tìm hiểu về mạng gprs

§å ¸n tèt nghiÖp
§iÒn ThÞ Giao Linh K11 - §TVT
§å ¸n tèt nghiÖp
§å ¸n tèt nghiÖp
§iÒn ThÞ Giao Linh K11 - §TVT
§å ¸n tèt nghiÖp
§å ¸n tèt nghiÖp
§iÒn ThÞ Giao Linh K11 - §TVT
§å ¸n tèt nghiÖp
Môc lôc
Lêi më ®Çu 3
Ch¬ng 1:
Đồ án tốt nghiệp
lời mở đầu
Hiện nay trên thế giới mọi mặt của đời sống xã hội đều phát triển, không
những về kinh tế, khoa học tự nhiên mà còn rất nhiều lĩnh vực khác. Ngành
thông tin liên lạc đợc coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trớc một bớc, làm cơ
sở cho các ngành khác phát triển. Nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin của con
ngời ở mọi nơi mọi lúc ngày càng cao. Thông tin di động ra đời và phát triển
đã trở thành một loại hình dịch vụ, phơng 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 qui mô, dung lợng và đặc biệt là các loại hình dịch vụ
mới để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của ngời sử dụng.
ở Việt Nam, mạng di động số thế hệ thứ hai (2G), sử dụng công nghệ
GSM, đang đợc phát triển rộng khắp các tỉnh và thành phố. GSM với tốc độ
9,6 kbps chỉ áp dụng đợc các dịch vụ thoại và dịch vụ bản tin ngắn, hạn chế
nhiều dịch vụ phi thoại yêu cầu tốc độ cao nh hình ảnh, văn bản và đặc biệt là
nhu cầu truy nhập Internet Trong khi trên thế giới, rất nhiều nớc đã tiến lên
thế hệ điện thoại di động thứ ba (3G). Thế hệ thứ ba này có tốc độ truyền dẫn
cao hơn, cung cấp đợc nhiều loại hình dịch vụ, đáp ứng đợc nhu cầu hiện nay.
Việc xây dựng, phát triển mạng điện thoại di động thứ ba ở Việt Nam

hiện nay là thực sự cần thiết. Nhng nếu đầu t thẳng lên 3G thì cần lợng vốn bỏ
ra rất lớn mà lại lãng phí cơ sở hạ tầng mạng di động sẵn có. Vì vậy, để tiến
tới thế hệ thông tin di động thứ ba này cần qua một bớc trung gian gọi là thế
hệ thông tin di động 2,5G; đó là dịch vụ thông tin di động vô tuyến chuyển
mạch gói GPRS (General Packet Radio Service). Triển khai GPRS cho phép
vẫn tận dụng cơ sở mạng GSM sẵn có, đồng thời có thể đáp ứng nhu cầu
truyền dữ liệu tốc độ lớn, từng bớc xây dựng mạng điện thoại thế hệ thứ ba.
Đó là lý do tôi chọn đề tài Tìm hiểu về mạng GPRS cho đồ án tốt nghiệp
của mình. Hy vọng đồ án này sẽ có thể áp dụng trực tiếp vào việc phát triển
mạng điện thoại di động của Việt Nam trong điều kiện hiện tại.
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
Đề tài gồm các nội dung:
- Chơng I: Tổng quan hệ thống thông tin di động.
- Chơng II: Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM.
- Chơng III: Mạng GPRS.
- Chơng IV: Các thủ tục trao đổi báo hiệu trong mạng GPRS.
Qua thời gian học tập, nghiên cứu; đợc sự hớng dẫn tận tình của các thầy
cô giáo trờng Đại học Bách khoa Hà nội. Bản đồ án tốt nghiệp đến nay đã
hoàn thành. Do khả năng và thời gian có hạn nên sẽ không tránh khỏi những
thiếu sót. Rất mong nhận đợc sự góp ý của các thầy cô giáo và bạn bè đồng
nghiệp để em có thể vững vàng thêm kiến thức khi ra trờng.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử Viễn
thông, bạn bè đồng nghiệp, đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
Thầy giáo Nguyễn Việt Dũng, ngời đã tận tình chỉ bảo hớng dẫn em hoàn
thành đồ án này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2008
Sinh viên thực hiện
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1

TổNG QUAN Về THÔNG TIN DI ĐộNG
1.1. Lịch sử phát triển thông tin di động
1.1.1. Bối cảnh lịch sử
Điện thoại di động đã chứng tỏ một trong những thành tựu nổi bật về công
nghệ và thơng mại trong những thập niên gần đây. Kể từ khi điện thoại di
động ra đời, vị trí của nó trong thị trờng đã phát triển một cách chóng mặt. Từ
một thiết bị sơ khai, rồi trở thành một vật dụng cần thiết với nhu cầu sống của
con ngời. với đầy những chức năng tiện ích của mình thì thông tin di động đã
trở nên gần gũi với con ngời hơn điển hình gần nhất là ở thế kỷ 21 này là đã
có rất nhiều khách hàng thuê bao di động nh năm 2000, ở châu Âu có trên 220
triệu thuê bao di động, và trên toàn cầu có khoảng 580 triệu. tại Anh cứ 2 ngời
thì có một ngời s dụng máy di động, ỏ Phần Lan số lợng máy di động tính
theo đầu ngời đã vợt quá số hộ sử dụng điện thoại cố định.
Với sự phát triển nh vũ bão của thông tin di động, số lợng thuê bao tăng
mạnh, nhu cầu s dụng băng thông rộng. lần lợt 1G, 2G, 3G, 4G
Sự tiến triển của truyền thông di động có thể phân chia ra hai thế hệ phát
triển. Hiện nay chúng ta sắp bớc vào thế hệ thứ 3G của những hệ thống thông
tin di động. nói chung từ cơ sở 1G là mũi tên chỉ đờng cho các thế hệ sau, và
nhìn chung đợc xếp vào mạng quốc gia dựa trên nền tảng tơng tự. Vào những
năm 1980, những mạng kiểu đó đã đợc chuyển biến thành loại hình dịch vụ.
Nó đợc thiết kế để truyền tải giọng nói.
Những hệ thống thế hệ thứ 2G đợc xếp vào loại công nghệ kỹ thuật số. đợc
sự ủng hộ của những công ớc quốc tế chung, tạo đà cho khả năng vận hành
một chiếc máy điện thoại di động vợt khỏi biên giới một quốc gia. Bên cạnh
truyền hình tín hiệu thoại hệ thống này còn có khả năng đáp ứng một số dịch
vụ khác với tốc độ truyền dữ liệu thấp.
Một số loại hình dịch vụ nh: mobile fax (chuyển phách di động), gửi th
dọng nói, short massage service SMS (dịch vụ gửi tin nhắn nhanh) (theo
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp

[PEE-00]). Cũng trong giai đoạn này những hệ thống mới phục vụ cho những
thị hiếu riêng biệt: thờng là những mạng di động cho công cộng, vệ tinh, và
mạng cô tuyến cục bộ (W-LAN). Hệ thống của thế hệ thứ 2G đồng nghĩa với
việc toàn cầu hóa các hệ thống di động. Trong việc nhận ra tầm quan trọng
của Internet và đồng thời là bớc tiến tiếp tới ngỡng cửa của công nghệ 3G,
giai đoạn cuối của công nghệ thứ 2 đã cho ra đời những dịch vụ đa phơng tiện
di động.
Trong một vài năm tới ngời ta hy vọng rằng những ngời sử dụng di động sẽ
có xu hớng truy cập vào các dịch vụ đa phơng tiên băng rộng, ví nh những gì
đã có ở mạng di động.
1.1.2. Các hệ thống thông tin di động trên thế giới
a. Hệ thống thứ nhất 1G
Đặc điểm quan trọng của hệ thống thứ nhất là dựa trên nền tảng của công
nghệ tơng tự (analog). Có thể kể ra một vài hệ thống đã đợc triển khai ở Mỹ,
Châu Âu những năm 70-80 nh: Dịch vụ điện thoại tiên tiến (AMPC), hệ thống
di động vùng bắc Âu (NMT), hệ thống truyền thông truy nhập tổng thể.
Cuối những năm 70 tại Hoa Kỳ nhóm Bell Labs đã thực hiện hệ thống
truyền thông AMPS (theo BEL-79). Hệ thống này mở dịch vụ chào hàng vào
năm 1983 bởi công ty AT và T. hệ thống hoạt động trên băng tần 800 MHz, cụ
thể 824-849 MHz từ mobile đến BS và 869-894 MHz từ BS đến mobile.
Những giải tần này cung cấp đợc 832 kênh. Những kênh này đợc chia đều
giũa hai nhà vận hành ở mỗi vùng địa lý khác nhau. Trong 832 kênh này 42
kênh chỉ mang thông tin về hệ thống. hệ thống AMPS tạo một khoảng tách
kênh là 30kHz, sử dụng điều chế FM với độ dịch tần lớn nhất cho tín hiệu
thoại. Báo hiệu giữa mobile va BS thực hiện với tốc độ 10bit/s sử dụng mã hóa
Manchesrer. Các tín hiệu đợc điều chế FSK với tốc độ dịch tần 8kHz. Hệ
thống AMPS phân biệt 6 kênh logic một chiều cho truyền dẫn tín hiệu giữa
những ngời sử dụng và thông tin báo hiệu. TCH nghịch và TCH thuận đợc
dành riêng cho truyền dẫn dữ liệu ngời sử dụng dựa trên cơ sở truyền tay đôi.
Thông tin báo hiệu đợc dẫn tới BS trên kênh điều khiển nghịch (RECC) và

Đồ án tốt nghiệp
kênh thoại nghịch (RVC) và đợc dẫn tới mobile bằng việc sử dụng các kênh
điều khiển thuận (FOCC) và kênh thoại thuận (FVC). Các kênh điều khiển
thuận và nghịch đợc sử dụng riêng cho thông tin điều kiển mạng và có thể
hiểu là các kênh điều khiển chung. Để giữ an toàn cho các kênh điều khiển
khỏi hiệu ứng của kênh mobile, thông tin đợc bảo vệ nhờ việc sử dụng của các
cặp nối móc vào nhau của các bộ mã chặn. Để bảo vệ hơn nữa thông tin này,
một bộ mã nằm trong sử dụng nhiều phép lặp. Việc xác định BS đã đợc gán
cho cuộc gọi, AMPS sử dụng một giọng âm thanh kiểm soát (SAT). Giọng âm
thanh này có thể là một trong ba loại tần (5970,6000, và 6030 Hz). Tại giai
đoạn thiết lập cuộc gọi, một thiết bị kết cuối mobile đợc thông báo về SAT tại
BS mà nó thực hiện liên lạc. Trong suốt quá trình liên lạc thiết bị kết cuối
mobile hay BS tín hiệu này sẽ bị ngắt ngay, bởi vì việc này dễ gây ra việc thu
nhận phải một nguồn xuyên nhiễu.
Giống nh NMT450, chuẩn AMPS đã liên tục phát triển và duy trì là một
trong những hệ thống đợc sử dụng nhiều nhất thế giới. Cho dù thị trờng không
vơn tới đợc châu Âu, nhng chuẩn AMPS đã khẳng định đợc u điểm nổi trội
của mình tại châu Mỹ và châu á.
b. Hệ thống thứ nhất 2G
Sự khác biệt nổi bật giữa hệ thống 1G và hệ thống 2G đó là hệ thống 2G đ-
ợc xây dựng trên nền tảng công nghệ kỹ thuật số (digital).
Hệ thống truyền thông tin di động toàn cầu (GSM):
Theo đề nghị của hãng Nordic Telecom (viễn thông bắc âu) và Nêthrlands
PTT, nhóm nghiên cứu Group Special Mobil (GMS) đã đợc hình thành năm
1982 bởi CEPT. Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là tìm ra một hệ thống mobile
đã tập chung vào nhu cầu thiết lập thêm nhiều dịch vụ kỹ thuật số thế hệ thứ 2
có lợi thế hơn về quang phổ, cung cấp một số u điểm quan trọng bao gồm sức
kháng nhiễu lớn hơn, an ninh gia tăng và khả năng cung cấp hàng loạt các
dịch vụ khác. Không giống sự trởng thành của AMPS Bắc Mỹ, việc thiết lập
GSM kéo theo một quá độ cải cách tới vấn đề thiết kế và thiết lập.

Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
c. Hệ thống thứ nhất 3G
Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng viễn thông về
cả dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ
thứ 3G. Và hiện nay đã có hai tiêu chuẩn đã đợc chấp thuận cho IMT-2000 đó
là W-CDMA và CDMA2000. W-CDMA đợc phát triển lên từ GMS thế hệ 2G
và CDMA 2000 đợc phát triển nên từ I-95 thế hệ thứ 2. ở các thế hệ này các hệ
thống thông tin di động có xu thế hòa nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và
có khả năng phục vụ ở tốc độ bit kênh đến 2Mbit/s. Để phân biệt với các
thông tin di động băng hẹp hiện nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ
3 đợc gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng dựa trên cơ sở tiêu chuẩn
chung IMT-2000. Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000:
Sử dụng dải tần qui định quốc tế nh sau:
Đờng lên: 1885-2025 MHz.
Đờng xuống: 2110-2200 MHz.
Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô
tuyến: tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến, tơng tác với mọi
loại dịch vụ viễn thông. Có thể hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện
d. Hệ thống thứ nhất 4G
Cùng với sự phát triển của chuẩn hóa hệ thống 3G, giờ đây xu thế của hệ
thống thông tin di động là 4G. Sự ảnh hởng của internet có ý nghĩa quan trọng
trong 4G, khi các nhà vận hành mạng tiến tới một môi trờng IP toàn bộ. Trên
phuơng tiện này di sản từ các công nghệ 2G và các giải pháp giao diện sóng
radio sẽ gọn nhẹ hơn, mặc dù không đi xa đến tầ à 1G đã ảnh hởng tới 3G.
Khi công nghệ ngày càng tiến bộ, khả năng phân phối ngày càng tỏ ra nhanh
hơn, các dịch vụ băng rộng với một QoS cao là những yêu cầu tiềm ẩn của
những công nghệ tiếp theo. Khi 3G thực sự chứng tỏ mang lại sự hội tụ của
các công nghệ mobile và internet, 4G sẽ báo trớc sự hội tụ của các công nghệ

cố định, quảng bá và di động UMTS với hình ảnh số (DVB) và quảng bá âm
thanh số (DAB) là một lĩnh vực cho sự phân tích tiếp theo. Một giải pháp nh
Đồ án tốt nghiệp
vậy có thể cho phép cho truyền hình chất lợng cao có thể phát thẳng tới ngời
sử dụng mobile. Đó là môi trờng tế bào, vô tuyến điện, wLL, và vệ tinh sẽ kết
hợp để tạo ra những khả năng mới cho viễn thông.
1.2. Các phơng pháp đa truy nhập trong thông tin di động
1.2.1. Giới thiệu chung
Một phơng pháp là tăng dung lợng của thông tin vô tuyến ngời ta sử dụng
kỹ thuật ghép kênh. Hiện nay có rất nhiều loại ghép kênh, nhng thông dụng
nhất là 3 hình thức sau:
FDMA ( Frequency Division Multiple Access) đa truy nhập phân chia
theo tần số
TDMA ( Time Division Multiple Access) đa truy nhập phân chia theo
thời gian
CDMA ( Code Division Multiple Access) đa truy nhập phân chia theo mã
Cụ thể các hình thức ghép kênh nh sau:
a. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA):
Hệ thống FDMA điển hình là AMPS (Advanced Mobile Phone Service) là
một hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT & T và Motorola -Mỹ đề xuất
sử dụng vào năm 1982.
Để sử dụng hiệu quả nguồn tần số có giới hạn nên vùng phục vụ rộng
của nó đợc phân chia thành các ô nhỏ và dịch vụ cung cấp sử dụng một tần số
nhất định với một công suất nhỏ để cho phép các BS ở cách xa một khoảng
cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó một cách đồng nhất. Sau
đó, ngời ta coi vùng phục vụ tơng ứng nh một hình lục giác để làm đơn giản
hoá việc thiết kế và tính toán lý thuyết về mạng điện thoại di động.
Tái sử dụng tần số liên quan đến việc định vị các BS để tái sử dụng các tần
số chính xác, không phải sử dụng cùng một tần số giữa các BS kề nhau mà chỉ sử
dụng lại ở một khoảng cách nhất định hoặc xa hơn nhằm làm giảm giao thoa

giữa các kênh giống nhau. Hình 1.3 chỉ ra các mẫu tái sử dụng tần số khác nhau.
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.1. Mẫu tái sử dụng tần số.
Trên hình 1.1 ta thấy các cụm mẫu tái sử dụng tần số của các BS với tất
cả các băng tần có thể, số lợng các ô trong cụm đó đợc gọi là yếu tố tái sử
dụng tần số K.
Trong trờng hợp này thì hiệu quả tái sử dụng tần số tăng lên nếu một anten
định hớng đợc sử dụng tại BS vì giao thoa tần số chỉ ảnh hởng đến các BS sử
dụng cùng một kênh trong anten phát xạ định hớng và vì vậy mà giao thoa của
các kênh chính tăng (Thông thờng sử dụng vùng phủ sóng 120
0
).
Khi xuất hiện trạng thái chuyển vùng thì tín hiệu đã đợc nối với BS có
khả năng thu nhận tín hiệu tốt. Trong trạng thái chuyển vùng thì kênh bị ngắt
trong một khoảng thời gian ngắn (150 ms) và chuyển vùng sẽ bị trì hoãn hoặc
bị cản trở trong trờng hợp không có kênh trong ô mới.
Hình 1.2. Búp sóng của anten định hớng.

Dịch vụ chuyển vùng ngoài hệ thống thờng có thể đợc cung cấp trong
một vùng phục vụ khác, do một hệ thống khác điều khiển mà thuê bao nói đến
không đăng ký.
Đặc điểm:
Mỗi MS đợc cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến. Nhiễu
giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là rất đáng kể. BTS phải có bộ thu
phát riêng làm việc với mỗi MS trong Cellular
Ưu điểm:
Trong hệ thống FDMA mỗi thuê bao sẽ đợc cung cấp một kênh vô
tuyến, do vậy không cần đồng bộ giữa các kênh
Nhợc điểm:

-Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lợng thấp.
-Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong
môi trờng pha đinh đa tia.
Đồ án tốt nghiệp
-Không đáp ứng các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng, không cho
phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng.
-Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi, không tơng thích giữa các
hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm cho thuê bao không thể sử dụng
đợc máy di động của mình ở nớc khác.
b. Đa truy nhập phân chia theo m ã (CDMA)
Lý thuyết về CDMA đã đợc xây dựng từ những năm 1950 và đợc áp dụng
trong thông tin quân sự từ những năm 1960. Cùng với sự phát triển của công
nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm 1980, CDMA đã đợc th-
ơng mại hoá từ phơng pháp thu GSP và Ommi-TRACS, phơng pháp này cũng
đã đợc đề xuất trong hệ thống tổ ong của Qualcomm-Mỹ vào năm 1990.
Trong thông tin CDMA thì nhiều ngời sử dụng chung thời gian và tần số,
mã PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tơng quan chéo thấp đợc ấn định cho
mỗi ngời sử dụng. Ngời sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có
sử dụng mã PN đã ấn định. Đầu thu tạo ra một bộ dãy giả ngẫu nhiên nh ở đầu
phát và khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ việc trải phổ ngợc (nén phổ) các tín
hiệu đồng bộ thu đợc.
Mỗi MS đợc gán một mã riêng biệt và kỹ thuật trải phổ tín hiệu giúp cho
các MS không gây nhiễu lẫn nhau trong điều kiện có thể cùng một lúc dùng
chung dải tần số.
Đặc điểm:
Dải tần tín hiệu rộng hàng trăm MHz sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cờng độ trờng rất nhỏ
và chống pha đinh hiệu quả hơn FDMA, TDMA.Việc các thuê bao MS dùng
chung tần số khiến cho các thiết bị truyền dẫn đơn giản, việc thay đổi kế
hoạch tần số không còn là vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển

dung lợng trong Cell rất linh hoạt.
Ưu điểm:
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
Dung lợng lớn hơn, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa đờng tốt hơn,
chuyển vùng linh hoạt hơn. Hệ số tái sử dụng bằng 1 nên không cần quan tâm
đến vấn đề nhiễu đồng kênh. Dung lợng của CDMA có khả năng thay đổi một
cách linh hoạt và diện tích phủ sóng cũng linh hoạt hơn, khả năng bảo mật cao
Nhợc điểm:
-Điều chỉnh công suất ở hệ thống CDMA là bắt buộc và điều chỉnh công
suất phải nhanh nếu không dung lợng của hệ thống sẽ bị giảm.
-Nhiễu giao thoa đồng kênh là một trở ngại ở các mạng CDMA.
-Qúa trình quá ngỡng, tỉ lệ lỗi khung có thể vợt quá giới hạn mong muốn. Tuy
đây không phải là tình trạng thảm hoạ, nhng có thể dẫn đến giảm cấp phục vụ.
c. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA):

Trong thông tin TDMA thì nhiều ngời sử dụng một sóng mang và trục thời
gian đợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để giành cho nhiều ngời sử
dụng sao cho không có sự chồng chéo.
TDMA đợc chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp. Mỹ và
Nhật sử dụng TDMA băng hẹp còn Châu Âu sử dụng TDMA băng rộng nhng
cả 2 hệ thống này đều có thể đợc coi nh là sự tổ hợp của FDMA và TDMA vì
ngời sử dụng thực tế dùng các kênh đợc ấn định cả về tần số và các khe thời
gian trong băng tần.
Ngời sử dụng 1 Ngời sử dụng 2 Ngời sử dụng 3
Khe
thời gian
1
Khe
thời gian

2
Khe
thời gian
3
Khe
thời gian
4
Khe
thời gian
5
Khe thời
gian
6
30 KHz

Hình 1.3. Phổ TDMA
Đặc điểm:
Tín hiệu của thuê bao đợc truyền dẫn số. Liên lạc song công mỗi hớng
thuộc các dải tần liên lạc khác nhau. Giảm nhiễu giao thoa. Giảm số máy thu
Đồ án tốt nghiệp
phát ở BTS. Pha đinh và trễ truyền dẫn là những vấn đề kỹ thuật rất phức tạp: ISI
(giao thoa giữa các ký hiệu), mất đồng bộ hệ thống TDMA điển h ình là GSM.
Ưu điểm:
- Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dich vụ liên quan đến truyền số
liệu nh nén số liệu của ngời sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao
(HSCSD: High Speed Circuit Switched Data), dịch vụ vô tuyến gói chung
(GPRS: General Packet Radio Serice) và số liệu 14,4 kbps.
-Các tính năng liên quan đến dịch vụ tiếng nh: Codec tiếng toàn tốc tăng
cờng (EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng và khai
thác tự do đầu cuối các Codec tiếng.

-Các dịch vụ bổ xung nh: Chuyển hớng cuộc gọi, hiện tên chủ gọi,
chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới.
-Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn (SMS: Short Message
Service) nh: Móc nối các SMS, mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tơng tác giữa
các SMS.
-Các công việc liên quan đến tính cớc nh: Các dịch vụ trả tiền thoại trớc,
tính cớc nóng và hỗ trợ cho u tiên vùng gia đình.
-Tăng cờng công nghệ SIM.
-Dịch vụ mạng thông minh nh CAMEL.
-Các cải thiện chung nh: Chuyển mạng GSM-AMPS, các dịch vụ định vị, t-
ơng tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối u.
Nhợc điểm:
-Phải quản lý tần số vì nó kiểm soát nhiễu kênh động.
-Số ngời dùng phụ thuộc vào khe thời gian, dung lợng kênh bị giảm.
-Phải có giới hạn rõ ràng về số ngời sử dụng
-Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS số TDMA phải có khả
năng xử lý hơn 50x10
6
lệnh/s.
1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống CDMA
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống CDMA hoạt động dựa trên nền tảng của kỹ thuật trải phổ. mỗi tín
hiệun thoại băng hẹp sẽ đợc trải phổ thành băng rộng thông qua điều chế với
một mã độc lập duy nhất và đợc truyền đi. Trên đờng truyền sẽ bị nhiễm tác
động khác vá các nguồn ngoài, tai đầu thu tín hiệu thu đợc sau khi qua bộ t-
ơng quan thì chỉ có tín hiệu phù hợp với mã trải phổ là đợc tái tạo hoàn toàn
còn các thành phần khác sẽ bị nén về mặt công suất và trở thành tạp âm với
mức thấp.
Nguyên lý xây dựng CDMA xuất phát từ lý thuyết Shannon nh sau:

Dung lợng của hệ thống thông tin có thể tính theo công thức:
C = W log
2
( 1+S/N )
= 1,44. ln ( 1+S/N )
Do đó, nếu đảm bảo tỷ số S/N thích hợp với tốc độ băng phủ đủ lớn thì
dung lợng của hệ thống sẽ tăng rất lớn.
Ngyên lý hoạt động của hệ thống CDMA đợc trình bày trên hình 2.4
Hoạt động của hệ thống có thể khái quát nh sau:
- ở đầu phát:
Tín hiệu thoại băng hẹp (9,6 Kb/s) đợc mã hoá độc, lặp, chèn và đợc nhân
với sóng mang và mã trải phổ độc lập PN để trở thành tín hiệu điều chế băng
rộng có tốc độ 1,2288 Mb/s (9,6Kb/s. 128). Tín hiệu này đi qua một bộ lọc
băng thông có độ rộng băng 1.25 MHz, sau đó đợc bức xạ qua anten để truyền
đi. Trên đờng truyền, tín hiệu sẽ bị nhiễu bởi tác động từ tất cả các máy di
động khác hoạt động trong cùng một băng tần
- ở đầu thu:
Tín hiệu thu đợc từ anten đợc đa đến bộ tơng quan để điều chế với sóng
mang và mã PN giống nh ở đầu phát (mã PN giả tạp âm có tốc độ
1,2288Mb/s) và qua bộ lọc băng thông độ rộng băng 1,25MHz thì tín hiệu
thoại mong muốn đợc tách ra để tái tạo phù hợp với mã trải phổ sẽ bị nén về
công suất và trở thành tạp âm trắng với mức thấp.
Đồ án tốt nghiệp
Trong quá trình truyền, nhiều loại nhiễu tác động vào tín hiệu nhng nhờ
quá trình nén trải phổ tại đầu thu mà những nhiễu này bị biến thành tạp âm với
mức thấp.
Hình 1.4. Nguyên lý hệ thống CDMA
1.4. So sánh về các hệ thống đa truy nhập
Bảng sau đây sẽ cho chúng ta cái nhìn khái quát hơn về ba hệ thống
FDMA, TDMA và CDMA.

FDMA TDMA CDMA
Số kênh trên
mỗi sóng
mang
1
N>>1, một khung
TDMA sử dụng cho
N khe thời gian
N>>1, tất cả N ngời sử
dụng đều đợc truyền đi
trên cùng băng tần và
cùng thời gian
Truyền dẫn Liên tục, lập
tức cả chiều đi
và về
Truyền theo từng
cụm (không liên tục)
hớng phát và hớng
thu ở các khe thời
gian khác nhau
Liên tục, đồng thời cả
chiều đi và về
Độ rộng băng
tần
Băng hẹp, ảnh
hởng fadinh
Độ rộng băng tần
phụ thuộc vào số khe
thời gian sử dụng
Băng rộng, giảm ảnh h-

ởng fadinh băng hẹp,
cung cấp kỹ thuật phân
tập theo tần số
Các kênh sủ
dụng cho
đồng bộ và
báo hiệu
Nhỏ
Lớn, yêu cầu có các
bit bảo vệ và đồng bộ
Nhỏ, yêu cầu kênh Pilot
để cho mục đích dò tìm
Khả năng
chuyển vùng
Không thể thực
hiện đợc
Dễ dàng, nhng cuộc
gọi ngắt trớc khi nối
Dễ dàng. sử dụng phơng
thức chuyển vùng mềm
ảnh hởng của
nhiễu băng
hẹp
Có khả năng
giảm ảnh hởng
của nhiễu băng
hẹp
Có khả năng giảm
ảnh hởng của nhiễu
băng hẹp

Làm yếu ảnh hởng của
nhiễu băng hẹp nhờ kỹ
thuật trải phổ
Yêu cầu lập
kế hoạch sử
Cần thiết Cần thiết Không cần thiết
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
dụng lại tần
số
Điều khiển
công suất
Điều khiển
công suất chậm
Điều khiển công
suất chậm
Đòi hỏi điều khiển công
suất nhanh thì hệ thống
mới có thể hoạt động ở
mức nhiễu chấp nhận đợc
Khả năng đáp
ứng các dịch
vụ mới
Dung lơng
truyền dẫn có thể
tăng nhờ liên kết
nhiều kênh tần số
với nhau
Dung lợng truyền
dẫn có thể tăng nhờ

liên kết nhiều khe
thời gian với nhau
Có thể cung cấp nhiều
các dịch vụ khác nhau với
các tốc độ bit khác nhau
Hình 1.5. So sánh về tần số, thời gian và cấu hình thu phát của FDMA,
TDMA,CDMA

Tóm lại khi sử dụng công nghệ CDMA ta có thể thấy rõ một số điểm
nổi bật sau:
- Có khả năng phát hiện và sửa lỗi cao do đó tăng khả năng chất lợng thoại
- Có khả năng chống lại tác động của nhiễu, ít ảnh hởng bởi nhiễu băng
hẹp, fedinh và khả năng thu tín hiệu từ nhiều đờng khác nhau.
- chuyển giao mềm làm cho chất lợng thoai tại các vùng chuyển tiếp giữa
hai tế bào (Ô) tăng lên.
- Điều khiển công suất nghiêm ngặt làm cho chất lợng thoại ổn định trong
mọi môi trờng làm việc.
- Hệ thống CDMA rất linh hoạt trong việc phát triển và quy hoạch mạng.
- Có khả năng cung cấp các dịch vụ mới trong tơng lai.
Bên cạnh đó hệ thống CDMA cũng có một số nhợc điểm:
- Đòi hỏi điều khiển công suất phát nhanh, phức tạp. Nếu không điều
khiển công suất tốt, cuộc đàm thoại và hoạt động của tế bào sẽ bị ngừng trệ.
- CDMA là công nghệ ra đời muộn hơn so với các công nghệ khác ( nh
TDMA và FDMA) do đó cha đủ khả năng hoàn thiện.
Đồ án tốt nghiệp
Dù sao đi nữa thì hệ thống CDMA vẫn đang vợt trội hơn so với các hệ
thống khác về nhiều mặt. tuy nhiên , trong thực tế, khi thiết kế ngời ta cũng có
thể áp dụng cả ba phơng pháp này để tạo thành các dạng lai ghép nhằm tăng
hiệu quả sử dụng (hình 1.6).
Hình 1.6. Kết hợp 3 dạng truy nhập cơ sở thành các dạng đa truy nhập lai

ghép
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2
Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM
2.1. Cấu trúc hệ thống
Hệ thống thông tin di động GSM đợc phân chia thành các phân hệ nh ở
hình 2.1. Các phân hệ đó là:
Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem)
Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS (Operation and Support System)
Máy di động MS (Mobile Station)
BTS
Đồ án tốt nghiệp
H L R
V L R
M S C
E IR
A u C
G M S C
T r a u
B s cB t s
N m c
O m C
P L M N
P S T N
I S D N
M e
S i m
M S

N S S
B t s
Truyền dẫn tin tức
Kết nối cuộc gọi
PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
ISDN : Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ
PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng
Hình 2.1. Mô hình hệ thống thông tin di động
Phân hệ chuyển mạch NSS bao gồm các khối chức năng:
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Switching
Center)
- Bộ ghi định vị thờng trú HLR (Home Location Register)
- Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register)
- Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center)
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register)
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GMSC (Gateway Mobile
Switching Center).
Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm các khối chức năng:
- Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Center)
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT
Đồ án tốt nghiệp
- Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station)
Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS bao gồm các khối chức năng:
- Trung tâm quản lý mạng NMC (Network Management
Center)
- Trung tâm quản lý và bảo dỡng OMC (Operation &
Maintenance Center)
Trạm di động MS:
- Thiết bị di động ME (Mobile Equipment)
- Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module)

2.2. Chức năng các phần tử trong mạng GSM
2.2.1. Phân hệ chuyển mạch NSS
Phân hệ 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 hệ thống chuyển mạch là quản lý
thông tin giữa những ngời sử dụng mạng GSM và các mạng khác.
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC
MSC là một tổng đài thực hiện tất cả các chức năng chuyển mạch và báo
hiệu của MS nằm trong vùng địa lý do MSC quản lý. MSC khác với một tổng
đài cố định là nó phải điều phối cung cấp các tài nguyên vô tuyến cho thuê
bao và MSC phải thực hiện thêm ít nhất hai thủ tục: Thủ tục đăng ký và Thủ
tục chuyển giao.
MSC một mặt giao tiếp với BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài.
MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài đợc gọi là MSC cổng (GMSC),
có chức năng tơng tác IWF (InterWorking Function) để thích ứng các đặc
điểm truyền dẫn của GMS và các mạng ngoài. Phân hệ chuyển mạch giao tiếp
với mạng ngoài để sử dụng 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.
MSC thờng là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số bộ điều khiển
trạm gốc BSC.
Đồ án tốt nghiệp
Bộ ghi định vị thờng trú HLR
HLR là một cơ sở dữ liệu quan trọng trong mạng có chức năng quản lý
thuê bao. Một PLMN có thể có một hoặc nhiều HLR phụ thuộc vào lợng thuê
bao. HLR không có khả năng chuyển mạch nhng có khả năng quản lý hàng
ngàn thuê bao. Khi mạng có thêm một thuê bao mới, thì các thông tin về thuê
bao sẽ đợc đăng ký trong HLR.
Trung tâm nhận thực AuC
AuC kết nối với HLR, cung cấp các thông số hợp thức hoá và các khoá mã

để đảm bảo chức năng bảo mật.
Bộ ghi định vị tạm trú VLR
VLR là cơ sở dữ liệu lớn thứ hai trong mạng, lu trữ tạm thời số liệu thuê
bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tơng ứng và lu trữ số liệu về
vị trí của thuê bao. Khi MS vào một vùng định vị mới, nó phải thực hiện thủ
tục đăng ký. MSC quản lý vùng này sẽ tiếp nhận đăng ký của MS và truyền số
nhận dạng vùng định vị (LAI) nơi có mặt thuê bao tới VLR. Một VLR có thể
phụ trách một hoặc nhiều vùng MSC.
Các thông tin cần để thiết lập và nhận một cuộc gọi của MS đợc lu trong cơ
sở dữ liệu của VLR. Đối với một số dịch vụ hỗ trợ, VLR có thể truy vấn các
thông tin từ HLR: IMSI (nhận dạng máy di động quốc tế), MSISDN (ISDN
của máy di động), số chuyển vùng của thuê bao MS (MSRN), số nhận dạng
thuê bao di động tạm thời (TMSI), số nhận dạng thuê bao di động nội bộ
(LMSI) và vùng định vị nơi đăng ký MS. VLR cũng chứa các thông số gán
cho mỗi MS và đợc nhận từ VLR.
Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR
Thực thể chức năng này chứa một hoặc nhiều cơ sở dữ liệu lu trữ các
IMEI (số nhận dạng thiết bị) sử dụng trong hệ thống GSM. EIR đợc nối với
MSC qua một đờng báo hiệu, nhờ vậy MSC có thể kiểm tra sự hợp lệ của thiết
bị.
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC
Điền Thị Giao Linh K11 - ĐTVT