Mạng thông tin di động GSM

TRƯ
ỜNGNG ĐẠIẠI HỌCỌC BÁCHCH KHOAOA HÀHÀ
NỘIỘI
KHOAOAOA ĐIỆNỆNỆN TỬTỬTỬ VIỄNỄNỄN
THÔNGNGNG


BÁO CÁO THỰC TẬP
Đề tài: Mạng thông tin di động GSM
Giáo viên hướng dẫn: TS. Phạm Công Hùng
Sinh viên thực hiện :
Lớp :
HÀ NỘI, 1- 2005
BÁO CÁO THỰC TẬP
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất
quan trọng không thể thiếu được, nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội,
giúp con người nắm bắt nhanh chóng các giá trị văn hoá, 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 Thông Tin Di Động cũng không nằm ngoài trào lưu đó. Cùng với
nhiều công nghệ khác nhau Thông 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
2
BÁO CÁO THỰC TẬP
lợi trong miền 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 5 năm học tập chuyên
ngành Điện Tử – Viễn Thông tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và hơn một
tháng thực tập tại phòng kỹ thuật công ty thông tin di động VMS, tôi đã hoàn thành
bản báo cáo thực tập tốt nghiệp này.
Để hoàn thành bản báo cáo này tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS
Phạm Công Hùng đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của trưởng phòng Đỗ
Vũ Anh cùng các cán bộ phòng kỹ thuật trong suốt quá trình thực tập .
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 vô 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 thông tin đặc biệt, nó
cho phép nối thông các cuộc gọi không 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
3
BÁO CÁO THỰC TẬP
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 ô trong cuộc gọi. Các mạng điển hình là:
+ AMPS (Advanced Mobile Phone Service): được đưa vào hoạt động tại Mỹ
năm 1979.
+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 băng 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 công 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 không một nước nào có thể đáp ứng được vì vốn đầu tư quá 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 còn có
nghĩa là hệ thống thông tin di động toàn 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 thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có
khả năng phục vụ ở tốc độ lên đến 2Mbit/s.
MS
AUC
HLR
MSC
EIR
BSC
BTS
OSS
ISDN
PSPDN

CSPDN
PSTN
PLMN
4
BÁO CÁO THỰC TẬP
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 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.
 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 vân hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnh
hưởng gì đến hệ thống cũng như không 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 dùng
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.
- 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)
MS

AUC
HLR
MSC
EIR
BSC
BTS
OSS
ISDN
PSPDN

CSPDN
PSTN
PLMN
5
BÁO CÁO THỰC TẬP
- Trạm di động (MS: Mobile Station)
1.2.1. Hệ thống con 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).
- 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)

BSS
MS
AUC
HLR
MSC
VLR
EIR
SS
BSC
BTS
OSS
ISDN
PSPDN

CSPDN
PSTN
PLMN
Hình 1. Mô hình hệ thống GSM
6
BÁO CÁO THỰC TẬP
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 ngoài để đảm bảo thông tin cho người sử dụng mạng GSM đòi 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 công 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.
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 thông tin về vị trí của thuê
bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời
(MSC tạm trú). 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

7
BÁO CÁO THỰC TẬP
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.
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 khoá nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo toàn số liệu cho các
thuê bao được phép. Khoá này cũng được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ ở
MS. Bộ nhớ này có dang 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 dăng ký thuê bao, khoá nhận thực Ki được ghi nhớ vào Simcard của thuê
bao cùng với IMSI của nó. Đồng thời khoá nhận thực Ki cũng được lưu giữ ở trung
tâm nhận thực AUC để tạo ra bộ ba thông số cần thiết cho quá 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 không đúng thì thiết bị không thể truy nhập vào mạng
được.
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 vô tuyến.
- Thực hiện mã hoá kênh và tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền thông
tin.
- Quản lý quá trình Handover.
- Thực hiện bảo mật kênh vô 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 thông 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.
8
BÁO CÁO THỰC TẬP
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 vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô 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 quá 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
- 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 vô
tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC được nối với BTS còn
phía kia nối với MSC của SS. Trong thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng
tính toán 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 vô 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 dặt ở BTS đến TRAU.
1.2.3. Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên
nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên
ô tô. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến
9
BÁO CÁO THỰC TẬP
MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như micrô, 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 đẫn ở
giao diện vô 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:
- 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 hoá thông 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:
 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 toàn 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
10
BÁO CÁO THỰC TẬP
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 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).
 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 thông 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 thuê
bao. Simcard cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
 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.

CHƯƠNG 2. VÔ TUYẾN SỐ – GIAO TIẾP VÔ TUYẾN SỐ
11
BÁO CÁO THỰC TẬP
2.1. Vô tuyến số tổng quát
Ở phần này đề cập đến việc sử dụng thiết bị vô tuyến để truyền thông tin
giữa trạm di động và mạng PLMN GMS thay vì dùng dây. Một số vấn đề quan
trọng khi quy hoạch tần số là sự hạn chế bởi đại lượng nhiễu của hệ thống tổ ong.
2.1.1. Suy hao đường truyền và pha đinh
Suy hao đường truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần đo khoảng
cách giữa trạm di động và trạm gốc tăng mà không có mặt cản giữa anten phát và
thu. Suy hao trong không gian tự do:
Ls ≈ d
2
.f
2
Ls (dB) = 33,4 (dB) + 20logF(MHz) + 20logd(km)
d: là khoảng cách giữa anten phát Tx và thu Rx.
f: tần số phát
(Công thức trên chỉ đúng với các hệ thống vô tuyến di động gần BS.)
Môi trường sử dụng của MS thường có chướng ngại vật gây hiệu ứng che tối
làm giảm cường độ tín hiệu thu. Khi di động cùng với đài di động cường độ tín hiệu
giảm và tăng dù giữa Tx và Rx có hay không có chướng ngại. Hiệu ứng này gọi là
pha đinh chuẩn log. Thời gian giữa 2 chỗ trũng pha đinh khoảng vài giây khi máy di
động MS là loại lắp trên xe và chuyển động.
Phađinh chuẩn logarit
Trong trường hợp môi trường thông tin có mật độ thuê bao dày và nhiều
chướng ngại ta có pha đinh nhiều tia hay raile, xảy ra khi tín hiệu truyền nhiều
đường từ anten Tx đến Rx.
Ở hiện tượng pha đinh raile, tín hiệu thu được là tổng các tín hiệu phản xạ
khác pha, khác biên độ. Những tín hiệu này khi cộng lại như các véctơ tạo nên một

véctơ tổng gần bằng không có nghiã là cường độ tín hiệu bằng 0. Đây là chỗ trũng
pha nghiêm trọng. Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng phađinh phụ thuộc vào tốc
độ chuyển động và tần số phát.
12
MS
BÁO CÁO THỰC TẬP

Phađinh Raile
Ở một khoảng cách nhất định (x mét) so với anten phát Tx, tín hiệu thu được minh
hoạ như sau:
Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu vào yếu nhất cần thiết cho một tín hiệu ra
qui định. Khi quy hoạch hệ thống, để chống lại pha đinh thì giá trị trung bình chung
được lấy lớn hơn độ nhạy máy thu lượng Y(dB) băng chỗ trũng pha phađinh mạnh
nhất, Y(dB) được gọi là dự trữ phađinh.
2.1.2. Phân tán thời gian
Hiện tượng này có nguồn gốc từ phản xạ từ một vật ở xa anten thu Rx vài
km. Nó dần đến giao thoa giữa các ký hiệu ISI tức là giao thoa giữa các ký hiệu lân
cận với nhau.
Ở GMS tốc độ bit là 270kB/s, mỗi bit tương ứng với 3,7s và tương ứng với
khoảng cách là 1,1km. Khi có phản xạ từ 1km phía sau trạm di động thì tín hiệu
phản xạ phải qua gương đường dài trễ tín hiệu đi thẳng 2km. Tín hiệu mong muốn
sẽ được trộn với tín hiệu 2bit.
Hệ thống GSM được thiết kế có thể hạn chế phân tán thời gian nhờ sử dụng
một bộ cân bằng mà có thể thực hiện cân bằng một số nhất định tín hiệu phản xạ
nhưng không phải là tất cả. Bộ cân bằng của GSM có thể đạt được sự cân bằng cho
các tín hiệu phản xạ chậm khoảng 4 bít so vơí tín hiệu đến trực tiếp, tương ứng với
MS
13
Độ nhạy máy thu
m

X + 15X + 10X
Dự trữ
padinh
Giá trị trung bình cục bộ
Chỗ trũng padinh
Giá trị trung bình chung
Cường độ tín hiệu thu (Rx), Fc = 900MHz
BÁO CÁO THỰC TẬP
15 µs. Tuy nhiên nếu tín hiệu phản xạ mà đến trễ hơn thế thì bộ cân bằng không thể
đáp ứng được. Giai đoạn mà bộ cân bằng có thể đáp ứng được gọi là mã số thời
gian. Trong cửa sổ thời gian đó sẽ tăng cường độ tín hiệu đến trực tiếp. Tổng các tín
hiệu phản xạ có thể nhỏ hơn 15µs phải ít nhất nhỏ hơn 9 lần tổng các tín hiệu trong
cửa sổ. Tỉ số này gọi là tỉ số sóng mang trên sóng phản xạ (C/R). C/R được tính
bằng tỉ số giữa năng lượng trong cửa sổ và năng lượng ngoài cửa sổ của bộ cân
bằng. C/R càng nhỏ thì chất lượng càng kém. Vị trí đặt BTS ảnh hưởng rất lớn đến
tỉ số này nên đặt không hợp lí sẽ gây nên phân tán thời gian lớn. Các vùng có địa
hình như miền núi, thành phố nhiều nhà cao tầng, vùng hồ xây dựng nhiều thềm,
bậc thường có tỉ số C/R nhỏ.
Thông thường tín hiệu phản xạ phải đi qua quãng đường lớn hơn 4,5 Km so
với tín hiệu trực tiếp thì mới có trễ hơn 1,5µs tuy nhiên nếu tín hiệu phản xạ đó
không mạnh tức là tỉ số C/R lớn hơn 1 số cho phép thì không ảnh hưởng đến vùng
sóng phục vụ.
Ngược lại nếu tín hiệu phản xạ mạnh nhưng trễ vẫn thuộc cửa sổ thì sẽ tăng
độ mạnh của tín hiệu đi thẳng. Chỉ khi C/R nhỏ phân tán thời gian lớn thì mới có
yêu cầu thay đổi vi trí BTS, hoặc dùng phương pháp đặt thêm BTS phụ trợ. Khi sét
vấn đề này cân phải căn cứ vào các vị trí cân đối giữa MS và BTS bởi vì mỗi vị trí
dù là cách nhau không lớn thì có thể C/R cách nhau rất lớn.
* Nhiễu đồng kênh:
Nhiễu giao thoa đồng kênh là nhiễu do tín hiệu thu không mong muốn có
cùng tần số và tín hiệu thu mong muốn. Tỉ số giữa mức sóng mang không mong

muốn là tỉ số nhiễu giao thoa đồng kênh (C/I). Tỉ số này phụ thuộc vào những yếu
tố như:
+ Mẫu sử dụng lại tần số: khoảng cách giữa hai Cell cùng tần số ảnh hưởng
lẫn nhau.
+ Vị trí địa hình.
+ Các vùng phản xạ địa phương.
+ Kiểu Angten, tính định hướng, chiều cao Angten.
+ Các sóng gây nhiễu địa phương có cùng tần số.
Tỉ số này gây ảnh hưởng rất mạnh đến chất lượng tín hiệu, dẫn đến sai tín
hiệu, giải mã sai gây nên sót cuộc gọi hoặc thất bại trên đường nối vô tuyến. Tiêu
chuẩn GSM cho phép C/I nhỏ nhất là 10. Ngoài ra trong thông tin vô tuyến tín hiệu
còn bị ảnh hưởng các kênh lân cận là các kênh gần tần số với tín hiệu thu, dải tần
của chúng trùng lên nhau ở mức lớn. Trong trường hợp này cũng gây nhiếu gọi là
nhiễu giao thoa kênh lân cận (C/A) trong thực tế các tần số của các BTS cùng vị trí
thường gây ảnh hưởng cho nhau.
Tín hiệu thu được khi đo đạc thường gồm rất nhiều loại tín hiệu và nhiễu
như đã kể trên. Khi đo đạc ta có thể xác định tỉ số C/(I+R+A), đánh giá mức độ
hoặc lỗi có thể xác định được tỉ số này phải nhờ đến các máy đo chuyên dụng
14
BÁO CÁO THỰC TẬP
2.1.3. Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do phađinh
Để cải thiện máy thu và chất lượng của tín hiệu thu, có 4 phương án để thực
hiện như sau:
Phân tập anten (phân tập không gian):
Do 2 anten thu ít có nguy cơ bị chỗ trũng phađinh sâu cùng một lúc, nên ta
sử dụng 2 anten Rx độc lập thu cùng tín hiệu rồi kết hợp các tín hiệu này lại ta sẽ có
một tín hiệu ra khỏi bộ kết hợp ít bị phađinh hơn. Khoảng cách giữa hai anten phải
đủ lớn để tương quan giữa các tín hiệu ở hai anten nhỏ.
Nhảy tần:
Với pha đinh raile, mẫu phađinh phụ thuộc vào tần số nghĩa là chỗ trũng

phađinh xảy ra ở các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau. Như vậy ta có
thể thay đổi tần số sóng mang trong một số tần số khi cuộc gọi đang tiến hành, khi
gặp chỗ trũng phađinh chỉ một phần thông tin bị mất.
Mã hoá kênh:
Ở truyền dẫn số người ta đo chất lượng của tín hiệu được chủ yếu bằng số
lượng các bit thu được chính xác, dẫn đến biểu diễn tỷ số bit lỗi BER. BER không
15
BTS
0
0
1
1
Phân tán thời gian
21
Tín hiệu 1 Tín hiệu 2
CĐTH
SS
Anten
Máy thu
tối ưu
BÁO CÁO THỰC TẬP
thể bằng không do đường truyền dẫn luôn luôn thay đổi. Nghĩa là ta phải cho phép
một lưọng lỗi nhất định và có khả năng khôi phục thông tin này hoặc có thể phát
hiện tránh sử dụng thông tin lỗi. BER quan trọng với phát số liệu hơn Voice.
Ở phương pháp mã hoá kênh ta phải phát đi một lượng thông tin có số bit lớn
hơn nhưng sẽ đạt độ an toàn chống lỗi cao hơn. Mã hoá kênh có thể phát hiện và
sửa lỗi ở từng bit thu.
Ví dụ: Khi muốn gửi một bit “0” hay “1” để được bảo vệ ta bổ xung thêm ba bit
như sau:
Thông tin

0
1
Bổ xung
000
111
Gửi đi
0000
1111
Khối mã 0000 sẽ đúng với 0 và 1111 sẽ đúng với 1. Tỷ lệ là 1:4, bảo vệ sẽ
xảy ra như sau:
Thu được : 0000 0010 0110 0111 1110
Quyết định: 0 1 0 x 1
Riêng cụm 0110 không xác định được cụ thể, trạm 0111 và 1110 được phát
hiện là lỗi.
Mỗi kênh kiểm tra lỗi được chia thành mã khối và mã xoắn. Ở mã khối, một
số bit kiểm tra được bổ xung vào một số bit thông tin nhất định. Các bit kiểm tra chỉ
phụ thuộc vào các bit thông tin ở khối bản tin. Ở mã hoá xoắn, bộ mã hoá tạo ra
khối các bit mã không chỉ phụ thuộc vào các bit của khối bản tin hiện thời được
dịch vào bộ mã hoá mà còn phụ thuộc vào các bit của khối trước.
Mã hoá khối thường được sử dụng khi có báo hiệu định hướng theo khối và
sử dụng để phát hiện lỗi khi thực hiện “Yêu cầu tự động phát” ARQ. Mã hoá xoắn
liên quan nhiều hơn đến sửa sai lỗi. Cả hai mã này được sử dụng ở GSM. Hai bước
mã hoá được dùng cho cả tiếng và số liệu.
Ghép xen:
Các lỗi bit thường xảy ra theo từng cụm do các chỗ trũng phađinh lâu làm
ảnh hưởng nhiều bit liên tiếp. Để giải quyết hiện tượng lỗi bit quá dài ta dùng
phương pháp ghép kênh xen để tách các bit liên tiếp của một bản tin sao cho các bit
này gửi đi không liên tiếp.
16
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4
Các khối bán tin
ghép xen
Các khối bán tin
được ghép xen
Một khung
Máy thu
tối ưu