truyền dẫn trong GSM và lộ trình phát triển

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG 1. MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 5
I. Giới thiệu chung về GSM 5
1. Giới thiệu về GSM 5
2. Lịch sử mạng GSM 5
3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM 5
4. Băng tần sử dụng trong mạng GSM 6
5. Phương pháp truy nhập trong mạng GSM 7
II. Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM 8
1. Cấu trúc của hệ thống 8
2. Chức năng của các phần tử trong hệ thống 9
2.1. Hệ thống con chuyển mạch SS 9
2.2. Hệ thống con trạm gốc BSS 10
2.3. Hệ thống con khai thác OSS 11
2.4. Trạm di động MS 12
III. Quá trình xử lý các tín hiệu số và biến đổi vào sóng vô tuyến 12
1. Chuyển đổi A/D 13
2. Mã hóa tiếng 13
3. Mã hóa kênh 13
4. Ghép xen 14
5. Mật mã hóa 14
6. Điều chế 15
7. Cân bằng Viterbi 15
8. Chuyển đổi D/A 16
IV. Giao diện vô tuyến Um 16
1. Kênh vật lý 16
2. Kênh logic 19
2.1. Kênh lưu lượng TCH 19

2.2. Kênh báo hiệu điều khiển 19
V. Các trường hợp thông tin 20
1. Các trạng thái của máy di động MS 20
2. Thủ tục nhập mạng 20
3. Lưu động và cập nhật vị trí 20
4. Thủ tục rời mạng 21
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
1
Đồ án tốt nghiệp
5. Các trường hợp cuộc gọi 21
5.1. Trạm di động MS thực hiện cuộc gọi 21
5.2. Trạm di động MS nhận cuộc gọi 23
6. Các trường hợp chuyển giao (Handover) 25
VI. Các dịch vụ trong GSM 25
VII. Bảo mật trong GSM 26
1. Đánh số nhận dạng thuê bao và các vùng mạng 26
2. Nhận thực thuê bao 27
CHƯƠNG 2. LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ GSM LÊN 3G 28
I. Giới thiệu 28
II. Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G 28
1. Công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD 29
2. Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 31
2.1. Giới thiệu GPRS 31
2.2. Các đặc điểm của mạng GPRS 31
2.3. Cấu trúc của mạng GPRS 33
2.4. Giao thức trong mạng GPRS 36
2.5. Giao diện vô tuyến 37
a. Lớp vật lý của GPRS 37
b. RLC/MAC của GPRS 38
c. Lớp điều khiển đường truyền logic LLC 38

2.6. Các chức năng của GPRS 39
2.7. Nhập mạng GPRS 47
2.8. Khả năng phát triển của GPRS lên 3G 48
3. Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) 49
3.1. Kỹ thuật điều chế trong EDGE 49
3.2. Giao tiếp vô tuyến 50
CHƯƠNG 3. CÔNG NGHỆ W-CDMA 52
I. Giới thiệu 52
II. Các đặc điểm của W-CDMA 52
III. Các đặc tính cơ bản của W-CDMA 53
IV. Cấu trúc mạng W-CDMA 54
V. Các dịch vụ trong mạng W-CDMA 58
VI. Giao diện vô tuyến 58
1. Các kênh logic 60
2. Các kênh truyền tải 60
3. Các kênh vật lý 61
3.1. Các kênh vật lý đường lên 61
3.2. Các kênh vật lý đường xuống 62
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
2
Đồ án tốt nghiệp
VII. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA 63
1. Thiết bị thu phát vô tuyến trong hệ thống TTDĐ thế hệ 3 63
a. Máy phát 63
b. Máy thu 63
2. Mã hóa và đan xen 64
2.1. Mã vòng 64
2.2. Mã xoắn 65
2.3. Mã Turbo 66
2.4. Đan xen trong W-CDMA 66

3. Điều chế BPSK và QPSK 67
3.1. Điều chế BPSK 67
3.2. Điều chế QPSK 68
4. Điều khiển công suất và chuyển giao 69
4.1. Điều khiển công suất 69
a. Điều khiển công suất vòng hở OLPC 70
b. Điều khiển công suất vòng kín CLPC 70
4.2. Chuyển giao 71
a. Chuyển giao mềm 71
b. Chuyển giao mềm hơn 72
c. Chuyển giao cứng 72
VIII. Kỹ thuật trải phổ trong W-CDMA 72
1. Giới thiệu 72
2. Nguyên lý trải phổ DSSS 74
3. Mã trải phổ 74
4. Các hệ thống DSSS – BPSK 76
4.1. Máy phát DSSS – BPSK 76
4.2. Máy thu DSSS – BPSK 77
5. Các hệ thống DSSS – QPSK 79
5.1. Máy phát DSSS – QPSK 79
5.2. Máy thu DSSS – QPSK 80
IX. Thiết lập một cuộc gọi trong W-CDMA UMTS 81
KẾT LUẬN 85
BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
3
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Từ xưa tới nay, thông tin liên lạc luôn là một lĩnh vực quan trọng của đời sống xã

hội. Đặc biệt là ngày nay khi mà mạng thông tin di động đang ngày càng phát triển
mạnh mẽ thì nhu cầu của con người không chỉ dừng lại ở đó. Công nghệ GSM có những
đặc tính nổi bật như dung lượng lớn, tính bảo mật cao,…Tuy nhiên vì là hệ thống băng
thông hẹp, sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh nên GSM chỉ có thể hỗ trợ truyền số
liệu với tốc độ tối đa là 9,6 kbit/s, không đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của
người sử dụng về các dịch vụ mới như truyền số liệu tốc độ cao, điện thoại có hình, truy
cập Internet tốc độ cao từ máy di động và các dịch vụ truyền thông đa phương tiện khác.
Vì những lí do trên, các nhà khai thác GSM đang từng bước nâng cấp mạng GSM. Tuy
nhiên việc loại bỏ hẳn công nghệ đang dùng để tiếp cận ngay mạng 3G là rất tốn kém về
mặt kinh tế. Vì vậy họ phải chọn giải pháp nâng cấp mạng GSM qua bước trung gian
2,5G để tạm thời đáp ứng nhu cầu của người sử dụng cũng như chuẩn bị cơ sở hạ tầng
kỹ thuật sau đó mới tiến lên 3G.
Để có thể nắm vững các kỹ thuật sử dụng trong quá trình nâng cấp GSM lên 3G
cũng như tìm hiểu về công nghệ W-CDMA, em đã chọn đề tài “ Công nghệ GSM và
quá trình phát triển GSM lên 3G ” .
Nội dung trình bày trong bản đồ án:
Chương 1: Mạng thông tin di động GSM
Chương 2: Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G
Chương 3: Công nghệ W-CDMA
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Quốc Trung đã tận
tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ
trường Đại Học Vinh đã chỉ bảo cho em trong suốt thời gian qua.
Vinh, ngày 03 tháng 05 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Hoàng Thị Huệ
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
4
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I

MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GSM
1. Giới thiệu về GSM
GSM (Global System for Mobile Communication) - hệ thống viễn thông toàn cầu,
sử dụng tần số 900 MHz cũng như 1800 MHz ở Châu Âu và 1900 MHz ở Bắc Mỹ.
GSM hỗ trợ truyền thoại với tốc độ 13 kbit/s và truyền số liệu với tốc độ 9,6 kbit/s.
Mạng GSM sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA kết hợp
đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA.
2. Lịch sử mạng GSM
Vào đầu thập niên 1980, tại Châu Âu người ta phát triển một mạng điện thoại di
động chỉ sử dụng trong một vài khu vực. Sau đó vào năm 1982 nó được chuẩn hóa bởi
CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo
ra Groupe Spéccial Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn Châu Âu.
Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử
dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan.
Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được
chuyển cho viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (European Telecommunications
Standards Institute - ETSI) và các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của công nghệ GSM
được công bố vào năm 1990. Vào cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng
mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia.
3. 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).

Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
5
Đồ án tốt nghiệp
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương như một
mạng mở rộng cho các dịch vụ di động mặt đất.
* Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật:
- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ thống di
động tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã 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
4. Băng tần sử dụng trong mạng GSM
Hệ thống GSM làm việc trong băng tần 890 – 960 MHz, chia làm 2 phần:
- Băng tần lên (Uplink band) từ 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ MS
đến BTS

- Băng tần xuống (Downlink band) từ 935 – 960 MHz cho các kênh vô tuyến từ
BTS đến MS
Mỗi băng rộng 25MHz, chia làm 124 sóng mang tương đương với 124 kênh vô
tuyến. Các sóng mang cạnh nhau cách nhau 200KHz. Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
6
Đồ án tốt nghiệp
biệt cho đường lên và cho đường xuống. Các kênh này được gọi là kênh song công.
Khoảng cách giữa 2 tần số là không đổi và bằng 45MHz. Kênh vô tuyến này có 8 khe
thời gian, mỗi khe thời gian là một kênh vật lý để trao đổi giữa BTS và MS.
Ngoài băng tần cơ sở còn có băng tần GSM mở rộng và băng tần DCS:
- Băng tần GSM mở rộng: 882 – 915MHz và 927 – 960 MHz
- Băng tần DCS: 1710 – 1785 MHz và 1805 – 1880 MHz
5. Phương pháp truy nhập trong mạng GSM
Mạng GSM sử dụng phương pháp TDMA (Time Division Multiple Access) kết
hợp FDMA (Frequency Division Multiple Access).
- Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA:
Khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến được ấn định. Các thuê bao
khác nhau dùng chung một kênh nhờ cài xen thời gian. Mỗi thuê bao được cấp một khe
thời gian trong cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe.
- Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA:
Phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau. Người dùng được cấp phát
một kênh trong tập hợp các kênh trong lĩnh vực tần số. Phổ tần số được chia thành 2N
dải tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng bảo vệ. Mỗi dải tần được gán cho một kênh
liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải còn lại cho liên lạc hướng xuống.
Các kênh tần số được sử dụng ở GSM nằm trong dải tần quy định 900 MHz xác
định theo công thức:
F
L
= 890,2+0,2(n-1) MHz

F
U
= F
L
(n) + 45 MHz
1 ≤ n ≤ 124
Trong đó:
F
L
: Tần số ở nửa băng thấp
F
U
: Tần số ở nửa băng cao
0,2 MHz: Khoảng cách giữa các kênh lân cận
45 MHz: Khoảng cách thu phát
n: Số kênh tần vô tuyến
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
7
Đồ án tốt nghiệp
Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ một ô của
mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô sử dụng các tần số giống nhau hoặc
gần nhau cũng phải xa nhau.
Truyền dẫn ở GSM được chia thành các cụm (Burst) chứa hàng trăm bit đã được
điều chế. Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian 577 µs ở trong một kênh tần số
có độ rộng 200KHz. Mỗi một kênh tần số cho phép tổ chức các khung thâm nhập theo
thời gian, mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ TS0 đến TS7.
II. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
1. Cấu trúc của hệ thống
Một hệ thống GSM được chia thành các hệ thống con sau đây:
- Hệ thống con chuyển mạch (SS – Switching Subsystem )

- Hệ thống con trạm gốc (BSS – Base Station Subsystem)
- Hệ thống con khai thác (OSS – Opration Subsystem)
- Trạm di động (MS – Mobile Station)
* Hệ thống con chuyển mạch SS bao gồm các khối chức năng sau:
- Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC – Mobile Services
Switching Center)
- Bộ ghi định vị thường trú ( HLR – Home Location Register)
- Bộ ghi định vị tạm trú ( VLR – Visitor Location Registor)
- Trung tâm nhận thực ( AUC – Authentication Center)
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR – Equipment Identification Register)
- Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động cổng (GMSC – Gateway MSC)
* Hệ thống con trạm gốc BSC gồm các khối chức năng sau:
- Bộ điều khiển trạm gốc ( BSC – Base Station Controller)
- Trạm thu phát gốc ( BTS – Base Transceiver Station)
* Hệ thống con khai thác OSS gồm các khối chức năng sau:
- Trung tâm quản lý mạng ( NMC – Network Management Center)
- Trung tâm quản lý và bảo dưỡng ( OMC – Operation & Maintenance Center)
* Trạm di động MS gồm:
- Thiết bị di động (ME – Mobile Equipment)
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
8
Đồ án tốt nghiệp
- Modul nhận dạng thuê bao (SIM – Subscriber Identity Module)
2. Chức năng của các phần tử trong hệ thống
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 lí di động của thuê
bao. Chức năng chính của SS là quản lí thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM
với nhau và với mạng khác.
- Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC

Tổng đài di động MSC thực hiện chức năng chuyển mạch cho các thuê bao di động
thông qua trường chuyển mạch của nó. MSC quản lí việc thiết lập cuộc gọi, điều khiển
cập nhật vị trí và thủ tục chuyển giao giữa các MSC. Việc cập nhật vị trí của thuê bao
cho phép tổng đài di động MSC nhận biết được vị trí của các thuê bao di động trong quá
trình tìm gọi trạm di động MS. MSC có tất cả các chức năng của một tổng đài cố định
như tìm đường, định tuyến, báo hiệu,… Điều khác biệt giữa tổng đài của mạng cố định
( PSTN, ISDN, …) và MSC là MSC thực hiện xử lý cho các thuê bao di động, thực hiện
chuyển vùng giữa các cell.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
Hình 1.1 Mô hình hệ thống GSM
PST
N
PLMN
CSPDN
PSPDN
9
SS
VLR
EIR
HLR
MSC
OSS
BSS
BSC
BTS
MS
ISD
N
AUC
Truyền báo hiệu

Truyền lưu lượng
Đồ án tốt nghiệp
Chức năng của tổng đài MSC ngoài việc kết nối với các phần tử của mạng di động
nó còn kết nối với các phần tử của mạng khác như PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN,
PLMN. MSC thực hiện chức năng trên gọi là MSC cổng (GMSC). Việc giao tiếp với
mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng
thích ứng ( Các chức năng tương tác IWF – Interworking Function). IWF là cổng giao
tiếp giữa người dùng mạng GSM với các mạng ngoài. Nó có thể được thực hiện trong
cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng.
- Bộ ghi định vị thường trú HLR
HLR chứa đầy đủ các thông tin liên quan đến việc đăng ký dịch vụ và vị trí của các
thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch
nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Khi mạng có thêm một thuê bao
mới thì các thông tin về thuê bao sẽ được đăng ký trong HLR.
- Bộ ghi định vị tạm trú VLR
Là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM, chứa các thông tin về vị trí hiện thời
của thuê bao di động trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số
liệu về vị trí của các thuê bao nói trên để cập nhật cho MSC với mức độ chính xác hơn
HLR.
- Trung tâm nhận thực AUC
Được nối đến HLR, chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số nhận
thực và các khóa mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đường vô tuyến cũng được AUC
cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng
thuê bao.
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR
EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị di động 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.
2.2. Hệ thống con trạm gốc BSS
Là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của

GSM. BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử
dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác. BSS bao gồm 2 loại
thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC.
- Trạm thu phát gốc BTS
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
10
Đồ án tốt nghiệp
Bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô
tuyến. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc
độ). TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa 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.
- Bộ điều khiển trạm gốc BSC
Có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ
BTS và MS, chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển
giao. Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của
các BTS này.
2.3. Hệ thống con khai thác OSS
OSS thực hiện 3 chức năng chính sau:
- Khai thác và bảo dưỡng mạng:
+ Khai thác: Là hoạt động cho phép các nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của
mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao (Handover) 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 thời, để chuẩn bị tăng lưu
lượng trong tương lai, để tăng vùng phủ sóng.
+ Bảo dưỡng: Có nhiệm vụ phát hiện, định vị, sửa chữa các sự cố và 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.
- Quản lý thuê bao và tính cước:
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. Quản lý thuê bao ở mạng 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:
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. 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.
2.4. Trạm di động MS
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
11
Đồ án tốt nghiệp
MS có thể là thiết bị xách tay, thiết bị đặt trong ô tô hay thiết bị cầm tay. Ngoài
việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến, MS còn phải
cung cấp các giao diện với người sử dụng như: micro, loa, màn hiển thị, bàn phím để
quản lý cuộc gọi hoặc giao diện với một số thiết bị khác như máy tính cá nhân, Fax…
MS thực hiện hai chức năng:
- Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường vô tuyến
- Đăng ký thuê bao: mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi là Simcard để truy nhập vào
mạng
Về cấu trúc MS gồm hai phần chính:
- Thiết bị di động ME: là bộ phận để xử lý các công việc chung như thu, phát, …
- Modul nhận dạng thuê bao SIM: là thành phần để nhận dạng thuê bao trong quá
trình MS hoạt động trong mạng, nó là một card điện tử thông minh có thể lưu trữ thông
tin.
III. QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CÁC TÍN HIỆU SỐ VÀ BIẾN ĐỔI VÀO SÓNG VÔ TUYẾN
Ở máy phát, tiếng từ Micro qua bộ lọc thông dải 0,3 – 3,4 KHz đưa vào bộ A/D.
Tại đây tiến hành lấy mẫu (8000 mẫu/s), sử dụng 13 bit để mã hóa tương ứng tốc độ
8000 x 13 = 104 kbit/s.

Tín hiệu 13 bit, 8000 mẫu/s được chia ra các khoảng 160 mẫu/20ms (chia 8000
mẫu/s thành 50 đoạn) đưa vào mã hóa tiếng. Sau mã hóa tiếng dòng số ra là
260bit/20ms. 260 bit này được phân cấp theo tầm quan trọng và được mã hóa kênh. Sau
mã hóa kênh tín hiệu được ghép xen, mật mã hóa, lập khuôn cụm và sau đó được điều
chế vào sóng mang trong dải tần GSM.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
Mã hóa
tiếng
Giải
điều
chế
D/A
3KHz
160 mẫu
13 bit
260 bit/20ms
456 bit/20ms
22,8 kbit/s
270 kbit/s
ở khe TS
A/D
Phân
đoạn
Mã hóa
kênh
Ghép
xen
Mật mã
hóa
Lập

khuôn
cụm
Điều
chế
Giải mã
tiếng
Giải mã
Viterbi
Giải
ghép
xen
Giải
mật mã
Cân
bằng
Viterbi
3
12
Hình 1.2 Xử lý tín hiệu số và biến đổi vào sóng vô tuyến ở MS
Đồ án tốt nghiệp
Ở máy thu tiến hành giải điều chế, cân bằng Viterbi. Sau đó tín hiệu được giải
mật mã, giải mã kênh, giải mã tiếng, qua bộ D/A và tới loa.
1. Chuyển đổi A/D
Biến đổi tín hiệu thoại tương tự từ micro của MS bên phát sang tín hiệu PCM 13
bit/mẫu, tần số lấy mẫu 8 KHz để đưa đến bộ mã hóa.
2. Mã hóa tiếng
Để có thể cho ra tiếng nói 13 kbit/s, bộ mã hóa này dựa trên nguyên lý mã hóa
phân tích bằng cách tổng hợp thông qua việc sử dụng phương pháp mã hóa dự đoán
tuyến tính kích thích xung đều. Bộ mã hóa tiếng đưa các khối 260 bit/20 ms đến bộ mã
hóa kênh. Các bit này được chia thành 182 bit loại I (các bit được bảo vệ), 78 bit loại II

(các bit không được bảo vệ).
3. Mã hóa kênh
Mã hóa kênh truyền thêm các bit dư vào vòng dữ liệu để bên thu có thể phát hiện
và sửa lỗi bit sinh ra trong quá trình truyền. Thuật toán mã hóa tiếng đưa ra một khối
260 bit/20ms tương ứng 13 kbit/s. Bộ mã hóa kênh thêm 3 bit parity vào mỗi 50 bit rất
quan trọng (mã hóa khối) tạo thành 53 bit. 53 bit này cộng thêm 132 bit quan trọng và 4
bit đuôi tiếp tục được mã hóa nhập thành 378 bit. Sau đó 378 bit này cộng với 78 bit còn
lại thành khung tiếng nói 456 bit/20ms tương ứng 22,8 kbit/s. Khung tiếng nói 456 bit
này tiếp tục được ghép xen.
Tồn tại hai dạng mã kênh khác nhau: mã khối tuyến tính và mã xoắn.
- Các mã khối tuyến tính: ở loại mã này luồng thông tin được chia thành các
khối có độ dài bằng nhau. Các bit dư được bổ sung vào các khối theo một thuật toán
nhất định phụ thuộc vào loại mã được sử dụng. Các mã khối tuyến tính được xác định
bằng ba thông số: độ dài khối n, độ dài thông tin k (bit) và khoảng cách cực tiểu d. Các
mã khối tuyến tính trong đó các bản tin xuất hiện ở phần đầu của khối được gọi là mã hệ
thống. Tỷ số r = k/n được gọi là tỷ lệ mã.
Khoảng cách cực tiểu được đánh giá bằng số bit khác nhau giữa hai từ mã giống
nhau nhất. Khoảng cách cực tiểu này được gọi là khoảng cách Hamming nhỏ nhất giữa
hai từ mã.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
Bộ mã
hóa kênh
Từ mã n bit
k bit bản tin
Hình 1.3 Ví dụ bộ mã hóa kênh
3
13
Đồ án tốt nghiệp
- Mã xoắn: Ở mã xoắn một khối n bit mã tạo ra không chỉ phụ thuộc vào k bit
bản tin của khối này mà còn phụ thuộc vào các bản tin của các khối trước đó. Mã xoắn

được xác định bởi các thông số sau:
+ Tỷ lệ mã: r = k/n, trong đó n số bit ở đầu ra khi ứng với k bit ở đầu vào.
+ Độ dài hữu hạn (phụ thuộc vào số phần tử nhớ của thanh ghi dịch).
Một bộ mã xoắn bao gồm một thanh ghi dịch tạo thành từ các Flip-Flop, các đầu
vào hoặc đầu ra của các thanh ghi dịch được cộng với nhau theo một quy luật nhất định
để tạo nên các chuỗi xoắn, sau đó các chuỗi xoắn được ghép chung với nhau để tạo ra
khối mã.
4. Ghép xen
Các lỗi bit thường xuất hiện thành chùm lỗi nhưng mã hóa kênh chỉ phát hiện và
sửa lỗi các bit và các chùm lỗi ngắn. Phương pháp ghép xen được sử dụng để loại bỏ
vấn đề này bằng cách chia khối bản tin cần gửi thành các cụm ngắn rồi hoán vị các cụm
này với các cụm của các khối bản tin khác. Nhờ vậy khi xảy ra cụm lỗi dài mỗi bản tin
chỉ mất đi một cụm nhỏ, phần còn lại của bản tin vẫn cho phép các dạng mã hóa kênh
khôi phục lại được bản tin đúng sau khi đã sắp xếp lại các cụm của bản tin theo thứ tự
như ở phía phát.

5. Mật mã hóa
Mật mã hóa để bảo vệ thông tin về người dùng và báo hiệu tổng đài giữa các
BTS và các MS đối với các cá nhân muốn xâm nhập trái phép.
Mật mã hóa tín hiệu đạt được bằng thao tác hoặc loại trừ (XOR) giữa một chuỗi
ngẫu nhiên với 114 bit của cụm bình thường, nghĩa là với tất cả các bit thông tin trừ các
cờ lấy cắp. Để giải mật mã người ta thực hiện thao tác hoặc loại trừ (XOR) giữa tín hiệu
thu với chuỗi ngẫu nhiên.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
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
1 x 3 4 1 x 3 4 1 x
3

1
4 1 x 3
4
1
Các khối bản tin
ghép xen
Các khối bản tin
được ghép xen
Hình 1.4 Nguyên lý ghép xen
14
Đồ án tốt nghiệp
6. Điều chế
GSM sử dụng phương pháp điều chế khóa dịch pha cực tiểu Gauss GMSK
(Gaussian Minimum Shift Keying). Phương pháp này thỏa mãn được các yêu cầu đặt ra:
- Phổ công suất đầu ra hẹp: đảm bảo yêu cầu công suất ngoài băng tần phát xạ
vào các kênh lân cận nhỏ hơn 60 – 80 dB trong các kênh yêu cầu. Điều này là cần thiết
để tránh nhiễu các kênh lân cận gây ra trong quá trình truyền lan.
- Xác suất lỗi quá trình truyền lan nhỏ
- Nguồn sóng tái sử dụng cùng kênh trong vùng địa lý phải cao
- Chỉ số khuếch đại tuyến tính nhỏ
- Để có sự sắc bén và mềm dẻo hơn khi thay đổi pha, tín hiệu băng gốc được lọc
với bộ lọc thông dải vuông Gaussian. GMSK cung cấp một băng thông hẹp hơn MSK
bình thường nhưng sức chống nhiễu tốt hơn.
GMSK là phương pháp điều chế băng hẹp dựa trên kỹ thuật điều chế dịch pha,
thực hiện bằng cách nối dây chuyền một bộ lọc Gauss và một bộ điều chế MSK. MSK
chính là phương pháp điều chế FSK liên tục trong trường hợp hệ số điều chế bằng 0,5.
FSK là phương pháp điều tần, nó biến đổi thông tin thành các tín hiệu tần số trong sóng
mang rồi truyền đi. Có thể sử dụng bộ VCO ( Voltage Controlled Oscillator) để thực
hiện FSK

Hình 1.5 Cấu tạo nguyên lý FSK
7. Cân bằng Viterbi
Bộ cân bằng Viterbi sẽ tạo mô hình toán học của kênh truyền dẫn. Số liệu được
truyền trong các cụm đặt trong các khe thời gian 577µs. Ở giữa mỗi cụm có một mẫu
bit S được (chuỗi huấn luyện) được biết trước. Bằng cách so sánh các chuỗi tuần tự đã
biết trong một tương quan bên thu với mẫu bit nhận được (S’), bộ cân bằng sẽ tạo nên
một mô hình kênh.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
VCO
Tín hiệu m mức
FSK m giá trị
47 48 49 50
0 1 2 3
0
1
2
3
22
23
24
25
0
1
2
3
47
48
49
50
0

1
24
25
0
1
2
3
4
5 6
7
15
Đồ án tốt nghiệp
Bộ cân bằng Viterbi ở GSM cho phép xử lý các tín hiệu phản xạ trễ tới 15µs. Bộ
cân bằng cũng đưa ra thông tin mềm đến bộ giải mã kênh để tạo điều kiện cho bộ này
hiệu chỉnh lỗi được tốt hơn.
8. Chuyển đổi D/A
Dãn tín hiệu PCM có nén với 8 bit/mẫu, tần số lấy mẫu 8000 mẫu/s thành tín
hiệu PCM đều 13 bit/mẫu.
IV. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN Um
Giao diện vô tuyến là giao diện phức tạp và đặc thù nhất của một hệ thống thông
tin di động tổ ong. Giao diện vô tuyến GSM 900 bao gồm hai băng tần song công
25MHz cho cả đường lên và đường xuống. Trong hệ thống GSM, công nghệ đa truy
nhập phân chia theo thời gian TDMA được ứng dụng cho mỗi sóng mang có độ rộng
băng tần 200KHz. Trong băng tần 25 MHz chia làm 124 kênh sóng mang bắt đầu từ
890,2 MHz , tách biệt song công 45MHz giữa tần số lên và xuống.
Mỗi sóng mang được ghép vào 8 khe thời gian (mỗi khe có độ dài 577µs) theo
công nghệ TDMA gọi là một khung TDMA, một khung có độ lâu là 4,616 ms. Mỗi khe
thời gian là một kênh vật lý.
1. Kênh vật lý
Trong GSM mỗi khe thời gian được coi là một kênh vật lý. Hệ thống GSM có

124 kênh, mỗi kênh có 8 khe thời gian nên sẽ có 124 x 8 = 992 kênh vật lý.
Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo cấu trúc
khung, đa khung, siêu đa khung và siêu siêu khung.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
Bộ tương
quan
Mô hình
kênh
Khác ?
Chọn sao
cho khác
nhau ít
nhất
Số liệu
S
Số liệu
Thông tin
mềm
Cụm thu
Viterbi
? ?S
Hình 1.6 Bộ cân bằng Viterbi
47 48 49 50
0 1 2 3
0
1
2
3
22
23

24
25
0
1
2
3
47
48
49
50
0
1
24
25
0
1
2
3
4
5 6
7
16
Đồ án tốt nghiệp
Một siêu siêu khung có độ lâu là 3 giờ 28 phút 53 giây 760 ms. Các khung
TDMA được đánh số trong siêu khung từ 0 đến 2715647. Một siêu siêu khung được
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
10 2
3
4 2044 2045 2046 2047
47 48 49 50

0 1 2 3
0
1
2
3
22
23
24
25
0
1
2
3
47
48
49
50
0
1
24
25
0
1
2
3
4
5 6
7
1 siêu siêu khung = 2048 siêu khung = 2715648 khung TDMA
1 siêu khung = 1326 khung TDMA (6,12 giây)

TB
3
57 bit
được mật mã hóa
F
1
chuỗi hướngdẫn
26 bit
F
1
57 bit
được mật mã hóa
TB
3
GP
8,25
TB
3
42 bit cố định
TB
3
GP
8,25
TB
3
39 bit
được mật mã hóa
chuỗi đồng bộ
64 bit
39 bit

được mật mã hóa
TB
3
GP
8,25
TB
3
Các bit hỗn hợp
58 bit
chuỗi hướng dẫn
26 bit
Các bit hỗn hợp
58 bit
TB
3
GP
8,25
TB
3
chuỗi đồng bộ
41 bit
Các bit được mật mã
36 bit
TB
3
GP
68,25
1 khung TDMA = 8 khe thời gian ( ~ 4,615 ms)
1 khe thời gian = 156,25 bit (~ 0,577 ms)
Cụm bình thường NB (Cờ F chỉ tương ứng với TCH)

Cụm hiệu chỉnh tần số (FB)
Cụm đồng bộ (SB)
Cụm thâm nhập (AB)
Cụm giả (DB)
Hình 1.7 Tổ chức khung và cụm
Ký hiệu:
TB: bit đuôi
F: cờ lấy cắp
GP: đoạn bảo vệ
17
Đồ án tốt nghiệp
chia thành 2048 siêu khung, mỗi siêu đa khung có độ lâu là 5,12 giây. Mỗi siêu khung
được chia thành các đa khung. Có 2 loại đa khung:
- Đa khung 26 khung (51 siêu khung trên một siêu siêu khung): có độ lâu 120 ms
và chứa 26 khung.
- Đa khung 51 khung (26 siêu khung trên một siêu siêu khung): có độ lâu 235,4
ms và chứa 51 khung.
Cấu trúc các cụm
Khe thời gian 577 µs tương ứng với độ lâu của 156,25 bit là nội dung vật lý của
một cụm. Tồn tại bốn dạng cụm khác nhau trong hệ thống:
- Cụm bình thường NB (Normal Burst): được sử dụng để mang các thông tin về
các kênh lưu lượng và các kênh kiểm tra. Đối với kênh lưu lượng TCH, cụm này chứa
114 bit được mật mã, ba bit đuôi (0, 0, 0) đầu và cuối, 2 bit cờ lấy cắp (chỉ cho TCH),
26 bit hướng dẫn và khoảng thời gian bảo vệ có độ lâu bằng 8,25 bit. NB được dùng cho
TCH và các kênh điều khiển trừ RACH, SCH và FCCH.
- Cụm hiệu chỉnh tần số FB (Frequency Correction Burst): được sử dụng để
đồng bộ tần số cho trạm di động. Cụm chứa 142 bit cố định bằng 0 để tạo ra dịch tần số
+67,7 KHz trên tần số danh định, ba bit đuôi (0, 0, 0) đầu và cuối và khoảng bảo vệ 8,25
bit. FB được sử dụng cho FCCH.
- Cụm đồng bộ SB (Synchronization Burst): được sử dụng để đồng bộ thời gian

cho trạm di động. Cụm chứa 78 bit được mật mã hóa để mang thông tin về FN (Frame
Number - số khung) của TDMA và BSIC (Base Transceiver Station Identity Code
– Mã nhận dạng trạm thu phát gốc), ba bit đuôi đầu và cuối, chuỗi hướng dẫn dài 64 bit
và khoảng bảo vệ 8,25 bit. SB được sử dụng cho SCH.
- Cụm thâm nhập AB (Access Burst): được sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và
thâm nhập chuyển giao. Cụm chứa 36 bit thông tin, 41 bit đồng bộ, 8 bit đuôi đầu, 3 bit
đuôi cuối và khoảng bảo vệ 68,25 bit. AB được sử dụng cho RACH và TCH.
- Cụm giả DB (Dummy Burst): được phát đi từ BTS trong một số trường hợp.
Cụm không mang thông tin. Cụm có cấu trúc giống như cụm NB nhưng các bit mật mã
được thay thế bằng các bit hỗn hợp.
2. Kênh logic
Các kênh logic được đặt vào các kênh vật lý để truyền đi, các kênh này mang
thông tin điều khiển và báo hiệu giữa BTS và MS. Có 2 loại: Kênh lưu lượng TCH và
kênh báo hiệu điều khiển CCH.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
18
Đồ án tốt nghiệp
2.1. Kênh lưu lượng TCH
- Kênh toàn tốc Bm: Mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 22,8
Kbps
- Kênh bán tốc Lm: Mang thông tin ở tốc độ vào khoảng 11,4 Kbps
2.2. Kênh báo hiệu điều khiển
- Các kênh điều khiển quảng bá:
+ Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel): phát quảng bá
các thông tin chung về ô. Đây là kênh đường xuống từ một điểm đến đa điểm.
+ Các kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): mang
thông tin hiệu chỉnh tần số cho các trạm MS.
+ Kênh đồng bộ SCH (Synchoronization Channel): mang thông tin để đồng bộ
khung cho trạm di động MS và nhận dạng BTS.
- Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel): bao gồm:

+ Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel): được sử dụng cho đường xuống để tìm
trạm di động MS.
+ Kênh truy cập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel): được MS sử
dụng để yêu cầu dành một kênh SDCCH.
+ Kênh cho phép truy cập AGCH (Access Grant Channel): chỉ được sử dụng ở
đường xuống để chỉ định một kênh SDCCH cho MS.
- Kênh điều khiển dành riêng DCCH (Dedicated Control Channel): bao gồm:
+ Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH (Stand alone Dedicated
Control Channel): chỉ được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS. SDCCH
được sử dụng cho các thủ tục cập nhật và trong quá trình thiết lập cuộc gọi trước khi
ấn định kênh TCH, sử dụng cho cả đường lên lẫn đường xuống.
+ Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Associated Control Channel):
liên kết với một TCH hay một SDCCH. Đây là một kênh số liệu liên tục để mang các
thông tin liên tục, sử dụng cho cả đường lên lẫn đường xuống.
+ Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH (Fast Associated Control Channel):
liên kết với một TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu
lượng tiếng hay số liệu bằng báo hiệu.
V. CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
19
Đồ án tốt nghiệp
1. Các trạng thái của máy di động MS
- MS tắt máy:
Mạng không thể tiếp cận đến MS vì nó không trả lời thông báo tìm gọi cũng như
không thông báo cập nhật vị trí. Trường hợp này mạng cho rằng MS đã rời mạng.
- MS bật máy, trạng thái rỗi:
Trong khi chuyển động, MS liên tục kiểm tra xem nó có thể được nối với một
kênh quảng bá hay không. MS cũng liên tục thông báo cho hệ thống những thông tin về
cập nhật vi trí sau những khoảng thời gian nhất định.
- MS bật máy, trạng thái bận:

Có một kênh TCH nối giữa mạng và MS, khi chuyển động MS có thể chuyển
đến một kênh thông tin mới. Quá trình này gọi là chuyển giao (Handover). Để quyết
định chuyển giao, hệ thống phải diễn giải thông tin nhận được từ MS và BTS. Quá trình
này được gọi là định vị.
2. Thủ tục nhập mạng
Khi MS bật máy nó sẽ quét cả 124 tần số để tìm tần số có cường độ lớn nhất. Tần
số mà nó tìm kiếm chứa thông tin quảng bá và cả thông tin tìm gọi. MS sẽ tự động khóa
đến tần số thích hợp nhờ việc hiệu chỉnh tần số. Sau đó MS gửi thông báo cập nhật đến
MSC. Lúc này MSC chưa có thông tin gì về MS này. MS gửi yêu cầu cập nhật vị trí tới
HLR kèm theo thông tin về vị trí. HLR sẽ thực hiện các thủ tục nhận thực. Nếu xét thấy
MS là hợp lệ, HLR sẽ ghi thông tin về vị trí vào trường dữ liệu của MS và gửi thông báo
xác nhận cập nhật vị trí tới MSC. Từ đây MS xem là được nhập mạng và được đánh dấu
một cờ nhập mạng vào số thuê bao di động quốc tế.
3. Lưu động và cập nhật vị trí
Khi MS ở trong một BTS nó sẽ luôn được nối đến một tần số vô tuyến nhất định.
Khi nó chuyển động ra xa dần so với BTS thì cường độ tín hiệu thu sẽ giảm dần. Ở một
vị trí gần biên giới giữa hai ô, cường độ thu giảm đến mức mà MS quyết định chuyển
sang tần số mới của ô lân cận có cường độ lớn hơn tần số cũ. Sau khi khóa đến tần số
mới này, MS lại tiếp tục nghe các thông báo tìm gọi và các thông tin cập nhật vị trí từ hệ
thống. Quyết định về việc thay đổi của MS không cần thông báo cho mạng trừ khi tần
số cũ và tần số mới không thuộc cùng một vùng định vị.
Có hai trường hợp cập nhật vị trí:
- Khi MS chuyển động từ vùng định vị này sang vùng định vị khác thuộc cùng
một MSC:
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
20
Đồ án tốt nghiệp
Vùng định vị của MS được ghi ở bộ ghi định vị tạm trú VLR. Vì MS không
chuyển động đến vùng phục vụ mới nên quá trình cập nhật vị trí chỉ là MS gửi thông
báo cập nhật vị trí và số nhận dạng vùng định vị mới cho MSC. MSC tiếp nhận thông

báo cập nhật vị trí, ghi giá trị mới vào cơ sở dữ liệu của VLR và gửi thông báo xác nhận
cập nhật vị trí cho MS.
- MS lưu động giữa hai vùng phục vụ (MSC/VLR):
Khi MS chuyển sang vùng phục vụ mới nó sẽ gửi thông báo cập nhật vị trí cho
MSC mới cùng với số nhận dạng của nó. MSC mới này sẽ gửi các thông tin đó tới HLR
yêu cầu nhận thực. Sau khi HLR gửi thông báo xác nhận MS là hợp lệ đã đăng ký trong
mạng cho MSC hiện thời và xóa vùng phục vụ cũ thay bằng giá trị của vùng phục vụ
mới, VLR cũng ghi các số liệu về MS vào cơ sở dữ liệu của nó như là một thuê bao tạm
thời và gửi thông báo xác nhận cập nhật vị trí cho MS.
4. Thủ tục rời mạng
Khi MS tắt máy hay ra khỏi vùng phủ sóng nó sẽ gửi thông báo cuối cùng chứa
yêu cầu cho thủ tục và các số nhận dạng của nó. Khi thu được thông báo này, VLR của
MSC đang quản lý MS này sẽ đánh dấu một cờ rời mạng vào địa chỉ số nhận dạng thuê
bao di động quốc tế. Khi có một cuộc gọi tới thuê bao này nhờ có cờ rời mạng nên
thông báo tìm gọi sẽ không được phát ra làm giảm tải trên các kênh trung kế và kênh
quảng bá.
5. Các trường hợp cuộc gọi
5.1. Trạm di động MS thực hiện cuộc gọi
- MS yêu cầu ấn định kênh:
Sau khi thực hiện việc quay số, MS yêu cầu được ấn định kênh trên kênh truy
cập ngẫu nhiên RACH. Nhận được yêu cầu này trạm thu phát gốc BTS sẽ giải mã bản
tin. Phần mềm của trạm gốc BSS ấn định kênh SDCCH với bản tin ấn định kênh tức
thời gửi trên kênh cho phép truy nhập AGCH.
- MS trả lời:
MS trả lời bản tin ấn định kênh tức thời và chuyển tới ấn định kênh SDCCH.
Trên kênh SDCCH, MS sẽ truyền đi các bản tin SAMB (Set Asynchronous Balance
Mode – Kiểu cân bằng không đồng bộ tổ hợp). Bên trong bản tin SABM bao gồm các
chỉ thị yêu cầu các dịch vụ khác như bản tin yêu cầu thực hiện cuộc gọi hay cập nhật vị
trí.Các bản tin này sẽ được xử lý tại trạm gốc BSS và được chuyển tới trung tâm chuyển
mạch MSC thông qua giao diện A.

- Yêu cầu nhận thực:
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
21
Đồ án tốt nghiệp
Sau khi nhận được các yêu cầu về dịch vụ, MSC sẽ gửi đi một yêu cầu nhận thực
đối với MS. Các yêu cầu nhận thực sẽ được gửi tới BSS thông qua đường báo hiệu.
Trạm thu phát gốc BTS sẽ làm nhiệm vụ truyền các yêu cầu này tới MS trên kênh
SDCCH.
- MS trả lời nhận thực:
Trạm di động MS trả lời yêu cầu nhận thực bằng một đáp ứng nhận thực. Đáp
ứng nhận thực của MS sẽ được BTS chuyển tới BSC trên đường báo hiệu vô tuyến.
- Yêu cầu mã hóa:
Sau quá trình nhận thực được hoàn thành, MSC sẽ gửi đến BSC một lệnh yêu
cầu mã hóa quá trình trao đổi thông tin giữa MS và MSC. Quá trình này được thiết lập
hay không là phụ thuộc vào BSC và MSC thiết lập chế độ mã hóa là ON hay OFF.
- Hoàn thành quá trình mã hóa:
MS trả lời hoàn thành quá trình mã hóa bằng cách gửi bản tin thực hiện xong quá
trình mã hóa.
- MS thiết lập cuộc gọi:
MS gửi bản tin thiết lập cuộc gọi trên kênh SDCCH. Nó gửi tới tổng đài MSC
dịch vụ yêu cầu thiết lập cuộc gọi
- Yêu cầu ấn định kênh lưu lượng:
Sau khi MSC nhận được bản tin yêu cầu thiết lập cuộc gọi, MSC sẽ gửi lại hệ
thống BSS bản tin ấn định kênh lưu lượng, Bản tin này chỉ thị loại kênh lưu lượng sẽ
được yêu cầu là kênh bán tốc hay toàn tốc hoặc truyền số liệu. BTS sẽ chỉ định và ấn
định cho MS một kênh lưu lượng TCH bằng cách gửi một lệnh ấn định trên kênh
SDCCH.
- MS hoàn thành việc ấn định kênh lưu lượng TCH:
Để đáp ứng lệnh ấn định kênh, MS chiếm lấy kênh TCH đồng thời gửi bản tin
hoàn thành việc ấn định kênh trên kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH.

- Bản tin đổ chuông:
Tổng đài MSC gửi bản tin đổ chuông tới máy di động MS. Bản tin này thông báo cho
MS hoàn thành việc gọi và có tín hiệu hồi âm chuông được nghe thấy từ MS. Bản tin
này là trong suốt đối với BSS.
- Bản tin kết nối:
Khi bên bị gọi nhấc máy trả lời thì một bản tin kết nối được gửi đến trạm di động
MS. Tín hiệu này là trong suốt đối với trạm gốc BSS. Bản tin kết nối được truyền thông
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
22
Đồ án tốt nghiệp
qua kênh FACCH. Để trả lời tín hiệu kết nối, MS mở một đường tiếng và truyền đi
thông qua kênh FSCCH. Bản tin đã kết nối tới tổng đài MSC và cuộc gọi được thực
hiện.
5.2. Trạm di động MS nhận cuộc gọi
- Nhắn tin tìm gọi:
Khi thuê bao được tìm gọi thì tổng đài di động MSC sẽ gửi tới một bản tin
“yêu cầu nhắn tin” (Paging Request) đến hệ thống điều khiển trạm gốc BSC. BSC sẽ xử
lý bản tin này và truyền chúng trên kênh PCH.
- Thuê bao trả lời:
Sau khi thu được bản tin Paging Request, MS trả lời bằng cách gửi bản tin yêu
cầu kênh trên kênh RACH.
- Ấn định kênh SDCCH:
Nhận được bản tin ấn định kênh, BSS sẽ xử lý bản tin và ngay lập tức ấn định
một kênh SDCCH. Việc ấn định này sẽ được mã hóa và truyền trên kênh cho phép truy
nhập AGCH. Trạm di động MS được ấn định một kênh SDCCH và truyền một bản tin
kiểu cân bằng không đồng bộ tổ hợp SABM trả lời nhắn tin. Sau khi được xử lý tại
BSS, bản tin trả lời tìm gọi sẽ được gửi tới MSC.
- Yêu cầu nhận thực:
Sau khi nhận được bản tin trả lời tìm gọi, tổng đài di động MSC sẽ gửi đi một
yêu cầu nhận thực đối với trạm di động MS. Yêu cầu nhận thực được gửi tới trạm gốc

BSS thông qua đường báo hiệu. Trạm thu phát gốc BTS sẽ làm nhiệm vụ truyền các yêu
cầu này tới trạm di động MS trên kênh SDCCH.
- MS trả lời nhận thực:
MS trả lời yêu cầu nhận thực bằng một đáp ứng nhận thực. Đáp ứng này sẽ được
BTS chuyển tới BSC trên đường báo hiệu vô tuyến.
- Yêu cầu mã hóa:
Quá trình nhận thực được hoàn thành, MSC sẽ gửi đến BSC một lệnh yêu cầu mã
hóa quá trình trao đổi thông tin giữa MS và MSC.
- Hoàn thành quá trình mã hóa:
MS trả lời hoàn thành quá trình mã hóa bằng cách gửi bản tin “ hoàn thành chế
độ mã hóa ”
- Bản tin thiết lập:
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
23
Đồ án tốt nghiệp
MSC gửi bản tin thiết lập tới MS yêu cầu các dịch vụ. BSS gửi bản tin thiết lập
trên kênh SDCCH.
- MS xác nhận cuộc gọi:
Khi nhận được thông tin về việc thiết lập cuộc gọi, trạm di động MS gửi đi một
bản tin xác nhận cuộc gọi. Bản tin này thông báo rằng MS đã nhận được bản tin thiết lập
cuộc gọi và cho biết MS có thể nhận cuộc gọi.
- Ấn định kênh:
Khi nhận được bản tin xác nhận, tổng đài di động MSC gửi một bản tin ấn định
kênh. Hệ thống trạm gốc BSS nhận được bản tin này ấn định kênh lưu lượng TCH và
gửi bản tin ấn định kênh tới trạm di động MS trên kênh SDCCH.
- Hoàn thành ấn định kênh:
Trạm di động chiếm lấy kênh TCH và gửi bản tin hoàn thành việc ấn định kênh
trên kênh FACCH. Hệ thống trạm gốc nhận bản tin này và gửi nó đến tổng đài di động
MSC.
- Bản tin đổ chuông:

MS gửi bản tin đổ chuông tới tổng đài di động MSC trên kênh FACCH. Bản tin
này thông báo tổng đài MSC đã tìm gọi được trạm di động MS và MS đang đổ chuông.
Tổng đài MSC gửi hồi âm chuông này cho máy chủ gọi.
- MS thực hiện kết nối:
Khi trạm MS trả lời, MS gửi bản tin kết nối trên kênh FACCH và thiết lập một
đường thoại đến người sử dụng. Bản tin kết nối được truyền qua BSS tới tổng đài di
động MSC để đi đến tổng đài của máy chủ gọi.
- Thiết lập thành công:
Kết nối cuộc gọi được thiết lập và cuộc thoại được tiến hành.
6. Các trường hợp chuyển giao ( Handover)
Mạng quyết định chuyển giao nhờ các thông số đo cường độ trường và chất
lượng truyền dẫn từ MS và BTS. Khi Handover xảy ra thì có nhiều thông tin điều khiển
cần được truyền nên kênh SDCCH không đáp ứng được và hệ thống phải sử dụng kênh
FACCH để trao đổi thông tin điều khiển.
- Handover giữa các BTS của cùng một BSC:
Trong trường hợp này, BSC phải thiết lập một đường nối tới BTS mới, ấn định
một kênh TCH của BTS này để chuẩn bị Handover, gửi lệnh cho MS chuyển tần số sang
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
24
Đồ án tốt nghiệp
kênh vô tuyến mới và chỉ ra khe thời gian của kênh TCH mới này. Handover chỉ xảy ra
trong vùng BSC nên có thể xử lý tại BSC mà MSC không cần biết. Nếu thay đổi vùng
định vị, MS mới cần có thông báo cập nhật vị trí cho MSC.
- Handover giữa các BSC cùng một MSC/VLR:
Trong trường hợp này mạng phải can thiệp nhiều hơn. BSC mới nhận được yêu
cầu chuyển giao từ MSC. Sau đó một đường nối mới từ MSC đến BSC đến BTS được
thiết lập và một kênh TCH dành cho Handover. Sau đó MS được lệnh chuyển tần số
mới cho TCH mới.
- Handover giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR:
Đây là trường hợp phức tạp nhất với nhiều tín hiệu được trao đổi trước khi

Handover. MSC cũ phải gửi thông báo yêu cầu Handover tới MSC mới. MSC này đảm
nhận việc phối ghép đến BTS mới. Sau khi thiết lập xong đường nối giữa hai MSC,
MSC cũ sẽ gửi lệnh Handover tới MS.
VI. CÁC DỊCH VỤ TRONG GSM
- Dịch vụ thoại:
Là dịch vụ quan trọng nhất của GSM. Nó cho phép các cuộc gọi hai hướng diễn
ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một mạng điện thoại nói chung nào.
Tốc độ truyền thoại trong GSM là 13 kbit/s
- Dịch vụ số liệu:
Số liệu cũng như thoại trong GSM sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh. GSM
được thiết kế để đưa ra rất nhiều dịch vụ số liệu. Các dịch vụ số liệu được phân biệt với
nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử dụng các mạng điện thoại PSTN,
ISDN…), bởi bản chất các luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô, fax, videotex, teletex,
…), bởi phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch, đồng bộ hay không đồng bộ,…) và bởi
bản chất thiết bị đầu cuối. Tốc độ truyền số liệu trên mạng GSM là 9,6 kbit/s.
- Dịch vụ bản tin ngắn SMS:
Là một loại dịch vụ số liệu. Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS cho phép các thuê bao
GSM gửi cho nhau các bản tin chữ dài không quá 160 kí tự. Có thể sử dụng một trung
tâm dịch vụ để một thuê bao đọc bản tin đến đó. Sau đó bản tin sẽ được phát đến thuê
bao. Nếu thuê bao ở ngoài vùng phủ sóng của hệ thống hay tắt nguồn thì bản tin sẽ được
lưu giữ và gửi đi khi thuê bao lại sẵn sàng. Có thể thu hay gửi các thông báo ngắn ở
trạng thái rỗi hay trong quá trình cuộc gọi.
Hoàng Thị Huệ 45K2 ĐT - VT Khoa Công Nghệ
25