Nghiên cứu nâng cấp mạng di động từ 2G lên 3G và ứng dụng lập quy hoạch phát triển mạng 3G Ninh Bình

Đồ án tốt nghiệp Mở đầu

i
MỞ ĐẦU

Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại. Sự ra đời của
thông tin di động là một bƣớc ngoặt lịch sử trong nganh viễn thông cũng nhƣ bƣớc phát
triển quan trọng của loài ngƣời. Cùng với việc cho phép kết nối mọi nơi, mọi lúc, là một
trong những khả năng của mạng 3G. 3G mang đến nhiều tiện ích, ứng dụng hơn là khả
năng di động cho Internet. Các dịch vụ mới sẽ xuất hiện nhƣ nhắn tin đa phƣơng tiện, các
dịch vụ định vị, các dịch vụ thông tin cá nhân, vui chơi giải trí, các dịch vụ ngân hàng,
thanh toán điện tử … sẽ phát triển manh. Ở Việt Nam thì các hệ thống thông tin di động
thế hệ thứ ba đang ngày càng phát triển.
Để theo kịp xu thế chung của thế giới là tiến tới mạng thế hệ sau 3G và cung cấp
các dịch vụ mới, việc nghiên cứu để triển khai, chuyển đổi sang mạng 3G tại Việt Nam là
cần thiết. Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống
thông tin di động CDMA băng rộng(WCDMA) theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ định
hƣớng này, luận văn đề cập đến nghiên cứu tổng quan về công nghệ WCDMA và các hệ
thống thông tin di động WCDMA nói chung, phân tích các quá trình phát triển lên 3G từ
đó ứng dụng lựa chọn, tính toán dung lƣợng mạng trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc 3G,
phù hợp với xu hƣớng phát triển của mạng thông tin di động .
Luận văn đƣợc chia làm 4 chƣơng:
Chƣơng I: Giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin di động
Chƣơng II: Mạng thông tin di động GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển
đổi lên 3G
Chƣơng III: Hệ thống WCDMA
Chƣơng IV:Xây dựng quy hoạch mạng 3G tại tỉnh Ninh Bình
Em xin trân thành cảm ơn ThS Dƣơng Văn Thành, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn
Thông đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ trong quá trình hoàn thành
luận văn này.

Mặc dù đã hết sức cố gắng và đã nhận đƣợc nhiều ý đóng góp quý báu từ các thầy
cô giáo, nhƣng do thời gian có hạn, luận văn chƣa thể đi sâu vào nhiều khía cạnh kỹ thuật
khác. Song những vấn đề mà luận văn đề cập tới là những yếu tố quan trọng đã và đang
đƣa vào sử dụng cũng nhƣ những ứng dụng của nó trong phát triển mạng thông tin di
động 3G.
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

ii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH VẼ iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU iv
CÁC TỪ VIẾT TẮT v
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1
1.1 . LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1
1.2 XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN TỪ 2G LÊN 3G 3
1.2.1 Xu hƣớng phát triển 3G trên thế giới 3
1.2.2 Xu hƣớng phát triển 3G tại Việt Nam 4
1.3 KHẢ NĂNG CHUYỂN ĐỔI TỪ 2G LÊN 3G 5
1.3.1 Phân tích các khả năng chuyển đổi 5
1.3.2 Các vấn đề đặt ra cho quá trình chuyển đổi 6
1.4 SO SÁNH CÔNG NGHỆ WCDMA và CDMA-2000 8
1.4.1 Điểm giống nhau giữa 2 công nghệ này 8
1.4.2 Những khác biệt chính 9
CHƢƠNG II. MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ CÁC CÔNG NGHỆ CHO QUÁ
TRÌNH CHUYỂN ĐỔI LÊN 3G 13
2.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 13
2.2. CÁC CÔNG NGHỆ CHO QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI LÊN 3G 18
2.2.1. Công nghệ HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) 18

2.2.2 Công nghệ GPRS (General Packet Radio Service) 19
CHƢƠNG III. HỆ THỐNG WCDMA 24
3.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA 24
3.2. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA 25
3.2.1 Kiến trúc ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến WCDMA/FDD 26
3.2.2 Các kênh của WCDMA 27
3.2.3 Cấu trúc kênh vật lý riêng 34
3.2.3 Điều khiển công suất trong WCDMA 34
3.3. CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP TRONG WCDMA 38
3.3.1 Các hệ thống thông tin trải phổ 38
3.3.3 Trải phổ và điều chế đƣờng lên 42
3.3.4 Trải phổ và điều chế đƣờng xuống 45
3.4. QUÁ TRÌNH THIẾT LẬP CUỘC GỌI 48
3.4.1.Quá trình truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói CPCH 48
CHƢƠNG IV. XÂY DỰNG QUY HOẠCH MẠNG 3G TẠI TỈNH NINH BÌNH 50
4.1 PHÂN TÍCH CÁC PHƢƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MẠNG 50
4.1.1 Phân tích các phƣơng án 50
4.1.2 Lựa chọn phƣơng án công nghệ và giải pháp mạng 54
4.2.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VÀ XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG 55
4.2.1. Một số giả định đầu vào tính toán thiết kế mạng vô tuyến 55
4.2.2 Tính toán xây dựng mạng 56
KẾT LUẬN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
iii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1.Các bƣớc phát triển đến mạng thế hệ thứ 3 1
Hình 1.2 Quá trình chuyển đổi từ 2G lên 3G 6
Hình 1.3. Tiến trình phát triển từ 2G lên 3G 7
Hình 1.4.Băng thông danh định,tốc độ chip và cấu hình kênh 11
Hình 2.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM 13
Hình 2.2.Mạng dữ liệu chuyển mạnh kênh tốc độ cao 18
Hình 2.3 Kiến trúc mạng GPRS 20
Hình 2.4. Kiến trúc khe thời gian của GPRS 21
Hình 2.5.Kiến trúc mạng EDGE 22
Hình 3.3.Các kênh vật lý 28
Hình 3.2 Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD 26
Hình 3.1 Kiến trúc UMTS 25
Hình 3.4 Sự chuyển đổi giữa các kênh logic và kênh truyền tải trên đƣờng lên và đƣờng xuống 32
Hình 3.5. Cấu trúc kênh vật lý riêng 34
Hình 3.6 Hiệu ứng gần-xa (điều khiển công suất trên đƣờng lên) 35
Hình 3.7. Bù nhiễu bên trong cell (điều khiển công suất ở đƣờng xuống) 35
Hình 3.8 Điều khiển công suất vòng trong đƣờng lên 36
Hình 3.9. Điều khiển công suất vòng kín đƣờng xuống 37
Hình 3.10. Cây mã định kênh 39
Hình 3.11. Trải phổ và điều chế DPDCH và DPCCH đƣờng lên 42
Hình 3.12. Truyền dẫn kênh điều khiển vật lý riêng đƣờng lên và kênh số liệu vật lý riêng đƣờng
lên khi có/ không có (DTX) số liệu của ngƣời sử dụng 43
Hình 3.13. Chùm tín hiệu đối với ghép mã I/Q sử dung ngẫu nhiên hóa phức. 44
Hình 3.14. Trải phổ và điều chế phần bản tin PRACH 44
Hình 3.15. Sơ đồ trải phổ và điều chế cho tất cả các kênh vật lý đƣờng xuống 45
Hình 3.16. Các mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp và thứ cấp 47
Hình 3.17. Truyền dẫn đa mã cho đƣờng xuống 47
Hình 3.18. Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói 48
Hình 4.1. Mạng 3G theo chuẩn 3GPP R99 50
Hình 4.2 Mạng 3G theo chuẩn 3GPP R4 53

Hình 4.3 Mạng 3G theo chuẩn 3GPP R5 54






Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng biều
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Tóm tắt tiến trình tiến triển của công nghệ thông tin di động 3
Bảng 1.2. Những điểm tƣơng đồng giữa CDMA 2000 và WCDMA 9
Bảng 1.3.Các khác biệt chính về kỹ thuật giữa 2 công nghệ CDMA-2000 và WCDMA 10
Bảng 3.1.Danh sách các kênh vật lý . 28
Bảng 3.2 Danh sách các kênh truyền tải 31
Bảng 3.3.Phân cấp các mã ngẫu nhiên hóa cho đƣờng xuống 42
Bảng 4.1 Số trạm BS tại tỉnh/ huyện 57

Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
v
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

1xEV- DO
3G
3GPP

3GPP2
1x Evolution – Data
Optimized
Third Generation
Third Generation Global
Partnership Project
Third Generation Global
Partnership Project 2
Pha 1- Tối ƣu dữ liệu
Thế hệ 3
Dự án hội nhập toàn cầu thế hệ 3
A.

AMR

AMPS


Adaptive Multi-Rate codec

Advanced Mobile Phone
System


Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ
thích nghi
Hệ thống điện thoại di động tiên
tiến (Mỹ)

B.
BER
BLER
BPSK
BSIC
BTS

Bit Error Rate
Block Error Rate
Binary Phase Shift Keying
Base station identity code
Base Tranceiver Station

Tốc độ lỗi bit.

Tốc độ lỗi Block
Khoá dịch pha nhị phân.
Mã nhận dạng trạm gốc
Trạm gốc
C.
CDMA
CN
CRC
CRNC

Code Division Multiple
Access
Core Network
Cylic Redundancy Check
Controlling RNC

Truy nhập phân chia theo mã
Mạng lõi
Mã vòng kiểm tra dƣ thừa
Bộ RNC đang phụ trách điều
khiển
D.
DL
DSSS

Downlink
Direct Sequence Spread
Spectrum

Đƣờng xuống

Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp
E.
EDGE

EIRP

Enhanced Data Rates for
Evolution

Equivalent Isotropic Radiated
Power



Các tốc độ dữ liệu tăng cƣờng
cho sự tiến hoá
Công suất bức xạ đẳng hƣớng
tƣơng đƣơng

Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
vi
F.
FDD

FDMA

FER

Frequency Division Duplex

Frequency Division Multiple
Access
Frame Error Rate

Phƣơng thức song công phân
chia theo tần số
Đa truy nhập phân chia theo tần
số

Tỷ số lỗi khung
G.
GGSN
GPRS
GPS
GSM


Gateway GPRS Support
Node
General Packet Radio Service
Global Positioning System
Global System for Mobile
Telecommunication

Nút hỗ trợ cổng GPRS
Dịch vụ vô tuyến gói chung.
Hệ thống định vị toàn cầu.
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu

H.
HLR
HSDPA


Home Location Registor
High Speed Downlink Packet
Access


Bộ đăng ký thƣờng trú
Truy nhập gói đƣờng xuống tốc
độ cao

I.
IMT-2000

IMT- MC
IMT- DS
IMT- TC
IMT-SC
IP
ITU
Iub
Iur

International Mobile
Telecommunication 2000
IMT- Multicarrier
IMT- Direct Sequence

IMT- Time Code
IMT – Single Carrier
Internet Protocol
International
Telecommunication Union


Thông tin di động toàn cầu 2000

IMT đa sóng mang.
IMT trải phổ chuỗi trực tiếp
IMT mã thời gian
IMT đơn sóng mang.
Giao thức Internet
Liên hợp viễn thông quốc tế.


Giao diện giữa RNC và nút B
Giao diện giữa 2 RNC.
L.
LOS

Line of sight

Tầm nhìn thẳng
M.
ME
MMS
MRC
MSC

Mobile Equipment
Multimedia Messaging
Service
Maximum Ratio Cobining
Mobile Service Switching
Centre

Thiết bị di động
Dịch vụ nhắn tin đa phƣơng tiện
Kết hợp theo tỷ số lớn nhất
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ
di động.

Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
vii
N.


O.
OVSF

Orthogonal Variable
Spreading Factor

Hệ số trải phổ biến đổi trực giao.
P.
PN

Pseudo Noise


Giả tạp âm

Q.
QPSK

Quardrature Phase Phase
Shift Keying

Khoá dịch pha cầu phƣơng.
R.


RAM
RAT
RNC
RNS
RRC
Radio Access Mode
Radio Access Technology
Radio Network Controller
Radio Network subsystem
Radio Resoure Control
protocol

Chế độ truy nhập vô tuyến.
Công nghệ truy nhập vô tuyến.
Bộ điều khiển mạng vô tuyến.

Phân hệ mạng vô tuyến
Giao thức điều khiển tài nguyên
vô tuyến

S.
SGSN
SIP
SIR
SMS
SNR


Serving GPRS Support Node.
Session Initiation Protocol
Signal to Interference Ratio
Short Messaging Service
Signal to Noise Ratio


Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
Giao thức khởi tạo phiên
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
Dịch vụ nhắn tin ngắn.
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

T.
TDD

TDMA

Time Division Duplex

Time Division Multiple
Access


Phƣơng thức song công phân
chia theo thời gian
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian

U.
UE
UL
UMTS

USIM
UTRAN

User Equipment
Uplink
Universal Mobile
Telecommunication System
UMTS Subscriber Identify
Module
UMTS Terrestrial Radio
Access Network

Thiết bị ngƣời sử dụng

Đƣờng xuống
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu.

Modul nhận dạng thuê bao
UMTS
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS

Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
viii
V.
VLR
VoIP

Visitor Location Registor
Voice Over Internet Protocol

Bộ đăng ký tạm trú
Truyền thoại qua giao thức
Internet.
W.
WCDMA

Wideband Code Division
Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng

Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG
1.1 . LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lịch sử ra đời và sự phát triển của dịch vụ di động từ thứ 1 tới thế hệ 3G trải qua
nhiều giai đoạn khác nhau. Hình 1.1 miêu tả tiến trình phát triển của hệ thống thông tin di
động từ 1G lên 3G.



Hình 1.1.Các bước phát triển đến mạng thế hệ thứ 3

Lịch sử ra đời và sự phát triển của dịch vụ di động từ thứ 1 tới thế hệ 3G trải qua
nhiều giai đoạn khác nhau.
Thế hệ thứ 1 đƣợc thế kế đầu tiên năm 1970. Các công nghệ sớm ra đời nhất đƣợc
thực hiên dựa trên công nghệ tƣơng tự và cấu trúc tế bào cơ bản của thông tin di động.
Cuối những năm 1980 ngƣời ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tƣơng tự không thể
đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu nhƣ không loại bỏ đƣợc các hạn
chế của hệ thống này nhƣ:
1) Phân bổ tần số rất hạn chế,dung lƣợng thấp
2) Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trƣờng
pha đinh đa tia
3) Không đáp ứng đƣợc các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
2
4) Không đảm bảo tính bảo mật của các cuộc gọi
5) Không tƣơng thích với các hệ thống khác đặc biệt ở châu Âu
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật
thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật truy nhập mới. Các hệ thống thế hệ
thứ 2 đƣợc triển khai vào những năm 80 vẫn đƣợc sử dụng chủ yếu cho thoại nhƣng đƣợc
thực hiện trên cơ sở công nghệ số. Các hệ thống 2G này cung cấp các dịch vụ thông tin dữ
liệu chuyển mạch kênh ở tốc độ thấp. Tính cạnh tranh lại một lần nữa dẫn tới việc thiết kế
và thực hiện các hệ thống bị phân hóa thành các chuẩn khác nhau không tƣơng thích nhƣ:
GSM chủ yếu ở châu Âu, TDMA IS-54,IS136 ở Mỹ, PDC (hệ thống di động tế bào số cá
nhân) ở Nhật. Các hệ thống này hoạt động rộng khắp trên lãnh thổ quốc gia hoặc quốc tế
và hiện nay chúng vẫn chiếm vai trò là các hệ thống chủ đạo, mặc dù tốc độ dữ liệu của
các thuê bao trong hệ thống bị giới hạn nhiều.
Bƣớc chuyển tiếp giữa 2G và 3G là 2,5G. Thế hệ 2,5G đƣợc phát triển từ 2G với các
dịch vụ dữ liệu và các phƣơng thức chuyển mạch gói. Về cơ bản công nghệ 2,5G là sự
phát triển của công nghệ 2G để tăng dụng lƣợng trên các kênh tần số vô tuyến của 2G và
bƣớc đầu đƣa các dịch vụ dữ liệu dung lƣợng cao vào, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới
384Kbps. Một khía cạnh khác rất quan trọng của 2,5G là các kênh dữ liệu đƣợc tối ƣu hóa
cho dữ liệu gói truy nhập vào internet từ các thiết bị di động nhƣ điện thoại, PDA hoặc
máy tính xách tay.
Trong thập niên 90 thế hệ thứ 3 đã đƣợc nghiên cứu, nó đã loại trừ đƣợc những sự
không tƣơng thích của các hệ thống trƣớc đây và thực sự trở thành hệ thống toàn cầu. Hệ
thống 3G có các kênh thoại chất lƣợng cao cũng nhƣ các khả năng về dữ liệu băng rộng,
có thể đạt tới 2Mbps. Các hệ thống 3G hứa hẹn cung cấp những dịch vụ viễn thông tốc độ
cao hơn bao gồm thoại, fax và internet ở bất cứ thời gian nào, bất cứ nơi đâu với sự
chuyển vùng roaming toàn cầu không gián đoạn. Chuẩn 3G toàn cầu của ITU đã mở
đƣờng cho các ứng dụng và dịch vụ sáng tạo nhƣ giải trí đa phƣơng tiện, các dịch vụ dựa
trên vị trí …. Công nghệ 3G hỗ trợ băng thông 144Kbps với tốc độ di chuyển lớn,
384Kbps trong một khu vực, và 2Mbps đối với trƣờng hợp trong nhà.

Quá trình phát triển của các công nghệ từ 1G lên 3G đƣợc thể hiện qua bảng 1.1





Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
3
Bảng 1.1 Tóm tắt tiến trình tiến triển của công nghệ thông tin di động

Công nghệ
1G
2G
2.5G
3G
4G
Bắt đầu thiết
kế
1970
1980
1985
1990
2000
Triển khai
1984
1991
1999
2002

2010
Dịch vụ
Thoại analog
Thoại số, các
bản tin ngắn
Dung lƣợng
cao hơn,dữ
liệu dạng gói
Dung lƣợng
cao hơn,
băng thông
dữ liệu lên
tới 2Mbps
Độ tin
cậy cao
hơn,đa
phƣơng
tiện,
Các chuẩn
AMPS,TACS,
NMT…
TDMA,CDMA,
GSM,PDC
GPRS,EDGE,
1xRTT
WCDMA,
CDMA2000
Chuẩn
đơn
Băng thông

dữ liệu
1,9kbps
14,4kbps
384kbps
2Mbps
200Mbps
Ghép kênh
FDMA
TDMA,CDMA
TDMA.CDMA
CDMA
CDMA?
Mạng lõi
PSTN
PSTN
PSTN,mạng
gói
Mạng gói
Internet

1.2 XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN TỪ 2G LÊN 3G
1.2.1 Xu hƣớng phát triển 3G trên thế giới
Cho tới ngày 29/10/2010, có tới 373 nhà khai thác kinh doanh thông tin di động thế
hệ thứ ba (3G) hoạt động trên thế giới, đã có 152 quốc gia và vùng lãnh thổ triển khai
công nghệ này. Sau đây là sơ đồ các nƣớc sử dụng dịch vụ 3G
Dịch vụ 3G ở Nhật Bản và Hàn Quốc phát triển rất cao. Nhờ có sự thúc đẩy của chính
phủ và thái độ tích cực của các nhà khai thác, ứng dụng công nghệ 3G ở hai nƣớc này từ
năm 2001; việc kích thích thị trƣờng thời gian đầu khá tốt, ngƣời dùng cũng tha thiết với
dịch vụ mới. Những năm gần đây các nƣớc Đông Nam Á phát triển mạng mẽ đi đầu là
Singapore và Thái Lan.

Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
4
Mức độ phát triển chung thị trƣờng thông tin di động ở các nƣớc Châu Âu rất cao,
mức độ phổ cập dịch vụ di động lên đến khoảng 90%, nhƣng các nhà khai thác truyền
thống triển khai dịch vụ 3G tƣơng đối thận trọng, nƣớc đầu tiên triển khai ở Châu Âu là
Bỉ vào năm 2002.
Sự phát triển dịch vụ 3G ở Châu Mỹ tƣơng đối chậm chạp so với các vùng khác trên
thế giới. Đến năm 2005 ở Mỹ mới bắt đầu triển khai 3G.
Cùng với ra đời dịch vụ 3G của các nhà khai thác, các nhà cung cấp thiết bị đầu cuối
đã nhanh chóng đƣa ra đa dạng chủng loại. Hiện nay máy đầu cuối WCDMA có khoảng
hơn 26 nhãn hiệu, 186 loại sản phẩm.
1.2.2 Xu hƣớng phát triển 3G tại Việt Nam
Các ứng dụng truyền thông hữu ích nhƣ điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm
thông tin, truy nhập Internet, truyền tải dữ liệu dung lƣợng lớn, nghe nhạc và xem video
chất lƣợng cao … cùng nhiều ứng dụng dịch vụ viễn thông tiên tiến khác có thể đƣợc thực
hiện trên mạng di động 3G. Ở Việt Nam 3G đã đƣợc triển khai và đang từng bƣớc phát
triển. Tháng 8/2009, Bộ thông tin và Truyền thông chính thức ban hành giấy phép thiết
lập mạng và cung cấp dịch vụ viễn thông di động mặt đất tiêu chuẩn IMT-2000 trong
băng tần số 1900-2200MHz cho 3 doanh nghiệp và một liên doanh trúng tuyển cấp phép
3G bao gồm: Tổng công ty Viễn thông Quân đội (VIETTEL), Tập đoàn Bƣu chính Viễn
thông Việt Nam (VNPT), Công ty thông tin di động (VMS) và liên doanh Công ty Viễn
thông Điện lực (EVN Telecom) và Công ty cổ phần Viễn thông Hà Nội (Hà Nội
Telecom).
Thế giới có 2 hệ thống di động 3G đƣợc chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên
công nghệ CDMA còn gọi là CDMA-2000, chuẩn còn lại do dự án 3
rd
Generation
Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA-UMTS

Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vô tuyến. Một trong số
đó đƣợc gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA). Căn cứ vào những thông tin nói trên
thì Việt Nam đã gia nhập vào nhóm các nƣớc đã triển khai dịch vụ điện thoại thế hệ thứ 3
(3G), đó chính là dịch vụ điện thoại di động WCDMA.
Đi tiên phong cho việc triển khai mạng 3G tại Việt Nam là Vinaphone. Mạng
Vinaphone 3G là mạng di động thế hệ thứ 3, cho phép thuê bao di động thực hiện các
dịch vụ cơ bản nhƣ thoại, nhắn tin với chất lƣợng cao, đặc biệt là truy cập Internet với
tốc độ tối đa lên đến 14,4Mb/s. Do chủ yếu sử dụng chung cơ sở hạ tần nên vùng phủ
sóng 3G sẽ cùng tồn tại song song với vùng phủ sóng 2G . Quá trình triển khai mạng 3G
của Vinaphone sẽ trải qua 5 giai đoạn chính: giai đoạn 1 sẽ phủ sóng 20% dân cƣ, giai
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
5
đoạn 2 sẽ phủ sóng 50% dân cƣ sau 3 năm hoạt động, giai đoạn 3 sẽ phủ sóng 75% dân
cƣ, giai đoạn 4 và giai đoạn 5 sẽ phủ sóng đến 90% dân cƣ sau 10 đến 15 năm hoạt động.
Hiện nay Vinaphone đã triển khai giai đoạn 1 và dần dần triển khai giai đoạn thứ 2.
Theo sau Vinaphone là hai nhà di động khác nhƣ Mobifone và Viettel cũng đã
triển khai công nghệ 3G. Mobifone đã hoàn thành việc lắp đặt và phát sóng 2400 trạm
BTS 3G và trong vòng 3 năm sẽ hoàn thành lắp đặt khoảng 7700 trạm BTS 3G. Với công
nghệ HSPA cho phép khách hàng truy cập Internet, thƣ điện tử hay nhận các dịch vụ nội
dung số với tốc độ lên tới 7,2Mb/s.
6/2010 Viettel đƣa vào cung cấp dịch vụ mạng 3G. Với đầu tƣ gần 12800 tỷ trong
3 năm cho mạng 3G. Tại thời điểm Viettel phủ sóng tối thiểu 86% dân số với 5000 trạm
thu phát 3G và sau 3 năm cung cấp dịch vụ sẽ đạt phủ sóng là 100 % dân số với 15000
trạm thu phát sóng.
Bên cạnh đó các nhà sản xuất đã đi trƣớc các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di
động khi lần lƣợt Nokia, Sony Eircsson đã bán thị trƣờng Viêt Nam các model điện thoại
di động hỗ trợ công nghệ 3G nhƣ Nokia 6680,6630,K608i …
1.3 KHẢ NĂNG CHUYỂN ĐỔI TỪ 2G LÊN 3G

1.3.1 Phân tích các khả năng chuyển đổi
Bốn công nghệ cellular 2G chính hiện nay là:
- Hệ thống GSM: là hệ thống 2G xuất hiện đầu tiên, đƣợc đƣa ra vào năm 1992.
GSM dựa trên kỹ thuật chuyển mạch kênh. Dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ thấp
(<9,6Kb/s) đã đƣợc cấp ngay từ đầu khi triển khai hệ thống và chủ yếu đƣợc sử
dụng để truyền e-mail từ các máy tính xách tay.
- Hệ thống PDC: đƣợc sử dụng ở Nhật, sử dụng công nghệ TDMA
- CdmaOne (IS-95): Dựa trên công nghệ CDMA băng hẹp. Hệ thống đã trở nên rất
phổ biến ở Hàn Quốc và Bắc Mỹ
- Ngoài hệ thống PDC của Nhật với lo ngại không phát triển đƣợc thị trƣờng ra
ngoài nƣớc nên không nâng cấp tiếp mà triển khai thẳng công nghệ 3G mới, các hệ
thống khác đều có kế hoạch đổi tới 2,5G và 3G.
Tổng quan các phƣơng án chuyển đổi đƣợc biểu diễn nhƣ hình sau:



Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
6

Hình 1.2 Quá trình chuyển đổi từ 2G lên 3G

- GSM sẽ vẫn là hệ thống chủ yếu của dịch vụ thông tin di động ở Việt Nam. Dải
phổ 1800 là cần thiết để tăng dung lƣợng.
- Thiết kế và quy hoạch mạng sẽ đóng vai trò chủ chốt nhằm nâng cao chất lƣợng
mạng
- EDGE là con đƣờng tiến hóa tới thế hệ thứ ba và cũng là một bổ trợ cho UMTS
- UMTS là đề xuất của Châu Âu cho thông tin di động thế hệ thứ ba. Giao diện vô
tuyến đã đƣợc lựa chọn và sẽ dựa trên công nghệ CDMA băng rộng (WCDMA)

- Việc triển khai tiêu chuẩn UMTS trên nền hệ thống GSM là hoàn toàn phù hợp với
quy luật tự nhiên
1.3.2 Các vấn đề đặt ra cho quá trình chuyển đổi
Việc chuyển đổi từ mạng GSM lên 3G sẽ phải kể đến 3 khía cạnh chính đƣợc thực
hiện theo sơ đồ:







Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
7

Hình 1.3. Tiến trình phát triển từ 2G lên 3G
- Chuyển đổi về mặt kỹ thuật
Sự chuyển đổi về kỹ thuật là con đƣờng phát triển chỉ rõ phƣơng thức để triển khai các
phần tử mạng và loại công nghệ để thực thi kỹ thuật đó. Đây chính là bƣớc phát triển trực
tiếp theo các xu hƣớng chung về mặt cho công nghệ.
Bởi vì các phần tử mạng là yếu tố tạo lập nên mạng, nên về mặt lý thuyết sự về mặt kỹ
thuật sẽ tƣơng ứng với sự phát triển mạng. Trong giai đoạn một, do tính chất mở của các
giao diện đƣợc định nghĩa trong chỉ tiêu kỹ thuật hệ thống, mạng 3G có thể đƣợc kết hợp
từ nhiều chủng loại thiết bị của nhiều hãng khác nhau. Sự chuyển đổi về kỹ thuật có thể
xử lý đƣợc điều này tuy nhiên với sự khác nhau về tốc độ và bƣớc triển khai cụ thể trong
mối kết hợp của các thiết bị giữa các hãng khác nhau và yêu cầu thích ứng với các thay
đổi của chỉ tiêu kỹ thuật 3G nên trong nhiều trƣờng hợp nếu không xem xét thấu đáo thì
kết quả có thể không nhƣ mong muốn.
- Sự chuyển đổi về dịch vụ
Khác với chuyển đổi về mặt kỹ thuật, sự chuyển đổi dịch vụ dựa trên nhu cầu của ngƣời
sử dụng và nhƣ cầu này có thể là thực tế hoặc chỉ là tƣởng tƣợng. Đôi khi các nhà khai
thác mạng và chế tạo thiết bị cung cấp các dịch vụ vƣợt qua sự kỳ vọng của các thuê bao.
Rõ ràng nếu hai yếu tố này không tƣơng đồng thì việc kinh doanh các dịch vụ thông tin di
động sẽ khó khăn.

2G


Sự chuyển đổi về kỹ thuật

Sự chuyển đổi về mạng
Sự chuyển đổi về dịch vụ
3G
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
8
- Sự chuyển đổi về mạng
Chỉ tiêu kỹ thuật của GSM đảm bảo tính mở của các giao diện quyết định nên thành
phần chuẩn của hệ thống GSM. Bởi vì có giao diện mở này, nhà khai thác mạng có thể sử
dụng các thiết bị mạng khác nhau từ các hãng cung cấp thiết bị mạng GSM khác nhau.
Tính mở của giao diện đƣợc thể hiện là nó xác định một cách nghiêm ngặt các chức năng
hệ thống thực hiện tại giao diện này, đồng thời xác định rõ các chức năng nào cho phép
nhà khai thác có thể sử dụng trong nội bộ mạng tại hai phía của giao diện này.
1.4 SO SÁNH CÔNG NGHỆ WCDMA và CDMA-2000
Nhƣ ta đƣợc biết thì những dòng CDMA2000 và WCDMA chia sẻ nhiều công nghệ
cơ bản tƣơng tự đƣợc phát triển lúc đầu cdmaOne. Khi các tiêu chuẩn CDMA2000 và
WCDMA tiến hóa, chúng tiếp tục chia sẻ nhiều phát minh và cải tiến hơn cho những công
nghệ này.
Những tƣơng đồng giữa CDMA2000 1X và WCDMA R99 đƣợc giới thiệu trong bảng
1.2. So sánh xem xét những khái niệm lõi cơ bản của mỗi giao diện vô tuyến CDMA và
không bao gồm tất cả chi tiết và bộ thông số, điển hình phân biệt các hệ thống đƣợc
những cơ quan lập tiêu chuẩn khác nhau định nghĩa.
1.4.1 Điểm giống nhau giữa 2 công nghệ này
- Đều dựa trên công nghệ trải phổ trực tiếp
- Đều đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của IMT-2000
- Duy trì hỗ trợ các dịch vụ truyền thống
- Hỗ trợ các dịch vụ đa phƣơng tiện tốc độ cao, dữ liệu gói và truy nhập IP

Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
9
Bảng 1.2. Những điểm tƣơng đồng giữa CDMA 2000 và WCDMA

Tính năng
CDMA2000 1X
WCDMA
Mã số trực giao chiều
dài thay đổi liên kết
xuôi
Mã số Walsh chiều dài thay đổi dùng
để ghép các kênh liên kết xuôi
(SF=256 đến SF= 4)
Kỹ thuật tƣơng tự
Mã số trực giao chiều
dài thay đổi liên kết
ngƣợc
Mã Walsh chiều dài thay đổi dùng để
ghép các kênh liên kết ngƣợc bằng
một thiết bị di động
Kỹ thuật tƣơng tự
Trải phổ phức hợp liên
kết ngƣợc

Nhân phức hợp của nhánh I và Q với
mã số PN
Kỹ thuật tƣơng tự
Điều khiển công suất
liên kết xuôi nhanh
Điều khiển nhanh công suất vòng kín
Điều khiển điểm tập hợp dựa trên chất
lƣợng
Tốc độ bit điều khiển công suất là

800Hz
Các tốc độ bit điều khiển công suất
khác đƣợc hỗ trợ
Kỹ thuật tƣơng tự trừ
những khác biệt nhỏ:
Tốc độ điều khiển
công suất là 1500Hz
Các kênh cấu hình tốc
độ dữ liệu
Mạng xác định tốc độ dữ liệu tùy
thuộc vào các điều kiện ứng dụng và
kênh vô tuyến
Kỹ thuật tƣơng tự
Điều khiển liên kết
ngƣợc
Giải điều chế trực giao và đồng bộ
Điều khiển công suất RL
Kỹ thuật tƣơng tự

1.4.2 Những khác biệt chính
Những đặc điểm này ảnh hƣởng đến thực hiện hệ thống, thông số của hệ thống có
thể ảnh hƣởng đến nhữn đặc điểm về năng suất. Các khác biệt chính về kỹ thuật giữa 2
công nghệ CDMA-2000 và WCDMA đƣợc thể hiện ở bảng 1.3

Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
10
Bảng 1.3.Các khác biệt chính về kỹ thuật giữa 2 công nghệ CDMA-2000 và
WCDMA

Các thông số

WCDMA

CDMA-2000
Phƣơng thức truy nhập và
ghép kênh
Không có chế độ đa sóng
mang
Có chế độ đa sóng mang
Băng thông danh định
5Mhz
1.25Mhz(1X)hoặc 5Mhz(3X)
Tốc độ chip
3,84Mcps
1,2288Mcps(1X)hoặc
3,6864Mcps(3X)
Mạng lõi
GSM-MAP
ANSI-41
Điều chế
QPSK (cho cả 2 hƣớng)
QPSK (BTS-MS), BPSK
(MS-BTS)
Cấu trúc khung tín hiệu
10ms đối với lớp vật lý
10,20,40,80 ms đối với lớp
truyền dẫn

5ms đối với báo hiệu
20,40,80 ms đối với lớp vật lý
Mã nhận dạng MS
Dùng mã ngẫu nhiên hóa,
gắn bởi sector để nhận dạng
MS
Dùng chung một mã PN dài
nhƣng tạo ra các giá trị PN
offset khác nhau theo số seri
thiết bị của MS để nhận dạng
các MS khác nhau
Mã nhận dạng đối với
sector
Dùng 512 mã ngẫu nhiên
hóa, mỗi mã nhận dạng một
sector riêng biệt
Dùng chung một mã PN ngắn,
nhƣng sử dụng 512 giá trị PN
offset khác nhau để nhận dạng
các sector khác nhau

Về đồng bộ, W-CDMA dùng dị bộ ở chế độ FDD còn ở chế độ TDD các trạm gốc
đƣợc phân cấp đồng bộ, nếu không cần roaming toàn cầu thì không cần đồng bộ từ hệ
thống định vị toàn cầu GPS. Điều này tạo cho hệ thống có tính độc lập hơn. Trong khi
CDMA-2000 bắt buộc cần GPS để đồng bộ.
Về mã hóa tiếng nói thiết bị CDMA tiếp tục duy trì tính tƣơng thích ngƣợc với
những thiêt bị cdmaOne hiện có bằng cách dùng một bộ mã hóa có tốc độ thay đổi
(1/8,1/4,1/2,1) nâng cao dữ liệu để biến đổi tiếng nói thành những tín hiệu truyền thông.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
11
Để duy trì tính tƣơng thích ngƣợc với các bộ mã hóa tiếng nói GSM, thiết bị WCDMA
dùng bộ mã hóa tiếng nói dạng tắt/mở (on/off)
Về băng thông danh định tiêu chuẩn CDMA2000 đã đƣợc thiết kế để đƣợc vận
hành với một băng thông là 1,25Mhz tƣơng tự nhƣ cdmaOne, trong khi WCDMA đƣợc
thiết kế để vận hành trong một kênh 5Mhz. Tuy nhiên, điều này không ảnh hƣởng đến
năng suất tổng cộng của hai hệ thống và cả 2 công nghệ đều cung cấp những dung lƣợng
tƣơng tự khi đƣợc chuẩn hóa trong những băng thông tƣơng tự. Ngoài việc sử dụng kỹ
thuật băng tần trải phổ dãy trực tiếp, các hệ thống CDMA2000 còn có thể chỉ định ba
sóng mang 1,25Mhz cho một băng thông 5Mhz(3X). Trong kỹ thuật này, nhiều sóng
CDMA2000 trải phổ trực tiếp (sóng mang 1,25Mhz) đƣợc kết hợp lại để tạo ra một tín
hiệu CDMA dải rộng hỗn hợp (5Mhz). Phân biệt sóng mang điển hình là 1,25MHz. Cách
tiếp cận nhiều sóng mang tƣơng tự này có thể đƣợc dùng để chỉ định đến 15 sóng mang
CDMA2000 trong một băng thông 20Mhz.


WCDMA

Trải phổ trực tiếp (DS)







5MHz

CDMA 2000
Đa sóng mang (MC)






1.25MHz

Hình 1.4.Băng thông danh định,tốc độ chip và cấu hình kênh



F1
Trải phổ trực
tiếp(3,84Mcps)
F1
Trải phổ
trực tiếp
1,2288Mc
F2
Trải phổ
trực tiếp
1,2288Mc
F3
Trải phổ
trực tiếp
1,2288Mc
ps

Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
12

Về tính tƣơng thích ngƣợc với mạng lõi 2G, WCDMA đƣợc xây dựng trên cơ sở
báo hiệu mạng lõi GMS-MAP còn CDMA-2000 xây dựng trên cơ sở IS-41 (mạng lõi của
IS-95 CDMA). Nhƣ vậy UTRA sẽ đƣợc chọn bởi các nhà khai thác GSM, trong khi nhà
khai thác CDMA IS-95 chọn CDMA-2000.
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
13
CHƢƠNG II. MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ CÁC
CÔNG NGHỆ CHO QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI LÊN 3G
2.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
GSM là mạng thông tin di động số đầu tiên đƣợc xây dựng trên phƣơng pháp đa
truy nhập TDMA. Một hệ thống GSM đƣợc tổ chức thành ba phần chính: MS,hệ thống
con trạm gốc (BSS: base station subsystem) và phân hệ chuyển mạch SS (switching
subsystem) . Mô hình hệ thống GSM đƣợc biểu diễn nhƣ hình 2.1


Hình 2.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM

OSS
: Phân hệ khai thác và hỗ trợ
BTS
Trạm vô tuyến gốc
AUC
: Trung tâm nhận thực
MS

Trạm di động
HLR
: Bộ ghi định vị thƣờng trú
ISDN
Mạng số liên kết đa dịch vụ
MSC
: Tổng đài di động
PSTN (Public Switched Telephone Network):
BSS
: Phân hệ trạm gốc
Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
BSC
: Bộ điều khiển trạm gốc
PSPDN
Mạng chuyển mạch gói công cộng
OMC
: Trung tâm khai thác và bảo dƣỡng
CSPDN (Circuit Switched Public Data Network):
SS
: Phân hệ chuyển mạch
Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng
VLR
: Bộ ghi định vị tạm trú
PLMN
Mạng di động mặt đất công cộng
EIR
: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
14
 Trạm di động (MS) bao gồm thiết bị trạm di động ME (Mobile Equipment) và một
khối nhỏ gọi là mođun nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module). Đó là
một khối vật lý tách riêng, chẳng hạn là một IC Card hoặc còn gọi là card thông minh.
SIM cùng với thiết bị trạm (ME) hợp thành trạm di động MS. SIM cung cấp khả năng
di động cá nhân, vì thế ngƣời sử dụng có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di
động GSM nào truy nhập vào dịch vụ đã đăng ký. Mỗi điện thoại di động đƣợc phân
biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International Mobile Equipment
Identity). 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. IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá
nhân. Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng
cá nhân (PIN).
Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng:
 Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đƣờng vô tuyến
 Đa Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi là
SIM card. Trừ một số trƣờng hợp đặc biệt nhƣ gọi cấp cứu… thuê bao chỉ có thể
truy nhập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy
 Phân hệ trạm gốc BSS là giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị
BTS thông qua giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện 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 ngƣời sử dụng các trạm di động với những ngƣời sử dụng viễn
thông khác. BSS cũng phải đƣợc điều khiển, do đó nó đƣợc đấu nối với phân hệ vận
hành và bảo dƣỡng OSS. Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm:
 Khối thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) một BTS bao gồm các thiết bị
thu /phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten và bộ phận mã hóa và giải mã giao tiếp với
BSC. BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi
thông tin với MS qua giao diện vô tuyến. Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực

vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell)
 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller) BSC có nhiệm vụ quản lý
tất cả giao diện vô tuyến thông 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 đƣợc nối
với BTS, còn phía kia nối với MSC của phân hệ chuyển mạch SS. Giao diện giữa
BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện A.bis
Chức năng chính của BSC là:
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
15
- Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cell và các
kênh logic của chúng. Các số liệu quản lý đều đƣợc đƣa về BSC để đo đạc và
xử lý, chẳng hạn nhƣ lƣu lƣợng thông tin ở một cell, môi trƣờng vô tuyến, số
lƣợng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành công và thất bại
- Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trƣớc khi đƣa vào khai thác, BSC lập cấu
hình của BTS (số máy thu/phát TRX, tần số cho 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 các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải
phóng các đấu nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự đấu nối đƣợc
BSC giám sát. Cƣờng độ tín hiệu, chất lƣợng cuộc đấu nối đƣợc 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 lƣợng cuộc đấu nối. BSC
cũng điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định
chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạt đƣợc chất lƣợng cuộc gọi tốt hơn.
Trong trƣờng hợp chuyển giao sang cell của một 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 trƣờng
hợp cell này bị nghẽn nhiều.
- Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đƣờng
truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lƣợng thông tin. Trong

trƣờng hợp có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một
tuyến dự phòng

 Khối TRAU khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin
từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn
(64 Kb/s) trƣớc khi chuyển đến tổng đài. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã
hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM đƣợc tiến hành, tại đây cũng thực hiện
thích ứng tốc độ trong trƣờng hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS,
nhƣng cũng có thể đƣợc đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC
 Phân hệ chuyển mạch (SS-Switching subsystem) bao gồm các khối chức năng nhƣ:
- Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC (Mobile services Switching
Center) thƣờng là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều
khiển trạm gốc BSC. MSC thực hiện các 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 MSC giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
16
mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC (Gateway MSC). Để kết nối MSC với
một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng
GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng tƣơng tác IWF
(Inter Networking Function). 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, ở trƣờng hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF đƣợc để mở
- Thanh ghi định vị thƣờng chú HLR (Home Location Register): là cơ sở
dữ liệu tham chiếu lƣu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao, các thông tin
liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. HLR không phụ thuộc
vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời
của thuê bao.
- Thanh ghi định vị tạm chú VLR (Visitor Location Register) là một 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, thƣờng thiết kế VLR ngay trong MSC. Ngay cả khi MS
lƣu động vào một vùng MSC mới. VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu
về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ đƣợc thông báo rằng MS đang ở vùng
MSC nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các
thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể
coi VLR nhƣ một HLR phân bố. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí
MS ở vùng MSC. Nhƣng khi thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của
MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị. VLR là cơ sở dữ liệu
trung gian lƣu trữ tạm thời thông tin về thuê bao trong vùng phục vụ
MSC/VLR đƣợc tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR
- Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center) đƣợc 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. Đƣờng vô tuyến cũng đƣợc AuC cung cấp mã bảo
mật để chống nghe trộm, mã này đƣợc thay đổi 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 đƣợc sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung
cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép.
- Thanh ghi nhận dạnh thiết bị EIR (Equipmen Identity Register) EIR có chức
năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng di động quốc
tế (IMEI-International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu về
phần cứng của thiết bị
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
17
 Hệ thống khai thác và bảo dƣỡng OSS (Operation and Support System) thực
hiện 3 chức năng chính:
- Khai thác và bảo dƣỡng mạng:
 Khai thác là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của
mạng nhƣ tải của hệ thống, mức độ chặn, số lƣợng chuyển giao giữa hai

cell.v.v Nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát đƣợc toàn bộ chất lƣợng dịch
vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời nâng cấp. Khai thác còn bao
gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vẫn đề xuất hiện ở thời điểm hiện
thời, để chuẩn bị tăng lƣu lƣợng trong tƣơng lai và mở rộng vùng phủ sóng. Ở
hệ thống viễn thông hiện đại, khai thác đƣợc thực hiện bằng máy tính và đƣợc
tập trung ở một trạm
 Bảo dƣỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa 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 các sự cố hay dự báo sự cố thông qua
kiểm tra. Bảo dƣỡng bao gồm các hoạt động tại hiện trƣờng nhằm thay thế các
thiết bị có sự cố, cũng nhƣ việc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa
Hệ thống khai thác và bảo dƣỡng có thể đƣợc xây dựng trên nguyên lý của
TMN (Telecommunication Management Network - Mạng quản lý viễn
thông). Lúc này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dƣỡng đƣợc nối đến các
phần tử của mạng viễn thông (MSC, HLR, VLR, BSC, và các phần tử mạng
khác trừ BTS). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dƣỡng đƣợc nối tới máy
tính chủ đóng vai trò giao tiếp ngƣời - máy. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống
này đƣợc gọi là trung tâm vận hành và bảo dƣỡng (OMC - Operation and
Maintenance Center)
- Quản lý thuê bao và tính cƣớc: 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 tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung. Nhà
khai thác có thể thâm nhập đƣợc các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan
trọng khác của khai thác là tính cƣớc các cuộc gọi rồi gửi đến thuê bao. Khi đó
HLR, SIM-Card đóng vai trò nhƣ một bộ phận quản lý thuê bao
- Quản lý thiết bị di động: Quản lý thiết bị di động đƣợc bộ đăng ký nhận dạng thiết
bị EIR thực hiện. EIR lƣu trữ toàn bộ dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR
đƣợc nối đến MSC qua đƣờng báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị. Trong
hệ thống GSM thì EIR đƣợc coi là thuộc phân hệ chuyển mạch NSS