Dịch vụ trong mạng gprs

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................1
CHƯƠNG 1. CẤU HÌNH MẠNG GSM........................................................2
1.1 Giới thiệu chung về mạng thơng tin di động GSM.................................2
1.1.1. Vài nét lịch sử về mạng GSM.........................................................2
1.1.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM..............................................4
1.2. Cấu trúc hệ thống GSM...........................................................................7
1.2.1. Phân hệ chuyển mạch SS...............................................................8
1.2.1.1. Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng MSC........9
1.2.1.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR.............................................10
1.2.1.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR...................................................10
1.2.1.4. Trung tâm nhận thực AUC.....................................................11
1.2.1.5. Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR........................................11
1.2.2. Phân hệ trạm gốc BSS...................................................................12
1.2.2.1. Trạm thu phát gốc BTS..........................................................12
1.2.2.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC..................................................13
1.2.2.3. Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU.......................13
1.2.3. Trạm di động MS..........................................................................14
1.2.4. Phân hệ khai thác OSS..................................................................15
1.2.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng:..............................................15
1.2.4.2. Quản lý thuê bao:...................................................................16
1.2.4.3. Quản lý thiết bị di động:......................................................16
1.3. Cấu trúc địa lý của mạng......................................................................16
1.3.1. Vùng mạng..................................................................................17
1.3.2. Vùng phục vụ..............................................................................17
1.3.3. Vùng định vị (LA: Location Area).............................................17
1.3.4. Ô (Cell).......................................................................................18

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

CHƯƠNG II. DỊCH VỤ TRONG MẠNG GPRS.....................................19
1. Tổng quan về mạng GPRS/GSM Network.............................................19
2. Các kiểu chuyển mạch.............................................................................21
2.1. Chuyển mạch kênh:..........................................................................21
2.2. Chuyển mạch gói:.............................................................................21
2.3. Đặc điểm của hệ thống GPRS:.........................................................21
3. Kiến trúc mạng GPRS.............................................................................21
3.1. TE.....................................................................................................23
3.2. GPRS BSS........................................................................................23
3.3. MSC (Mobile Services Switching Center).......................................24
3.4. GMSC (Gateway Mobile Services Switching Center).....................24
3.5. HLR (Home Location Register).......................................................24
3.6. VLR (Visitor Location Register)......................................................25
3.7. Mạng lõi...........................................................................................25
4. Mã hoá Kênh Trong GPRS.....................................................................28
5. Điều chế số.............................................................................................30
6. Quản Lý Phiên, Quản Lý Di Động.........................................................31
6.1. Các thủ tục attachment và detachment.............................................31
6.2. Quản lý phiên:..................................................................................33
7. Quản lý vị trí...........................................................................................34
8. Nguyên tắc quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến và đa truy xuất.............35
9. Kênh logic trong GPRS...........................................................................36
KẾT LUẬN....................................................................................................39
PHỤ LỤC.......................................................................................................40
Các từ viết tắt.................................................................................................40
Tài liệu tham khảo.........................................................................................42

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong cuộc sống hàng ngày thơng tin liên lạc đóng một vai trị
rất quan trọng khơng thể thiếu được, nó quyết định nhiều mặt hoạt động của
xã hội, giúp con người nắm bắt nhanh chóng các giá trị văn hố, 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 Thơng Tin Di Động cũng khơng nằm ngồi trào lưu đó. Cùng
với nhiều cơng nghệ khác nhau Thơng 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 3 năm học tập chuyên
ngành Điện Tử – Viễn Thông tại Viện Đại Học Mở Hà Nội tơi đã hồn thành
bản báo cáo thực tập tốt nghiệp này.
Để hoàn thành bản báo cáo này tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo
Ths. Đỗ Đình Hưng đã tận tình hướng dẫn tơi trong suốt quá trình thực tập tốt
nghiệp.

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

1


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

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 vơ 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 thơng tin đặc biệt, nó cho phép nối thơng các cuộc gọi khơng 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 ơ trong cuộc gọi. Các mạng điển hình là:

+ AMPS (Advanced Mobile Phone Service): được đưa vào hoạt động tại Mỹ
năm 1979.
Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

2


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

+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 cơng 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 khơng một nước nào có thể đáp
ứng được vì vốn đầu tư q 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 – ETSI
(Europe Telecommunication Standard Institute) đã thành lập nhóm đặc trách
di động – GSM (Groupe Special Mobile). GSM cịn có nghĩa là hệ thống
thơng tin di động tồn 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 thơng tin di động có xu thế hồ nhập thành một tiêu chuẩn
duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ lên đến 2Mbit/s.
Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

3


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

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 toàn cầu (tiếng Anh: Global System for
Mobile Communications; tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile; viết tắt: GSM)
là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di động. Dịch vụ GSM được sử
dụng bởi hơn 2 tỷ người trên 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông
tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện
thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được
nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế
giới. Khả năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên
phổ biến trên thế giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ
ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín
hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ

thế hệ thứ hai (second generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó
được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng về phía
quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn,
giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là
khả năng triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng. GSM cho phép nhà điều
hành mạng có thể sẵn sàng dịch vụ ở khắp nơi, vì thế người sử dụng có thể sử
dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.
GSM là mạng điện thoại di động thiết kế gồm nhiều tế bào do đó các
máy điện thoại di động kết nối với mạng bằng cách tìm kiếm các cell gần nó
nhất. Các mạng di động GSM hoạt động trên 4 băng tần. Hầu hết thì hoạt

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

4


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

động ở băng 900 MHz và 1800 MHz. Vài nước ở Châu Mỹ thì sử dụng băng
850 MHz và 1900 MHz do băng 900 MHz và 1800 MHz ở nơi này đã bị sử
dụng trước.Và cực kỳ hiếm có mạng nào sử dụng tần số 400 MHz hay 450
MHz chỉ có ở Scandinavia sử dụng do các băng tần khác đã bị cấp phát cho
việc khác.
Các mạng sử dụng băng tần 900 MHz thì đường lên (từ thuê bao di động
đến trạm truyền dẫn uplink) sử dụng tần số trong dải 890–915 MHz và đường
xuống downlink sử dụng tần số trong dải 935–960 MHz. Và chia các băng tần
này thành 124 kênh với độ rộng băng thông 25 MHz, mỗi kênh cách nhau 1
khoảng 200 kHz. Khoảng cách song công (đường lên & xuống cho 1 thuê
bao) là 45 MHz.
Ở một số nước, băng tần chuẩn GSM900 được mở rộng thành E-GSM,

nhằm đạt được dải tần rộng hơn. E-GSM dùng 880–915 MHz cho đường lên
và 925–960 MHz cho đường xuống. Như vậy, đã thêm được 50 kênh (đánh số
975 đến 1023 và 0) so với băng GSM-900 ban đầu. E-GSM cũng sử dụng
công nghệ phân chia theo thời gian TDM (time division multiplexing), cho
phép truyền 8 kênh thoại toàn tốc hay 16 kênh thoại bán tốc trên 1 kênh vơ
tuyến. Có 8 khe thời gian gộp lại gọi là một khung TDMA. Các kênh bán tốc
sử dụng các khung luân phiên trong cùng khe thời gian. Tốc độ truyền dữ liệu
cho cả 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu kỳ của một khung là 4.615 m.
Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watt đối với
băng GSM 850/900 MHz và tối đa là 1 watt đối với băng GSM 1800/1900
MHz
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.
Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

5


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

 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 hố thơng tin người dùng mà khơng ảnh
hưởng gì đến hệ thống cũng như khơng 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 dung
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.

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

6


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

- 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)

ISDN

SS

AUC

VLR

HLR

PSPDN

EIR

MSC

OSS

BSS

CSPDN

BSC

PSTN
BTS
PLMN

MS
Truyền báo
Truyền lưu lượng
Hình 1. Mơ hình hệ thống GSM

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

7


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

Trong đó:
SS : Switching System – Hệ thống chuyển mạch
AUC : Trung tâm nhận thực
VLR : Bộ ghi định vị tạm chú
HLR : Bộ ghi định vị thường chú
EIR : Equipment Identified Reader – Bộ ghi nhận dang thiết bị
MSC : Mobile Switching Central – Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di
động
BSS : Base Station System – Hệ thống trạm gốc
BTS : Base Television Station – Đài vô tuyến gốc
BSC : Base Station Control – Đài điều khiển trạm gốc
MS : Máy di động
OSS :Operating and Surveilance System – Hệ thống khai thác và giám sát

OMC : Operating and Maintaining Central – Trung tâm khai thác và bảo
dưỡng
ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN : Mạng điện thoại mặt đất công cộng
CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN : Mạng di động mặt dất theo mạch
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).

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

8


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

 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)
 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 ngồi để đảm bảo thơng tin cho người sử
dụng mạng GSM địi 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 cơng 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.

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

9


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

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 thơng 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.
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.

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

10


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

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 khố nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo tồn số liệu
cho các th bao được phép. Khố này cũng được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật
trong bộ nhớ ở MS. Bộ nhớ này có dạng 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 khố nhận thực Ki cũng được lưu giữ ở
trung tâm nhận thực AUC để tạo ra bộ ba thơng số cần thiết cho q 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 khơng đúng thì
thiết bị khơng thể truy nhập vào mạng được.

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

11

Báo cáo thực tập tốt nghiệp

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 vơ tuyến.
 Thực hiện mã hố kênh và tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền
thông tin.
 Quản lý q trình Handover.
 Thực hiện bảo mật kênh vơ 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 thơng
tin có thể được kết nối trực tiếp (chế độ Combine), ngược lại thì phải qua một
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 vơ tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vơ 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 q 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

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

12


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

 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 vơ tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC được nối
với BTS cịn phía kia nối với MSC của SS. Trong thực tế, BSC là một tổng
đài nhỏ có khả năng tính tốn 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 vơ 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.

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

13


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

1.2.3. Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường
xun nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay
máy đặt trên ơ tơ. Ngồi việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý
cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử
dụng (như micrơ, 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 vơ 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:

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

14


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

 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
hố thơng 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:
1.2.4.1. 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 tồn 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 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

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

15


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

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).
1.2.4.2. 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 thơng 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 th bao. Simcard cũng đóng vai trị như một bộ phận của hệ thống
quản lý thuê bao.
1.2.4.3. 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.
1.3. Cấu trúc địa lý của mạng
Mọi mạng điện thoại đều cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các
cuộc gọi vào đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong
mạng di dộng cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao
trong mạng.
Về mặt địa lý một mạng di động gồm:
 Vùng mạng
Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

16


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

 Vùng phục vụ.
 Vùng định vi.
 Ô ( Cell ).
1.3.1. Vùng mạng
 Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN
khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia
hay quốc tế. Trong một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết
cuối di động đều được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng

(GMSC). GMSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/
PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho
các kết cuối di động.
1.3.2. Vùng phục vụ
 Vùng phục vụ là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để
định tuyến một cuộc gọiđến thuê bao di động, đường truyền qua
mạng sẽ nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC Nơi thuê bao đang ở.
 Vùng phục vụ là một bộ phận của mạng được định nghĩa như một
vùng mà ở đó có thể đạt đến một trạm di độngngờ việc trạm MS
nàyđược ghi lại ở một bộ ghi tạm chú.
 Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng
phục vụ MSC/VLR.
1.3.3. Vùng định vị (LA: Location Area)


Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị.
Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó
một MS có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhập thơng tin
về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng
định vị này là vùng mà ở đố một thơng báo tìm gọi sẽ được phát
quảng bá để tìm MS bị gọi. Vùng định vị có thể có một số ơ và phụ
thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chỉ thuộc một MSC/VLR. Hệ

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

17


Báo cáo thực tập tốt nghiệp

thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng
vùng định vị LAI (Location Arae Identity). Vùng định vị được hệ
thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
1.3.4. Ô (Cell)
 Vùng định vị được chia thành một số ơ. Ơ là một vùng bao phủ vơ
tuyến được mạng nhân dạng bằng nhận dạng ơ tồn cầu (CGI – Cell
Global identity).
 Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng
trạm gốc (BSIC – Base Station Identity Code).
 Các vùng ở GSM có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Mối quan hệ
giữa các vùng của GSm được thể hiện ở hìng 1.3.
Vùng phục vụ GSM (tất cả các nước thành viên)
Vùng phục vụ PLMN (một hay nhiều vùng ở một nước)
Vùng phục vụ MSC (vùng được điều khiển bởi một MSC)
Vùng định vị (Vùng định vị và tìm gọi)
Cell (Ơ)
(Vùng có một trạm gốc riêng)

Hình 1.3 Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của mạng di
động Cellular (GSM)

Đặng Thị Hồng Lan - Lớp CĐ5A- Khoá 5

18