Đồ án thông tin di động và phương pháp xử lý nhiễu trạm BTS

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
1

TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Lời mở đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,
ngành điện tử viễn thông đã có những bước phát triển vuợt bậc. Sản phẩm của nó
rất đa dạng và phong phú đã từng buớc đáp ứng đuợc như cầu ngày càng cao của
con nguời về thông tin liên lạc trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Thông tin di
động là một trong những dịch vụ đáp ứng đuợc nhu cầu ngày càng cao của con
người, nó cho phép con người liên lạc với nhau mọi lúc mợi nơi. Ngay từ khi ra
đời thông tin di động đã phát triển rất nhanh cả về quy mô và công nghệ. Tính
đến nay đã có hàng trăm triệu thuê bao trên thế giới. Sự tiến bộ của khoa học kỹ
thuật đã thúc đẩy nền công nghiệp viễn thông phát triển mạnh mẽ từ mạng điện
thoại tương tự sang mạng kỹ thuật số hoàn toàn. Các loại hình dịch vụ ngày càng
phát triển vuợt bậc về số lượng cũng như chất lượng. Mạng điện thoại di động
ngày càng đóng vai trò quan trọng trên mạng viên thông về tốc độ phát triển thuê
bao cũng như doanh thu toàn mạng.
Tại Việt Nam,các nhà cung cấp dịch vụ đang sử dụng hai công nghệ là
GSM (Global System for Mobile Communication – Hệ thống thông tin di dộng
toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access – đa truy nhập phân
chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access – đa
truy nhập phân chia theo mã ). Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống GSM
gồm Mobilephone, Vinaphone, Viettel, và các nhà cung cấp dịch vụ di động sử
dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN,…
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
2

Mạng GSM với những ưu điểm nổi bật : dung lượng lớn, chất lượng kết
nối tốt, tính bảo mật cao,… đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị truờng viễn
thông thế giới. Ở Việt Nam, khi chúng ta có những máy sử dụng công nghệ
GSM900 đầu tiên vào năm 1993 đã đánh dấu một bước phát triển vượt bậc về
công nghệ viễn thông của đất nước. Nối tiếp với thành công đó, các nhà mạng đã
đưa ra hàng loạt chương trình khuyến mại, các dịch vụ đi kèm như xem film, tải
nhạc, video call,… trên điện thoại di động để tăng chất lượng dịch vụ và làm sao
để tăng số lượng thuê bao. Chính vì điều đó đã xảy ra tình trạng nghẽn mạng,
chất lượng cuộc gọi kém, sự đầu tư dàn trải không tập trung dẫn đến hao phí trên
đường truyền sóng vô tuyến, thiệt hại về kinh tế,…mà nhiễu là một nguyên nhân
ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cuộc gọi. Vì vậy việc xử lý nhiễu là thực sự
cần thiết.
Chính vì những lý do trên mà em chọn đề tài “Mạng thông tin di động
GSM về phương pháp xử lý nhiễu trạm BTS” .
Vì trình độ hiểu biết của em có hạn nên bài báo cáo này không thể tránh
khỏi những sai xót, vậy mong thầy cô và các bạn giúp đỡ, đóng góp để em có
thêm những kiến thức bổ ích khi ra trường.





ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
3

Bảng kí hiệu các từ viết tắt
AUC Authentication Center Trung Tâm Nhận Thực
AGCH Access Granted Channel Kênh điều khiển cho phép
thâm nhập
ARFCN Allocated Radio Frequence Channal Kênh tần số cấp cho sóng
vô tuyến
BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit
BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc
BSS Base Station Subsys tem Phân hệ trạm gốc
BSC Base Station Center Bộ điều khiển trạm gốc
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng Trạm gốc
CEPT Confrence European Postal And Hội bưu chính và viễn
Telecommunication Administration thông Châu Âu
CDMA Code Division Multiple Accessing Đa truy nhập phân chia
theo mã
CSPDN Circuit Switching Pulic Mạng số liệu công cộng
Data Network chuyển mạch kênh
CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô toàn cầu
CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1

4

CBCH Cell Broadcast Channel Kênh quảng bá tế bào
CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra theo chu kỳ
DL Downlink Đường xuống
DTX Discontinuous Tranmission Truyền dẫn không liên tục
ETSI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông
Standart Instute Châu Âu
EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo
tần số
FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo
tần số
FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số
FACCH Fast Associcated Control Channel Kênh điều khiển liên kết
nhanh
GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động
communication toàn cầu
GMSC Gate Mobile Swiching Center Tổng đài cổng
HLR Home Location Register Bộ đăng kí định vị thường
trú
HON Hand Over Number Số chuyển giao
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
5

ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số liệu liên kết đa

dịch vụ
IMEI International Mobile Số nhận dạng thiết bị di
Equipment Identity động quốc tế
IMSI International Mobile Nhận dạng thuê bao
Subcriber Identity di động quốc tế
LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng định vị
LMSI Location Mobile Subcriber Identity Số nhận dạng thuê bao cục
bộ
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MS Mobile Station Trạm di động
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch
dịch vụ di động
MSISDNMobile Station ISDN Number Số nhận dạng ISDN máy di
động
MSRN Mobile Station Roaming Number Số chuyển vùng của thuê bao
di động
NSS Network Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch
OSS Operation and Suport System Trung tâm khai thác và bảo
dưỡng
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
6

PSPDN Packet Switched Pulic Mạng số liệu công cộng
Data Network chuyển mạch gói
PSTN Publich Switched Telephone Mạng điện thoại
Network chuyển mạch công cộng

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng
mặt đất
SIM Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao
SCH Synchronzation Channel Kênh điều khiển đồng bộ
SACCH Slow Associcated Control Channel Kênh điều khiển liên kết
chậm
TDMA Time Division Multiple Accessing Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
TMSI Temporary Mobile Số nhận dạng thuê bao
Subscriber Identity di động tạm thời
TCH Trafic Channel Kênh logic lưu thông
TRAU Transcode/Rate Adapter Unit Chuyển đổi mã và thích
ứng tốc độ
VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú


ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
7

MỤC LỤC
Chương I: Tổng quan mạng thông tin di động GSM 11
I. Tổng quan 11
II. Giới thiệu mạng thông tin di động GSM 11
1. Lịch sử mạng thông tin di động GSM 11
2. Mạng thông tin di động GSM 13
III. Cấu trúc mạng thông tin di động GSM 16

1. Cấu trúc hệ thống 16
2. Chức năng các phần tử trong mạng 16
2.1 Phân hệ chuyển mạch NSS 16
2.1.1.Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC 17
2.1.2.Bộ ghi định vị thường trú HLR 18
2.1.3.Bộ ghi định vị tạm trú VLR 19
2.1.4.Trung tâm nhận thực AuC 19
2.1.5.Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR 19
2.1.6.Trung tâm chuyển mạch cổng GMSC 19
2.2. Phân hệ trạm gốc 20
2.2.1.Trạm thu phát gốc BTS 20
2.2.2.Bộ điều khiển trạm gốc BSC 20
2.3. Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS 21
2.3.1.Trung tâm quản lý mạng NMC 21
2.3.2.Trung tâm quản lý và khai thác OMC 22
2.4. Trạm di động MS 22
2.4.1.Thiết bị máy di động ME 22
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
8

2.4.2.Module nhận dạng thuê bao SIM 22
IV. Cấu trúc địa lý mạng của GSM 23
1. Vùng phục vụ PLMN 24
2. Vùng phục vụ MSC/VRL 24
3. Vùng định vi LA 25
4. Cell (Tế bào) 25

V. Băng tần sử dụng trong mạng thông tin di động GSM 26
VI. Các loại dịch vụ trong mạng GSM 27
1. Dịch vụ thoại 27
2. Dịch vụ số liệu 27
3. Dịch vụ bản tin ngắn 28
4. Các dịch vụ phụ 28
VII. Giao thức báo hiệu mạng GSM 29
1. Giao thức báo hiệu 29
1.1. Giao diện A 31
1.2. Giao diện Abis 31
1.3. Giao diện Um 32
2. Quá trình thiết lập một cuộc gọi trong mạng GSM 35
2.1. Trạm di động MS thực hiện cuộc gọi 35
2.2. Trạm di động MS nhận một cuộc gọi 37
VIII. Kết luận chương 37
Chương II: Giao diện vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM 41
I. Tổng quan 41
1. Kênh vật lý 41
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
9

2. Kênh logic 44
2.1. Kênh lưu lượng 45
2.2. Kênh điều khiển quảng bá 45
II. Các tham số trong mạng thông tin di động GSM 47
1. Mức chất lượng tín hiệu (RxQual) 47

2. Mức thu cường độ tín hiệu (RxLev) 48
3. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (C/I) 48
III. Kết luận chương II 49
Chương III: Phương pháp xử lí nhiễu trạm BTS 50
I. Tổng quan 50
II. Giới thiệu TEMS Investigation 51
1. Cài đặt 51
1.1. Yêu cầu cấu hình 52
1.2. Cài đặt 52
2. Chạy chương trình 53
III. Kết nối 53
1. Giao diện của TEMS 53
2. Một số thao tác với bản ghi 55
2.1. Bắt đầu ghi 55
2.2. Dừng bản ghi 55
2.3. Một số thao tác với mở lại bản ghi 55
IV. Giao diện với người dùng 56
1. Chế độ người dùng 56
2. Toolbar 56
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
10

2.1. Equipment control toolbar 56
2.2. Connections toolbar 57
2.3. Record toolbar 58
2.4. Report toolbar 58

2.5. File anh view toolbar 58
V. Một số cửa sổ mặc định của TEMS 58
1. GSM 59
2. DATA 60
3. SIGNALLING 61
4. MAP 62
5. CONFIGURATION 63
5.1. Cellfile 63
6. Control 64
VI. Ảnh hưởng của nhiễu vào hệ thống GSM 65
1. Nhiễu trắng 66
2. Nhiễu đồng kênh 67
3. Nhiễu kênh lân cận 68
VII. Phát hiện, xử lý nhiễu và mô phỏng thực tế 70
1. Phát hiện, xử lý nhiễu 70
2. Mô phỏng thực tế 73
VIII. Kết luận chương 74
Kết luận và hướng phát triển đề tài 75


ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
11

Chương I: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. Tổng quan
Hệ thống thông tin di động hiện nay là hệ thống thông tin di động số. Sự ra

đời của thông tin di động số thay thế cho thông tin di động tương tự là một bước
phát triển lớn, việc số hóa giúp cho các hệ thống có thể đưa ra các dịch vụ mới
với chất lượng cao, dung lượng lớn mà giá thành và kích thước giảm, đáp ứng
được việc tăng tốc tốc độ truyền và các dịch vụ trong mạng. Để tìm hiểu hướng
phát triển của hệ thống thông tin di động hiện nay thì trước hết ta phải tìm hiểu
về kiến trúc của nó.
Chương này trình bày một số vấn đề về:
- Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM
- Cấu trúc địa lý của mạng GSM
- Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM
- Các dịch vụ trong mạng GSM
- Giao thức báo hiệu mạng GSM

II. Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM
1. Lịch sử mạng thông tin di động GSM
Mở đầu cho việc tìm hiểu tổng quan về mạng thông tin di động, chúng ta
cùng nhìn lại lịch sử phát triển của ngành thông tin liên lạc bằng vô tuyến.
Năm 1873 sóng điện từ đã được Maxwell tìm ra nhưng mãi tới năm 1888
mới được Hertz chứng minh bằng cơ sở thực tiễn. Sau đó ít lâu Marcony chứng tỏ
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
12

được sóng vô tuyến là một hiện tượng bức xạ điện từ. Từ đó ước mơ lớn lao của
con người về một điều kỳ diệu trong thông tin liên lạc không dây có cơ sở để trở
thành hiện thực.
Trải qua thời kỳ phát triển lâu dài, tới nay viêc thông tin liên lạc giữa các

đối tượng với nhau bằng sóng vô tuyến đã được ứng dụng rộng rãi. Với kỹ thuật
liên lạc này, mọi đối tượng thông tin đều có khả năng liên lạc được với nhau ở
bất cứ điều kiện hoàn cảnh, địa hình hay bất cứ điều kiện khách quan nào. Trên
cơ sở những ưu điểm của kỹ thuật liên lạc không dây mà kỹ thuật thông tin ra
đời. Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ điện tử và thông tin,
mạng thông tin di động ngày càng phổ biến, giá cả phải chăng, độ tin cậy ngày
càng cao.
Thế hệ thứ nhất: Xuất hiện sau năm 1946, Với kỹ thuật FM (điều chế tần số)
ở băng sóng 150 MHz, AT  T được cấp giấy phép cho điện thoại di động thực sự
ở St.Louis. Năm 1948 một hệ thống điện thoại hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở
Richmond, Indiane. Là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ truy
cập phân chia theo tần số (TDMA) Tuy nhiên, hệ thống này không đáp ứng được
nhu cầu ngày càng tăng trước hết về dung lượng. Mặt khác các tiêu chuẩn hệ thống
không tương thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng như mong muốn (ra
ngoài quốc tế). Những vấn đề này đặt ra cho thế hệ thứ hai thông tin di động
cellular phải giải quyết.
Thế hệ thứ hai: Cùng với sự phát triển của Microprocssor đã mở cửa cho
một hệ thống phức tạp hơn. Thay cho mô hình quảng bá với máy phát công suất
lớn và anten cao là những cell có diện tích bé và công suất phát nhỏ hơn, đáp
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
13

ứng được nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng. Hệ thống sử dụng công nghệ
đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA)
mà đặc trưng là mạng GSM, EGSM, DS -1800.
Thế hệ thứ ba: Bắt đầu những năm sau của thập kỷ 90 là kỹ thuật CDMA

và TDMA cải tiến, đáp ứng được việc tăng tốc tốc độ truyền và các dịch vụ trong
mạng.
2. Mạng thông tin di động GSM
Công nghệ GSM (Global System for Mobile communication) là công nghệ
thông tin di động số toàn cầu do Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI) đưa
ra năm 1991, hoạt động ở dải tần 900, 1800, 1900 MHz. Hiện tại GSM đã được
phát triển nhanh chóng và đã được tiêu chuẩn hoá, áp dụng công nghệ số đảm
bảo chất lượng thoại và sử dụng hiệu quả tài nguyên hệ thống. Ngày nay, các
mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM đã có mặt tại khoảng 135 nước
trên thế giới.
Từ đầu những năm 1980, sau khi các hệ thống NMT đã hoạt động một cách
thành công thì nó biểu hiện một số hạn chế :
- Vì dung lượng thiết kế có hạn mà số thuê bao không ngừng tăng. Do đó
hệ thống này không còn đáp ứng được nữa .
- 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 mạng NMT không thể thâm nhập vào mạng
TACS và ngược lại.
- Nếu thiết kế một mạng lớn phục vụ cho toàn Châu Âu thì khó thực hiện
được vì vốn đầu tư quá lớn.
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
14

Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu phạm vi sử dụng điện thoại di động được rộng
rãi trên nhiều nước, cần phải có hệ thống chung. Tháng 12-1982, nhóm đặc biệt
cho GSM (thông tin di động toàn cầu) được hội bưu chính và viễn thông Châu
Âu CEPT (Confrence European Postal And Telecommunication Administration)

tổ chức, đồng nhất hệ thống thông tin di động cho Châu Âu lấy dải tần 900MHz.
Cho đến năm 1989, nhóm đặc biệt GSM này đã trở thành một uỷ ban đặc biệt
của viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunication
standart Instute) và các khuyến nghị GSM 900MHz ra đời.
GSM là tiêu chuẩn cho mạng thông tin di động mặt đất công cộng PLMN
(Public Land Mobile Network), với dải tần làm việc (890-960)MHz. Đây là một
tiêu chuẩn chung, điều đó có nghĩa là các thuê bao di động có thể sử dụng máy
điện thoại của mình trên toàn châu Âu.
Giai đoạn một của tiêu chuẩn GSM được ETSI hoàn thành vào năm 1990.
Nó liên quan tới các dịch vụ thông tin cơ bản (thoại, số liệu) và tốc độ thông tin “
Toàn tốc- Full rate”, tín hiệu thoại tương tự đã được mã hoá với tốc độ 13 kb/s.
Giai đoạn hai được hoàn thành vào năm 1994. Nó liên quan dến các dịch
vụ viễn thông bổ sung vào tốc độ thông tin “ bán tốc - Half rate” tín hiệu thoại
tương tự được mã hoá với tốc độ 6,5 kb/s.
 Các chỉ tiêu phục vụ :
- Hệ thống được thiết kế sao cho thuê bao di động có thể hoạt động ở tất cả
các nước có mạng GSM.
- 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 đa dịch vụ ISDN.
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
15

- Tạo một hệ thống có thể hoạt động cho các thuê bao trên tàu viễn dương
như một mạng mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất.
- Phải có chất lượng phục vụ ít nhất là tương đương với các hệ thống tương
tự đang hoạt động.

- Hệ thống có khả năng mật mã thông tin người sử dụng để tránh sự can
thiệp trái phép.
- 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 ở các mạng khác nhau.
- Dùng hệ thống báo hiệu được tiêu chuẩn hoá quốc tế. Nếu MS di chuyển
sang vùng định vị mới thì nó phải thông báo cho PLMN về vùng đinh vị mới mà
nó đang ở đó. Khi có cuộc gọi đến MS thì thông báo gọi sẽ được phát trong vùng
định vị mà MS đang ở đó.








ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
16

III. Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM
1. Cấu trúc hệ thống

2. Chức năng các phần tử trong mạng
2.1. Phân hệ chuyển mạch NSS
Phân hệ 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
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
17

động của thuê bao. Chức năng chính của hệ thống chuyển mạch là quản lý thông
tin giữa những người sử dụng mạng GSM và các mạng khác.
2.1.1. Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC
Trong 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 hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp
với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC
cổng GMSC.
Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền
dẫn GSM với các mạng đó. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương
tác IWF (Interworking funtions ). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao
thức và truyền dẫn. IWF cho phép kết nối với các mạng PSTN, ISDN, PSPDN,
CSPDN và có thể được thực hiện kết hợp trong cùng các chức năng MSC hay
trong thiết bị riêng.NSS 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.
Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, truớc hết cuộc gọi phải
được định tuyến dẫn đến một tổng đài cổng G-MSC mà không cần biết đến hiện
thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của
thuê bao và định tuyến cho cuộc gọi cho đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở
thời điểm hiện thời (MSC tạm trú ). Để vậy trước hết các tổng đài phải dựa trên
số thoại danh bạ của thuê bao. Để tìm đúng HLR cần thiết này tổng đài cổng có

một giao diện với các mạng bên ngoài GSM.
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
18


Hình 2.2 Sơ đồ kết nối mạng GSM

2.1.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR
Ngoài MSC, NSS còn bao gồm các cơ sở dữ liệu. Bất kể vị trí của thuê
bao, mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đều được
lưu giữ trong HLR, kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR thường là một máy tính
đứng riêng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao nhưng không có khả
năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của HLR là nhận dạng thông tin nhận
thực AUC, mà nhiệm vụ của trung tâm này là quản lý số liệu bảo mật về tính
hợp pháp của thuê bao.


ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
19

2.1.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR
VLR là cơ sở dữ liệu thứ 2 trong GSM, trong đó chứa tất cả các thông tin

thuê bao di động đang nằm trong vùng phủ sóng của MSC. Gán cho các thuê bao
từ vùng phục vụ MSC/VLR khác với một số thuê bao tạm thời VLR còn thực
hiện trao đổi thông tin về thuê bao Roaming giữa HLR. Nơi thuê bao đăng kí chỉ
có thể MSC mới thiết lập được đường ghép nối vô tuyến với MS với các trường
hợp thông tin. Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC
2.1.4. Trung tâm nhận thực AuC
AUC quản lý việc hoạt động đăng ký thuê bao như nhập hay xoá thuê bao
ra khỏi mạng. Nó còn có một nhiệm vụ quan trọng khác nữa là tính cước cuộc
gọi. Cước phí phải được tính và gửi tới thuê bao. AUC quản lý thuê bao thông
qua một khoá nhận dạng bí mật duy nhất được lưu trong HLR, AUC cũng được
giữ vĩnh cữu trong bộ nhớ SIM-CARD.
2.1.5. Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR
EIR có chức năng quản lý thiết bị di động, là nơi lưu giữ tất cả dữ liệu liên
quan đến trạm di động MS. EIR được nối với MSC qua đường báo hiệu để kiểm
tra sự được phép của thiết bị, một thiết bị không được phép sẽ bị cấm.
2.1.6. Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC
Để thiết lập một cuộc gọi phải định tuyến đến tổng đài mà không cần biết
vị trí hiện thời của thuê bao. GMSC 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. GMSC có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tương tác với các phần tử khác
của hệ thống chuyển mạch.
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
20

2.2. Phân hệ trạm gốc BSS
BSS thực hiện kết nối các MS với các tổng đài, do đó liên kết người sử

dụng máy di động với những người sử dụng dịch vụ viễn thông khác. BSS cũng
phải được điều khiển nên được kết nối với OSS.
2.2.1. Trạm thu phát gốc BTS
Một BTS bao gồm các thiết bị phát, thu, anten và khối 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 chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển
đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit). TRAU thực
hiện quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù cho GSM. Đồng thời 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 được đặt xa BTS, chẳng hạn đặt giữa BSC và
MSC.
BTS có 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 .
2.2.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh
điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải
phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
21

còn phía kia được nối với MSC của NSS. Trong thực tế, BSC là một tổng đài
nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở
giao diện vô tuyến và chuyển giao.

Một BSC trung bình có thể quản lý hàng chục BTS, tạo thành một trạm
gốc. Tập hợp các trạm gốc trong mạng gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện quy
định giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BSC và BTS là giao
diện Abis.
2.3. Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS
Hiện nay OSS được xây dựng theo nguyên lý của mạng quản lý viễn thông
TMN(Telecommunication Management Network). Lúc này, một mặt hệ thống
khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (các
MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS vì thâm nhập đến BTS
được thực hiện qua BSC). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được
nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy. OSS thực hiện ba
chức năng chính là : khai thác và bảo dưỡng mạng, quản lý thuê bao và tính
cước, quản lý thiết bị di động.
Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:
2.3.1. Trung tâm quản lý mạng NMC
NMC được đặt tại trung tâm của hệ thống, chịu trách nhiệm cung cấp chức
năng quản lý cho toàn bộ mạng.
- Giám sát các nút trong mạng.
- Giám sát các trạng thái các bộ phận của mạng.
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
22

- Giám sát trung tâm bảo dưỡng và khai thác OMC của các vùng và cung
cấp thông tin đến các bộ phận OMC.
2.3.2. Trung tâm quản lý và khai thác OMC
OMC cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ phận trong

mạng (các BTS, MSC, các cơ sở dữ liệu ). OMC có các chức năng: quản lý cảnh
báo, quản lý sự cố, quản lý chất lượng, quản lý cấu hình và quản lý bảo mật.
2.4. Trạm di động MS
MS là thiết bị đầu cuối chứa các chức năng vô tuyến chung, xử lý giao diện
vô tuyến và cung cấp các giao diện với người dùng (màn hình, loa, bàn phím ).
Một trạm di động gồm hai phần chính:
2.4.1. Thiết bị máy di động ME
ME có bộ phận đầy đủ phần cứng cần thiết để phối hợp với giao diện vô
tuyến chung, cho phép MS có thể truy cập đến tất cả các mạng. ME có số nhận
dạng là IMEI (International mobile Equipment Identity) nhờ kiểm tra IMEI này
mà ME bị mất cắp sẽ không được phục vụ.
Thuê bao thường chỉ tiếp xúc với ME mà thôi, có 3 loại ME chính:
- Loại gắn trên xe (lắp đặt trong xe, anten ngoài xe).
- Loại xách tay (Anten không được gắn trực tiếp trên thiết bị).
- Loại cầm tay (Anten được gắn trực tiếp trên thiết bị).
2.4.2. Modul nhận dạng thuê bao SIM
SIM là một cái khoá cho phép MS được dùng. Nhưng đó là cái khoá vạn
năng. Dùng để nhận dạng thuê bao và tin tức về dịch vụ mà thuê bao đăng ký. Số
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
23

nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI là duy nhất và trong suốt quá trình
người dùng GSM thiết lập đường truyền và tính cước dựa vào IMSI.
SIM cũng có phần cứng, phần mềm cần thiết với bộ nhớ lưu trữ 2 loại tin
tức: Tin tức có thể đọc hoặc thay đổi bởi người dùng và tin tức không thể và
không cần cho người sử dụng biết. Các thông số trong SIM được bảo vệ, Ki

không thể đọc, IMSI không thể sửa đổi.
+ Thông tin cố định:
* Số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI. Thuê bao sẽ được kiểm tra tính
hợp lệ trước khi truy nhập vào mạng thông qua số nhận dạng IMSI được thực
hiện bởi trung tâm nhận thực AuC.
* Mã khoá cá nhân Ki.
+ Thông tin thay đổi:
* Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI.
* Số nhận dạng thuê bao tạm thời TMSI.
Một số TMSI sẽ tương ứng với một IMSI được cấp phát tạm thời để tăng
tính bảo mật cho quá trình báo hiệu giữa MS và hệ thống.TMSI sẽ thay đổi khi
MS cập nhật lại vị trí.
IV. Cấu trúc địa lý của mạng GSM
Mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến
tổng đài cần thiết và cuối cùng tới thuê bao bị gọi ở một mạng di động. Cấu trúc
này rất quan trọng do tính lưu lượng của các thuê bao trong mạng. Trong hệ
thống GSM mạng được chia thành các vùng sau:
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
24


Hình 2.3 Cấu trúc địa lý mạng GSM

1. Vùng phục vụ PLMN
Tổng đài vô tuyến cổng( Gate Way _ MSC ) các đường tuyến GSM /
PLMN và mạng PSTN / ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng

đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào GSM / PLMN sẽ được
định tuyến đến một hay nhiều tổng đài được gọi là tổng đài vô tuyến cổng(
GMSC ). GSM làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM / PLMN. Đây
là nơi thực hiện các chức năng định tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi kết cuối di
động .
2. Vùng phục vụ MSC/VLR
MSC( Mobile Service Switching Centre ) Trung tâm chuyển mạch các
nghiệp vụ di động gọi tắt là tổng đài di động. Vùng MSC là bộ phận của mạng
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
25

được một MSC quản lý. Để định tuyến cho một cuộc gọi đến thuê bao di động,
đường truyền qua mạng sẽ nối đến MSC vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó
có thể đặt được như một trạm di động. Nhờ việc trạm MS được ghi ở bộ định vị
tạm trú ( VLR ).
Một vùng mạng GSM / PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục
vụ MSC / VLR.
3. Vùng định vị LA
Mỗi vùng phục vụ MSC / VLR được chia thành một số vùng định vị LA.
Định vị là một phần của phục vụ MSC / VLR mà ở đó trạm di động có thể
chuyển động tự do mà không cần phải nhận thông tin về vị trí cho tổng đài MSC
/ VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là vùng thông báo tìm gọi
sẽ được phát quảng bá để tìm một số thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị LA
được hệ thống sử dụng một thuê bao ở trạng thái hoạt động.
4. Cell( tế bào)

Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì
không cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là vùng đơn vị cơ sở của
mạng, là một vùng được phủ sóng vô tuyến. Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô
tuyến BTS.
Mỗi ô vô tuyến có bán kính từ 350km phụ thuộc vào cấu tạo địa hình và
lưu lượng thông tin. Ở mỗi ô có cấu tạo như sau: