới PSTN. Thuê bao mặt đất bây giờ sẽ nghe tiếng chuông
rung.
- b9 : Sau đó, MSC ấn định một kênh lưu lượng tới BSS (“lệnh chỉ định”) mà
đến lượt mình BSS lại chỉ định một kênh lưu lượng trên giao diện vô tuyến. MS trả
lời BSS (BSS trả lời MSC) với tin nhắn “hoàn thành việc chỉ định”. Bấy giờ MS rung
chuông và gửi tin báo “rung chuông” tới MSC như một sự khẳng định.
- b10 : Khi thuê bao GSM trả lời, MS gửi tin báo “đầu cuối” tới MSC. MSC
khẳng định đầu cuối và gửi “Trả lời – ANS” tới GMSC và PSTN. Âm chuông của
thuê bao mặt đất tắt, GMSC và MSC nối kênh lưu lượng GSM và mạch PSTN với
nhau.

SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 21
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 22
Địa chỉ đầu và địa
chỉ cuối IFAM
Gửi thông tin vô
tuyến
Thừa nhận thông

tin định tuyến
Địa chỉ đầu và địa
chỉ cuối IFAM
Yêu cầu nhắn tin
Gửi thông tin cho
thiết lập cuộc gọi
Nhắn tin
Yêu cầu kênh
Ấn định DCCH
Kênh báo hiệu
được thiết lập
Cuộc gọi hoàn
thành
Thiết lập
Khẳng định cuộc
gọi
Hoàn thành địa chỉ
Lệnh chỉ định
Hoàn thành chỉ định
Báo chuông
Đấu nối
Khẳng định
đấu nối
Trả lời
(ANS)
MS BSS MSC VLR HLR GMSC PSTN
(TMSI)
MSISDN
MSISDN
(TMSI)

(MSRN)
(MSRN)
(MSRN)
(MSRN)
(LAI&TMSI)
<PCH>
(TMSI)
<RACH>
<AGCH>
<SDCCH>
<SDCCH>
(TMSI)
TMSI và tình
trạng
Tình trạng
(TMSI)
<SDCCH>
<SDCCH>
(Kênh (Mạch)
<FACCH>
<FACCH>
<TCH>
<FACCH>
<FACCH>
<TCH>
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Hình1.4: Sơ đồ các bản tin báo hiệu trong việc thiết lập một cuộc gọi: thuê bao cố
định gọi thuê bao di động
1.5. Đặc điểm tổng quát của mạng di động GSM
Hiện nay xã hội phát triển mạnh mẽ kéo theo đó nhu cầu về sử dụng các dịch vụ

viễn thông ngày càng cao . Do đó, đòi hỏi các dịch vụ viễn thông phải chú trọng đến
cả số lượng và chất lượng của dịch vụ. Với nước ta hiện nay , việc sử dụng GSM như
tiêu chuẩn của mạng di động GSM. Từ cấu trúc của mạng GSM, ta có thể tổng hợp
nên các đặc điểm chủ yếu của tiêu chuẩn GSM như sau:
- Số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích cho các thuê bao cả trong thông tin thoại và
truyền số liệu.
- Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng có sẵn như
PSTN, ISDN bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.
- Một hệ thống GSM quốc gia có thể cho nhập mạng và quản lý mọi máy thuê bao
di động theo tiêu chuẩn GSM.
- Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động.
- Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng loại máy đầu cuối thông tin di động khác nhau như:
máy xách tay, máy cầm tay, máy đặt trên ôtô…
- Sử dụng băng tần 900MHz và 1800MHz với hiệu quả cao bởi sự kết hợp giữa hai
phương pháp TDMA và FDMA.
- Giải quyết hạn chế dung lượng, thực chất dung lượng tăng lên nhờ việc sử dụng
tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ do vậy số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên.
1.6. Chỉ tiêu kỹ thuật chung của mạng GSM
Từ cấu trúc chung và các giao diện cơ bản, báo hiệu trong mạng . Mạng GSM đưa
ra các chỉ tiêu kỹ thuật chung cho BTS và MS như sau :
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 23
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
Downlink (từ BTS đến MS) Uplink (từ MS đến BTS)
Công suất Tx @ TCU 44
dBm
Công suất Tx MS 33
dBm
Suy hao ghép 0dB Độ tăng ích anten MS 0dBi
Suy hao lọc Tx hay suy hao
Duplexer

1dB Tổng EIRP =
3dBm+0dBi
33
dBm
Tổng công suất Tx @ top
rack = 44dBm -1dB
43dB
Suy hao fidơ 3dB Độ tăng ích anten BTS 17
dBi
Độ tăng ích anten BTS 17
dBi
Hệ số phân tập 2
dB
Tổng EIRP = 43dBm - 3dB
+ 17dBi
57
dBm
Suy hao fidơ 3
dB
Độ nhạy Rx BTS -10
dBm
Độ nhạy Rx MS -102
dBm
Độ tăng ích anten MS 0dBi Dự trữ fading 90%
vùng phủ sóng
6
dB
Dự trữ fading 90% vùng
phủ sóng
6dB Dự trữ nhiễu 3

dB
Dự trữ nhiễu 3dB Suy hao anten/body 0dB
Suy hao anten/body 0dB
Suy hao đường truyền cho
phép max = 57dBm – (
-102dBm) – 6dB-3dB
150d
B
Suy hao đường truyền
cho phép max=33dBm
+ 17dBi +2dB-3dB-(-
107dBm)-6dB-3dB
147
dB
Link balance = downlink -
uplink
3dB
Suy hao đường truyền lớn
nhất cần thiết kế KU
147
dB
Bảng 1.1: Quỹ truyền sóng GSM900/ không sử dụng MHA/ hai tần số/sử dụng ghép
trên không
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 24
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: Th.s VÕ THỊ HƯƠNG
1.7. Kết luận chương
Chương này đã tìm hiểu một cách tổng quát về cấu trúc mạng GSM và
trình bày cụ thể từng khối trong cấu trúc mạng GSM. Qua đó chúng ta có
thể áp dụng vào thực tế khi tiến hành định vị và sửa chữa các bộ phận
trong cấu trúc mạng GSM trong thực tế. Nhằm xây dựng một mạng GSM

hoàn thiện.
SVTH: Phạm Xuân Hải Trang 25