Thiết kế xây dựng trạm BTS phục vụ cho một vùng và kiểm tra hoạt động trạm BTS bằng phương pháp đo driver test

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
MỤC LỤC
BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT 2
4
LỜI MỞ ĐẦU 4
CHƯƠNG I: MẠNG DI ĐỘNG GSM 5
1.1 Giới thiệu chung 5
1.2 Các đặc trưng cơ bản của hệ thống GSM 6
1.3 Cấu trúc mạng GSM 7
1.4.1 MS (Mobile station) 7
1.4.2 BSS (Base Station System - Hệ thống trạm gốc) 8
1.4.3 NSS (Network Switching System - Hệ thống chuyển mạch) 9
1.4.4 Khối TRAU 11
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ BTS HÃNG ALCATEL - LUCENT 12
2.1 Giới thiệu chung về BTS 12
2.1.1 Khái niệm về BTS 12
2.1.2 Vị trí của BTS trong hệ thống GSM 12
2.1.3 Phân loại BTS 13
2.2.1 Cấu trúc chung của hệ thống BTS 15
2.2.2 Cấu trúc và chức năng của các khối chính trong hệ thống BTS 16
2.3 Nguyên lý hoạt động của BTS 19
2.3.1 Kết nối các khối chức năng trong hệ thống BTS 19
2.3.2 BCB (Base Station Control Bus) 19
2.3.3 BSII (Base Station Internal Interface) 20
2.3.4 Nguyên lý hoạt động của BTS 20
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN MẠNG DI ĐỘNG GSM 22
3.1 Lưu lượng trong mạng GSM 22
3.2 Cấp độ dịch vụ - GoS (Grade of Service) 23
3.3 Nhiễu đồng kênh C/I 24
3.4 Tái sử dụng lại tần số 25
3.4.1 Khái Niệm 25

3.4.2 Các mẫu tái sử dụng tần số 28
3.5 Các cấu hình của trạm BTS 33
3.5.1 Cấu hình 4/4/4 (cấu hình Full) 34
3.5.2 Cấu hình 2/2/2 34
CHƯƠNG IV: DRIVE TEST TRONG MẠNG GSM 35
4.1 Mục đích của việc thực hiện Drive Test 35
4.2 Thiết bị đo và thủ tục đo drive test 35
4.2.1 Đội Drive test 35
4.2.2 Thiết bị Drive test và các nguồn hỗ trợ 35
4.2.3 Thủ tục đo 36
4.3 Drive test trong chu trình tối ưu 38
4.3.1 Drive test 39
4.3.2 Phân tích dữ liệu 40
4.3.3 Yêu cầu thay đổi cấu hình Site 52
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
1
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
4.3.4 Thực hiện 53
CHƯƠNG V: BÀI TOÁN THỰC TẾ 54
5.1 Xây dựng các trạm BTS phục vụ cho một vùng 54
5.1.1 Các yếu tố cần quan tâm trước khi đi vào tính toán 54
5.1.2 Bài toán thực tế 54
5.2 Báo cáo Drive test chất lượng mạng tại Bát Tràng – Hà Nội 58
Thực hiện Drive Test trạm Bát Tràng và phân tích ta có kết quả sau: 58
5.2.1Thống kê cuộc gọi 58
5.2.2 Thống kê KPIs DT ngày 15-10-2011 59
5.2.3Logfile call 59
5.2.4Logfile Scanning 61
5.2.5Phân tích: 62
KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT
AB Access Burst Cụm truy nhập
AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập
AMPS
Advanced Mobile Phone
System
Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc
BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
C/A Carrier to adjacent ratio Tỷ số sóng mang trên sóng lân cận
C/I Carrier to interference ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu
CI Cell Identity
Nhận dạng ô để xác định vị trí trong
vùng định vị
C/R Carrier to reflection ratio Tỷ số sóng mang trên sóng phản xạ
CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung
CCITT
International Telegraph &
Telephone Consultative
Committee
Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện thoại
và điện báo

CEPT
European Conference of Postal
and Telecommunication
Liên minh châu Âu về bưu chính
viễn thông
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
2
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng
DCS
Data Communication
Subsystem
Phân hệ thông tin số liệu
DCS Digital cellular System Hệ thống tổ ong số
EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
ETSI
European Telecommunication
Standards Institude
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu
FACCH
Fast Associated Control
Channel
Kênh điều khiển liên kết nhanh
FB Frequency Correction Burst Cụm hiệu chỉnh tần số
FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số
FDMA
Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
GMSC Gateway MSC MSC cổng

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM
Global System for
Mobile Communication
Thông tin di động toàn cầu
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú
IMEI
International Mobile Equipment
Identity
Nhận dạng thiết bị di động quốc tế
IMSI
International Mobile Subscriber
Identity
Nhận dạng thuê bao di động quốc tế
ISDN
Integrated Service Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
ISI Intersymbol Interference Nhiễu giao thoa giữa các kí hiệu
IWF Inter Working Function Chức năng tương tác
LA Location Area Vùng định vị
LAC Location Area Code Mã vùng định vị
LAI Location Area Identity Nhận dạng vùng định vị
MCC Mobile Country Code Mã quốc gia
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện
MNC Mobile Network Code Mã mạng di động
MOU Memoradum Uderstanding Bản ghi nhớ
MS Mobile Station Trạm di động
MSC

Mobile services Switching
Center
Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ
di động
MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động
MSRN
Mobile Station Roaming
Number
Số lu động trạm di động
NB Normal Burst Cụm bình thường
NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động Bắc Âu
OMC Operation and Maintenance Trung tâm bảo dưỡng và vận hành
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
3
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Center
OSS Operation and Support System Hệ thống khai thác và hỗ trợ
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã
PIN Personal Identification Number Số nhận dạng cá nhân
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PSPDN
Packet Switch Public Data
Network
Mạng số liệu công cộng chuyển
mạch gói
PSTN
Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch

công cộng
RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RAND Random number Số ngẫu nhiên
SACCH
Slow Associated Control
Channel
Kênh điều khiển liên kết chậm
SB Synchronization Burst Cụm đồng bộ
SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ
SDCCH
Stand alone Dedicated Control
Channel
Kênh điều khiển riêng đứng một
mình
SIM Subscriber Identity Module Môđun nhận dạng thuê bao
SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin ngắn
SRES Signed Response Mật khẩu
SS Switching System Hệ thống chuyển mạch
TACS
Total Access Communication
System
Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ
TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TMN Telecommunication
Management Network
Mạng quản lý viễn thông
TRAU
Transcoder/Rate Adaptation
Unit

Khối chuyển đổi mã và thích ứng
tốc độ
VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú
CGI Cell Global Indentity Nhận dạng ô toàn cầu
LAC Lacation Area Code Mã định vị vùng

LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin liên lạc là một nhu cầu của bất kỳ một xã hội phát triển nào. Để đáp
ứng nhu cầu liên lạc ngày càng cao của xã hội, thông tin di động đã được nghiên
cứu phát triển từ rất sớm, bắt đầu với các hệ thống thông tin di động sử dụng công
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
4
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
nghệ analog, cho đến nay các mạng di động sử dụng công nghệ số đã được ứng
dụng rộng rãi và phát triển vô cùng mạnh mẽ.
Thông tin di động đang triển khai ở Việt Nam bao gồm 2 hệ.
+ Sử dụng công nghệ GSM: MobiFone, VinaFone, Viettel, VietnamMobile,
Beeline (GTEL).
+ Sử dụng công nghệ CDMA: EVN Telecom, và S-Fone.
Trong đó số lượng thuê bao sử dụng công nghệ GSM là áp đảo.
Đứng trước sự phát triển của số lượng thuê bao trong thời gian tới và nhu cầu
tăng cao về các dịch vụ cao cấp hơn của khách hàng. Các nhà mạng cần phải thực
hiện mở rộng dung lượng và nâng cấp cho mạng lưới. Việc nghiên cứu và đưa ra
các giải pháp kỹ thuật có khả năng áp dụng thực tế và triển khai trong thời gian
ngắn là vô cùng cần thiết.
Đề tài: “Thiết kế xây dựng trạm BTS phục vụ cho một vùng và kiểm tra hoạt
động trạm BTS bằng phương pháp đo Driver Test”
Trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp, mặc dù em đã cố gắng nhiều nhưng
do trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự
phê bình, góp ý của thầy cô và bạn bè.

Trước khi trình bày nội dung đề tài này, em xin chân thành cảm ơn tới các thầy
cô trong bộ môn vô tuyến cũng như các thầy cô trong khoa Vật Lý thuộc trường ĐH
KHTN đã trang bị cho em kiến thức trong suốt bốn năm học vừa qua.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Vũ Thành Thái đã tận tình giúp đỡ,
trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận.
Em cũng chân thành cảm ơn tới anh Nguyễn Thành Hưng, Trưởng Phòng kỹ
thuật - công ty Cổ phần Phát triển Dịch vụ Viễn thông ITC đã cung cấp tài liệu và
hướng dẫn em hoàn thành khóa luận.
Cuối cùng, là lời cảm ơn sâu sắc em muốn gửi đến gia đình cùng bạn bè đã
động viên giúp đỡ em trong suốt thời gian qua để em có điều kiện hoàn thành tốt
nhất khóa luận tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện
Ngô Ngọc Cảnh
CHƯƠNG I: MẠNG DI ĐỘNG GSM
1.1 Giới thiệu chung
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
5
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Khái niệm GSM được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1982, là chữ viết tắt của
Groupe Speciale Mobile, là tổ chức thuộc Hội đồng Bưu chính và Viễn thông Châu
Âu CEPT (Conference Europeenne des Postes et Telecommunications). Tổ chức
này được giao nhiệm vụ phát triển một chuẩn mới dùng cho liên lạc di động trong
dải tần 900MHz, và kết quả của nó chính là mạng GSM lần đầu tiên vào năm 1991.
Trong năm này, từ GSM cũng chuyển đổi ý nghĩa, trở thành chữ viết tắt của cụm từ
“Hệ thống thông tin di động toàn cầu” (Global System for Mobile
Communications), và người ta cũng đề ra tiêu chuẩn cho mạng GSM hoạt động
trong băng tần 1800MHz, được gọi là hệ thống DCS1800.
Từ đó đến nay, nhờ đặc tính chuẩn hóa rộng rãi trên toàn thế giới cùng với khả
năng chuyển vùng quốc tế mạnh mẽ, GSM đã đạt được những thành công vô cùng
to lớn trong sự phát triển. Theo số liệu báo cáo của hiệp hội GSM GSMA (GSM

Association), tính cho đến tháng 4 năm 2008, đã có 3 tỷ thuê bao di động sử dụng
công nghệ GSM với tổng số 218 nhà khai thác trên phạm vi toàn thế giới.
Xuất phát điểm ban đầu, GSM chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu tốc độ
thấp, GSM cũng có các ưu điểm như: tính bảo mật cao, khả năng chống nhiễu mạnh
mẽ, hiệu suất sử dụng phổ cao. Từ hệ thống GSM ban đầu chỉ cung cấp dịch vụ
thoại là chủ yếu, GSM đã được tích hợp thêm các chức năng như gửi tin nhắn
(SMS), hiển thị số điện thoại gọi đến, chuyển cuộc gọi… Để đáp ứng yêu cầu
truyền dữ liệu với tốc độ cao, GSM đã được phát triển thêm với “Dịch vụ gói dữ
liệu vô tuyến tổng quát” GPRS (General Packet Radio Service), đưa tốc độ truyền
dữ liệu trên cơ sở mạng vô tuyến GSM có thể lên đến 171.2 kbit/s.
Ngày nay, trước nhu cầu ngày càng cao về thông tin di động, đặc biệt là các ứng
dụng yêu cầu tốc độ dữ liệu cao, mạng 3G là một xu hướng tất yếu, trong đó GSM
không phải là ngoại lệ. Trong quá trình nâng cấp và dịch chuyển đó, tính hiệu quả là yếu
tố vô cùng quan trọng, do đó đòi hỏi sự thay đổi tối thiểu trong cấu trúc mạng lưới,
cơ sở hạ tầng kỹ thuật mạng. Theo lộ trình đã được các tổ chức chuẩn hóa đưa ra và
được các nhà khai thác chấp nhận rộng rãi, mạng GSM sẽ trở thành mạng thông tin
di động băng rộng thế hệ 3G với môi trường truy nhập WCDMA trong tương lai.
1.2 Các đặc trưng cơ bản của hệ thống GSM
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
6
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
+ GSM nguyên thuỷ hoạt động ở băng tần 900 MHz với kênh đường xuống:
890- 915 MHz và kênh đường lên: 935 - 960 MHz.
+ DCS 1800 (Digital Cellular System) hoạt động ở băng tần 1800 MHz với
kênh đường xuống: 1710 - 1785 MHz và kênh đường lên: 1805 - 1880MHz.
+ PCS 1900 (Personal Communication Services) hoạt động ở băng tần 1900
MHz với kênh đường xuống: 1850 - 1910 MHz và kênh đường lên: 1930 - 1990 MHz.
+ Khoảng cách song công (Khoảng cách giữa tần số lên và tần số xuống) của
GSM 900, DCS1800 và PCS 1900 lần lượt là 45MHz, 95MHz và 80MHz.
+ Khoảng cách giữa các kênh lân cận (đường lên hoặc đường xuống) là 200 kHz.

+ Phương thức truy cập là TDMA cho phép nhiều cuộc gọi khác nhau cùng
chia sẻ một tần số.
1.3 Cấu trúc mạng GSM
1.4 Chức năng các khối trong hệ thống GSM
1.4.1 MS (Mobile station)
MS là thiết bị dùng để truy cập vào mạng. Một MS gồm hai thành phần chính
độc lập:
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
BSC
TRAU
MSC
VL
R
HL
R
EIR
AuC
Các
mạng
khác:
PSTN,
PLMN,
ISDN.
Abis
interface
Um
interface
Ater
interface
A interface

OMC
BSS
NSS
Hình vẽ 1.1: Cấu trúc mạng GSM
7
MS BTS
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
- Thiết bị đầu cuối (ME - Mobile Equipment).
+ Thiết bị đầu cuối bao gồm điện thoại di động hoặc một thiết bị có thể truy cập vào mạng.
+ Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di
động IMEI (nternational Mobile Equipment Identity).
- SIM (Subcriber Identity Module)
+ SIM là một card thông minh dùng để nhận dạng đầu cuối. Đầu cuối không thể
hoạt động nếu không có SIM. SIM lưu trữ các thông tin liên quan đến thuê bao di
động, các dịch vụ GSM và các thông tin liên quan đến PLMN.
+ Card SIM chứa một số nhận dạng thuê bao di động IMSI (International
Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, một mật mã để xác thực và các
thông tin khác.
+ Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận
dạng cá nhân (PIN).
1.4.2 BSS (Base Station System - Hệ thống trạm gốc)
BSS thực hiện các chức năng liên quan đến vô tuyến trong hệ thống. Nó quản lý
việc liên lạc vô tuyến với các khối di động. Nó cũng xử lý việc handover của các
cuộc gọi giữa các cell. BSS chịu trách nhiệm quản lý tất cả các tài nguyên mạng vô
tuyến và dữ liệu về cấu hình cell. BSS trong CME 20 và CMS 40 đều có khả năng
xử lý các lỗi thông thường mà không cần phải có sự điều khiển từ OSS.
BSS gồm một BSC và một số BTS.
1.4.2.1 BTS (Base Transceiver Station - Trạm thu phât gốc)
BTS bao gồm tất cả các thiết bị vô tuyến và các thiết bị giao tiếp truyền dẫn vô
tuyến để phục vụ cho một cell và tất cả các BTS đều chịu sự quản lý của BSC.

Các chức năng chính của BTS là:
- Cung cấp kết nối với MS
- Xử lý tín hiệu
- Xử lý bảo dưỡng cục bộ.
- Kiểm tra và giám sát.
Hầu hết các hoạt động chính ở BTS đều được BSC điều khiển.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
8
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
1.4.2.2 BSC (Base Station Controller- Trạm điều khiển gốc)
BSC điều khiển một nhóm BTS và quản lý tài nguyên vô tuyến. BSC chịu trách
nhiệm điều khiển việc handover, nhảy tần, các chức năng tổng đài và điều khiển các
mức công suất, tần số vô tuyến của BTS cụ thể là:
- Quản lý mạng vô tuyến:
Quản lý dữ liệu mô tả cell, cấu hình cell, thông tin hệ thống và dữ liệu định vị.
+ Đo đạc lưu lượng và các kênh rỗi.
+ Ghi lại lưu lượng.
+ Chia sẻ tải ở cell.
- Quản lý các trạm vô tuyến gốc:
+ Định cấu hình cho BTS.
+ Thay đổi chức năng và tải chương trình cho các BTS.
+ Bảo dưỡng các thiết bị BTS.
- Quản lý mạng truyền dẫn:
+ Chuyển đổi và thích ứng tốc độ trong BSC.
+ Vận hành và bảo dưỡng bên trong BSC:
+ Điều khiển sự kết nối giữa các MS: gồm các quá trình tìm gọi, thiết lập kết
nối báo hiệu, chỉ định kênh lưu lượng, định vị, handover, điều khiển công suất động
trong MS và BTS, nhảy tần, dịch vụ nhắn tin quảng bá và tin vắn.
1.4.3 NSS (Network Switching System - Hệ thống chuyển mạch)
Hệ thống chuyển mạch NSS chịu trách nhiệm quản lý sự thông tin giữa người

sử dụng mobile đến những đối tượng sử dụng khác như đến các thuê bao di động,
đến mạng ISDN, PSTN Nó còn chứa các dữ liệu cần thiết để lưu trữ thông tin về
thuê bao.
1.4.3.1 MSC (Mobile Service Switching Centre-Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động)
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 hệ thống con BSS, mặt khác giao
tiếp với mạng ngoài. MSC thực hiện các chức năng sau:
- Thiết lập và điều khiển, phân phối cuộc gọi, các bản tin ngắn.
- Xử lý cuộc gọi liên tục khi chuyển giao.
- Cập nhật vị trí, và dữ liệu của MS.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
9
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
- Báo hiệu giữa các thành phần của mạng và giữa các mạng khác nhau.
- Quản lý để xác định đặc điểm dữ liệu và xử lý MS.
- Kiểm tra IMEI và tính cước
1.4.3.2 HLR (Home Location Register - Thanh ghi định vị thường trú)
HLR là một cơ sơ dữ liệu lưu trữ và quản lý các thông tin về thuê bao. Trong
PLMN có nhiều HLR. Đối với mỗi thuê bao thuộc vùng phủ sóng của MSC, HLR
chứa dữ liệu về thuê bao như: các số đăng ký, danh sách dịch vụ được đăng ký sử
dụng bởi thuê bao. HLR cũng lưu trữ và cập nhật các thông tin động về thuê bao,
bao gồm thông tin về vị trí thuê bao (địa chỉ của VLR), các dịch vụ được đăng ký
của thuê bao, các số được tiếp tục gọi, các cuộc gọi bị cấm.
1.4.3.3 VLR (Visitor Location Register - Thanh ghi định vị tạm trú)
VLR là một cơ sơ dữ liệu về tất cả các thuê bao hiện đang định vị ở vùng dịch
vụ của MSC. Nó chứa các thông tin tạm thời của MS để MSC có thể cung cấp các
dịch vụ cho các MS đang được phục vụ. Khi MS di chuyển sang vùng dịch vụ mới
của MSC thì VLR kết nối với MSC mới đó sẽ yêu cầu lấy và lưu thông tin về MS từ
HLR. Khi MS thực hiện một cuộc gọi thì VLR đã chứa sẵn các thông tin cần thiết
cho việc thiết lập cuộc gọi.

VLR luôn được tích hợp với MSC để có thể thực hiện báo hiệu bên trong. Điều
này làm loại bỏ các báo hiệu không cần thiết giữa hai nút mạng, do đó làm giảm lưu
lượng báo hiệu trong mạng.
1.4.3.4 AuC (Authentication Centre – Trung tâm nhận thực)
Thanh ghi AuC được dùng cho mục đích bảo mật. Nó cung cấp các tham số cần
thiết cho chức năng nhận thực và tạo mật mã (ciphering). Các tham số này giúp xác
minh sự nhận dạng thuê bao.
1.4.3.5 EIR (Equipment Identity Register)
EIR được dùng cho mục đích bảo mật. Nó là một thanh ghi lưu trữ các thông tin
về các thiết bị mobile. Cụ thể hơn là nó lưu trữ danh sách các đầu cuối hợp lệ. Một
đầu cuối được nhận dạng bằng một IMEI. EIR cho phép cấm các cuộc gọi từ các
đầu cuối bị đánh cắp hay không được phép.
1.4.3.6 MSC cổng (GMSC)
Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
10
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
được định tuyến đến một tổng đài cổng được gọi là 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).
1.4.4 Khối TRAU
Khối TRAU là khối chuyển đổi tốc độ kênh thoại TRAU (Transcoder/Rate
Adapter Unit), khối này thực hiện chức năng chuyển đổi tốc độ và ghép 4 kênh
thoại từ trạm BTS có tốc độ 16Kb/s thành một kênh PCM 64Kb/s trước khi giao
tiếp với MSC. Mặc dù được xem là một phần tử của mạng truy nhập nhưng TRAU
thường đặt chung vị trí với MSC để giảm chi phí kết nối truyền dẫn.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
11
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ BTS HÃNG ALCATEL - LUCENT
2.1 Giới thiệu chung về BTS
2.1.1 Khái niệm về BTS
BTS là một thiết bị dùng để phát tín hiệu ra môi trường vô tuyến đến các máy di
động và thu tín hiệu từ các máy di động cũng thông qua môi trường vô tuyến. Nó
thông tin đến các MS thông qua giao diện vô tuyến Um và kết nối với bộ điều khiển
trạm góc BSC (Base Station Controller) thông qua giao diện Abis.
2.1.2 Vị trí của BTS trong hệ thống GSM
Sơ đồ trên mô tả vị trí của BTS trong hệ thống mạng GSM. Các BTS được đặt
khắp nơi trong vùng có kế hoạch phủ sóng và nó được kết nối tới bộ điều khiển
trạm gốc BSC (Base Station Controller). Ngoài ra vị trí của BTS còn phụ thuộc vào
cấu hình kết nối tới BSC, chẳng hạn như có các cấu hình sau:
- Sectorised configuration
- Multipion configuration
- Chain configuration
- Star configuration
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
12
CẤU TRÚC MẠNG GSM
Hình vẽ 2.1: Cấu trúc mạng GSM
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
2.1.3 Phân loại BTS
Thiết BTS bị mà công ty ta sử dụng ở khu vực phía nam là loại thiết bị A9100
của hãng ALCATEL nó gồm có 2 loại chính đó là:
2.1.3.1 MBI
Là loại BTS dùng trong phòng kín, trong loại BTS này lại chia thành 2 dạng, đó
là dạng nhỏ MBI3, nó chỉ gồm có 3 subrack với trọng lượng lớn nhất là 150kg; loại
còn lại là MBI5 nó gồm có 5 subrack với trọng lượng tối đa là 270kg. Kích thước
và hình dạng được được mô tả như sau:
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52

13
Hình vẽ 2.2: Cấu hình kết nối BTS tới BSC
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Mỗi Subrack có thể lắp đặt 8 SUMA, 4 TRE, 3 ANC.
2.1.3.2 MBO
Là loại BTS có thể đặt ở ngoài trời và cũng giống như BTS MBI nó cũng có 2
dạng là MBO1 với trọng lượng lớn nhất là 255kg và MBO2 là dạng mở rộng của
MBO1 với trọng lượng tối đa là 425kg. Kích thước và hình dáng được mô ta mô tả
như sau:
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
14
Hình vẽ 2.3: BTS MBI
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Cũng tương tự như MBI, MBO cũng có những tầng quạt và khu vực dùng để
đấu nối cáp tín hiệu và cáp cảnh báo. Ngoài ra nó còn có thêm các khu vực dùng để
lắp đặt acqui và những khu vực dùng cho việc lắp đặt các thiết bị truyền dẫn.
2.2 Cấu trúc chung của hệ thống BTS
2.2.1 Cấu trúc chung của hệ thống BTS
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
15
Hình vẽ 2.4: BTS MBO
Hình vẽ 2.5: Cấu trúc chung của hệ thống BTS
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Hệ thống BTS gồm có các khối chức năng chính sau:
+ SUMA
+ TRE
+ ANC
2.2.2 Cấu trúc và chức năng của các khối chính trong hệ thống BTS
2.2.2.1 Khối SUMA
- XCLK (External clock): là giao diện tín hiệu đồng hồ đồng bộ bên ngoài. Tín

hiệu này có thể được lấy từ một tín hiệu tham chiếu bên ngoài như: Abis link, GPS,
BTS khác, có thể được tạo ra trong kiểu xung rỗi bởi một bộ phát tần số bên trong.
- CLKI: là hệ thống đồng hồ chủ được phân phối tới TRE và AN.
- MMI: thông qua serial link để kết nối tới BTS – Terminal, thực hiện quản lý
lỗi…, tác động trực tiếp đến hệ thống bằng một số lệnh đơn giản.
- XBCB: External BTS control bus là bus điều khiển cảnh báo ngoài(Alarm).
- BCB: BTS control bus: Bus nay mang thông tin về trạng thái, cấu hình, cảnh
báo… đến các Module trong BTS.
- BSII: mang thông tin TCH, RSL, OML, IOM-CONF.
- SUMA: là khối trung tâm của một BTS, một BTS chỉ có một SUMA bất kể số
sector và TRX là bao nhiêu.
Transmission
& Clock
O&M
RI
BSII
SWITCH
2 Mbit/s2 Mbit/s
2 Mbit/s
XBCB BCB
MMI
Abis 1
XCLOCK
External interface
Internal interface
CLKI
BSII 0,1
KIEÁN TRUÙC SUMA
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
16

Hình vẽ 2.6: Kiến trúc khối SUMA
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
SUMA có các chức năng chính sau:
- Quản lý link truyền dẫn Abis (lên đến 2 giao diện Abis).
- Tạo xung đồng hồ cho tất cả các modul BTS, các đồng hồ này có thể được
đồng bộ từ một đồng hồ tham chiếu bên ngoài: Abis link, GPS, BTS khác, có thể
được tạo ra trong kiểu xung rỗi bởi một bộ phát tần số bên trong.
- Thực hiện chức năng vận hành và bảo dưỡng cho BTS
- Quản lý ghép các dữ liệu TCH, RSL, OML, Q
MUX
- Điều khiển chức năng AC/DC khi chúng được tích hợp bên trong BTS
- Điều khiển nguồn (dung lượng, điện áp, nhiệt độ)
- Thiết lập điện áp và dòng cho việc nạp pin.
2.2.2.2 Khối TRE
KIEÁN TRUÙC CÔ SÔÛ CUÛA TRE
TRED
TREA
TREP
PSI
RFI
CLKI
BSII
BCB
PSWITCH
LEDS
DEBUG
RCD CUI I2CA
Module TRE bao gồm ba khối chính như trên. Khối TRE-A (Analog) thu tín hiệu
từ Antenna chuyển thành tín hiệu sốTRE-D (Digital) đưa tới SUMA, và ngược lại.
- TRED:

Hệ thống TRED chiệu trách nhiệm về phần số của TRE:
+ Xử lý điều khiển và báo hiệu, nó chịu trách nhiệm quản lý các chức năng
O&M của TRE.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
17
Hình vẽ 2.7: Kiến trúc khối TRE
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
+ Ghép kênh, nhảy tần, mật mã và giải mật mã.
+ Mã hoá (DEC).
+ Giải điều chế (DEM).
+ Mã hoá và phát (ENCT).
+ Đầu cuối BCB.
- TREA:
+ Điều chế
+ Điều khiển và biến đổi cao tần phần phát (TXRFCC).
+ Đồng bộ phần phát (TXSYN).
+ Biến đổi trung tần phần thu (RXIF).
+ Đồng bộ phần thu (RXSYN).
+ Giải điều chế trung tần (ISD).
+ TRE PA board bao gồm bộ khuếch đại công suất, nó đảm nhiệm khuếch đại
công suất tín hiệu cao tần bởi TXRFCC.
+ TREP: Cung cấp nguồn cho TRE (DC/DC)
2.2.2.3 Khối ANC
COMBINING MODE
Duplexer
Filter Filter
LNA
Spliter
Duplexer
Filter Filter

LNA
Spliter
Spliter SpliterSpliterSpliterWBC WBC
ANTA ANTB
TRE 1
TX RX RXd
TRE 2
TX RX RXd
TRE 3
RXd RX TX
TRE 4
RXd RX TX
BridgeBridge
ANC kết nối 4 máy thu - phát đến 2 antenna.
Phân phối tín hiệu nhận được từ mỗi antenna đến 4 máy thu - phát (thu thường
và thu phân tập)
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
18
Hình vẽ 2.8: Kiến trúc khối ANC
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Modul này bao gồm 2 cấu trúc giống nhau, mỗi cấu trúc bao gồm:
+Antenna: nó có chức năng là phát sống ra môi trường vô tuyến và thu sóng từ
máy di động phát đến.
+ Filter: Lọc bỏ tín hiệu không cần thiết.
+ Một khối duplexer: dùng để kết hợp hai hướng phát và thu một antenna.
+ Một khối LNA: khối này có chức năng khuếch đại tín hiệu mà antenna thu
được lên mức đủ lớn để cho TRE có thể xử lí được.
+ Hai khối Spliter: khối này có chức năng tách tín hiệu thu của TRE.
+ WBC: (Wide band combiner) bộ này có chức năng kết hợp hai đường phát
lại với nhau để đi trên cùng một đường đến bộ duplexer. Thực tế ta chỉ dùng

bộ này khi ta dùng hơn 2 TRX trên cùng một sector, nếu không dùng kết hợp
thì ta phải gở cầu ra và kết nối trực tiếp với duplexer mà không thông qua bộ
WBC. Khi qua bộ WBC tín hiệu sẽ bị suy hao là 3.3 dBm.
2.3 Nguyên lý hoạt động của BTS
2.3.1 Kết nối các khối chức năng trong hệ thống BTS
Giao tiếp bên trong BTS được thực hiện thông qua các bus BCB và BSII.

BSII 1

BSII 2

BTS

TERM

Abis

KEÁT NOÁI BEÂN TRONG
BTS

OMU

TRANS&

CLOCK

TRE

ANx

ANy

FACB

AC/DC&BATTEIES

ISL

ISL

ISL

ISL

ISL

TRE FW/SW

O&M/TELECOM

ANx

FW

ISL

pilot

EBCB

BSC

OML/IOM/IOM

-

CONF

TCH/RSL

2.3.2 BCB (Base Station Control Bus)
BCB: Bus điều khiển BTS được kết nối đến tất cả các module trong BTS.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
19
Hình vẽ 2.9: Kiến trúc khối ANC
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Nó được sử dụng để trao đổi thông tin giữa SUMA và các module khác. Bus
này chỉ sử dụng cho mục đích vận hành và bảo dưỡng.
2.3.3 BSII (Base Station Internal Interface)
BSII là giao diện chính bên trong BTS
BSII được sử dụng để mang các loại thông tin sau:
- TCH (Traffic Channel): Mỗi TCH chiếm một Nibble 16kbit/s(Full rate), hoặc
8kbit/s(harf rate) trong luồng PCM 30.
- RSL (Radio Signalling Link): Cho phép ghép một vài thông tin trên cùng một
kết nối vật lý như: Trên TS 64kbit/s có thể mang thông tin về Telecom, O&M hay
Q_mux (giữa TRE và SUMA).
- OML (Operation Maintenance Link): Cho phép ghép một vài thông tin trên
cùng một kết nối vật lý như: Trên kênh 64kbit/s có thể mang thông tin về Telecom,
O&M hay Q_mux (giữa BSC và SUMA).
2.3.4 Nguyên lý hoạt động của BTS

Nguyên lý hoạt động của BTS dựa trên quá trình xử lý các tín hiệu mà nó nhận
được từ máy di động (MS) và từ BSC.
Tín hiệu từ BSC đưa tới BTS thông qua giao diện Abis trên đường truyền PCM
gồm có các tín hiệu sau:
- Tín hiệu thoại TCH (traffic channel).
- Tín hiệu báo hiệu RSL (radio signalling link).
- Tín hiệu vận hành bảo dưỡng OML (operation maintenance link).
- Tín hiệu truyền dẫn Q_mux.
Các tín hiệu này được phân bố trên khung PCM như sau:
Khi không sử dụng ghép
Cấu hình chain end
TS0
TCH TCH TCH TCH
TCH TCH TCH TCH
TS31
- Trong cấu trúc khung PCM thì khe thời gian TS
0
được sử dụng cho mục đích
đồng bộ.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
20
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
TS31 được sử dụng để truyền tín hiệu OML, Qmux.
+ Các khe thời gian còn lại được sử dụng để truyền dữ liệu TCH, tín hiệu RSL.
+ Các khe thời gian trong khung PCM được chia thành 4 nibble mỗi nibble
16Kbps được sử dụng cho một kênh lưu lượng TCH.
Trong khung PCM ở giao diện Abis thì một RSL chiếm toàn bộ một khe thời
gian trong khung và số RSL phụ thuộc vào số TRX mà một BTS có. Tức là số
lượng của RSL sẽ bằng số TRX.
+ Trong khung PCM còn có tín hiệu OML tín hiệu nầy sử dụng trong quá trình

khai thác và bảo dưỡng. Số lượng đường OML sẽ phụ thuộc vào số BTS. Mỗi
OML sẽ phục vụ chỉ cho một BTS
+ Việc ấn định các TS được thực hiện từ dưới lên (Từ TS31TS1)
Cấu hình chain: Tương tự như cấu hình chain end tức là thông tin OML và
Qmux cũng được ghép trên cùng một TS và việc ấn định thông tin cũng được thực
hiện từ TS31TS1. Ví dụ có 2 trạm BTS cấu hình 1/1 thì việc ấn định thông tin
trên khung PCM như sau:
TSo
TCH TCH TCH TCH
TS31(OML2+Qmux2)
TS25(RSL2)
TCH TCH TCH TCH
TCH TCH TCH TCH
TS28(RSL1)
TCH TCH TCH TCH
TCH TCH TCH TCH
TS31(OML1+Qmux1)
Khi sử dụng kiểu ghép này thì việc ấn định các thông tin vào các TS tùy thuộc
vào từng cấu hình tuy nhiên nó theo xu hướng là làm thế nào để hạn chế việc ghép
nhiều RSL vào một TS. Nó chỉ sử dụng ghép 4RSL + 1OML khi lưu lượng trên
luồng PCM được sử dụng tối đa.
- Các tín hiệu này đầu tiên được đưa đến khối SUMA và kết cuối tại phần
truyền dẫn của khối này, sau đó nó đưa đến các khối chức năng khác để sử lý như sau:
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
21
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
+ Tín hiệu Qmux được kết cuối tại phần truyền dẫn, để thực hiện quá trình
điều khiển truyền dẫn.Thông tin Qmux được ghép chung với thông tin OML
trên cùng một TS
+ Các tín hiệu về vận hành bảo dưỡng thì kết cuối tại khối OMU, khối nhận

thông tin O&M, xử lý và đưa ra các lệnh liên quan đến quá trình vận hành bảo dưỡng.
+ Các tín hiệu về lưu lượng và báo hiệu sẽ được đưa đến khối TRE ở đây sẽ
thực hiện quá trình xử lý thoại và sau đó đưa đến ANC rồi tới antenna rồi phát
ra môi trường vô tuyến.
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN MẠNG DI ĐỘNG GSM
3.1 Lưu lượng trong mạng GSM
Trong hệ thống viễn thông, lưu lượng là tin tức được truyền dẫn qua các kênh
thông tin.
Lưu lượng của một thuê bao được tính theo công thức:
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
22
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
A =
3600
*tC
Trong đó:
C: số cuộc gọi trung bình trong một giờ của một thuê bao.
t: thời gian trung bình cho một cuộc gọi.
A: lưu lượng thông tin trên một thuê bao (tính bằng Erlang).
3.2 Cấp độ dịch vụ - GoS (Grade of Service)
Lưu lượng muốn truyền = Lưu lượng được truyền + Lưu lượng nghẽn.
Offered Traffic = Carried Traffic + Blocked Traffic
Cấp phục vụ (GoS = Grade of Service):
Để một kênh đường trục có chất lượng phục vụ cao thì xác suất nghẽn phải
thấp. Vậy nên số người dùng có thể phải bị giới hạn, tức là lưu lượng muốn truyền
phải giữ trong dung lượng kênh. Nếu chấp nhận một cấp phục vụ thấp hơn, tức là
xác suất nghẽn lớn hơn, thì tương ứng tăng được dung lượng muốn truyền (tăng số
người dùng). GoS cùng một nghĩa với xác suất nghẽn:
Lưu lượng muốn truyền: A (lưu lượng muốn truyền)
Lưu lượng bị nghẽn: A*GoS (lưu lượng mất đi)

Lưu lượng được truyền: A*(1 - GoS) (lưu lượng phát ra)
Theo thống kê cho thấy thì các thuê bao cá nhân sẽ không nhận ra được sự tắc
nghẽn hệ thống ở mức dưới 10%. Tuy nhiên để mạng hoạt động với hiệu suất cao
thì mạng cellular thường có GoS = 2 % nghĩa là tối đa 2% lưu lượng bị nghẽn, tối
thiểu 98% lưu lượng được truyền.
Mô hình ERLANG B
Đây là mô hình hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu tiêu hao. Thuê bao
không hề gọi lại khi cuộc gọi không thành. Đồng thời giả thiết rằng: Xác suất cuộc
gọi phân bố theo luật ngẫu nhiên, số người dùng rất lớn so với số kênh dùng chung,
không có kênh dự trữ dùng riêng, cuộc gọi bị nghẽn không được gọi lại ngay.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
23
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Mô hình Erlang B là mô hình thích hợp hơn cả cho mạng GSM. Từ các công
thức toán học, người ta lập ra bảng Erlang B cho tiện dụng
Ví dụ: Số kênh dùng chung là 10, GoS là 2%. Tra bảng Erlang B ta có lưu
lượng muốn truyền là A = 5,084 Erl. Vậy lưu lượng được truyền là:
A*(1 - GoS) = 5,084*(1 – 0,02) = 4,9823 Erl.
3.3 Nhiễu đồng kênh C/I
Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát phát trên cùng một tần số hoặc trên
cùng một kênh. Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với
cường độ phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát.
Tỉ số sóng mang trên nhiễu được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn
trên cường độ tín hiệu nhiễu.
C/I = 10log(Pc/Pi) .
Trong đó:
Pc = công suất tín hiệu thu mong muốn
Pi = công suất nhiễu thu được.
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
24

Hình vẽ 3.1: Xác suất nghẽn GoS
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Hình ở trên chỉ ra trường hợp mà máy di động (cellphone) đặt trong xe đang thu
một sóng mang mong muốn từ một trạm gốc phục vụ (Serving BS) và đồng thời
cũng đang chịu một nhiễu đồng kênh do nhiễu phát sinh của một trạm gốc khác
(Interference BS).
Giả sử rằng cả hai trạm đều phát với một công suất như nhau các đường truyền
sóng cũng tương đương (hầu như cũng không khác nhau trong thực tế) và ở điểm
giữa, máy di động có C/I bằng 0 dB, có nghĩa là cả hai tín hiệu có cường độ bằng
nhau. Nếu máy di động đi gần về phía trạm gốc đang phục vụ nó thì C/I > 0 dB.
Nếu máy di động chuyển động về phía trạm gây ra nhiễu thì C/I < 0 dB.
Tỉ số C/I được dùng cho các máy di động phụ thuộc rất lớn vào việc quy hoạch
tần số và mẫu tái sử dụng tần số. Nói chung việc sử dụng lại tần số làm dung lượng
tăng đáng kể tuy nhiên đồng thời cũng làm cho tỉ số C/I giảm đi. Do đó việc quy
hoạch tần số cần quan tâm đến nhiễu đồng kênh C/I.
3.4 Tái sử dụng lại tần số
3.4.1 Khái Niệm
Đối với mạng vô tuyến của GSM, do số lượng kênh phát trong dải tần cho phép
là hữu hạn, nên để tối ưu việc sử dụng các kênh tần số, tăng dung lượng phục vụ,
toàn bộ vùng phục vụ được chia thành các phân khu nhỏ hơn, gọi là cluster. Tại mỗi
Ngô Ngọc Cảnh Vô tuyến điện tử K52
25
Hình vẽ 3.2: Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I