Bài toán thiết lập mạng thông tin di động GSM

LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin di động là loại hình thông tin hiện đại, đáp ứng được nhu
cầu của xã hội phát triển. Từ đó từ khi mới ra đời thông tin di động đã phát
triển nhanh chóng phát triển và ngày càng chứng tỏ đựoc tiện ích của nó
trong đời sống con người. Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một
ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh và mang lại nhiều lợi nhuận
cho các nhà khai thác. Điển hình cho thông tin di động hiện nay là hệ thống
GSM. Sự phát triển của thị trường viễn thông di động đã thúc đẩy mạnh mẽ
việc nghiên cứu và triển khai hệ thống mạng đến mọi nơi trên lãnh thổ
quốc gia. Để đáp ứng các nhu cầu về chất lượng dịch vụ ngày càng nâng
cao các nhà khai thác không ngừng cải tiến kỹ thuật và trang thiết bị để
tránh tắc nghẽn và rớt cuộc gọi, có thể phục vụ khách hàng ở nọi lúc, mọi
nơi. Để đạt được những yêu cầ đó thì việc tính toán đó quy hoạch hệ thống
ngay từ khi bắt đầu xây dựng là rất quan trọng, nó có ý nghĩa quyết định
trong quá trình xây dựng hệ thống.
Được sự định hướng và chỉ dẫn của thầy giáo hướng dẫn. Em đã
chọn đề tài: “Bài toán thiết lập mạng thông tin di động GSM”. Với mục
đích là tìm hiểu Hệ thống GSM, Lưu lưọng thông tin và bài toán Thiết lập
mạng thông tin di động GSM. Nội dung của đồ án gồm 3 chương:
Chương 1: Khái quát về Hệ thống GSM
Nội dung của chương này là nghiên cứu tổng quan về mạng thông tin
di động, cấu hình cơ bản của mạng, giao diện vô tuyến, các loại kênh và
cách ánh xạ các kênh lôgic lên kênh vật lý
Chương 2: Dự báo nhu cầu và dự báo lưu lượng
Nội dung của chương này là nghiên cứu dự báo nhu cầu điện thoại;
dự báo lưu lượng và cách tính toán thông số của các kênh lôgic của mạng
thông tin di động GSM trên cơ sở lưu lượng dự báo, công thức Erlang B và
các công thức tính toán các kênh
1
Chương 3: Bài toán thiết lập mạng thông tin di động GSM
Nội dung của chương này là trình bày cơ sở lý thuyết, mục đích của

thiết lập mạng, nghiên cứu quy trình thiết lập một mạng thông tin di động
GSM.
Tính toán các thông số của một mạng thông tin di động với số các số
liệu dự báo và giả thuyết theo thống kê.
Được sự chỉ dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn cùng với sự cố
gắng của bản thân em đã hoàn thành đúng thời hạn. Nhưng do thời gian và
kiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi các sai sót. Rất mong
được sự góp ý của các thầy,cô giáo và các bạn để đồ án dược hoàn thiện
hơn.

2
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG GSM
1.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA GSM
1.1.1 Giới thiệu chung về GSM
Một mạng vô tuyến tế bào gồm các BS đặt giữa các tế bào được bố
trí thành mạng hình tổ ong ( hình 1.1 )
Hình 1.1: Cấu trúc tổ ong của mạng vô tuyến tế bào
Các băng sóng đường lên, đường xuống có độ rộng W được chia
thành các phần B
c
và mỗi giải con B
c
được gán cho một tế bào, N tế bào lân
cận nhau hợp thành từng cụm N trạm gốc BS với W=N.B
c
. Các cụm này lại
ghép giáp nhau và phủ kín vùng cần phủ sóng là phần diện tích cần cung
cấp dịch vụ liên lạc di động. Giữa các vùng phủ sóng, các mạng nối với
nhau có thể nối với nhau bằng đường trục riêng hoặc thông qua PSTN.

Hệ thống di động tế bào (Cellular Mobile Radio System) đầu tiên ở
châu Âu lắp đặt vào năm 1981 tại khu vực bán đảo Scan- đi- na-vơ, khởi
3
đầu chỉ dùng cho vài nghìn thuê bao.Cho tới năm 1992 thì toàn châu Âu đã
có 6 loại mạng tế bào khác nhau tại 16 nước, phục vụ 1.2 triệu thuê bao.
Lúc đó tại châu Âu, giữa các hệ thống và các thuê bao của các mạng khác
nhau thì không tương thích, khả năng lưu động của các thuê bao từ nước
này sang nước khác rất thấp do đó khá bất tiện. Số thuê bao thấp dẫn tới giá
thiết bị và dịch vụ cao. Trong tình hình như vậy, từ năm 1992 Hội nghị
Bưu chính và Viễn thông châu Âu CETP đã thành lập nhóm chuyên trách
về thông tin di động GSM có nhiệm vụ xác định một hệ thống thông tin di
động công cộng tiêu chuẩn toàn châu Âu hoạt động trên băng tần 900 Mhz.
Nhóm này đã quyết định xây dựng hệ thống liên lạc số di động cho hệ
GSM ( nay được hiểu một cách rộng rãi là “Global System for Mobile
communications”, tức là Hệ thống thông tin di động toàn cầu). Các thí
nghiệm và các mô phỏng đã được tiến hành ở nhiều nước châu Âu trên
nhiều hệ thống với nhiều nguyên tắc khác nhau. Tới năm 1986, 9 nước đầu
tiên đã qua thử nghiệm được đề xuất cho một hệ thống GSM toàn châu Âu
tại hội nghị của CETP diễn ra ở Pari, bao gồm: CD -900,MATS -D/W,
ADPM, DMS -90, MOBIRA,SFH -900, S900 –D, MAX II, MTS –D/N.
Cả 3 loại đa truy cập ( FDMA, TDMA, và CDMA đo Pháp và Đức sản
xuất) và tới 7 sơ đồ điều chế được thử nghiệm trong các loại hệ thống này,
với tốc độ truyền từ 20Kb/s đến 8Mb/s. Tại hội nghị này, đại diện các nhà
quản lý và cung cấp dịch vụ thông tin từ 15 nước châu Âu đã tiến hành bỏ
phiếu lựa chọn cấu hình tiêu chuẩn của hệ thống GSM căn cứ theo yêu cầu
về hiệu quả phổ, chất lượng âm thanh, giá thành máy di động, giá trạm cố
định, tính tiện lợi mang xách, khả năng phục vụ dịch vụ mới và khả năng
hoạt động với các hệ thống hiện hành.
1.1.2 Các thông số cơ bản của hệ thống GSM
Các mô tả chi tiết về GSM được nêu trong 13 tập khuyến nghị của

GSM, thông qua vào tháng 4 năm 1988 và từ đó tới nay liên tục được bổ
4
sung và phát triển. Sau một thời gian thử nghiệm, từ năm 1991 mạng GSM
đã được sử dụng tại châu Âu và tại rất nhiều nước trên thế giới. So với mọt
số hệ thống thông tin di động vô tuyến tế bào TDMA thế hệ thứ hai khác
như IS -54 của Mỹ hay hệ thống tương tự như ở Nhật Bản… GSM là một
hệ thống với tham vọng lớn hơn nhiều. Các mô tả cơ bản của GSM như
sau:
- Băng sóng:
(890 – 915) MHz (Đường lên - uplink)
(935 – 960) MHz (Đường xuống – downlink)
Các băng sóng song công này phân bổ cho 2 giải phòng vệ, mỗi giải
rộng 200 Khz, và 124 cặp kênh vô tuyến (lên xuống) mỗi kênh rộng 200
Khz. Khoảng cách giữa các cặp kênh vô tuyến là 200 Khz.
- Loại song công:
FDD (đường lên và đường xuống trên 2 tần số thuộc hai băng sóng riêng
biệt) với khoảng cách giữa 2 sóng mang lên xuống của một kênh là 45 Khz.
Tần số sóng mang trên hai băng sóng đối với kênh song công thứ n được
tính theo công thức : F
nI
= 890,2+ 0.2(n- 1) [Mhz] và F
nII
= F
nI
+ 45 [Mhz].
- Sơ đồ truy cập:
TDMA với 8 khe thời gian trên một sóng mang vô tuyến. Độ dài một khe
thời gian:
≈
058 ms, do đó khoảng thời gian một khung TDMA gần bằng

4,6 ms (0,58 x 8 khe).
Mã hoá tiếng nói:
Mã dự kiến tuyến tính – kích thích xung đều RPE –LPC dự đoán dài
hạn, tốc độ 13 Kb/s đối với một giai đoạn của GSM và 6,5 Kb/s trong giai
đoạn phát triển 2 và 2+.
- Mã hoá kênh:
Mã chập tốc độ 1/2, độ dài ràng buộc bằng 5 (CC(2,1,5)), kết hợp với
mã khối. Mã khối với 3 bit kiểm tra được sử dụng để mã hoá 50 bit quan
5
trọng nhất,sau đó 53 bit này được ghép với 132 bit quan trọng cùng 4 bit
đuôi tạo thành cụm 189 bit và được mã hoá tiếp bằng mã chập tốc độ ẵ tạo
nên độ dài mã 378 bit, 78 bit tiếng nói không quan trọng thì không được
mã hoá nhằm tiết kiệm tốc độ bit mã (hình 1.2)
Số bit dữ liệu sau khi mã hoá kênh là 456 bit trong một khung tín hiệu tiếng
nói 20 ms, hình thành tốc độ tin thoại của một kênh là 22,8 Kb/s.

Hình 1.2: Mã hóa tín hiệu tiếng nói đã số hóa trong GSM
Tráo thứ tự truyền :
Áp dụng hai lần, do đó việc mất cả một cụm TDMA chỉ gây ảnh
hưởng tới 12,5% số bit của một khung tín hiệu tiếng nói.
Tốc độ truyền: Tốc độ tin thoại chưa mã hoá kênh: 13 Kb/s, tốc độ tin thoại
của một khe thời gian (một kênh) là 22,8 Kb/s, tốc độ số liệu của cả 8 khe
thời gian (gồm cả tin thoại, tín hiệu đồng bộ, chuỗi dò kênh…) khoảng 271
Kb/s.
Điều chế:
Điều chế tần số dịch pha cực tiểu Gao –xơ GMSK có đường bao
không đổi, BT = 0,3(Bandwith bitinterval, nhờ đó suy giảm giữa 2 sóng
mang lân cận là 18 dB và hơn 50 dB đối với các kênh xa hơn. Độ rộng phổ
6
tín hiệu băng gốc của một kênh vô tuyến ( gồm 8 khe thời gian với tốc độ

tổng cộng 271 Kb/s) là khoảng 50 Khz.
San bằng: Phải giải quyết được các trải giữ chậm tới 16
s
µ
.
Nhảy tần:
Nhảy tần chậm với tốc độ 217 buớc nhảy/s, việc quyết định có áp
dụng nhảy tần hay không thuộc vào quyền quyết định của nhà cung cấp
dịch vụ điện thoại di động (công ty điện thoại di động).
Công suất:
- Công suất đỉnh cho máy di động :(2- 20) W
- Công suất trung bình cho máy di động : (0,25 – 2,5) W
- Kiểm soát công suất: Có áp dụng.
Kiểm soát điều khiển:
- Chuyển điều khiển(Hand Over): Có áp dụng
- Tên kênh điều khiển: SACCH;
- Tốc độ kênh điều khiển: 967 Kb/s
- Kích thước tin điều khiển: 184 Bit;
- Trễ xử lý điều khiển: 480 ms.
1.1.3- Hoạt động của mạng GSM
a- Sơ đồ khối cơ bản của mạng GSM
Hình 1.3 trình bày cấu trúc đơn giản của một mạng di động mặt đất
công cộng GSM
Các kí hiệu :
MS: Trạm di động
MT: Đầu cuối di động;
TE: Thiết bị đầu cuối
Um: Giao diện vô tuyến giữa trạm gốc và trạm di động
A: Giao diện giữa BS - MSC
A- bis: Giao diện BTS – BSC

7
BS: Trạm gốc cố định
BSS: Hệ thống trạm gốc
BTS: Trạm thu – phát gốc
BSC: Đài điều khiển trạm gốc
MSC: Trung tâm chuyển mạch di động ( tổng đài thông tin di động)
NMC:Trung tâm quản lý mạng
OMC: Trung tâm thao tác và bảo trì
ADC: Trung tâm quản trị mạng
AUC: Trung tâm nhận thực thuê bao
EIR: Bộ ghi số nhận diện phần cứng trạm di động
HLR: Bộ ghi định vị thường trú; VLR: Bộ ghi định vị tạm trú.
Hình 1.3 : Cấu trúc cơ bản của một mạng GSM
b- Chức năng các khối và hoạt động của mạng:
Liên lạc vô tuyến di động trong một mạng di động mặt đất công cộng
GSM được làm thuận tiện nhờ một loạt các thủ tục và chức năng mạng.
8
MS: Là thiết bị mà một thuê bao sử dụng để truy nhập các dịch vụ
của hệ thống. Về mặt chức năng, MS gồm một đầu cuối di động MT, và
thiết bị đầu cuối TE mà nó có thể gồm một hay nhiều bộ phận như bộ phận
điện thoại và thiết bị đầu cuối số liệu DTE. Khi cần, một hay nhiều bộ phối
hợp đầu cuối TA có thể được ghép kèm vào đó. MT thực hiện các chức
năng cần thiết để tạo kênh vật lý giữa MS và BS như thu phát vô tuyến,
quản lý kênh, mã hoá và giải mã kênh, mã hoá và giải mã tiếng nói… Có
nhiều loại MS: mang xách, gắn trên xe, cầm tay. Giao diện vô tuyến giữa
MS và BS được đặt tên là Um. Trong GSM có sự phân biệt giữa thiết bị vật
lý và thuê bao. Một trạm di động MS gồm thiết bị di động và một đơn vị
nhỏ nữa gọi là mô - đun xác nhận thuê bao SIM được chế tạo dưới dạng
một card thông minh (Smart Card) mà thiếu nó thì thuê bao không thể truy
nhập mạng ngoại trừ gọi các số khẩn cấp (cảnh sát, cứu thương, cứu hoả).

Hệ thống trạm gốc: Là Trạm gốc được chia thành theo chức năng
thành Trạm thu- phát gốc và Đài điều khiển trạm gốc, được kết nối với
nhau bằng giao diện A-bis. BS thực hiện chức năng quản lý kênh vô tuyến
bao gồm đặt kênh, giám sát chất lượng đường thông, phát các tin quảng bá
và thông tin báo hiệu liên quan, cũng như điều khiển các mức công suất
phát và điều khiển nhảy tần. Các chức năng khác nữa của BS còn là mã hoá
và giải mã sửa lỗi, mã chuyển tiếng nói số hoặc phối hợp tốc độ số liệu,
khởi đầu chuyển điều khiển HO trong nội bộ tế bào (về kênh chất lượng tốt
hơn) cũng như mã tín hiệu báo hiệu và số liệu. Mỗi một tế bào của GSM có
một trạm thu – phát gốc BTS (là máy thu phát vô tuyến được sử dụng để
phủ sóng cho một tế bào) hoạt động trên một tập kênh vô tuyến. Các tập
kênh của các tế bào lân cận nhau thì sử dụng các tập tần số khác nhau nhằm
chống gây nhiễu lẫn nhau. Thiết bị vô tuyến trong một BS có thể phục vụ
cho một vài tế bào hoặc các sec- tơ trong một tế bào, trong trường hợp đó
BS sẽ gồm một số BTS đặt dưới sự điều khiển của cùng một BSC. BSC có
9
nhiệm vụ thực hiện mọi chức năng kiểm soát trong BS như điều khiển HO,
điều khiển công suất… Một số BSC, đến lượt mình, lại được phục vụ bởi
một MSC.
Tổng đài thông tin di động MSC: Được nối tuyến tới BS thông qua
giao diện A và thực hiện tất cả các chức năng cần thiết đối với hoạt động
của các trạm di động trong cụm các tế bào mà nó phục vụ. Các chức năng
của MSC bao gồm lập tuyến và điều khiển cuộc gọi ; các thủ tục cần thiết
cho làm việc với các mạng khác(chẳng hạn với mạng điện thoại công cộng
PSTN, hay với mạng số đa dịch vụ ISDN); các thủ tục liên quan tới quản lý
quá trình di động của các trạm di động như nhắn tin để thiết lập cuộc gọi,
báo vị trí mới trong quá trình lưu động và nhận thực nhằm chống các cuộc
gọi truy nhập trái phép; cũng như các thư tục cần thiết để tiến hành chuyển
điều khiển (HO).
Chuyển điều khiển: Là quá trình gán lại liên lạc của một trạm di

động sang một BS khác khi MS di động ra khỏi vùng phục vụ của một BS.
Ngoài quá trình HO này, trong hệ thống GSM còn có một loại HO khác là
HO trong tế bào. Quá trình này là việc chuyển một cuộc gọi đang tiến hành
trên một kênh này sang một kênh khác trong cùng một tế bào khi chất
lượng kênh dùng giảm dưới mức cho phép, có nhiễu quá lớn hoặc có vấn
đề trong bảo trì. Do các yêu cầu ngày càng cao về mật độ máy trong một tế
bào, các kênh tần số vô tuyến phải được tái sử dụng thường xuyên vì thế
việc chia tế bào nhỏ hơn (các Microcell) và do đó làm tăng khả năng nhiễu
cùng kênh. Để chống lại, một thuật toán HO hiệu quả là tuyệt đối cần thiết
dựa trên việc đánh giá một cách thông minh.
Bộ ghi định vị thường trú: Là một đơn vị cơ sở dữ liệu dùng để
quản lý các thuê bao di động. HLR chứa một phần thông tin được báo mới
(cập nhật) thường xuyên về vị trí định thời của MS (hiện đang có mặt tại
vùng phục vụ của MSC nào) cho phép các cuộc gọi tới một MS được nối
10
tới MSC mà tại đó MS bị gọi đang hịên diện. Ngoài ra HLR còn chứa các
thông tin về thuê bao như các dịch vụ phụ(mà thuê bao có quyền sử dụng
trong mạng) và các thông số nhận thực có liên quan tới quá trình nhận thực
thuê bao như số nhận diện thuê bao di động quốc tế IMSI … Thông số này
được trung tâm nhận thực sử dụng để xác nhận quyền truy nhập của thuê
bao vào hệ thống. Mọi thông số thuê bao nói trên của mọi thuê bao thuộc
về một mạng của một nhà cung cấp dịch vụ ( công ty điện thoại di động)
đều được đưa vào lưu trữ tại HLR của mạng đó, ngay vào thời điểm đăng
ký (mua thuê bao).
AUC: Là một đơn vị cơ sở dữ liệu trong mạng, cung cấp các tham số
mã mật và nhận thực cần thiết để đảm bảo tính riêng tư (mật) của từng cuộc
gọi và xác định quyền truy nhập của các thuê bao đang tiến hành truy nhập
mạng. Bộ ghi số nhận diện thiết bị nối tới MSC bằng một tuyến báo hiệu,
cũng là một cơ sở dữ liệu, chứa thông tin về thiết bị phần cứng của mọi
thuê bao đăng ký trong mạng (con số nhận diện phần cứng của thiết bị di

động) cho phép MSC nhận biết được các MS hỏng, bị lấy cắp hay đang gọi
trộm.
Bộ ghi định vị tạm trú VLR: Là một khối chức năng theo dõi MS
hiện có trong vùng MSC của nó, kể cả các MS là thuê bao của các công ty
di động GSM khác(miễn là công ty đó có ký kết về lưu động với công ty
quản lý mạng di động đang xét) song đang hoạt đọng ngoài vùng HLR của
chúng. VLR vì vậy là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin của mọi MS hợp lệ
hiện đang có trong vùng của nó.Mỗi MSC có mọt VLR riêng (trong CME
20 – giải pháp GSM của hãng Ericsson thì VLR được bố trí kèm với thiết
bị MSC). Vùng mà MSC quản lý do vậy có tên gọi vùng phục vụ MSC/
VLR.
Việc quản lý di động của các MS trong mạng được thông qua quá
trình cập nhật vị trí (Location updating) của MS với sự tham gia của các
11
đơn vị cơ sở dữ liệu là VLR và HLR. MS phải thường xuyên thông báo cho
PLMN về vị trí của mình bằng cách thường xuyên cập nhật vị trí thông qua
các MSC/ VLR để đổi mới nội dung của HLR. Để hổ trợ quá trình này, các
PLMN được chia thành các vựng địa lý không giao nhau gọi là các vùng
LA. Mỗi LA gồm 1 số thuê bao và được đặc trưng bởi một số nhận diện
LA duy nhất. Số này được phát quảng bá thường xuyên tới mọi MS thông
qua kênh điều khiển phát thanh BCCH truyền trên các sóng mang vô tuyến
riêng. Các MS có thể tự do duy chuyển trong LA mà không cần cập nhập vị
trí. Chỉ khi nào MS nhận thấy có sự thay đổi về số nhận diện LA, nó mới
phát ra yêu cầu báo cập nhật vị trí. Ngoài ra, ngay khi 1MS chuyển động
tới 1vùng MSC mới thì VLR của MSC đó sẽ hỏi số liệu về MS từ HLR để
sau đó nếu MS muốn gọi thì VLRđã có các thông tin cầnthiết để thiết lập
cuộc gọi không cần hỏi lại HLR nữa. Đồng thời HLR cũng được thông báo
về vị trí mới của MS đó (về MSC mà MS mới duy chuyển tới). MS vãng lai
(từ mạng khác tới) sẽ được dăng ký một cách chủ độngtại MSC gần nhất và
HLR của mạng mà MS mới truy nhập sẽ đưựơc báo về sự xuất hiên của

MS đó. Một con số vãng lai tạm thời được gán cho MS mới đến, điều này
cho phép nối tuyến các cuộc gọi tới MS này.
OMC, NMC và ADC: Là các bộ phận chức năng mà thông qua
chúng có thể giám sát, điều khiển, quản lý và bảo trì hệ thống.
c- Hoạt động của hệ thống phục vụ một cuộc gọi :
Khi một người sử dụng điện thoại GSM khởi đầu một cuộc gọi, MS
sẽ tìm kiếm 1BS xem như gần nhất (là BS đang cung cấp một mức tín hiệu
mà MS thu thấy đủ lớn trên sóng mang BCCH). Sau đó MS đồng bộ với nó
và báo cho BS biết quá trình truy nhập này là để thiết lập cuộc gọi đi. Tiếp
đến BS sẽ đặt một kênh báo hiệu 2chiều cho MS, đồng thời thiết lập một
đuờng nối tới MSC phục vụ khu vực. MSC sử dụng số IMSI nhận được từ
trạm di động để hỏi HLR của thuê bao về các số liệu liên quan tới thuê bao
12
đó. Số liệu về thuê bao nhận được từ HLR sau đó sẽ được chuyển tới VLR
khu vực. Trên kênh điều khiển 2 chiều nói trên, mạng sẽ tiến hành kiểm tra
quyền truy nhập của thuê bao. Sau khi được mạng chấp nhận, MS xác định
loại dịc vụ mong muốn và phát đi số máy bị gọi. BS phcụ vụ tế bào sẽ đặt
kênh liên lạc và MSC sẽ nối tuyến cuộc gọi tới đích. Nếu MS di chuyển
sang 1 tế bào khác thì nó sẽ được gán lại cho BS khác và quá trình HO xảy
ra. Nếu các BS đang tham gia vào quá trình HO này lại được điều khiển bởi
cùng 1BSC thì HO tiến hành dưới sự điều khiển của BSC đó. Nếu các BS
ấy điều khiển bởi các BSC khác nhau thì HO được thực hiện bởi MSC.
Trong trường hợp MS vừa liên lạc vừa di chuyển từ vùng phục vụ
MSC/VLR này sang vùng phục vụ MSC/VLR khác thì việc điều khiển
được thực hiện với sự phối hợp của cả 2 MSC cũ và mới.
Nếu một người từ mạng điện thoại cố định công cộng PSTN muốn
thiết lập 1 cuộc gọi đến 1 thuê bao GSM, tổng đài PSTN sẽ nói cuộc gọi tới
tổng đài tổng GMSC của mạng di động PLMN. GMSC có thể làm bất cứ
MSC nào của mạng GSM (có thể là hầu hết các MSC của GSM). GMSC
làm việc như một tổng đài trung kế vào của GSM/PLMN. Tại GMSC, chức

năng hỏi định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động được thực hiện. Điều này
được thực hiện bằng cách hỏi HLR nơI MS đang hiện diện. HLR sẽ thông
báo địa chỉ MSC nào mà MS đI gọi đã đăng kí mới đây nhất. Khi đó
GMSC có thể định tuyến cuộc gọi tới MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đặt tới
MSC này, VLR của nó sẽ cho biết chi tiết hơn về vị trí của MS bị gọi (vùng
định vị LA hiện thời mà MS bị gọi đang hiện diện). Nhờ đó có thể nối
thông đến MS bị gọi. Dưới sự điều khiển của BSC một tín hiệu paging
(nhắn gọi) được phát trên 1 kênh paging PCH khắp khu vực phủ sóng của
vùng định vị mà tại đó MS bị gọi đang đăng ký vị trí, các kênh paging này
được các MS trong vùng thu nghe thường xuyên ngay cả khi không có đàm
thoại. Khi MS bị gọi nhận được tín hiệu paging gọi nó, MS đó sẽ khởi động
13
thủ tục truy nhập mạng giống thủ tục được tiến hành khi nó thực hiện mọtt
cuộc gọi như đã mô tả ở phần trên, chỉ khác là tin truyền về BS thì báo rằng
sự truy nhập là do thu được tín hiệu gọi trên kênh paging.
1.2- CÁC GIAO DIỆN SỬ DỤNG TRONG GSM
1.2.1- Khái niệm về các kênh giao tiếp vô tuyến
Air Interface là giao diện vô tuyến tên gọi chung của đầu nối giữa
trạm di động MS và BTS. Giao tiếp sử dụng khái niệm TDMA với một
khung TDMA cho một tần số mạng. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian TS,
hướng từ BTS đến MS là đường xuống và ngược lại từ MS đến BTS là
đường lên.
Ở Việt Nam, GMS sử dụng băng tần đường lên 890,2-898,4 MHz và
đường
xuống 935,2 - 934,4MHz. Mỗi tần số sóng mang 200kHz trên mỗi sóng
mang thực hiện ghép kênh theo thời gian ứng với mỗi khung TDMA ta có
số kênh bằng 124 x 8 (khe)=922 kênh.
- Kênh vật lý:
Một số TS của một khung TDMA ở một sóng mang là một kênh vật
lý thì một sóng mang ở GMS có 8 kênh vật lý, thông tin phát đi từ một TS

gọi là Burst.
- Kênh lôgíc:
Kênh lôgíc được chia làm hai loại : Kênh lưu lượng và kênh điều
khiển .
1.2.2- Kênh lưu lượng (TCH):
TCH mang thông tin tiếng được mã hoá hoặc số liệu của người sử
dụng. Là kênh đường lên và xuống, điểm đến điểm.
Có hai dạng kênh được định nghĩa:
14
- Bm hay kênh toàn tốcTCH mạng thông tin ( tiếng được mã hoá
hay số liệu) ở tốc độ tổng 22,8 kbit/s với tiếng nói và 9,6kbit/s với số liệu.
- Lm hay TCH bán tốc mạng thông tin ( tiếng được mã hoá hay số
liệu) ở tố độ tổng 11,4 kbit/s với tiếng nói và 4,8kbit/s với số liệu.
1.2.3- Các kênh điều khiển :
Các kênh này mang tín hiệu báo hiệu hay số liệu đồng bộ. Ba loại
kênh được định nghĩa kênh quảng bá, kênh điều khiển chung và riêng . Sau
đó chúng lại được chia nhỏ :
a- Các kênh quảng bá (BCH):
- Kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH): Kênh này mang thông tin để
hiệu chỉnh tần số của MS. Là kênh đường xuống điểm tới đa điểm.
- Kênh đồng bộ (SCH): kênh này mang thông tin để đồng bộ khung
(số khung TDMA) của MS và nhận dạng BTS (BSIC). Kênh đường xuống
điểm tới đa điểm.
Số khung TDMA : Một trong các tính năng của GSM là bảo vệ
thông tin của người sử dụng để chống nghe trộm. Điều này được thực hiện
nhờ mật mã hoá thông tin trước khi nó phát hiện. Thuật toán để tính khoá
mật mã sử dụng số khung TDMA như một thông số vào, và vì thế mỗi
khung phải có một số khung là một chu trình 3,5 giờ (2715 648 khung
TDMA). Ngoài ra khi biết số TDMA, trạm di động sẽ biết loại kênh logíc
nào đang được truyền ở kênh điều khiển,TS0.

BSIC được trạm di động sử dụng để kiểm tra nhận dạng BTS khi đo
cường độ tín hiệu (để tránh đo nhầm ở các ô đồng kênh). Nó cũng được sử
dụng để phát hiện sự thay đổi PLMN (người khai thác).
- Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): Trên cơ sở một kênh cho
một BTS (thông tin riêng của ô). Là kênh đường xuống điểm tới đa điểm.
b- Các kênh điều khiển chung (CCCH):
15
- Kênh tìm gọi (PCH): Kênh này được sử dụng để tìm gọi MS.
Kênh đường xuống, điểm tới đa điểm.
- Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH): Kênh này được MS dùng
để yêu cầu dành một SDCCH hoặc để trả lời tìm gọi, hoặc để thâm nhập
khi khởi đầu hay đăng kí cuộc gọi MS. Kênh đường lên, điểm đến điểm.
- Kênh cho phép truy nhập (AGCH): Kênh này được sử dụng để
dành một SDCCH hay trực tiếp một TCH cho một MS. Kênh đường lên
-xuống, điểm đến điểm.
c- Các kênh điều khiển riêng (DCCH):
- Kênh điều khiển riêng đứng một mình (SDCCH): Được sử dụng
để báo hiệu hệ thống khi thiết lập một cuộc gọi trước khi ấn định một TCH.
Chẳng hạn đăng kí và nhận thực được thực hiện ở đây. Kênh đường lên
-xuống, điểm đến điểm.
- Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH): Kênh này liên kết với
một TCH hay một SDCCH. Đây là một kênh số liệu liên tục mang thông
tin liên tục như các thông báo đo đạc từ trạm di động về cường độ tín hiệu
thu từ ô hiện thời và các ô lân cận. Thông tin cần cho chức năng chuyển
giao. Nó cũng được sử dụng để điều chỉnh công suất của MS và để đồng bộ
thời gian. Kênh đường lên-xuống, điểm đến điểm.
- Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH): Là kênh liên kết với
TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp. Nghĩa là nếu trong khi truyền dẫn
cần trao đổi thông tin báo hiệu với hệ thống ở tốc độ cao hơn nhiều so với
khả năng của SACCH, khi đó các cụm 20 ms tiếng (số liệu) được lấy cắp

cho mục đích báo hiệu. Đây là trường hợp khi chuyển giao (handover).
Người sử dụng sẽ không nghe thấy gián đoạn khi bộ giải mã tiếng thay thế
20 ms tiếng thiếu bằng một chuỗi nội suy.
16
1.2.4 Cụm:
Cụm là mẫu thông tin ở một khe thời gian kẽm kênh TDMA, cứ 8
khe thời gian một lần TDMA được phát đi thì có 1 cụm của một loại thông
tin.
Có năm loại cụm khác nhau
a- Cụm thường:
Cụm này dược sử dụng để mang thông tin TCH và các kênh điều
khiển trừ RACH ,SCH, FCCH.
- Các bít được mã: Gồm 57 bít số liệu hay tiếng được mật mã cộng
với một “Cờ lấy cắp” chỉ thị xem cụm này có bị lấy cắp cho báo hiệu
FACCH hay không.
- Chuỗi hướng dẫn: Là một mẫu bít biết trước để bộ cân bằng có
thể thành lập một mô hình kênh . Sở dĩ chuỗi hướng dẫn được đặt ở giữa
vì kênh này luôn thay đổi. Khi đặt nó ở đây có thể hi vọng rằng kênh này
không quá khác khi nó tác động lên các bít thông tin. Nếu ta đặt chuỗi
hướng dẫn ở đẩu một cụm thì mẫu kênh do ta tạo ra sẽ không đúng với các
bít ở cuối cụm.
- Các bít đuôi (TB): Luôn là (0,0,0).Các bít này giúp cho bộ cân
bằng biết được đâu là đầu và cuối của mẫu bít, vì thuật toán của bộ cân
bằng cần điểm khởi đầu và kết thúc.
- Khoảng bảo vệ (GP): Là một khoảng trống. Nếu có cực đại 8
người sử dụng trên một sóng mang sử dụng các khe thời gian khác nhau , ta
cần đảm bảo rằng họ không chồng lấn lên nhau trong quá trình truyền dẫn.
17
Trong thực tế rất khó đồng bộ các cụm chính xác (không có GP) vì các
trạm di động luôn luôn chuyển động trong quá trình cuộc gọi, vì thế các

cụm của các trạm di động hơi ‘trượt’ so với nhau, thậm chí cả khi sử dụng
phương pháp đồng bộ thời gian thích ứng (8,25 bít tương ứng với 30 µs).
GP cho phép máy phát dịch lên và dịch xuống trong giới hạn do khuyến
nghị GSM qui định.
b- Cụm hiệu chỉnh tần số:
Cụm này được sử dụng để điều chỉnh tần số của trạm di động. Nó
tương đương như sóng mang không bị điều chế. Các lặp lại của cụm này
gọi là FCCH.
- Các bít cố định: Đều là không, nên bộ đều chế sẽ cung cấp một
sóng mang không bị điều chế.
- Các bít đuôi: Giống như cụm bình thường.
- Khoảng bảo vệ: Giống như cụm bình thường.

c- Cụm đồng bộ :
Cụm này được sử dụng để đồng bộ thời gian của trạm di động nó
chứa một chuỗi đồng bộ dài dễ dàng nhận biết và mang thông tin của số
khung TDMA cùng với mã nhận dạng trạm cơ sở, các lặp lại của các cụm
này cũng được gọi là SCH.
18
d- Cụm thâm nhập: Sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và có GP để
dành cho phát cụm từ trạm di động.
e- Cụm giả: Được phát đi từ BTS và không chứa thông tin khuôn
mẫu giống như cụm bình thường với các bit mật mã được thay bởi các bit
hỗn hợp có mẫu bit xác định.
Cấu trúc khung của GSM (hình 1.8)
19
1.3- SẮP XẾP CÁC KÊNH LÔGIC LÊN KÊNH VẬT LÝ
Trong điều kiện bình thường, khi BTS dùng từ hai sóng mang trở lên
thì các kênh báo hiệu và điều khiển được sắp xếp trên các TS0 và TS1 của
sóng mang C0 của BTS đó. Sóng mang C0 của tế bào do đó được gọi là

sóng mang BCCH. Các TS khác (TS2-TS7) của sóng mang này và mọi TS
của các sóng mang còn lại được dành cho kênh lưu lượng TCH
1.3.1- Kênh C0,TS0, đường xuống ( hình 1.9)
TS0 trên sóng mang đường xuống C0 chỉ dùng để sắp xếp các kênh
điều khiển FCCH (F), SCH (S), BCCH (B) và CCCH (C). Kênh C đường
xuống này có thể là kênh paging PCH hoặc là kênh trao quyền truy nhập
AGCH. Các kênh FCCH,SCH và BCCH phải luôn được phát. Nếu kênh
CCCH không được sử dụng (không tìm gọi và không trao quỳên truy nhập
cho một MS nào cả) thì một cụm giả (Dummy bust) được truyền thế chỗ
vào đó . MS căn cứ vào tín hiệu trên kênh F mà đồng chỉnh tần số của mình
theo sóng mang chủ của BTS. Từ tín hiệu kênh S, MS đọc ra BSIC để nhận
diện BTS và đọc ra số khung TDMA phục vụ cho việc giải mã và giải mã
mật. Thông tin về tế bào được MS theo dõi trên kênh C hoặc để tìm gọi
MS, hoặc để ra lệnh đặt cho MS một kênh SDCCH. Ngoài ra, khi bật
nguồn máy di động hoặc khi cần phải HO, MS đo cường độ tín hiệu sóng
mang C0 để quyết định xem BTS nào thích hợp hơn cả.
20
1.3.2- Kênh C0,TS0, đường lên (hình 1.10)
Dùng hoàn toàn cho các kênh truy cập ngẫu nhiên RACH. MS sẽ sử
dụng kênh RACH để phát BSIC của BTS mà nó đang hiện diện, dùng như
là tín hiệu gọi BTS để xin truy nhập
1.3.3- Kênh C0,TS0, đường lên – xuống (hình 1.11)
- Đường xuống:
Các kênh điều khiển dành riêng đứng riêng SDCCH (viết tắt là kênh
D) và các kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (viết tắt là kênh A) phục
vụ cho tạo cuộc gọi hoặc đăng ký trên cùg một kênh vật lý do tố độ bít
trong quá trình tạo cuộc gọi khá thấp. Thông thường 8 kênh D và 8 kênh A
21
đi kèm cùng chia sẽ kênh TS1 trên sóng mang C0 (hình 1.11). Độ dài chu
kỳ kênh SDCCH trên khe TS1 chiếm tới 2 đa khung 51

Trong đó : Kênh SDCCH thứ x ký hiệu là SDCCHx được dành riêng
cho MSx (MS thứ x) trong suốt quá trình MS này tiến trao đổi các thông số
với mạng nhằm tạo cuộc gọi hay đăng ký cập nhật vị trí. Kênh SDCCHx
chỉ được dành cho MS khác khi MSx cũ đã chuyển sang một TCH để tiến
hành liên lạc hay đã thả kênh này sau khi đã đăng ký vị trí xong.
Kênh SACCHx đi kèm với kênh SDCCHx, dùng cho báo hiệu điều
khiển giữa BTS với MSx trong quá trình trao đổi thông tin giữa MSx với
BS trên kênh SDCCHx (trong đó có các lệnh điều khiển công suất của MS
và lệnh gióng thời gian, nhất thiết phải trao đổi quá trình thiết lập truyền
tin).
- Đường lên:
Cũng ghép 8 kênh D và 8 kênh A đặt kèm như đường xuống tuy
nhiên chúng bị trượt khung so với đường xuống 3TS. Độ giữ chậm này là
cần thiết nhằm tính đến thời gian đi – về và MS sẽ có thời gian để tính ra
câu trả lời cho BTS theo các thông báo trên đường xuống.
1.3.4- Các kênh vật lý khác
22
Các kênh vật lý còn lại (sóng mang C0, TS2-TS7 và TS0-TS7 của
các sóng mang còn lại) đều dành cho kênh lưu lượng TCH và các SACCH
đi kèm để báo cáo cường độ tín hiệu đo được trong quá trình liên lạc, phục
vụ điều khiển công suất. Chu kỳ của kênh TCH là 26 TS. Đường lên và
đường xuống giống nhau chỉ khác là chúng bị trượt đi 3 TS.
Khe rỗi I (TS 26 trong khuôn TCH) được dùng để kiểm tra BSIC của
các BTS lân cận, phục vụ quá trình đo lường và báo cáo cường độ tín hiẹu
trong quá trình liên lạc.
Trong quá trình liên lạc, MS luôn đo cường độ tín hiệu của sóng
mang mà nó sử dụng cũng như sóng mang C0 của các kênh lân cận, và gửi
về BTS trên kênh SACCH liên kết với kênh TCH mà MS đang sử dụng.
Mạng sẽ căn cứ vào các báo cáo này để điều khiển công suất MS bằng
đường xuống của kênh SACCH. Mặt khác mạng cũng tiến hành đo tín hiệu

thu được từ MS và căn cứ vào báo cáo từ MS và số liệu đo được sẽ quyết
định HO khi cần thiết. Việc điều khiển HO phải diễn ra nhanh chóng vì
kênh này quá chậm (chu kỳ 235,38 ms) . Để điều khiển HO, kênh điều
khiển liên kết nhanh FACCH được sử dụng bằng cách cứ 20 ms của tín
hiệu lưu lượng kênh TCH bị lấy trộm để truyền tin điều khiển HO, tốc độ
sẽ nhanh hơn 10 lần so với việc sử dụng kênh SACCH.
23
Chương 2
TÍNH TOÁN NHU CẦU THÔNG TIN VÀ LƯU LƯỢNG
THÔNG TIN
Dự báo là một khâu quan trọng không thể thiếu được trong công
việc đưa ra quyết định. Nó dự báo xu hướng trong tương lai và trở thành
điều căn bản để lập kế hoạch phát triển mạng có hiệu quả kinh tế cũng như
đáp ứng được chất lượng cuộc gọi cho mạng thông tin.
Ngày nay, trong lĩnh vực viễn thông có ảnh hưởng lớn đến cuộc sống
của con người và các hoạt động kinh tế. Nó là một ngành có qui mô lớn,
đối với thiết bị đòi hỏi phải đầu tư rất nhiều. Bởi vậy, điều đặc biệt quan
trọng với ngành để mở rộng mạng, ổn định trong việc quản lý và đầu tư
thiết bị hiệu quả là phải dựa vào dự báo nhu cầu dài hạn. Trong chương II
này sẽ trình bày về dự báo nhu cầu và các phương pháp dự báo nhu cầu
thuê bao và dự báo lưu lượng. Dự báo nhu cầu thông tin càng được tiến
hành chính xác thì quá trình quản lý mạng cũng như việc lập kế hoạch
mạng càng có hiệu quả.
24
2.1 - TÍNH TOÁN DỰ BÁO NHU CẦU THUÊ BAO
Dự báo nhu cầu thuê bao bao gồm tính toán nhu cầu phát triển ở
từng giai đoạn, cung cấp số liệu nhu cầu cho tổng đài và định kích thước
nhóm đường trung kế.
Dự báo nhu cầu thuê bao bị tác động bởi nhiều yếu tố. Các yếu tố có
thể được phân chia ra thành các yếu tố nội sinh và các yếu tố ngoại sinh.

- Các yếu tố nội sinh bao gồm các loại cước như giá thiết bị, cước cơ
bản hàng tháng, cước phụ trội và chiến lược Maketing như chiến lược
quảng cáo sản phẩm, thị hiếu người tiêu dùng. Dự báo nhu cầu phải phân
tích các yếu này để xác nhận nhu cầu trong tương lai và từ đó tính toán
được số lượng thiết bị đưa vào sử dụng.
- Các yếu tố ngoại sinh bao gồm các yếu tố kinh tế như tỷ lệ tăng
trưởng kinh tế, tỷ lệ tiêu dùng dân cư và các yếu tố xã hội như dân số, số hộ
gia đình và số người đang làm việc.
2.1.1 - Tăng trưởng nhu cầu
Mạng điện thoại thường phân thành 3 pha như hình 2.1
25