khoa luận tốt nghiệp tổng quan về hệ thống thông tin GSM

Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
TRƯỜNG CĐ PHÁT THANH _ TRUYỀN HÌNH I
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: HÁN VĂN ĐÔNG
Lớp: LTVT9C Khóa 9 ( 2013_2015)
Ngành đào tạo: Cao đẳng chính quy
1/ Tên khóa luận tốt nghiệp: THÔNG TIN DI ĐỘNG
2/ Nội dung chính của khóa luận:
1/ Tổng quan mạng thông tin di động GSM
2/ Truyền sóng trong thông tin di động GSM
3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu
Tổng quan về hệ thống viễn thông – Hoc viện Bưu chính Viễn thông
Giáo trình thông tin di động _ Phạm Công Hùng
4/ Ngày giao khóa luận: 01/10/2014
5/ Ngày nộp khóa luận: 15/12/2014
TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Trần Văn Hội Đặng Ngọc Hà
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
1
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG
PHÁT THANH – TRUYỀN HÌNH I
BẢN NHẬN XÉT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: HÁN VĂN ĐÔNG
Lớp: LTVT9C Khoá 9 ( 2013 – 2015)
Giảng viên hướng dẫn: ĐẶNG NGỌC HÀ
Cán bộ phản biện:

1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:






Nhận xét của cán bộ phản biện:








Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
2
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẮT Error: Reference source not found
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM Error:
Reference source not found
1.1 Lịch sử phát triển của mạng GSM: Error: Reference source not found
1.2 Mạng thông tin di động: Error: Reference source not found
1.4.2 Các dịch vụ số liệu: Error: Reference source not found
1.4.3 Dịch vụ bản tin nhắn: Error: Reference source not found

1.5 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM: Error: Reference source not found
1.5.1 Về khả năng phục vụ: Error: Reference source not found
1.5.2 Về chất lượng dịch vụ và an toàn bảo mật: Error: Reference source not
found
1.5.3 Về sử dụng tần số: Error: Reference source not found
1.5.4 Về mạng: Error: Reference source not found
CHƯƠNG II: CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN MẠNG GSM Error:
Reference source not found
1.1 Cấu trúc địa lý của mạng: Error: Reference source not found
1.1.1 Vùng phục vụ PLMN ( Public Lan Mobile Network ): Error:
Reference source not found
1.1.2 Vùng mạng: Error: Reference source not found
1.1.3 Vùng phục vụ MSC: Error: Reference source not found
1.1.4 Vùng định vị LA( Location Area): Error: Reference source not found
1.1.5 Ô (Cell): Error: Reference source not found
1.2 Cấu trúc mạng GSM: Error: Reference source not found
1.3 Các thành phần chức năng trong hệ thống : Error: Reference source not
found
1.3.1 Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem): Error:
Reference source not found
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
3
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
2.3.2 Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem ) : Error: Reference
source not found
2.4 Trạm di động (MS – Mobile Station): Error: Reference source not found
2.5 Phân hệ khai thác và hỗ trợ (OSS): Error: Reference source not found
2.5.1 Khai thác: Error: Reference source not found
2.5.2 Bảo dưỡng: Error: Reference source not found
2.5.3 Quản lý thuê bao: Error: Reference source not found

2.5.4 Quản lý thiết bị di động: Error: Reference source not found
CHƯƠNG III: CHUYỂN GIAO HANDOVER TRONG GSM Error:
Reference source not found
3.1 Các loại chuyển giao : Error: Reference source not found
3.1.1 Chuyển giao trong BTS: Error: Reference source not found
3.1.2 Chuyển giao trong cùng BSC: Error: Reference source not found
3.1.3 Chuyển giao trong cùng MSC: Error: Reference source not found
3.1.4 Chuyển giao giữa các MSC: Error: Reference source not found
CHƯƠNG IV: GIAO TIẾP VÔ TUYẾN SỐ Error: Reference source not
found
4.2 Suy hao đường truyền và Fading: Error: Reference source not found
4.3 Phân tán thời gian: Error: Reference source not found
4.4 Các phương pháp phòng suy hao đường truyền do Fading: Error:
Reference source not found
4.5 Phương pháp chống phân tán thời gian: Error: Reference source not
found
4.6 Nguyên tắc khi chia kênh theo thời gian: Error: Reference source not
found
4.6.1 Khái niệm về khe vô tuyến: Error: Reference source not found
4.6.2 Kênh vật lý: Error: Reference source not found
4.6.3 Kênh logic: Error: Reference source not found
4.7 Chia kênh logic theo khe thời gian: Error: Reference source not found
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
4
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
CHƯƠNG V: TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG Error:
Reference source not found
5.1: Suy hao đường truyền và pha đinh. Error: Reference source not found
5.2. Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh.
Error: Reference source not found

5.2.1. Phân tập anten. Error: Reference source not found
5.2.2. Nhảy tần. Error: Reference source not found
5.2.3. Mã hoá kênh. Error: Reference source not found
5.3. Kết nối truyền số liệu trong GSM Error: Reference source not found
5.4. Cấu trúc khung TDMA. Error: Reference source not found
5.5. Ứng dụng báo hiệu số 7 . Error: Reference source not found
5.6. Quá trình cuộc gọi và chuyển giao. Error: Reference source not found
5.6.2. Nhận thực và mật mã: Error: Reference source not found
5.6.3. Nhận dạng ME Error: Reference source not found
KẾT LUẬN Error: Reference source not found
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
5
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ACCH Associated Control Chanel Kênh điều khiển liên
kết
AGCH Access Grant Chanel Kênh cho phép truy
nhập
AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực
BCCH Broadcast Control Chanel Kênh điều khiển
quảng bá
BCH Broadcast Chanel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit
Bm Full Rate TCH TCH toàn quốc
BSIC Base Station Indentity Code Mã nhận dạng trạm
gốc
BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BSSA Base Station Application
Part
Phần ứng dụng trạm

gốc
BS Base Station Trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
C/A Carrier to Adjeacent Tỉ số sóng mang/
nhiễu lân cận
CCH Control Chanel Kênh điều khiển
CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển
chung
CCITT International Telegraph and
Telephone Consultative
Committee
Ủy ban tư vấn quốc
tế về điện thoại và
điện báo
CDMA Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập chia
theo mã
Cell Cellulear Ô (tế bào)
CEPT Conference of European
Post an Telecommunication
Liên minh Châu Âu
về Bưu Chính Viễn
Thông
CI Cell Identity Nhận dạng ô
C/I Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
6
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
nhiễu đồng kênh

C/R Carrier to Reflection Tỉ số sóng mang/
sóng phản xạ
CM Conection Management Quản lý kết nối
DCCH Deidicated Control Chanel Kênh điều khiển
dành riêng
ETSI European
Telecomunications
Standards Institue
Viện tiêu chuẩn
VTCA
EIR Equipment Identification
Register
Bộ ghi nhận dạng
thiết bị
FDMA Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân
chia theo tần số
FCCH Frequency Correction
Chanel
Kênh hiệu chỉnh tần
số
FACCH Fast Associated Control
Chanel
Kênh điều khiển lệnh
liên kết nhanh
GSMC Gateway MSC Tổng đài di động
cổng
GSM Global System for Mobile
Communication

Trung tâm di động
toàn cầu
GPRS Generation Packet Radio
Service
Dịch vụ vô tuyến gói
chung
HLR Home Location Bộ đăng ký định vị
thường trú
HON Handover Number Số chuyển giao
ISON Intergrated Service Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
IMSI International Mobile
Subcriber Identity
Số nhận dạng thuê
bao di động quốc tế
IHOSR Incoming HO successful
Rate
Tỉ lệ thành công
Handover
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
7
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
LA Location Area Vùng định vị
LAC Location Area Code Mã vùng định vị
LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng
định vị
LAPD Link Access Procedures on
Dchanel
Các thủ tục truy

nhập đường truyền
kênh D
LAPDm LAPDmodified LAPD được điều
chỉnh
MCC Mobile Country Code Mã quốc gia của
trạm di động
MNC Mobile Network Code Mã mạng trung tâm
di động
MPR Multiple Reuse Patterns Đa mẫu sử dụng lại
MSC Mobile Switching Service
Center
Tổng đài di động
MS Mobile Station Trạm di động
MSISDN Mobile Station ISDN
Number
Số ISDN của trạm di
động
NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động
Bắc Âu
NSS Network Subsystem Phân hệ mạng
OMC Operation and Maintencince
Center
Trung tâm khai thác
và bảo dưỡng
OSS Operation and Support
System
Phân hệ khai thác và
hỗ trợ
OSI Open System Interconnetion Liệt kê hệ thống mở
PCH Puging Chanel Kênh tìm gọi

PLMN Public Land Mobile
Network
Mạng di động mặt
đất công cộng
PSPDN Packet Switch Public Data
Network
Mã số liệu công
cộng chuyển mạch
gói
PSTN Public Swithched Telephone
Network
Mạng chuyển mạch
điện thoại công cộng
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
8
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
RACH Random Access Chanel Kênh truy cập ngẫu
nhiên
RX Receiver Máy thu
SABM Set Asynchronous Balance
Mode
Đặt chế độ cân bằng
không đồng bộ
SACCH Slow Associated Control
Chanel
Kênh điều kiện dành
riêng đứng một mình
SCCP Signaling Connection
Control Part
Phần điều kiện kết

nối báo hiệu
SCH Synchoronous Chanel Kênh đồng bộ khung
SDCCH Stand Alone Dedicated Điều khiển kênh
dành riêng
SIM Subscriber Identity Modul Modun nhận dạng
thuê bao
SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn
SS Switching Subsystem Phân hệ chuyển
mạch
TCH Traffic Chanel Kênh lưu lượng
TDMA Time Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân
chia theo tần số
TMN Telecommunication Mạng quản lý vô
tuyến
TRAU Transcoding and Rate/
Adapter Unit
Bộ chuyển đổi mã và
phối hợp tốc độ
TRx Transceiver Bộ thu – phát
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
9
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1 Thành phần di động trên thế giới năm 2006
Hình 2.1 Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM
Hình 2.2 Phân vùng và chia ô
Hình 2.3Mô hình hệ thống GSM
Hình 2.4 Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC

Hình 3.1 Chuyển giao trong mạng GSM
Hình 3.2 Chuyển giao trong BTS
Hình 3.3 Chuyển giao trong cùng BSC
Hình 3.4 Chuyển giao trong cùng MSC
Hình 3.5 Chuyển giao giữa các MSC khác nhau
Hình 4.1 Fading chuẩn Logarit
Hình 4.2 Fading Raile
Hình 4.3 Tín hiệu thu được khi ở cách anten phát Tx một khoảng nhất định
Hình 4.4 Biểu diễn phân tập thời gian
Hình 4.5Tổ chức đa khung
Hình 4.6 Phân loại kênh logic
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
10
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
Hình 4.7 Ghép các BCH và CCCH ở Ts0
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cuộc cách mạng của các nghành khoa học kĩ thuật đã và
đang phát triển rất mạnh mẽ. đặc biệt là trong lĩnh vực Công Nghệ Thông
Tin và Điện Tử - Viễn Thông. Hơn nữa thông tin di động hiện nay còn trở
thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu của các nhà khai thác dịch
vụ viễn thông. Những thành tựu của Công Nghệ Thông Tin và Điện Tử -
Viễn Thông có nhiều ứng dụng to lớn và trở thành một phần quan trọng
trong cuộc sống của chúng ta ngày nay.
Đối với các khác hàng viễn thông nhất là đối với các nhà doanh
nghiệp viễn thông thì thông tin di động trở thành một phương tiện quen
thuộc. Các dịch vụ thông ti di động không còn hạn chế đối với các khách
hàng giàu có mà đã phát triển cho mọi đối tượng khách hàng. Cùng với sự
phát triển của đất nước thì Công nghệ thông tin cũng có những bước phát
triển vượt bậc so với sự phát triển của các nghành khác như: điện, điện tử,
tin học, quang học… Các quốc gia đều coi viễn thông là nghành mũi nhọn

và được đầu tư thích đáng trong nhiều nghiên cứu và trong ứng dụng công
nghệ thông tin làm đòn bẩy để kích thích sự phát triển của nghành kinh tế
quốc dân khác.
Ngày nay với nhu cầu cả về số lượng và chất lượng của khách hàng
sử dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có những
phương tiện thông tin hiện đại, đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng
mọi lúc, mọi nơi họ cần.Và mạng GSM với những ưu điểm nổi bật như:
dung lượng lớn, chất lượng tốt, tính bảo mật cao…thì sự ra đời của mạng di
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
11
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
động GSM đã đáp ứng được các yêu cầu cao, cần thiết cho toàn xã hội.
Nghành thông tin di động được coi là nghành mũi nhọn cần phải đi trước
một bước. làm cơ sở cho các nghành khác phát triển, nhu cầu trao đổi, cập
nhật thông tin của con người ở mọi lúc, mọi nơi ngày càng cao. Các hệ
thống thông tin di động ra đời và phát triển đã trở thành một loại hình dịch
vụ, phương tiện thông tin phổ biến, đáp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện
đại. Các hệ thống thông tin di động đang phát triển rất nhanh cả về quy mô,
dung lượng và đặc biệt là các loại hình dịch vụ mới để đáp ứng tốt hơn nhu
cầu của người sử dụng. Những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động
trong nước đã có những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn
chất lượng phục vụ. Với sự hình thành của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn
thông mới đã tạo ra sự cạnh tranh để thu hút thị thị trường thuê bao giữa
các nhà cung cấp dịch vụ. Hơn nữa, các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa
ra các chính sách khuyến mại, giảm giá cước… cũng thu hút được rất nhiều
khách hàng sử dụng dịch vụ. Mặt khác, mức sống chung của toàn xã hội
ngày càng được nâng cao khiến cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ
di động tăng đột biến trong vài năm gần đây.
Tại Việt Nam, mạng di động số thế hệ thứ 2 (2G) sử dụng công nghệ
GSM đã và đang phát triển rộng khắp các tỉnh thành trong cả nước. Công

nghệ GSM sử dụng dải tần 900Mhz, 9,6Kbps chỉ được áp dụng cho các
dịch vụ thoại, dịch vụ bản tin nhắn, hạn chế nhiều dịch vụ phi thoại yêu cầu
có tốc độ cao như hình ảnh, gửi hình ảnh, văn bản và truy cập Internet
Đồng thời với sự phát triển của mạng di động sử dụng công nghệ GSM,
ngày nay, không chỉ có các nước tiên tiến trên thế giới mà ở nước ta cũng
đã phát triển rất mạnh các mạng sử dụng công nghệ cao hơn như: GPRS,
3G, W – CDMA(4G). Các mạng di động sử dụng công nghệ cao đó có tốc
độ truy cập nhanh hơn, cung cấp nhiều loại hình dịch vụ tiên tiến mà GSM
không cung cấp được và cũng đáp ứng được nhu cầu sử dụng viễn thông
hiện nay của khách hàng sử dụng mạng. Có thể nói, ngày nay hệ thống
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
12
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
công nghệ thông tin cũng như hệ thống thông tin di động liên tục thay đổi
và phát triển nhanh chóng. Hay nói cách khác là chúng thay đổi, nâng cấp
theo từng ngày, biến đổi từng giờ. Tuy vậy, các khai niệm cơ bản nền tảng
về hệ thống thông tin di động thì không thay đổi. Bởi tất cả các công nghệ
tiên tiến bây giờ đều được cải tiến từ các nền tảng cơ bản đó. Do vậy, dựa
trên những hiểu biết thực tế em đã tìm hiểu và những kiến thức tích lũy
trong ba năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông tại trường Cao
Đẳng Phát Thanh – Truyền Hình I. Em đã chọn đề tài Tổng Quan Về Hệ
Thống Mạng Thông Tin Di Động GSM.
Em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy Đặng Ngọc Hà. Em
xin chân trọng cảm ơn thầy. Em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới tất
cả các thầy, cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Điện Tử trường Cao Đẳng Phát
Thanh – Truyền Hình I, nơi đã dạy dỗ và dìu dắt em trong suốt ba năm học
tại trường.
Hà Nam tháng năm 2014.
Sinh viên thực hiện:
HÁN VĂN ĐÔNG

SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
13
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM
GSM là hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Anh: Global
System for Mobile Communication, được viết tắt là: GSM) là một công
nghệ dùng cho mạng thông tin di động. Dịch vụ GSM được sử dụng bởi
hơn 2 tỷ người trên 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di
động GSM cho phép có thể roaming với nhau. Do đó những máy điện thoại
di động của các mạng GSM khác nhau ở chỗ có thể sử dụng ở nhiều nơi
trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế
giới. Khả năng có thể phủ sóng khắp nơi của chuẩn GSM khiến nó trở nên
phổ biến trên thế giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của
họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn trước kia về cả tín
hiệu, tốc độ lẫn chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống
ĐTDĐ thế hệ thứ 2 (second generation, 2G ). GSM là một chuẩn mở, hiện
tại nó được phát triển bởi 3
rd
Generation Partnership Project (3GPP).
1.1 Lịch sử phát triển của mạng GSM:
Vào đầu thập niên 1980, tại Châu Âu, người ta phát triển một mạng
ĐTDĐ chỉ sử dụng trong một số khu vực. Sau đó năm 1982 nó được chuẩn
hóa bởi CEPT (European Conference of Postal and Telecommunication
Administrations) và tạo ra Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích
phát triển một chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin di động để có thể 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 mạng Radiolinja ở
Phần Lan.

Vào năm 1989, công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM
được chuyển cho Viện viễn thông Châu Âu (European
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
14
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
Telecommunications Standards Istitute - ETSI) và các tiêu chuẩn, đặc tính
phase 1 của công nghệ GSM được công bố vào năm 1990.
Năm 1992, Telstra Australia là mạng đầu tiên ngoài Châu Âu ký vào
biên bản ghi nhớ của GSM MoU (Memorandum of Understanding). Cũng
trong năm này, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế đầu tiên được ký kết giữa
hai mạng Finland Telecom của Phần Lan và Vodafone của Anh. Tin nhắn
đầu tiên cũng được gửi đi trong năm 1992.
Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát
triển một cách mạnh mẽ, cùng với sự gia tăng nhanh chóng của các nhà
điều hành, các mạng di động mới thì số lượng các thuê bao cũng gia tăng
một cách chóng mặt. Đến 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. Năm 1996,
số thành viên GSM MoU đã lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100 quốc gia,
167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đạt trên 50 triệu. Năm
2000, GPRS được ứng dụng. Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) được đi vào
hoạt động, số thuê bao GSM đã vượt quá 500 triệu. Năm 2003, mạng
EDGE đi vào hoạt động. Cho đến năm 2006 số thêu bao di động GSM đã
lên tới con số 2 tỉ với trên 700 nhà điều hành, chiếm gần 80% thị phần
thông tin di động trên thế giới. Theo dự đoán của GSM Association, năm
2007 số thuê bao GSM sẽ đạt 2,5 tỉ.
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
15
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM

Hình 1.1 Thành phần di động trên thế giới năm 2006.

1.2 Mạng thông tin di động:
Từ đầu năm 1980 sau khi hệ thống WMT đã đưa vào hoạt động một
cách thành công thì nó cũng biểu hiện một số hạn chế.
- Thứ nhất: do yêu cầu của dịch vụ quá lớn so với mong đợi của các nhà
thiết kế nên hệ thống này không thể đáp ứng được.
- Thứ hai: các hệ thống khác nhau đang hoạt động không phù hợp với
người dùng trong mạng.
Ví dụ: một đầu cuối trong TACS không thể truy nhập vào mạng NMT
cũng như một đầu cuối NMT không thể truy nhập vào mạng TACS.
- Thứ ba: nếu thiết kế một mạng cho toàn Châu Âu thì không một nước nào
đáp ứng được vì vốn đầu tư quá lớn.
Tất cả những hạn chế trên dẫn đến một yêu cầu là phải thiết kế một hệ
thống mới được làm theo kiểu chung để có thể dùng cho nhiều nước. Trước
tình hình đó vào tháng 9/1987 trong hội nghị của Châu Âu về bưu chính
viễn thông, 17 quốc gia đang sử dụng mạng điện thoại đã họp hội nghị và
ký vào biên bản ghi nhớ làm nền tảng cho mạng thông tin di động số là
toàn Châu Âu sử dụng dải tần 900 Mhz.
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
16
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
Đến năm 1988 viện tiêu chuẩn Châu Âu (European-
Telecommunication- Standard Institute) đã thành lập nhóm đặc trách về
mạng thông tin di động số GSM. Nhóm này có nhiệm vụ đưa ra tiêu chuẩn
thống nhất cho thông tin di động số GSM dưới hình thức các khuyến nghị,
lấy các tiêu chuẩn này làm cơ sở cho việc xây dựng mạng thông tin di động
và làm sao cho chúng thống nhất, tương thích nhau.
1.3 Các đặc tính của mạng di động GSM:
Từ các khuyến nghị của GSM ta có thể tổ hợp nên các đặc tính chủ
yếu như sau:
- Số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích của các thuê bao cả trong thông tin

thoại và số liệu.
- Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ mạng của
mạng có sẵn (PSTN- ISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.
- Tự động cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động.
- Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các đầu cuối thông tin di động khác nhau
như máy xách tay, máy cầm tay, đặt trên ô tô.
- Sử dụng băng tần số 900MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp giữa
TDMA (Time Division Multiple Access) với FDMA (Frequency Division
Multiple Access).
- Giải quyết sự hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn.
1.4 Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM.
1.4.1 Dịch vụ thoại:
- Chuyển hướng các cuộc gọi vô điều kiện.
- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận.
- Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được MS.
- Chuyển hướng cuộc gọi khi ứ nghẽn vô tuyến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nước PLMN thường trú.
- Cấm tất cả các cuộc gọi đến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi đến khi lưu động ở nước ngoài có PLMN thường
trú.
- Giữ cuộc gọi.
- Đợi gọi.
- Chuyển tiếp cuộc gọi.
- Hoàn thành các cuộc gọi đến các thuê bao bận.
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
17
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
- Nhóm và sử dụng khép kín.

- Dịch vụ ba phía.
- Thông báo cước phí.
- Dịch vụ điện thoại không tính cước.
- Nhận dạng số chủ gọi.
- Nhận dạng cuộc gọi hiềm thù.
- Nhận dạng số thoại được nối.
1.4.2 Các dịch vụ số liệu:
GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều các dịch vụ số liệu. Các dịch vụ
số liệu được phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử
dụng điện thoại PSTN, ISDN hoặc các mạng đặc biệt …) bởi bản chất của
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 của thiết bị đầu cuối.
Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động. Một
trong các yêu cầu đó là do yêu cầu thiết bị đầu cuối khá cồng kềnh, chỉ phù
hợp với mục đích bán cố định hoặc thiết bị đặt trên ô tô.
1.4.3 Dịch vụ bản tin nhắn:
Dịch vụ bản tin nhắn khá phù hợp với môi trường di động các bản tin
nhắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất nhỏ.
Có hai loại dịch vụ bản tin nhắn:
- Dịch vụ bản tin nhắn truyền điểm – điểm (giữa hai thuê bao). Loại này
được chia thành hai loại nhỏ:
+ Dịch vụ bản tin nhắn kết cuối di động, điểm – điểm (SMS- MO/ PP).
Cho phép người sử dụng GSM nhận các bản tin nhắn.
+ Dịch vụ bản tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm (SMS-MI/PP).
Cho phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác.
- Dịch vụ bản tin nhắn phát quảng bá: cho phép bản tin nhắn gửi đến máy
di động trên một vùng địa lý nhất định.
1.5 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM:
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG

18
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của
các thuê bao trong khu vực Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể thâm
nhập sang mạng của các nước khác khi di chuyển sang biên giới. Trạm di
động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông
tin ở bất cứ nơi nào phủ sóng quốc tế.
1.5.1 Về khả năng phục vụ:
- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được 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 đến mạng số kết nối đa dịch vụ (ISDN).
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương như
một mạng mở rộng có các dịch vụ di động mặt đất.
1.5.2 Về chất lượng dịch 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 bảo mật, mã hóa thông tin người dùng mà không
ảnh hưởng đến hệ số cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác
không dùng đến khả năng này.
1.5.3 Về sử dụng tần số:
- Hệ thống cho phép mức độ cao và 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 900 Mhz phải có thể tồn tại cùng các hệ thống dùng 900
Mhz trước đây.
1.5.4 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

nhận dùng trong các mạng khác nhau.
- Trung tâm chuyển mạng và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo
hiệu được tiêu chuẩn hóa quốc tế.
- Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng phải
được cung cấp trong hệ thống.
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
19
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM

SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
20
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
CHƯƠNG II: CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN MẠNG GSM
1.1 Cấu trúc địa lý của mạng:
Mỗi một mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định, để định tuyến
các cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong
mạng di động thì cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê
bao trong mạng. Trong hệ thống GSM thì cấu trúc có thể được chia thành
các phân vùng sau:

Hình 2.1 Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM.

Hình 2.2 Phân vùng và chia ô.
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
21
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
1.1.1 Vùng phục vụ PLMN ( Public Lan Mobile Network ):
Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các
quốc gia thành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng
GSM khác nhau có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.

Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều
vùng trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ.
Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng
khác (cố định hay di động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc
tế. Tất cả các cuộc gọi vào hay ra mạng GSM/PLMN đều được định tuyến
thông qua tổng đài vô tuyến cổng G- MSC (Gateway – Mobile Service
Switching Center). G-MSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho
GSM/PLMN.
1.1.2 Vùng mạng:
Tất cả các cuộc gọi vào mạng sẽ được định tuyến đến một hay nhiều
tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc như một tổng đài trung
kế vào cho mạng GSM. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến
cuộc gọi đến một tổng đài vô tuyến cổng.
1.1.3 Vùng phục vụ MSC:
MSC (trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng
đài di động). Vùng phục vụ MSC là một phần của mạng được một MSC
quản lý, để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông
tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục
vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR. Một vùng
mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ
MSC/VLR.
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
22
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
1.1.4 Vùng định vị LA( Location Area):
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị
LA. Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, ở đó có một
trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về
vị trí của tổng đài MSC điều khiển vùng định vị này. Khi có cuộc gọi đến,
hệ thống sẽ phát quảng bá một thông báo tìm thuê bao bị gọi. Vùng định vị

LA được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt
động. Vùng này có thể có một số ô và thuộc vào một hay vài BSC nhưng
nó chỉ thuộc vào MSC và nó được nhận dạng bằng chỉ số vùng nhận dạng
vùng định vị LAI (location Area Identity). Vùng định vị được hệ thống sử
dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
LAI = MCC + MNC +LAC
MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia.
MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động .
LAC (Location Area Code): mã vùng định vị (16 bit)
1.1.5 Ô (Cell):
Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là đơn vị nhỏ nhất của
mạng, là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng chỉ số
nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity). Mỗi ô được quản lý bởi
một trạm vô tuyến gốc BTS.
CGI = MCC + MNC + LAC + CI
CI: Nhận dạng một ô để xác định vị trí trong vùng định vị. Trạm di động tự
nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base
Station Identity Code).
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
23
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
1.2 Cấu trúc mạng GSM:
Hệ thống GSM có thể chia thành nhiều hệ thống con.
Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem), hệ thống con trạm
gốc BSS (Base Station Subsystem), hệ thống khai thác và bảo dưỡng mạng
OMC (Operations & Maintenance Center).
Hình 2.3 Mô hình hệ thống GSM
Các ký hiệu:
- SS: Hệ thống chuyển mạch
- AUC: Trung tâm nhận thực

- VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
- HLR: Bộ ghi định vị thường trú
- EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị
- MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (gọi tắt là tổng đài vô
tuyến)
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
24
Khóa Luận TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Di Động GSM
- BSS: Hệ thống trạm gốc
- BTS: Trạm thu phát gốc
- BSC: Hệ thống điều khiển trạm gốc
- MS: Trạm di động
- OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
- ISDN: Mạng liên kết đa dịch vụ
- PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói
- PSSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
- PLMN: Mạng di động công cộng mặt đất.
Cấu trúc mạng di động số GSM theo khuyến nghị của GSM thì mạng
GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS) và hệ thống trạm gốc
BSS. Mỗi một hệ thống chứa một số khối chức năng và các khối này được
thực hiện ở các phần cứng khác nhau.
1.3 Các thành phần chức năng trong hệ thống:
Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land
Mobile Network) theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính sau:
- Trạm di động MS (Mobile Station).
- Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
- Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)
- Phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem)
1.3.1 Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem):
Hệ thống BSS được chia thành hai khối chức năng chính: Trạm thu

phát gốc BTS (Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm gốc BSC
(Base Station Controller), ngoài ra còn có khối thích ứng tốc độ chuyển đổi
mã TRAU (Transcoder Rate Adaptor Unit).
Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), giao diện trực tiếp
với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua giao diện vô tuyến.
Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch
SS. Nói chung, BSS thực hiện giao diện với tổng đài và nhờ vậy đấu nối
những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn
SVTH: HÁN VĂN ĐÔNG
25