TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ GPRS và ỨNG DỤNG TRONG MẠNG MOBIFONE

MỤC LỤC
Trang
Mục lục 01
Ký hiệu, chữ viết tắt 04
Lời nói đầu 07
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM. 09
1.1. Khái niệm GSM và dịch vụ GSM. 09
1.2. Cấu trúc hệ thống và chức năng các phần tử trong mạng thông
tin di động GSM. 10
1.2.1. Hệ thống chuyển mạch SS. 11
1.2.2. Hệ thống trạm gốc BSS. 14
1.2.3. Trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC. 17
1.2.4. Trạm di động MS. 19
1.3. Các giao diện của mạng GSM. 20
1.4. Cấu hình kênh trên giao diện vô tuyến. 21
1.4.1. Kênh vô tuyến. 21
1.4.2. Kênh vật lý. 22
1.4.3. Kênh logic. 22
1.5. Mở rộng mạng GSM. 24
1.5.1. Dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao – HSCSD. 25
1.5.2. Dịch vụ vô tuyến gói chung – GPRS. 26
1.5.3. Hệ thống cải thiện tốc độ cho phát triển GSM – EDGE. 27
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPRS. 29
2.1. Dịch vụ GPRS trong hệ thống thông tin di động GSM. 29
2.1.1. Khái niệm GPRS. 29
2.1.2. Ưu điểm của GPRS. 31
2.2. Hệ thống GPRS xây dựng trên nền tảng mạng GSM. 33
2.2.1. Đơn vị điều khiển gói PCU. 34
2.2.2. Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS – SGSN. 35
2.2.3. Nút hỗ trợ dịch vụ cổng GPRS – GGSN. 37
1

2.2.4. Bộ ghi định vị thường trú HLR. 38
2.2.5. Phân hệ trạm gốc BSS. 39
2.2.6. Trung tâm chuyển mạch di động MSC. 39
2.2.7. Bộ ghi định vị tạm trú VLR. 40
2.2.8. Cổng ngoại biên BG. 40
2.3. Các dịch vụ GPRS. 41
2.3.1. Các dịch vụ mạng. 41
2.3.2. Các dịch vụ người sử dụng. 41
2.4. Cấu trúc mạng GPRS và mô tả chi tiết các vùng dịch vụ. 42
2.5. Quản lý di động GPRS. 44
2.5.1. Các trạng thái quản lý di động. 44
2.5.2. Thủ tục nhập mạng và giải phóng MS. 45
2.5.3. Kích hoạt giao thức dữ liệu gói PDP và giải kích hoạt PDP. 48
2.5.4. Thông báo vị trí của MS. 49
2.6. Ví dụ của truyền số liệu GPRS. 50
Chương 3: CÔNG NGHỆ CHUYỂN VÙNG QUỐC TẾ CHO THUÊ
BAO GPRS. 51
3.1. Dịch vụ Roaming GPRS. 51
3.2. Kích hoạt Context và đăng ký MS. 52
3.3. Các kịch bản Roaming. 53
3.3.1. MS đăng ký vào mạng VPLMN sử dụng VSGSN và HGGSN. 53
3.3.2. MS đăng ký vào mạng VPLMN sử dụng VSGSN và VGGSN. 54
3.4. GPRS và hệ thống tên miền. 55
3.4.1. Mở đầu. 56
3.4.2. GPRS và DNS. 56
3.4.3. Truy vấn DNS trong khi chuyển mạng. 56
3.4.4. Tên điểm truy nhập – APN. 63
3.4.5. Nhận dạng vùng định tuyến GPRS. 67
3.4.6. Quản lý địa chỉ IP. 68
3.4.7. Trao đổi thông tin cho chuyển mạng GPRS. 69

2
Chương 4: DỊCH VỤ GPRS ROAMING TRÊN MẠNG GSM
MOBIFONE. 71
4.1. Giới thiệu về mạng GPRS của VMS. 71
4.1.1. Lợi ích của GPRS đối với mạng GSM. 71
4.1.2. Thực trạng mạng GPRS của Công ty VMS, cấu hình tổng
thể triển khai GPRS. 74
4.2. Dịch vụ chuyển vùng quốc tế. 75
4.2.1. Định nghĩa chuyển vùng quốc tế. 75
4.2.2. Các lợi ích của việc tiến hành chuyển vùng quốc tế. 75
4.2.3. Nguyên tắc định tuyến chung cho chuyển vùng quốc tế. 76
4.2.4. Ví dụ về định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động GSM
đang thực hiện chuyển vùng quốc tế. 78
4.3. Phương án triển khai dịch vụ GPRS Roaming. 79
4.3.1. Chuyển vùng cho GPRS. 80
4.3.2. Đánh giá các kiểu Roaming. 81
4.3.3. ISP Roaming. 83
4.3.4. Giải pháp kết nối cho mạng Inter PLMN Backbone. 84
4.3.5. Mạng GPRS Roaming liên kết giữa các nhà khai thác GPRS. 85
4.3.6. Tổng đài trung tâm CEP. 87
Kết luận 89
Tài liệu tham khảo 90
3
KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
AGCH Access Grant CHannel Kênh trao quyền truy nhập
APN Access Point Name Tên điểm truy nhập
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực
BCCH Broadcast Control CHannel Kênh điều khiển phát thanh
BG Border Gateway Cổng ngoại biên
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc
CEP Central Exchange Point Tổng đài trung tâm
CSPDN Circuit Switched Public Data
Network
Mạng số liệu công cộng chuyển
mạch kênh
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
FACCH Fast Associated Control CHannel Kênh điều khiển liên kết nhanh
FCCH Frequency Correction CHannel Kênh sửa tần
GGSN Gate GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS
GMSC Gate MSC MSC cổng
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói
GRX GPRS Roaming eXchange Tổng đài chuyển vùng GPRS
GSM Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú
IMSI International Mobile Station
Identity
Nhận dạng trạm di động quốc tế
IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISDN Intergrated Switched Digital
Network
Mạng số dịch vụ tích hợp
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet
LA Location Area Vùng định vị
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

MS Mobile Station Trạm di động
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động
OMC Operation and Maintenane Center Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
PCH Paging CHannel Kênh nhắn gọi
PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói
PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói
PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói
4
PIN Personal Identity Number code Mã số nhận dạng cá nhân
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PPP Point – to Point Protocol Giao thức điểm – điểm
PSPDN Packet Switched Public Data
Network
Mạng số liệu công cộng chuyển
mạch gói
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng
RA Routing Area Vùng định tuyến
RACH Random Access CHannel Kênh truy cập ngẫu nhiên
SA Service Area Vùng dịch vụ
SACCH Slow Associated Control
CHannel
Kênh điều khiển liên kết chậm
SCCH Synchronization CHannel Kênh đồng bộ
SCCP Signalling Connection Control
Part
Phần điều khiển đấu nối báo hiệu
SDCCH Standalone Dedicated Control

CHannel
Kênh điều khiển dành riêng đứng
riêng
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS
SIM Subcriber Identity Module Môđun nhận dạng thuê bao
SS Switching System Hệ thống chuyển mạch
TCH Traffic CHannel Kênh lưu lượng
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TS Time Slot Khe thời gian
VLR Visistor Location Registor Bộ ghi định vị tạm trú
VMS Vietnam Mobile telecom Service
company
Công ty dịch vụ thông tin di động
Việt Nam
WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây

5
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công
nghệ, thông tin di động ngày càng đạt được những thành tựu vượt bậc và
đóng một vai trò quan trọng trong đời sống xã hội. Ý tưởng về sự liên lạc tức
thời mà không quan tâm đến khoảng cách là một trong những giấc mơ lâu đời
của loài người và giấc mơ đó đang ngày càng trở thành hiện thực nhờ sự trợ
giúp của khoa học kỹ thuật và công nghệ.
Ở nước ta, với sự xuất hiện của hệ thống thông tin di động GSM vào
giữa thập kỷ 90 của thế kỷ XX đã mở ra một thời kỳ mới cho ngành viễn
thông Việt Nam. Từ đó đến nay, mạng lưới viễn thông không ngừng phát
triển về quy mô cũng như về chất lượng. Với nhu cầu sử dụng các dịch vụ
ngày càng gia tăng của khách hàng, các nhà cung cấp dịch vụ luôn luôn cải
tiến đưa các công nghệ mới có tính ứng dụng cao nhằm nâng cao chất lượng

phục vụ khách hàng và khẳng định sự lớn mạnh về đầu tư cho công nghệ cao.
Trong tiến trình phát triển đó, dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói GPRS
ra đời và không ngừng được nâng cấp cả về tốc độ, chất lượng và các dịch vụ
ứng dụng đa phương tiện, đã đem lại lợi ích to lớn cho bản thân các nhà cung
cấp dịch vụ và cho cả người sử dụng. Khi nhu cầu về dịch vụ dữ liệu tốc độ
cao phát triển không ngừng, tiến tới dần thay thế dịch vụ thoại thông thường,
thì dịch vụ GPRS là bước đệm để các nhà cung cấp tiến lên công nghệ 3G
trong tương lai. Vì vậy em xin chọn đồ án tốt nghiệp: “Tìm hiểu công nghệ
GPRS và ứng dụng trong mạng MobiFone” dựa trên cơ sở lý thuyết chung
nhằm nghiên cứu, đánh giá, và tìm hiểu việc triển khai thực tế GPRS trên hạ
tầng mạng cụ thể.
Nội dung của đồ án gồm 4 chương:
6
 Chương 1: Tổng quan về mạng GSM
 Chương 2: Tổng quan về hệ thống GPRS
 Chương 3: Công nghệ chuyển vùng quốc tế cho thuê bao GPRS
 Chương 4: Dịch vụ GPRS Roaming trên mạng GSM MobiFone
Do điều kiện thời gian cũng như kiến thức còn hạnh chế nên chắc chắn
đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ
bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án này được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy
Mai Thanh Hải và các thầy giáo, cô giáo trong khoa Vô tuyến – Điện tử, bộ
môn Thông tin đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên
Đào Thị Thuỳ Dương

7
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM

1.1. KHÁI NIỆM GSM VÀ DỊCH VỤ GSM
GSM là hệ thống thông tin di động số ra đời ở châu Âu và được tiêu
chuẩn bởi ETSI. Hai băng tần dành cho GSM gồm băng tần cho đường lên
(890 – 915 MHz) và băng tần cho đường xuống (935 – 960 MHz). Ngoài ra,
những băng tần khác như 1800 MHz và 1900 MHz cũng dành cho GSM. Mỗi
băng tần này phân bổ cho hai dải phòng vệ, mỗi dải rộng 200 KHz, 124 cặp
kênh vô tuyến (lên - xuống) mỗi kênh rộng 200 KHz. GSM sử dụng kỹ thuật
đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA, mỗi kênh tần số được chia
thành 8 khe thời gian (TS). Các khối 8 TS được nhóm thành một khung
TDMA. Các khung lại được nhóm thành đa khung, siêu khung và siêu siêu
khung.
So với các hệ thống thông tin di động đã có trước đó, hệ thống thông
tin di động GSM đã đạt được hai mục đích là cải thiện công nghệ truyền dẫn
và cung cấp một tiêu chuẩn thống nhất cho thông tin di động, và có những ưu
điểm sau:
- Đáp ứng nhiều dịch vụ tiện ích cho các thuê bao về thông tin thoại
và truyền số liệu.
- Mã hoá số tín hiệu thoại với tốc độ bit thấp, cho phép ghép nhiều
kênh thoại hơn vào dòng bit tốc độ chuẩn.
- Giảm tin tức báo hiệu, dành tỷ lệ lớn cho tin tức người dùng.
- Áp dụng kỹ thuật mã hoá kênh và mã hoá nguồn của truyền dẫn.
- Điều khiển động trong việc cấp phát kênh liên lạc khiến việc sử
dụng phổ tần hiệu quả hơn.
8
- Có khả năng tương thích với các dịch vụ của các mạng có sẵn như
mạng PSTN, PSPDN, ISDN và các mạng PLMN khác.
- Tự động cập nhật vị trí cho từng thuê bao.
- Độ linh hoạt cao, có thể sử dụng các loại máy đầu cuối khác nhau.
- Hiệu quả sử dụng tần số cao.
- Tính bảo mật cao nhờ việc đăng ký thuê bao được ghi ở modul nhận

dạng thuê bao (SIM card) và sử dụng một mã số để ngăn chặn hoàn toàn việc
nghe trộm ở đường vô tuyến.
- Mạng di động có khả năng mở rộng được dung lượng lên hai đến ba
lần nhờ việc sử dụng lại tần số và kỹ thuật phân chia ô.
- Hệ thống GSM ở điều kiện xấu có chất lượng tốt hơn hẳn các hệ
thống tương tự. Các dịch vụ số liệu có thể cung cấp chất lượng cao với ít lỗi.
- Sử dụng công nghệ mới khiến máy điện thoại nhỏ và nhẹ hơn, sử
dụng chế độ nghỉ tự động làm tuổi thọ pin cao hơn.
1.2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ
TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Một hệ thống GSM có thể được chia ra làm nhiều hệ thống con như
sau:
• Hệ thống chuyển mạch (SS)
• Hệ thống trạm gốc (BSS)
• Trung tâm khai thác và bảo dưỡng (OMC)
• Trạm di động (MS)
Sơ đồ hệ thống GSM được thể hiện trên hình 1-1.
9

Hình 1-1. Sơ đồ hệ thống GSM
1.2.1. Hệ thống chuyển mạch SS
Hệ thống chuyển mạch SS (Switching System) bao gồm các chức năng
chuyển mạch chính của GSM và cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao
và quản lý di động của thuê bao. Nhiệm vụ chính của hệ thống chuyển mạch
là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với
những mạng khác.
Hệ thống chuyển mạch SS bao gồm các khối chức năng sau:
• Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC
• Bộ ghi định vị thường trú HLR
• Bộ ghi định vị tạm trú VLR

10
• Trung tâm nhận thực AUC
• Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR
• Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động cổng GMSC
a. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC
Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC ( Mobile
Switching Center) có nhiệm vụ chính là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến
những người sử dụng mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống trạm
gốc BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp
với mạng ngoài được 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. Hệ thống chuyển mạch SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài
để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số
liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử mạng GSM.
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm
truyền dẫn của GSM với các mạng này, sử dụng IWF (InterWorking
Function) là một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. Nó cho phép
kết nối với các mạng khác như:
• Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN
• Mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN
• Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PSPDN
• Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh CSPDN
• Mạng di động mặt đất công cộng PLMN
IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị
riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
11
b. Bộ ghi định vị thường trú HLR
HLR (Home Location Register) là cơ sở dữ liệu trung tâm, quan trọng
nhất của hệ thống GSM. Ở đó lưu trữ các dữ liệu về thuê bao đăng ký trong
mạng và thực hiện một số chức năng riêng của mạng thông tin di động. Trong

cơ sở dữ liệu này lưu trữ những thông tin như:
• Số nhận dạng thuê bao
• Thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao
• Thông tin về nhận thực
• Các dịch vụ mà thuê bao đăng ký
HLR chứa những cơ sở dữ liệu bậc cao của tất cả các thuê bao trong
GSM. Những dữ liệu này được truy nhập từ xa bởi các MSC và VLR của
mạng.
c. Bộ ghi định vị tạm trú VLR
VLR (Visistor Location Register) là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng
GSM. Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời
số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC
tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở
mức độ chính xác hơn HLR.
Khi một thuê bao chuyển vùng tới một MSC mới, VLR kết nối tới
MSC yêu cầu thông tin về thuê bao từ HLR. HLR gửi thông tin đến cho VLR
và cập nhật thông tin về vị trí thuê bao. Khi thuê bao thực hiện cuộc gọi, VLR
sẽ được cung cấp thông tin yêu cầu để thiết lập cuộc gọi.
Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC.
d. Trung tâm nhận thực AUC
12
Trong hệ thống GSM có nhiều biện pháp an toàn khác nhau được dùng
để tránh sự sử dụng trái phép. Trung tâm nhận thực AUC (Authentication
Center) được nối đến HLR. Chức năng chính của AUC là cung cấp cho HLR
các thông số nhận thực và các khóa mã để sử dụng cho bảo mật.
e. Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR
EIR (Equipment Identity Register) là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin
về phần cứng của thiết bị và được nối với MSC qua một đường báo hiệu, nó
cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị, bảo vệ mạng PLMN khỏi sự
thâm nhập của những thuê bao trái phép bằng cách so sánh số IMEI của thuê

bao này gửi tới khi thiết lập thông tin với số IMEI lưu trữ trong EIR. Nếu
không tương ứng, thuê bao sẽ không thể truy nhập được. Việc nhận thực đăng
ký thuê bao được thực hiện bằng các thông số từ AUC.
f. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động cổng GMSC
Hệ thống chuyển mạch có thể chứa nhiều MSC, HLR, VLR. Để thiết
lập một cuộc gọi đến người sử dụng mạng GSM, trước hết cuộc gọi phải được
định tuyến đến một tổng đài cổng gọi là GMSC (Gate MSC) mà không cần
biết đến hiện tại thuê bao đang ở đâu. Các 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 (MSC tạm trú). Vì vậy, trước hết các GMSC phải
dựa vào số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR
nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời địa chỉ vùng MSC hiện thời. Bây giờ MSC
này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đạt tới
MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS.
1.2.2. Hệ thống trạm gốc BSS
BSS (Base Station Subsystem) là một hệ thống các thiết bị đặc thù
riêng cho các tính chất của mạng GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm
13
di động MS thông qua giao diện vô tuyến, vì thế nó bao gồm các thiết bị phát
và thu đường vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện
giao diện với hệ thống chuyển mạch SS. Có thể nói nhiệm vụ chính của BSS
là thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử
dụng các trạm di động với các mạng khác.
BSS cũng phải được điều khiển, vì vậy mà nó được đấu nối với hệ
thống khai thác OSS.
BSS gồm các khối chức năng sau đây:
• Bộ điều khiển trạm gốc BSC
• Trạm thu phát gốc BTS
a. Bộ điều khiển trạm gốc BSC
BSC (Base Station Controller) làm việc như một thiết bị chuyển mạch

cho hệ thống trạm gốc BSS bao gồm các khối giao diện A với MSC, các khối
chức năng điều khiển BTS, khối giao diện với OMC và khối chuyển mạch.
Chức năng của BSC:
• Quản lý mạng vô tuyến
• Quản lý trạm thu phát gốc
• Điều khiển nối thông máy di động
• Quản lý mạng truyền dẫn
* Quản lý mạng vô tuyến
Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các ô và các kênh logic của
chúng. Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc, xử lý. Chẳng hạn
như lưu lượng thông tin ở một ô, môi trường vô tuyến, số lượng cuộc gọi bị
mất, các lần chuyển giao thành công và thất bại. Với số thuê bao ngày càng
14
tăng, BSC phải thiết kế sao cho dễ dàng tổ chức lại cấu hình để có thể quản lý
được số kênh vô tuyến ngày càng tăng và tăng được hiệu quả sử dụng của
lượng vô tuyến cho phép.
* Quản lý trạm thu phát gốc
Trước khi đưa vào khai thác, BSC lập cấu hình của trạm phát và các tần
số cho mỗi trạm BTS. Nhờ việc quản lý này mà BSC có thể có một tập hợp
các kênh sẵn có dành cho điều khiển nối thông cuộc gọi.
* Điều khiển nối thông máy di động
BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đấu nối tới máy di
động. Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC quan sát. Cường độ tín hiệu
và chất lượng tiếng được đo ở máy di động và trạm thu phát gốc gửi đến BSC.
Nhờ thuật toán TRX, BSC quyết định công suất phát tốt nhất cho máy di
động, để giảm nhiễu mạng và tăng cường chất lượng nối thông.
BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao nhờ kết quả đo để chuyển
sang cell khác có chất lượng tốt hơn. Trong trường hợp chuyển sang cell
thuộc BSC khác quản lý, MSC sẽ tham gia vào quá trình chuyển giao. Bên
cạnh đó BSC có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh lưu thông trong

một cell khi chất lượng nối thông quá thấp nhưng không nhận được chỉ thị từ
các phép đo cho biết cell khác tốt hơn. Cũng có thể sử dụng việc chuyển giao
để cân bằng tải giữa các cell. Khi thiết lập một cuộc gọi ở một cell bị ứ nghẽn,
trạm di động có thể phải chuyển đến một cell khác có lưu lượng thấp hơn nếu
nhận được chất lượng cho phép.
* Quản lý mạng truyền dẫn
BSC quản lý các đường truyền dẫn từ BTS đến MSC để đảm bảo cho
thông tin đúng và chính xác. Do đó BSC phải thiết lập cấu hình để giám sát
15
các luồng thông tin đến MSC và BTS. Trong trường hợp có sự cố ở kênh này
BSC sẽ điều khiển để chuyển tới đường dự phòng.
b. Trạm thu phát gốc BTS
BTS (Base Tranceiver Station) là phần thu phát vô tuyến của hệ thống
mà qua đó MS có thể liên lạc được với hệ thống. Tại đây, các tín hiệu vô
tuyến được điều chế, khuyếch đại và phối hợp thu phát.
BTS 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 khối chuyển đổi mã và thích ứng
tốc độ TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit). Ở đây quá trình mã hoá và
giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, ngoài ra còn thực hiện
thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của
BTS, nhưng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường
hợp được đặt giữa BSC và MSC.
1.2.3. Trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC
OMC (Operation and Maintenan Center) bao gồm cho cả phần vô tuyến
và phần chuyển mạch, là một mạng máy tính cục bộ LAN. Hệ thống này được
nối với các phần tử của mạng như: MSC, HLR/AUC, VLR, BSC, BTS… qua
giao diện X25 nhằm giám sát điều hành, bảo dưỡng mạng và quản lý thuê bao
một cách tập trung. Hệ thống này cũng là nơi cung cấp các thông tin quan
trọng cho việc lập kế hoạch xây dựng và mở rộng mạng.

Các chức năng chính của OMC trong việc quản lý mạng:
• Thống kê các sự kiện xảy ra trong các phần tử mạng.
• Thu thập và lưu giữ các số liệu xuất hiện trong quá trình khai thác
của các phần tử mạng.
16
• Truy cập các phần tử của mạng từ xa bằng lệnh người – máy.
• Tiếp nhận và lưu giữ các thông tin trạng thái gửi tới từ các phần tử
của mạng.
• Xử lý các thông tin nhận được từ trong mạng.
• Quản lý sự cố trên các phần tử của mạng.
• Quản lý cấu hình mạng, bao gồm sửa đổi, tạo, lưu giữ… cấu hình
mạng.
• Kiểm soát hoạt động của tất cả các phần tử trên mạng.
• Bảo đảm an toàn số liệu và phần mềm trong các hệ thống quản lý
mạng.
• Quản lý thuê bao, bảo mật các số liệu thuê bao.
Một số ứng dụng của quản lý mạng trong GSM:
* Quản lý lưu lượng
Bao gồm việc thống kê lưu lượng, kiểm soát tắc nghẽn, kiểm soát truy
nhập. Việc đo thống kê lưu lượng trong lúc mạng đang hoạt động là một trong
những nhiệm vụ khó khăn của quản lý mạng. Trong trường hợp có tắc nghẽn,
hệ thống tự động có biện pháp như: “phớt lờ” các cuộc gọi mới, phong toả bớt
các dịch vụ không quan trọng…
* Quản lý cấu hình
Tại OMC người ta có thể thực hiện một số công việc sau:
- Nạp lại phần mềm hệ thống hoặc nạp thêm phần mềm dịch vụ…
- Thay đổi mức phát của các BTS
- Khai báo các phần tử hay dịch vụ khi mở rộng mạng…
17
* Quản lý sự cố

Nhằm đảm bảo cho mạng hoạt động bình thường trong mọi tình huống,
khi có sự cố xảy ra trên mạng cần kịp thời xử lý khắc phục. Thông thường
việc quản lý sự cố tuân theo trình tự sau:
- Phát hiện sự cố
- Xử lý sự cố
* Quản lý thuê bao
Quản lý thuê bao bao gồm việc đưa thêm hay loại bỏ thuê bao vào
mạng, thay đổi số thuê bao, mở thêm hoặc phong toả các dịch vụ đối với một
thuê bao nào đó. Nhưng quan trọng nhất là quản lý số liệu cước như thống kê,
lưu giữ và xử lý cước trên mạng. Trong mạng GSM, việc tính cước không
tuân theo những thông lệ cước như trong mạng thoại thông thường, mà còn
tính theo loại hình dịch vụ, nhất là các loại dịch vụ đặc biệt, dịch vụ thặng
dư… Mặt khác khi nhà khai thác GSM có những hợp đồng Roaming với nhau
thì việc quản lý thuê bao “vãng lai” cũng là một nét đặc thù của GSM.
* Quản lý bảo mật
Quản lý bảo mật là nhiệm vụ quan trọng trong mạng GSM, bao gồm
việc quản lý số liệu thuê bao thông qua EIR, Ki, quản lý số liệu mạng thông
qua SIM card, HLR/AUC…
1.2.4. Trạm di động MS
Trạm di động MS (Mobile Station) gồm hai thành phần chính là ME
(Mobile Equipment) và SIM (Subcriber Identity Module).
MS = ME + SIM
Trạm di động là một máy đầu cuối di động hay Mobile phone. Về hình
thức máy có thể có nhiều hình dạng khác nhau: máy cầm tay, xách tay, hay
18
đặt trên ô tô. Trạm di động không hoàn toàn lệ thuộc chặt chẽ vào một người
sử dụng mà sự lệ thuộc này thông qua một thẻ vi mạch cá nhân - SIM được
gắn trên máy di động. Sự nhận thực được kiểm tra bởi mạng, xét xem liệu
thuê bao có hợp pháp khi sử dụng các dịch vụ của mạng không, sau đó nó mới
được nhập vào hệ thống. Một mã cá nhân được dùng kèm theo SIM – PIN để

chống sự sử dụng trái phép thẻ SIM.
Trạm di động có một số nhận dạng riêng là số nhận dạng thiết bị trạm
di động quốc tế IMEI. Ở một số nước trên thế giới, việc quản lý IMEI có thể
kiểm soát được việc mất cắp MS.
1.3. CÁC GIAO DIỆN CỦA MẠNG GSM
Giao diện là ranh giới giữa các thực thể chức năng, tại đó khuôn dạng
dữ liệu – giao thức và quá trình trao đổi thông tin được chuẩn hoá.
Hình 1-2. Các giao diện trong mạng GSM

19
Bảng 1-1
Các giao thức sử dụng trên các giao diện
Tên Kết nối Giao thức
Um MS – BTS Kết nối giao diện trên không
A – bis BSC – BTS DTAP Messages
Nguồn vô tuyến
LAPD
A MSC – BSC

MSC - MA
Base Station System
Management Part (BSSMAP)
Direct Transfer Application Part
(DTAP)
C7
B MSC – VLR Mobile Application Part (MAP) C7
C MSC – HLR Mobile Application Part (MAP) C7
D VLR – HLR C7
E MSC – MSC C7
F MSC – EIR Mobile Application Part (MAP) C7

G VLR – VLR C7
H HLR – AUC C7
PSTN – GSM Sử dụng 1 trong:
Data User Part (DUP)
Telephone User Part (TUP)
ISDN User Part (ISUP)
C7
Liên kết
khai thác
và bảo
trì
OMC – MSC,
HLR, VLR,
AUC, EIR,
OMC – BSC,
OMCS – NSS,
OMCR – BSS
X25 LAPB
1.4. CẤU HÌNH KÊNH TRÊN GIAO DIỆN VÔ TUYẾN
1.4.1. Kênh vô tuyến
20
Mỗi sóng mang GSM hình thành một kênh vô tuyến. Như vậy toàn
mạng GSM có thể có 124 cặp kênh vô tuyến.
1.4.2. Kênh vật lý
Mỗi sóng mang GSM được phân chia về thời gian thành 8 khe thời
gian, đánh số từ TS
0
đến TS
7
. Mỗi TS hình thành một kênh vật lý. Do đó toàn

mạng GSM có tổng cộng 124 x 8 = 992 kênh vật lý.
1.4.3. Kênh logic
Các bit thực hiện cùng chức năng hình thành các kênh logic. Có tất cả
11 loại kênh logic trong GSM bao gồm:
* Kênh lưu lượng
Kênh lưu lượng TCH (Traffic Channel) gọi tắt là kênh T, là kênh dùng
để đàm thoại. Gồm hai loại toàn tốc và bán tốc. Kênh toàn tốc có tốc độ mã
hoá tiếng nói 13 Kbps, kênh bán tốc ứng với tốc độ mã hoá tiếng nói 6,5
Kbps. Ở Việt Nam dùng kênh toàn tốc.
* Các kênh điều khiển
Gồm 9 loại chia thành 3 nhóm:
• Nhóm kênh điều khiển phát thanh
Là các kênh đường xuống phát quảng bá thường xuyên 24/24, bất luận
trong tế bào có MS nào hay không, gồm 3 loại:
- Kênh sửa tần FCCH (Frequency Correction Channel): viết tắt là
kênh F, là kênh đường xuống, dùng để MS bám và đồng chỉnh tần số với BS.
- Kênh đồng bộ SCCH (Synchronization CHannel): viết tắt là kênh S,
là kênh đường xuống, dùng để MS đồng bộ đồng hồ với BS. Ngoài ra trên
kênh S còn truyền đi BSIC là hiệu gọi trạm gốc. MS khi cần truy nhập mạng
21
sẽ dùng BSIC để gọi trạm gốc trên kênh truy nhập. Trên kênh S còn thông
báo số khung TDMA để MS sử dụng như một thông số cho quá trình mã mật.
- Kênh điều khiển phát thanh BCCH (Broadcast Control CHannel):
viết tắt là kênh B, là kênh đường xuống, dùng để thông báo cho MS biết mọi
thông số và cấu trúc của mạng, bao gồm: tế bào thuộc mạng GSM nào, các tế
bào xung quanh có tần số sóng mang điều khiển phát thanh là các tần số nào,
tế bào có bị cấm không, số hiệu vùng định vị LAI của tế bào này là gì…
• Nhóm kênh điều khiển dùng chung
Gồm ba loại:
- Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access CHannel): viết

tắt là kênh R, là kênh đường lên, dùng để đăng nhập hệ thống, trên kênh này
khi MS nhập mạng sẽ phát BSIC (nghe được trên kênh S) để gọi trạm gốc.
- Kênh trao quyền truy nhập AGCH (Access Grant Channel): viết tắt
là kênh G, là kênh đường xuống, dùng để BS ra lệnh đặt kênh điều khiển hai
chiều (kênh D) cho máy di động trong giai đoạn đầu MS truy nhập mạng,
bằng cách gửi số liệu kênh D còn rỗi cho máy di động.
- Kênh nhắn gọi PCH (Paging CHannel): viết tắt là kênh P, là kênh
đường xuống, dùng để BS khi tìm gọi MS sẽ phát TMSI hoặc IMSI khi có
cuộc gọi đến MS.
Do hoạt động trên kênh P và kênh G không bao giờ đồng thời xảy ra
nên chúng được sử dụng chung trên một kênh, ký hiệu tắt là kênh C.
• Nhóm kênh điều khiển dành riêng
Gồm 3 loại:
- Kênh điều khiển dành riêng đứng riêng SDCCH (Standalone
Dedicated Control CHannel): viết tắt là kênh D, là kênh điều khiển hai chiều,
22
trên kênh này MS thực hiện nhận thực với mạng, trao đổi hiệu gọi TMSI cũng
như khoá mã mật và số hiệu máy bị gọi, máy chủ gọi.
- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Associated Control
CHannel): viết tắt là kênh SA, là kênh điều khiển hai chiều, đi kèm với kênh
D và kênh T. Cứ mỗi một kênh D có một kênh SA đi kèm và mỗi một kênh T
lại có một kênh SA đi kèm. Trên đường lên, kênh này truyền báo cáo đo
lường công suất do MS thực hiện trong các khe thời gian mà MS không liên
lạc. Trên cơ sở số liệu báo cáo công suất này, BSC sẽ tính toán và ra lệnh trên
đường xuống cho MS thực hiện:
 Điều chỉnh công suất cho thích hợp.
 Gióng thời gian: Do các MS có thể ở các cự ly khác nhau tới
trạm gốc nên mặc dù các MS đã đồng bộ đồng hồ với BS song trễ truyền tín
hiệu về đến BS của chúng có thể khác nhau và do vậy trở nên không đồng bộ
với đồng hồ của BS. Để đảm bảo đồng bộ, căn cứ vào vị trí gần đúng của BS

tính được nhờ số liệu công suất đo lường được MS báo cáo liên tục trên kênh
SA (đường lên), BSC sẽ ra lệnh cho từng MS chỉnh lại đồng hồ (gióng thời
gian) cho thích hợp.
- Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH (Fast Associated Control
CHannel): viết tắt là kênh FA, là kênh đường lên - xuống, đi kèm với kênh T.
Kênh này được sử dụng để báo hiệu điều khiển chuyển vùng (HO: Hand
Over) khi MS đang liên lạc và chuyển từ cell này sang cell khác. Để thời gian
gián đoạn liên lạc khi chuyển vùng không quá lớn, tốc độ điều khiển phải lớn
và kênh SA không đáp ứng được nên kênh FA phải được tổ chức bằng cách
“lấy cắp” các bit của kênh T để truyền tín hiệu điểu khiển.
1.5. MỞ RỘNG MẠNG GSM
Về mặt công nghệ, GSM phát triển theo từng bước như sau:
23
• Pha một: Khi GSM được ETSI chuẩn hoá vào năm 1992 cho phép
triển khai các dịch vụ như: thoại, fax và SMS. Đó là các dịch vụ chuyển mạch
kênh cung cấp dịch vụ thoại và số liệu tốc độ thấp (fax) là 9,6 Kbps. Dịch vụ
SMS cho phép truyền các bản tin nhắn tới 160 ký tự tới từ MS.
• Pha hai: Ra đời vào năm 1996 nhằm hoàn thiện hơn cho GSM. Tối
ưu tốc độ mã hóa kênh để tăng tốc độ bit từ 9,6 Kbps lên tới 14,4 Kbps. Giai
đoạn này cung cấp thêm các dịch vụ chuyển mạch gói như dịch vụ Internet,
Email… Để thực hiện kết nối vào mạng IP ở giai đoạn này sử dụng giao thức
ứng dụng vô tuyến WAP.
• Pha 2+: Là việc chuẩn hoá GSM ở thời điểm hiện nay gồm cải tiến
mã hoá thoại và tăng cường các dịch vụ truyền dẫn số liệu như:
- Dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao – HSCSD.
- Dịch vụ vô tuyến gói chung – GPRS.
- Hệ thống cải thiện tốc độ cho phát triển GSM – EDGE.
• Pha 3: Về mặt công nghệ, đây là mục tiêu mà các nhà khai thác dịch
vụ di động đều hướng tới
1.5.1. Dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao – HSCSD

Nhu cầu các dịch vụ số liệu tốc độ cao ngày một tăng, mạng GSM chỉ
hỗ trợ các dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh với tốc độ 9,6 Kbps, tức là tốc
độ cao nhất mà một TS có thể cung cấp. Để hỗ trợ được tốc độ số liệu cao
hơn, cách tiếp cận đơn giản nhất là MS sử dụng nhiều TS. Công nghệ truyền
dẫn số liệu tốc độ cao chuyển mạch kênh HSCSD sử dụng nguyên tắc này.
Giống như GPRS, HSCSD cho phép cấp phát tài nguyên không đối xứng ở
giao diện vô tuyến. Tuy nhiên, HSCSD không dùng chung tài nguyên này cho
nhiều người sử dụng. Ngoài ra, chuyển mạch ở đây là chuyển mạch kênh. Vì
thế HSCSD không sử dụng hiệu quả băng tần, nhất là khi các phiên có dạng
24
cụm (burst). HSCSD đảm bảo thay đổi các tài nguyên được cấp phát trong
một cuộc gọi, điều này có thể hữu ích nếu mạng cần cải tạo lại một số tài
nguyên đang được HSCSD sử dụng. Tuy nhiên, điều này vẫn không mang lại
hiệu suất sử dụng cao như ở GPRS.
Các phiên bản đầu tiên của HSCSD cho phép sử dụng nhiều khe, mỗi
khe cung cấp 9,6 Kbps số liệu của người sử dụng. Sau này người ta thay đổi
sơ đồ mã hoá kênh để cho phép một khe mang được 14,4 Kbps số liệu của
người sử dụng. Như vậy kết hợp 4 khe đảm bảo tốc độ số liệu của người sử
dụng lên đến 57,6 Kbps. Khi sử dụng điều chế 8 PSK, HSCSD có thể đạt
được thông lượng cao hơn với ít TS hơn. Chẳng hạn, phụ thuộc vào sơ đồ mã
hoá được chọn, một TS có thể cung cấp được 14,4Kbps, 28,8 Kbps, 32,0
Kbps hay 43,2 Kbps và cũng có thể kết hợp các khe này. Giới hạn cao nhất
của tốc độ cung cấp của một khe là 64 Kbps vì mạng chỉ sử dụng 64 Kbps cho
một khe thời gian.
Tuy đã có sự triển khai HSCSD ở mạng GSM, nhưng có thể nói rằng
nó sẽ không được triển khai rộng. So với các công nghệ chuyển mạch gói
GPRS, EGPRS, hiệu quả của HSCSD vẫn còn thấp. Vì thế nếu cần chọn giữa
HSCSD và GPRS hoặc EGPRS, các nhà khai thác sẽ chọn công nghệ chuyển
mạch gói chứ không chọn HSCSD.
1.5.2. Dịch vụ vô tuyến gói chung – GPRS

Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu gói tốc độ cao
cho GSM. GPRS khác với HSCSD ở chỗ nhiều người sử dụng có thể sử dụng
chung một tài nguyên vô tuyến nên hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến là
rất cao. Một MS ở chế độ GPRS chỉ dành được tài nguyên vô tuyến khi nó có
số liệu cần phát. Nhờ vậy, băng tần được sử dụng rất hiệu quả. Một MS sử
dụng GPRS có thể sử dụng đến 8TS để đạt được tốc độ đến hơn 100 Kbps.
25