tổng quan mạng thông tin di động gsm

Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
Phần I :Tổng quan mạng thông tin
di động GSM
Chơng 1
Cấu trúc mạng GSM
1.1 Tổng quan mạng GSM
Cấu hình mạng GSM :
Trong đó:
SS : Switching System - Hệ thống chuyển mạch
AUC : Trung tâm nhận thực
VLR : Bộ ghi định vị tạm trú
HLR : Bộ ghi định vị thờng trú
EIR : Equipment Identified Reader - Bộ ghi nhận dạng thiết bị
MSC : Mobile Switching Central - Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di
động
BSS : Base Station System - Hệ thống trạm gốc
BTS : Base Television Station - Đài vô tuyến gốc
BSC : Base Station Control - Đài điều khiển trạm gốc
MS : Máy di động
OSS :Operating and Surveilance System - Hệ thống khai thác và giám sát.
OMC : Operating and Maintaining Central - Trung tâm khai thác và bảo dỡng
ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN : Mạng điện thoại mặt đất công cộng
4
MS
SS
OSS
VLR
HLR
AUC
MSC

EIR
BSS
BSC
BTS
ISDN
ISDN
PSPDN
PSPDN
CSPDN
CSPDN
PSTN
PSTN
PLMN
PLMN
Truyền báo hiệu
Truyền lu lợng
Hình 1.1 Cấu trúc mạng GSM
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng
MS : Máy di động

Hệ thống GSM đợc chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) và hệ
thống trạm gốc (BSS). Hệ thống đợc thực hiện nh một mạng gồm nhiều ô vô
tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ.
Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc (BTS) làm việc ở một tập hợp các kênh vô
tuyến. Các kênh này khác với các kênh đợc sử dụng ở các ô lân cận để tránh
nhiễu giao thoa. Một bộ điều khiển trạm gốc (BSC) điều khiển một nhóm BTS.
BSC điều khiển các chức năng nh chuyển giao và điều khiển công suất. Một
trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC) điều khiển một số BSC.

MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
(PSTN), mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN), mạng di động mặt đất công cộng
(PDN) và có thể là các mạng riêng. ở mạng cũng có một số các cơ sở dữ liệu để
theo dõi nh :
Bộ đăng ký định vị thờng trú (HLR) chứa các thông tin về thuê bao nh
các dịch vụ bổ sung, các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS.
Trung tâm nhận thực (AUC ) đợc nối đến HLR. Chức năng của AUC là
cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử
dụng cho bảo mật.
Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất
cả các MS hiện đang phục vụ của vùng MSC. Mỗi MSC có một VLR.
Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) đợc nối với MSC qua một đờng báo
hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị.
Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS) đợc nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống
chuyển mạch và nối đến BSC.
1.2 Cấu trúc địa lý của mạng
Mọi mạng điện thoại đều cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc
gọi vào đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong mạng di
động cấu trúc này rất quan trọng do tính lu thông của các thuê bao trong mạng.
Về mặt địa lý một mạng di động gồm :
Vùng mạng.
Vùng phục vụ.
Vùng định vị.
Ô (Cell).
1. Vùng mạng
Các đờng truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các
mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Trong một
mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều đợc định tuyến đến
một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc nh một tổng đài trung kế
5

Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi
cho các kết cuối di động.
2. Vùng phục vụ : MSC / VLR
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng đợc một MSC quản lý. Để định tuyến một
cuộc gọi đến thuê bao di động, đờng truyền qua mạng sẽ nối đến MSC ở vùng
phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng đợc định nghĩa nh một vùng mà ở đó có
thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này đợc ghi lại ở một bộ ghi tạm
trú,
Một vùng mạng GSM/PLMN đợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ
MSC/VLR.
3. Vùng định vị (LA: Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị. Vùng định
vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển
động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR
điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là vùng mà ở đó một thông báo
tìm gọi sẽ đợc phát quảng bá để tìm MS bị gọi. Vùng định vị có thể có một số ô
và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhng nó chỉ thuộc một MSC/VLR. Hệ thống
có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI
(Location Area Identity). Vùng định vị đợc hệ thống sử dụng để tìm một thuê
bao đang ở trạng thái hoạt động.
4. Ô (Cell)
Vùng định vị đợc chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô tuyến đợc
mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI - Cell Global Identity).
Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc
(BSIC - Base Station Identity Code).
Các vùng ở GSM có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Mối quan hệ giữa các
vùng của GSM đợc thể hiện ở hình 1.3.
6

Hình 1.2 Vùng mạng GSM/PLMN : Các đờng truyền
giữa các mạng khác nhau và mạng GSM/PLMN
GMSC
GMSC_PLMN
X X
ISDN
PLMN
X
PSTN
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
Vùng phục vụ GSM (tất cả các nớc thành viên)
Vùng phục vụ PLMN (một hay nhiều vùng ở một nớc)
Vùng phục vụ MSC (vùng đợc điều khiển bởi một MSC)
Vùng định vị (Vùng định vị và tìm gọi)
Cell (ô)
(vùng có một trạm gốc riêng)
1.3 Hệ thống chuyển mạch (SS - Switching Subsystem)
Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM
cũng nh 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 là quản lý thông tin giữa những ngời sử
dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
1.3.1 Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC - Mobile Service
Switching Centre)
ở SS chức năng chính chuyển mạch chính đợc MSC thực hiện, nhiệm vụ chính
của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những ngời sử dụng mạng
GSM. Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng
ngoài đợc gọi là MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin
cho những ngời sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng ( các chức năng tơng
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

ngời sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có
thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS 7), mạng này đảm bảo hoạt
động tơng tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM. MSC th-
ờng là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc
(BSC). Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân c vào
khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình ).
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 đợc gọi là các chức năng t-
ơng tác. IWF ( Interworking Function ) bao gồm một số thiết bị để thích ứng
giao thức 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 theo mạch) , nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là
PSTN hay ISDN. IWF có thể đợc thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có
thể ở thiết bị riêng, ở trờng hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF đợc để mở.
7
Hình 1.3 Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của mạng
di động cellular (GSM)
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp

1.3.2 Bộ ghi định vị thờng trú (HLR - Home Location Register)
Ngoài MSC, SS bao gồm cả các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến việc
cung cấp các dịch vụ viễn thông đợc lu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vị trí
hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện
thời của thuê bao. Thờng HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng
chuyển mạch nhng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức
năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiệm vụ của
trung tâm này là quản lý an toàn số liệu của các thuê bao đợc phép.
1.3.3 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)
VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó đợc nối với một hay nhiều

MSC và có nhiệm vụ lu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang
nằm trong vùng phục vụ của MSC tơng ứng và đồng thời lu giữ số liệu về vị trí
của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Mỗi MSC có một VLR.
Ngay khi MS lu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu
số liệu về MS này từ HLR. Đồng thời HLR sẽ đợc thông báo là MS đang ở vùng
phục vụ nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các
thông tin cần thiết dể thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR. Có thể coi VLR
nh một HLR phân bố.
Dữ liệu bổ sung đợc lu giữ ở HLR gồm :
Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời ).
Nhận dạng vùng định vị (LAI).
Nhận dạng của thuê bao di động tạm thời (TMSI).
Số lu động của trạm di động (MSRN).
Các chức năng VLR thờng đợc liên kết với chức năng MSC.
1.3.4 Tổng đài di động cổng (GMSC - Gate MSC)
SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến ngời sử
dụng GSM, trớc hết cuộc gọi phải đợc định tuyến đến một tổng đài cổng đợc gọi
là GMSC mà không cần biết 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, trớc hết
các tổng đài cổng phải dựa trên số 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
thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài
với mạng GSM. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 ( CCS 7 )
để có thể tơng tác với các phần tử khác của SS. Về phơng diện kinh tế không
phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà thờng đợc kết hợp với MSC.
1.3.5 Trung tâm nhận thực (AUC - Authentication Center)
Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho HLR các thông số nhận
thực và các khoá mật mã.
Trung tâm nhận thực liên tục cung cấp các bộ ba cho từng thuê bao. Các bộ ba

này đợc coi nh là số liệu liên quan đến thuê bao. Một bộ ba (RAND, SRES, hoá
mật mã (Kc) ) đợc sử dụng để nhận thực một cuộc gọi để tránh trờng hợp Card
thuê bao (Card thông minh) bị mất. ít nhất phải luôn có một bộ ba mới (cho một
thuê bao) ở HLR để luôn có thể cung cấp bộ ba này theo yêu cầu của
8
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
MSC/VLR. AUC chủ yếu chứa một số các máy tính cá nhân gọi là PC - AUC để
tạo ra các bộ ba và cung cấp chúng đến HLR.
PC - AUC đợc coi nh một thiết bị vào/ra (I/O).
Trong AUC các bớc sau đây đợc thực hiện để tạo ra bộ ba :
Một số ngẫu nhiên không thể đoán đợc (RAND) đợc tạo ra.
RAND và Ki đợc sử dụng để tính toán trả lời đợc mật hiệu (SRES) và khoá
mật mã (Kc) bằng hai thuật toán :
o SRES = A3 (RAND , Ki)
o Kc = A8 (RAND , Ki)
RAND, SRES và Kc cùng đợc đa đến HLR nh một bộ ba.
Quá trình nhận thực sẽ luôn diễn ra mỗi lần thuê bao truy cập vào mạng của hệ
thống.
Quá trình nhận thực diễn ra nh sau :
VLR có tất cả các thông tin đợc yêu cầu để thực hiện quá trình nhận thực (Kc,
SRES, RAND). Nếu các thông tin này không sẵn có ở VLR thì VLR sẽ yêu cầu
chúng từ HLR / AUC.
1. Bộ ba (Kc, SRES, RAND) đợc lu giữ trong VLR.
2. VLR gửi RAND qua MSC và BSS tới MS (không đợc mã hoá).
3. MS sử dụng các thuật toán A3 và A8 và tham số Ki đợc lu giữ trong SIM
card của MS, cùng với RAND nhận đợc từ VLR, sẽ tính toán các giá trị
của SRES và Kc.
4. MS gửi SRES không mã hoá tới VLR.
5. Trong VLR giá trị của SRES đợc so sánh với SRES mà nhận đợc từ máy
di động. Nếu hai giá trị này là phù hợp thì nhận thực là thành công.

6. Nếu mã hoá đợc sử dụng, thì Kc từ bộ ba mà đã đợc dự định trớc sẽ đợc
gửi tới BTS.
7. Máy di động tính toán Kc từ RAND và Ki (Ki ở trong SIM) bằng thuật
toán A8.
8. Dùng Kc, thuật toán A5 và số siêu siêu khung sự mã hoá giữa MS và BSS
bây giờ có thể xảy ra qua giao diện vô tuyến.
1.3.6 Chức năng tơng tác (IWF - Interworking Function)
IWF cung cấp chức năng để đảm bảo hệ thống GSM có thể giao tiếp với nhiều
dạng khác nhau của các mạng số liệu t nhân và công cộng đang đợc sử dụng.
Các đặc điểm cơ bản của IWF gồm :
Sự thích hợp tốc độ dữ liệu.
Sự chuyển đổi giao thức.
Một số hệ thống yêu cầu nhiều khả năng của IWF hơn các hệ thống khác, điều
này phụ thuộc vào mạng mà IWF đợc nối tới.
9
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
CCS 7
Phụ thuộc quy định của từng nớc, một hãng khai thác GSM có thể có mạng
báo hiệu CCS 7 riêng hay chung. Nếu hãng khai thác có mạng báo hiệu này
riêng thì các điểm chuyển giao báo hiệu ( STP : Signaling Transfer Point ) có thể
sẽ là một bộ phận của SS và có thể đợc thực hiện ở các điểm nút riêng hay trong
cùng một MSC tuỳ thuộc vào hoàn cảnh kinh tế. Tơng tự một nhà khai thác
GSM cũng có thể có quyền thực hiện một mạng riêng để định tuyến các cuộc
gọi giữa GMSC và MSC hay thậm chí định tuyến cuộc gọi ra đến điểm gần nhất
trớc khi sử dụng mạng cố định. Lúc này các tổng đài quá giang ( TE :Transit
Exchange ) có thể sẽ là một bộ phận của mạng GSM và có thể đợc thực hiện nh
một nút đứng riêng hay kết hợp với MSC.
1.4 Hệ thống trạm gốc BSS
Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ
ong vô tuyến của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động ( MS )

thông qua giao diện vô tuyến. Vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đờng
truyền vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện giao diện
với các tổng đài SS. Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ
vậy đấu nối những ngời sử dụng các trạm di động với các ngời sử dụng viễn
thông khác. BSS cũng phải đợc điều khiển và vì vậy nó đợc đấu nối với OSS.
BSS bao gồm hai loại thiết bị : BTS giao diện với MS và BSC giao diện với
MSC.
1.4.1 Trạm thu phát gốc (BTS - Base Transceiver Station)
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 đợc tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trờng hợp
truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhng cũng có thể đặt cách xa
BTS và thậm chí trong nhiều trờng hợp đợc đặt giữa BSC và MSC.
Các chức năng chính của BTS là :
Biến đổi truyền dẫn (dây dẫn - vô tuyến).
Các phép đo vô tuyến.
Phân tập anten.
Mật mã.
Nhẩy tần.
Truyền dẫn không liên tục.
Đồng bộ thời gian.
Giám sát và kiểm tra.
Mỗi BTS có thể có tối đa 4 bộ thu phát (TRX - Transceiver). Bộ kết hợp phát
cho phép đấu nối 16 TRX trên cùng một anten. Có thể đấu nối 32 TRX đến cùng
một cặp anten thu.
1.4.2 BSC
10

Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông 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 đợc nối với
BTS còn phía kia đợc nối với MSC của SS. 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 tới vài
chục BTS phụ thuộc vào lu lợng của các BTS này. Giao diện giữa BSC với MSC
đợc gọi là giao diện A, còn giao diện giữa nó với BTS đợc gọi là giao diện Abis.
BSC có các chức năng chính sau :
Giám sát các trạm vô tuyến gốc.
Quản lý mạng vô tuyến.
Điều khiển nối thông đến các máy di động.
Định vị và chuyển giao.
Quản lý tìm gọi.
Khai thác và bảo dỡng của BSS.
Quản lý mạng truyền dẫn.
Chức năng chuyển đổi máy (gồm cả ghép 4 kênh lu thông GSM toàn bộ tốc
độ vào một kênh 64 kbit/s).
Mã hoá tiếng (giảm tốc độ bít tiếng xuống 13 kbit/s) sẽ đợc thực hiện ở
BSC. Vì vậy một đờng PCM có thể truyền đợc 4 cuộc nối tiếng.
1.5 Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà ngời sử dụng có thể thờng xuyên nhìn
thấy của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ôtô hay thiết bị xách tay hoặc
cầm tay. Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất.
Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý giao diện vô tuyến, MS
còn phải cung cấp giao diện với ngời sử dụng ( nh micro, loa, màn hiển thị, bàn
phím để quản lý cuộc gọi ) hoặc giao diện với một số các thiết bị khác nh giao
diện với máy tính cá nhân, Fax Hiện nay ngời ta đang cố gắng sản xuất các
thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động. Việc lựa chọn các thiết bị

đầu cuối hiện để mở cho các nhà sản xuất. Ta có thể liệt kê ba chức năng chính :
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 dẫn ở
giao diện vô tuyến.
Bộ thích ứng đầu cuối làm việc nh một cửa nối thông thiết 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 - modem.
* Cấu trúc của một máy di động :
Máy di động gồm thiết bị di động ME (Mobile Equipment) và modun nhận
dạng thuê bao SIM (Subcriber Identity Module)
Modun nhận dạng thuê bao :
11
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
SIM là một modun tháo rút đợc để cắm vào mỗi khi thuê bao muốn sử dụng
MS và rút ra khi MS không có ngời hoặc lắp đặt ở MS khi ban đầu đăng ký thuê
bao. Có hai phơng án đợc đa ra :
- SIM dạng card IC.
- SIM dạng cắm.
1/ SIM dạng card IC : là một modun để có một giao tiếp với bên ngoài theo các
tiêu chuẩn ISO về các card IC. SIM có thể là một bộ phận của card đa dịch vụ
trong đó viễn thông di động GSM là một trong số các ứng dụng.
2/ SIM dạng cắm : là một modun riêng hoàn toàn đợc tiêu chuẩn hoá trong hệ
thống GSM. Nó đợc dự định lắp đặt bán cố định ở ME.
Các khai thác mạng GSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xoá một
cuộc gọi. Khi sử dụng ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong
khai thác của mạng GSM :
Lu giữ các thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (nh IMSI) và thực hiện
các cơ chế nhận thực và tạo khoá mật mã.
Khai thác PIN ngời sử dụng (nếu cần có PIN) và quản lý.

Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ có thể thực hiện khai
thác mạng GSM khi SIM có một IMSI đúng.
SIM phải có khả năng xử lý một số nhận dạng cá nhân (PIN), kể cả khi không
bao giờ sử dụng nó. PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban đầu đợc nạp bởi
bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng ký. Sau đó ngời sử dụng có thể thay đổi
PIN cũng nh độ dài PIN tuỳ ý. Ngời sử dụng cũng có thể quyết định có sử dụng
chức năng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME đợc gọi là chức năng
cấm PIN. Việc cấm này giữ nguyên cho đến khi ngời sử dụng cho phép lại kiểm
tra PIN. Nhân viên đợc phép của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PIN
khi đăng ký thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN không
còn lựa chọn nào khác là sử dụng PIN. Nếu sử dụng PIN sai ngời dùng nhận đợc
một chỉ thị. Sau khi đa vào 3 lần sai liên tiếp SIM bị chặn, thậm chí cả khi rút
SIM ra hay tắt MS. Chặn SIM nghĩa là đặt nó vào trạng thái cấm khai thác mạng
GSM, có thể dùng khoá giải toả chặn cá nhân để giải toả chặn. Khoá giải toả
chặn cá nhân là một số có 8 chữ số. Nếu đa chữ số sai vào ngời dùng nhận đợc
chỉ thị. Sau 10 lần liên tiếp đa vào sai, SIM bị chặn ngay cả khi rút SIM ra hay
tắt MS.
Ngoài ra SIM phải có bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối thông tin
nh :
Số seri : Là số đơn trị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản xuất, thế
hệ điều hành, số SIM,
Trạng thái SIM (chặn hay không chặn).
Khoá nhận thực.
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI).
Khoá mật mã.
Số trình tự khoá mật mã.
Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI).
12
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
Loại điều khiển thâm nhập thuê bao.

Số nhận dạng cá nhân (PIN).
1.6 Hệ thống khai thác và bảo dỡng OSS
OSS thực hiện ba chức năng chính sau :
Khai thác và bảo dỡng mạng.
Quản lý thuê bao và tính cớc.
Quản lý thiết bị di động.
Dới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên.
1.6.1 Khai thác và bảo dỡng mạng
Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của
mạng nh : tải của hệ thống , mức độ chậm, số lợng chuyển giao (handover) giữa
hai ô , nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát đợc toàn bộ chất lợng 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 lu lợng trong tơng lai, để tăng vùng phủ. Việc thay đổi
mạng có thể đợc thực hiện "mềm" qua báo hiệu ( Chẳng hạn thay đổi thông số
handover để thay đổi biên giới tơng đối giữa hai ô ), hoặc thực hiện cứng đòi hỏi
sự can thiệp tại hiện trờng (chẳng hạn bổ sung thêm dung lợng truyền dẫn hay
lắp đặt một trạm mới ). ở hệ thống viễn thông hiện đại khai thác đợc thực hiện
bằng máy tính và đợc tập trung ở một trạm.
Bảo dỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc.
Nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có
khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra .
Trong nhiều trờng hợp ngời ta dự phòng cho thiết bị để khi có sự cố có thể thay
thế bằng thiết bị dự phòng. Sự thay thế này có thể đợc thực hiện tự động, ngoài
ra việc giảm nhẹ sự cố có thể đợc ngời khai thác thực hiện bằng điều khiển từ
xa. Bảo dỡng cũng bao gồm cả các hoạt động tại hiện trờng nhằm thay đổi thiết
bị có sự cố.
Hệ thống khai thác và bảo dỡng có thể đợc xây dựng trên nguyên lý TMN
( Telecommunication Management Network : mạng quản lý viễn thông ). Lúc
này một mặt hệ thống khai thác và bảo dỡng đợc 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 đợc thực hiện qua BSC ). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo d-
ỡng lại đợc nối đến máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp ngời máy. Theo tiêu
chuẩn GSM hệ thống đợc gọi là OMC ( Operation and Mainternance Center :
Trung tâm khai thác và bảo dỡng ).
1.6.2 Quản lý thuê bao
Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập
và xoá thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp , bao
gồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ sung. Nhà khai thác phải có thể thâm nhập
vào tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của nhà khai
thác là tính cớc các cuộc gọi. Cớc phí phải đợc tính và gửi đến thuê bao. 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 ngời máy ở các trung tâm
13
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
giao dịch với thuê bao. Sim card cũng đóng vai trò nh một bộ phận của hệ thống
quản lý thuê bao.
1.6.3 Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động đợc bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR ( Equipment
Identity Register ) thực hiện. EIR lu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di
động MS. EIR chứa số liệu phần cứng của thiết bị _ đó là Nhận dạng thiết bị di
động quốc tế (IMEI). IMEI là duy nhất đối với một thiết bị di động (ME) nhng
nó không phải là duy nhất với thuê bao mà đang sử dụng nó để thiết lập hay
nhận một cuộc gọi. EIR đợc nối với MSC qua một đờng báo hiệu.Nó cho phép
MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị, bằng cách này có thể cấm một MS có dạng
không đợc chấp thuận. Cơ sở dữ liệu của EIR chứa danh sách các IMEI đợc tổ
chức nh sau :
Danh sách trắng : Chứa các IMEI mà đợc dùng để ấn định trớc sự hợp lệ
của thiết bị di động.
Danh sách đen : Chứa các IMEI của MS mà đợc thông báo là bị mất cắp

hay bị từ chối phục vụ vì một số lý do khác.
Danh sách xám : Chứa các IMEI của MS mà có vấn đề (TD : phần mềm bị
lỗi). Tuy nhiên chúng cha đủ lý do xác đáng để đa vào danh sách đen.
1.6.4 Trung tâm quản lý mạng (NMC : Network Management Center) :
NMC cung cấp khả năng phân phối việc quản lý mạng đợc phân vùng hoá theo
phân cấp của một hệ thống GSM hoàn chỉnh. NMC chịu trách nhiệm cho khai
thác và bảo dỡng ở mức mạng. NMC nằm ở đỉnh của cấu trúc mạng và cung cấp
quản lý mạng toàn cầu.
1.6.5 Trung tâm khai thác và bảo dỡng (OMC : Operation and Maintenance
Center) :
OMC cung cấp một điểm trung tâm mà từ đó điều khiển và giám sát các thực
thể khác của mạng (nh : các trạm cơ sở, các chuyển mạch, cơ sở dữ liệu ) cũng
nh giám sát chất lợng dịch vụ mà đợc mạng cung cấp.
Có hai loại OMC là :
OMC (R) - Operation and Maintenance Center - Radio Part : điều khiển
BSS.
OMC (S) - Operation and Maintenance Center - Switch Part : điều khiển
NSS.
OMC cung cấp các chức năng sau :
- Quản lý, cảnh báo sự kiện.
- Quản lý việc thực hiện.
- Quản lý cấu hình.
- Quản lý sự an toàn.
14
NMC
OMC OMCOMC
Vùng 2 Vùng 3
Giao thức
Q3
Vùng 1