Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G

Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
LỜI NÓI 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 được coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm cơ sở cho
các ngành khác phát triển. Nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin của con người 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, 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 qui mô,
dung lượng và đặc biệt là các loại hình dịch vụ mới để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của
người sử dụng.
Trong 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
phát triển của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã tạo ra sự cạnh tranh giữa các
nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa ra các chính sách khuyến
mại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ. Cùng với đó,
mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến cho số lượng các
thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong các năm gần đây.
Các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước hiện đang sử dụng hai công
nghệ là GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di
động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập
phân chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa
truy cập phân chia theo mã). Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống
thông tin di động toàn cầu GSM là Mobifone, Vinaphone, Viettel và các nhà cung
cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN.
Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều
tiện ích hơn cho khách hàng, và cũng đang dần lớn mạnh. Tuy nhiên hiện tại do nhu
cầu sử dụng của khách hàng nên thị phần di động trong nước phần lớn vẫn thuộc về
các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng các thuê bao là nhiều hơn.
Chính vì vậy việc tối ưu hóa mạng di động GSM là việc làm rất cần thiết và mang
một ý nghĩa thực tế rất cao.

Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong những năm học tập chuyên ngành
Điện Tử - Viễn Thông tại trường đại học Bách khoa Hà Nội cùng với sự hướng dẫn
của thầy Vũ Đức Thọ, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
1
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
với đề tài “ Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G ”.
Nội dung đồ án gồm 2 phần được trình bày theo trình tự sau:
Phần I: Tồng quan về mạng GSM 2G
Chương I: Giới thiệu chung về mạng thông tin di động GSM
Chương II: Cấu trúc mạng thông tin di động GSM
Phần II: Quy trình thực hiện tối ưu hóa vùng phủ sóng của mạng thông tin di
động GSM
Chương III: Cơ sở lý thuyết để thực hiên tối ưu hóa
Chương IV: Giải quyết vấn để dung lượng
Chương V: Giải quyết vấn đề chất lượng
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn “Điện tử - viễn thông ”
khoa công nghệ trường đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình dạy dỗ chúng em
trong suốt 5 năm qua.
Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Vũ Đức Thọ đã trực
tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, tháng 5 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tiếp Tuyến
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
2
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM
CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG GSM
Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kết hợp
được các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó về dung
lượng.
Tháng 12-1971 đưa ra hệ thống cellular kỹ thuật tương tự, FM, ở dải tần số
850Mhz.Dựa trên công nghệ này đến năm 1983, mạng điện thoại di động AMPS
(Advance Mobile Phone Service) phục vụ thương mại đầu tiên tại Chicago, nước
Mỹ. Sau đó hàng loạt các chuẩn thông tin di động ra đời như : Nordic Mobile
Telephone (NTM), Total Access Communication System (TACS).
Giai đoạn này gọi là hệ thống di động tương tự thế hệ đầu tiên (1G) với dải
tần hẹp, tất cả các hệ thống 1G sử dụng điều chế tần số FM cho đàm thoại, điều chế
khoá dịch tần FSK (Frequency Shift Keying) cho tín hiệu và kỹ thuật truy cập được
sử dụng là FDMA (Frequency Division Multiple Access).
Thế hệ thứ 2 (2G) được phổ biến trong suốt thập niên 90. Sự phát triển công
nghệ thông tin di động thế hệ thứ hai cùng các tiện ích của nó đã làm bùng nổ lượng
thuê bao di động trên toàn cầu. Đây là thời kỳ chuyển đổi từ các công nghệ analog
sang digital.
Giai đoạn này có các hệ thống thông tin di động số như : GSM - 900MHZ
(Global System for Mobile), DCS-1800MHZ (Digital Cordless System), PDC -
1900Mhz (Personal Digital Cellular), IS - 54 và IS - 95 (Interior Standard). Trong
đó GSM là tiền thân của hai hệ thống DCS, PDC. Các hệ thống sử dụng kỹ thuật
TDMA (Time Division Multiple Access) ngoại trừ IS-95 sử dụng kỹ thuật CDMA
(Code Division Multiple Access).
Thế hệ 2G có khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng, các tiện ích hỗ trợ cho
công nghệ thông tin, cho phép thuê bao thực hiện quá trình chuyển vùng quốc tế tạo
khả năng giữ liên lạc trong một diện rộng khi họ di chuyển từ quốc gia này sang
quốc gia khác.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
3

Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
Thế hệ thứ ba (3G), từ năm 1992 Hội nghị thế giới truyền thông dành cho
truyền thông một số dải tần cho hệ thống di động 3G : phổ rộng 230MHz trong dải
tần 2GHz, trong đó 60MHz được dành cho liên lạc vệ tinh. Sau đó Liên Hiệp Quốc
Tế Truyền Thông (UIT) chủ trương một hệ thống di động quốc tế toàn cầu với dự
án IMT - 2000 sử dụng trong các dải 1885 - 2025MHz và 2110-2200MHz.
Thế hệ 3G gồm có các kỹ thuật : W-CDMA (Wide band CDMA) kiểu FDD
và TD-CDMA (Time Division CDMA) kiểu TDD. Mục tiêu của IMT- 2000 là giúp
cho các thuê bao liên lạc với nhau và sử dụng các dịch vụ đa truyền thông trên
phạm vi thế giới, với lưu lượng bit đi từ 144Kbit/s trong vùng rộng và lên đến
2Mbps trong vùng địa phương. Dịch vụ bắt đầu vào năm 2001- 2002.
Ở nước ta, mạng thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1992 với khoảng
5.000 thuê bao. Hai nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn là Mobifone (VMS)
ra đời năm 1993 – liên doanh giữa công ty bưu chính viễn thông VN (VNPT) và tập
đoàn COMVIK (Thụy Điển) và Vinafone của trung tâm dịch vụ viễn thông (GPC)
thuộc VNPT ra đời năm 1996. Đến năm 2002 Sfone của tập đoàn TELECOM của
Hàn Quốc và tháng 6/2004, Viettell của công Ty Viễn Thông Quân Đội cùng bước
vào cuộc. Cuộc chạy đua của các nhà khai thác làm cho giá cước giảm xuống và các
dịch vụ càng đa dạng.
II. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT MẠNG GSM
Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê
bao trên thế giới, có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng của nước
khác khi di chuyển qua biên giới. Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station)
phải có khả năng trao đổi thông tin tại bất cứ nơi nào trong vùng phủ sóng quốc tế.
1. Về khả năng phục vụ :
- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được trong tất cả các nước
có mạng.
- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho
các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN).
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tầu viễn dương như

một mạng mở rộng cho các dịch vụ di động mặt đất
2. Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật
- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ
thống di động tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnh
hưởng gì đến hệ thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không
dùng đến khả năng này.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
4
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
3. Về sử dụng tần số
- Hệ thống cho phép mức độ cao về hiệu quả của dải tần mà có thể phục vụ ở
vùng thành thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển.
- Dải tần số hoạt động là 890 - 915 và 935 - 960 Mhz.
- Hệ thống GSM 900Mhz phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng
900Mhz trước đây.
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
dùng trong các mạng khác nhau.
- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo
hiệu được tiêu chuẩn hoá quốc tế.
- Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng phải
được cung cấp trong hệ thống.
III. CẤU TRÚC ĐỊA LÝ CỦA MẠNG
Mọi 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. Ở một mạng di động, cấu
trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. Trong hệ
thống GSM, mạng được phân chia thành các phân vùng sau (hình 1.2):

Hình 1.1 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
5
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
Hình 1.2 Phân vùng và chia ô
1. Vùng phục vụ PLMN
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
ở 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.
2. Vùng phục vụ MSC
MSC (Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng đài di
động). Vùng MSC là một bộ phận 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
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
6
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
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.
3. Vùng định vị LA
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, mà ở đó một trạm di động

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 một vùng mà ở đó
thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị gọi. Vùng
định vị LA được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng
định vị LAI (Location Area Identity):
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)
4. Cell
Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì
không cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là đơn vị cơ sở của mạng, là
một vùng phủ sóng vô tuyến được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI).
Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS.
CGI = MCC + MNC + LAC + CI
CI (Cell Identity): Nhận dạng ô để xác định vị trí trong vùng định vị.
Trạm di động MS tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm
gốc BSIC (Base Station Identification Code).
IV. BĂNG TẦN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỒNG GSM
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
7
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
2 5 M h z
2 0 0 K h z
2 5 M h z
2 0 0 K h z
8 9 0 M h z
9 1 5 M h z
9 3 5 M h z

9 6 0 M h z
B ¨ n g t Ç n l ª n
( T õ M S - B T S )
B ¨ n g t Ç n x u è n g
( T õ B T S - M S )
8 8 2 M h z
9 1 5 M h z
9 2 7 M h z
9 6 0 M h z
1 7 1 0 M h z
1 7 8 5 M h z
1 8 0 5 M h z
1 8 8 0 M h z
G S M
m ë
r é n g
D S C
Hình 1.2: Băng tần cơ bản và mở rộng của GSM
Hệ thống thông tin di động GSM làm việc trong băng tần 890 – 960 KHz,
băng tầ này được chia làm 2 phần:
- Băng tần lên (uplink band): 890 – 915 KHz cho các kênh vô tuyến từ trạm
di động đến hệ thống tram thu phát gốc.
- Băng tần xuốn (downlink band): 935 – 960 KHz cho các kênh vô tuyến từ
tram thu phát gốc đếm trạm di động
Mỗi băng rộng 23KHz , được chia làm 24 sóng mang. Các sóng mang cạnh
nhau cách nhau 200KHz. Mỗi kênh sử dụng 2 tần só riêng biệt, một cho đường lên,
một cho đường xuống. các kênh này được gọi là kênh song công. Khoảng cách giữa
2 tần số là không thay đổi và bằng 45KHz, được gọi là khoảng cách song công.
Kênh vô tuyến này được chia làm 8 khe thời gian, mỗi khe thời gian là một kênh vật
lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động. Ngoài băng tần trên

GSM còn mở rộng băng tần DCS (Digital Cellular System)
V. PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP TRONG THỒNG TIN DI ĐỘNG
Ở giao diện vô tuyến, MS và BTS liên lạc với nhau bằng sóng vô tuyến. Để
sử dụng tài nguyên tần số có hiệu quả, ngoài việc sử dụng lại tần số, số kênh vô
tuyến được dùng theo kiểu kênh trung kế. Hệ thống trung kế vô tuyến là hệ thống
vô tuyến có số kênh sẵn sàng phục vụ ít hơn số người dùng khả dĩ. Phương thức sử
dụng các kênh gọi là phương pháp đa truy nhập. Người dùng khi có nhu cầu thì
được đảm bảo về sự truy nhập vào trung kế.
Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frquency Division Multiple
Access): phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau. Người dùng được
cấp phát một kênh trong tập hợp các kênh trong lĩnh vực tần số. Phổ tần số được
chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng bảo vệ. Mỗi dải tần số được
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
8
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
gán một kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải dành cho liên lạc
hướng xuống.
Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple
Access): khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến được ấn định. Các thuê
bao khác nhau dùng chung một kênh nhờ cài xen thời gian. Mỗi thuê bao được cấp
một khe trong cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe.
Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access): là
phương pháp trai phổ tín hiệu, gán cho mỗi MS một mã riêng biệt cho phép nhiều
MS cùng thu, phát độc lập trên mặt băng tần nên tăng dung lượng cho hệ thống.
Hiện tại công nghệ CDMA đang được triển khai tại mộ số quốc gia. Tại Việt Nam
hiện có mạng thông tin di động S- Fone của công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn
(SPT) đang sử dụng công nghệ này.
Ngoài ra còn sử dụng phương pháp truy nhạp theo không gian SDMA. Mạng
GSM sử dụng phương pháp TDMA kết hợp FDMA.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến

9
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
CHƯƠNG 2
CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Hình 1.3: cấu trúc mạng GSM
OSS : Phân hệ khai thác và bảo dưỡng
SS : Phân hệ chuyển mạch
Auc : Trung tâm nhận thực
EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị
HLR : Bộ ghi định vị thường trú
VLR : Bộ ghi định vị tạm trú
MSC : Tổng đài di động
BSS : Phân hệ trạm gốc
BSC : Bộ điều khiển trạm gốc
BTS : Trạm thu phát gốc
MS : Trạm di động
ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công cộng
PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
CSPDN : Mạng chuyển mạch kênh cộng cộng
PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
10
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
II. CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
1. Phân hệ chuyển mạch SS
Hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của
GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động
của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử

dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
1.1. Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC
Trong SS, chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện. Nhiệm vụ
chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng
GSM. Một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS, mặt khác nó giao tiếp với mạng
ngoài.
MSC thực hiện cung cấp các dịch vụ của mạng cho thuê bao, chứa dữ liệu
và thực hiện các quá trinh chuyển giao cuộc gọi (Handover). Ngoài ra MSC còn làm
nhiệm vụ phát tin tức báo hiệu ra các giao diện ngoại vi.
1.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR
Là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất của hệ thống thông tin di động GSM. HLR
lưu trử các số liệu và địa chỉ nhận dạng cũng như các thông số nhận thực của thuê
bao trong mạng. các thông tin lưu trử trong HLR gồm: khóa nhận dạng thuê bao
IMSI, MSISDN, VLR hiện thời, trạng thái thuê bao, khóa nhận thực và chức năng
nhận thực, số lưu động tram di động MSRN
HLR chứa những cơ sở dữ liệu bậc cao của tất cả các thuê bao trong mạng
GSM. Những dữ liệu này được truy nhập từ xa bởi các MSC và VLR của mạng.
HLR lưu giử các dịch vụ mà thê bao đăng kí, lưu giử số liệu động về vùng
mà ở đó đang chứa thuê bao của nó.
1.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR
VLR là cơ sở dữ liệu thứ 2 trong mạng GSM. Nó được nối với một hay nhiều
MSC và có nhêm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao hiện đang nằm trong vùng
phuc vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giử số liệu về vị trí thuê bao nói trên
ở mức đọ chính xác hơn HLR. Các chức năng của VLR thường được liên kết với
các chức năng của MSC.
1.4. Trung tâm nhận thực AuC
AuC quản lí các thông tin nhận thực và mật mã liên quan đến từng cá nhân
thuê bao dựa trên một khóa nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo an toàn số liệu cho các
thuê bao được phép. Khóa này cũng được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến

11
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
ở MS. Bộ nhớ này có dạng Simcard có thể rút ra và cắm lại được. AuC có thể được
đặt trong HLR hoặc MSC hoặc độc lập với cả hai.
1.5. Bộ đăng kí nhận dạng thiết bị EIR
Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR.
EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến phần thiết bị di động ME của trạm di động
MS. EIR được nối với MSC thông qua đường báo hiệu để kiển tra sự được phép của
thiết bị bằnng cách so sánh các tham số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI
(International Mobile Equipment Identity) của thê bao gửi tới khi thiết lập thông tin với
số IMEI lưu giữ trong EIR phòng trường hợp đây là những thiết bị đầu cuối bị đánh
cắp, nếu so sánh không đúng thì thiết bị không thể truy nhập vào mạng được.
1.6. Tổng đài di động cổng G – MSC
Tất cả các cuộc gọi vào mạng GSM sẽ được định tuyến cho tổng đài di động
cổng Gateway – MSC. Nếu một người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực
hiện một cuộc gọi đến một thuê bao di động của mạng GSM. Tổng đài tại PSTN sẽ
kết nối cuộc gọi này đến MSC có trang bị một chức năng đựoc gọi là chức năng
cổng. Tổng đài MSC này gọi là MSC cổng và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạng
GSM. G- MSC sẽ phải tìm ra vị trí của MSC cần tìm. Điều này được thực hiện bằng
cách hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời, khi đó MSC này có thể định tuyến
lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết
hơn về vị trí của MS. Như vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM có sự
khác biệt giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuê bao.
1.7. Khối IWF
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm
truyền dẫn của mạng GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng
tương tác IWF. IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn.
IWF có thể thực hiện trong chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường
hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
2. Phân hệ trạm gốc BSS

BSS 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. Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ
vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn
thông khác. BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với phân hệ vận
hành và bảo dưỡng OSS. Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm:
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
12
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
- BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.
- BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc
BSS thực hiện nhiệm vụ giám sát các đường ghép nối vô tuyến, liên kết kênh
vô tuyến với máy phát và quản lý cấu hình của các kênh này. Đó là:
- Điều khiển sự thay đổi tần số vô tuyến của đường ghép nối (Frequency
Hopping) và sự thay đổi công suất phát vô tuyến.
- Thực hiện mã hóa kênh và tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền thông tin.
- Quản lý quá trình Handover.
- Thực hiện bảo mật vô tuyến.
2.1. Trạm thu phát gốc BTS
Một BTS bao gồm các thiết bị phát thu tín hiệu sóng vô tuyến, anten, bộ
phận mã hóa và giải mã giao tiếp với BSC 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). Khối thích ứng và chuyển
đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu
chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s) trước khi chuyển đến tổng đài.
TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM
được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số
liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm
chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa BSC và MSC.

BTS có các chức năng sau:
- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến
- Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC
- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS
- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A-bis
2.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC
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 được nối với BTS còn
phía kia nối với MSC của SS. Trong thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng
tính toán đáng kể. Một BSC có thể quản lý vài chục BTS tuỳ theo lưu lượng các
BTS này. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa nó với
BTS là giao diện A-bis.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
13
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
Nhân viên khai thác có thể từ trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC nạp
phần mềm mới và dữ liệu xuống BSC, thực hiện một số chức năng khai thác và bảo
dưỡng, hiển thị cấu hình của BSC.
BSC có thể thu thập số liệu đo từ BTS và BIE (Base Station Interface
Equipment: Thiết bị giao diện trạm gốc), lưu trữ chúng trong bộ nhớ và cung cấp
chúng cho OMC theo yêu cầu.
3. Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên
nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên
ô tô. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô
tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như micrô, loa, màn hiển
thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với môt số các thiết bị khác (như giao
diện với máy tính cá nhân, Fax…). Hiện nay, người ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị
đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động. Ba chức năng chính của MS:

- 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 đẫn ở
giao diện vô tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiêt 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, còn thiết bị đầu cuối lại có thể
giao diện đầu cuối – modem.
Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM
(Subscriber Identity Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment).
Để đăng ký và quản lý thuê bao, mỗi thuê bao phải có một bộ phận gọi là
SIM. SIM là một module riêng được tiêu chuẩn hoá trong GSM. Tất cả các bộ phận
thu, phát, báo hiệu tạo thành thiết bị ME. ME không chứa các tham số liên quan đến
khách hàng, mà tất cả các thông tin này được lưu trữ trong SIM. SIM thường được
chế tạo bằng một vi mạch chuyên dụng gắn trên thẻ gọi là Simcard. Simcard có thể
rút ra hoặc cắm vào MS.
Sim đảm nhiệm các chức năng sau:
- Lưu giữ khoá nhận thực thuê bao Ki cùng với số nhận dạng trạm di động
quốc tế IMSI nhằm thực hiện các thủ tục nhận thực và mật mã hoá thông tin.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
14
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN (Personal Identity
Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sở hữu hợp pháp. PIN là một số gồm
từ 4 đến 8 chữ số, được nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu.
4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS
4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng
4.1.1. Khai thác:
Là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như
tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai cell.v.v Nhờ vậy nhà
khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho

khách hàng và kịp thời nâng cấp. Khai thác còn bao gồm việc thay đổi cấu hình để
giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng
trong tương lai và mở rộng vùng phủ sóng. Ở hệ thống viễn thông hiện đại, khai
thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm.
4.1.2. Bảo dưỡng:
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 hệ thống viễn thông hiện đại có khả năng tự
phát hiện một số các sự cố hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra. Bảo dưỡng bao
gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế các thiết bị có sự cố, cũng như
việc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa.
Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý của
TMN (Telecommunication Management Network - Mạng quản lý viễn thông). Lúc
này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng
viễn thông (MSC, HLR, VLR, BSC, và các phần tử mạng khác trừ BTS). Mặt khác
hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối tới máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp
người - máy. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là trung tâm vận hành và
bảo dưỡng (OMC - Operation and Maintenance Center).
4.2. 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 các tính năng bổ sung. Nhà khai thác có thể thâm nhập được các
thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các
cuộc gọi rồi gửi đến thuê bao. Khi đó HLR, SIM - Card đóng vai trò như một bộ
phận quản lý thuê bao.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
15
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
4.3. Quản lý thết bị di động
Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện.
EIR lưu trữ toàn bộ dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC

qua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị. Trong hệ thống GSM thì
EIR được coi là thuộc phân hệ chuyển mạch NSS.
5. Giao diện vô tuyến số
5.1. Kênh vật lý
Kênh vật lý tổ chức theo quan niệm truyền dẫn. Đối với TDMA GSM, kênh
vật lý là một khe thời gian ở một tần số sóng mang vô tuyến được chỉ định.
- GSM 900 nguyên thủy
Dải tần số: 890 ÷ 915 MHz cho đường lên uplink (từ MS đến BTS).
935 ÷ 960 MHz cho đường xuống downlink (từ BTS đến MS).
Dải thông tần của một kênh vật lý là 200KHz. Dải tần bảo vệ ở biên cũng
rộng 200KHz.
F
ul
(n) = 890,0 MHz + (0,2 MHz) * n
F
dl
(n) = F
ul
(n) + 45 MHz
Với 1 ≤ n ≤ 124
Các kênh từ 1 ÷ 124 được gọi là các kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ARFCN
(Absolute Radio Frequency Channel Number). Kênh 0 là dải phòng vệ.
Vậy GSM 900 có 124 tần số bắt đầu từ 890,2MHz. Mỗi dải thông tần là một
khung TDMA có 8 khe thời gian. Như vậy, số kênh vật lý ở GSM 900 là sẽ 992
kênh.
- EGSM (GSM mở rộng E : extended)
Hệ thống GSM nguyên thủy được mở rộng mỗi bằng tần thêm 10 MHz
(tương đương 50 kênh tần số) thì được gọi là EGSM:
Dải tần số: 880 ÷ 915 MHz uplink.
925 ÷ 960 MHz downlink.

F
ul
(n) = 880 MHz +(0,2 MHz)*n
F
dl
(n) = F
ul
(n) + 45 MHz.
Với n=ARFCN , 1 ≤ n ≤ 174. Kênh 0 là dải phòng vệ.
- DCS 1800:
DCS 1800 có số kênh tần số tăng gấp 3 lần so với GSM 900
Dải tần số: 1710 ÷ 1785 MHz uplink.
1805 ÷ 1880 MHz downlink.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
16
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
F
ul
(n) = 1710MHz + (0,2 MHz)*(n – 511)
F
dl
(n) = F
ul
(n) + 95 MHz
Với 512 ≤ n ≤ 885.
5.2. Kênh logic
Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này được
đặt vào các kênh vật lý. Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữa
BTS và MS.
Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH và

các kênh báo hiệu điều khiển CCH.
Hình 1.4 Phân loại kênh logic

Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng:
− Bm hay kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin tiếng
hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s.
− Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc
độ 11,4 kbit/s

Kênh điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:
− Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel).
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
17
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
− Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).
− Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicate Control Channel).
+ Kênh quảng bá BCH: BCH = BCCH + FCCH + SCH.
− FCCH (Frequency Correction Channel): Kênh hiệu chỉnh tần số cung cấp
tần số tham chiếu của hệ thống cho trạm MS. FCCH chỉ được dùng cho đường
xuống.
− SCH (Synchronous Channel): Kênh đồng bộ khung cho MS.
− BCCH (Broadcast Control Channel): Kênh điều khiển quảng bá cung cấp
các tin tức sau: Mã vùng định vị LAC (Location Area Code), mã mạng di động
MNC (Mobile Network Code), tin tức về tần số của các cell lân cận, thông số dải
quạt của cell và các thông số phục vụ truy cập.
+ Kênh điều khiển chung CCCH: CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông
giữa BTS và MS. Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH.
− RACH (Random Access Channel), kênh truy nhập ngẫu nhiên. Đó là
kênh hướng lên để MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu này thể hiện trong bản
tin đầu của MS gửi đến BTS trong quá trình một cuộc liên lạc.

− PCH (Paging Channel, kênh tìm gọi) được BTS truyền xuống để gọi MS.
− AGCH ( Access Grant Channel): Kênh cho phép truy nhập AGCH, là
kênh hướng xuống, mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênh
của MS để thực hiện một kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao.
+ Kênh điều khiển riêng DCCH: DCCH là kênh dùng cả ở hướng lên và
hướng xuống, dùng để trao đổi bản tin báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký và
thiết lập cuộc gọi, phục vụ bảo dưỡng kênh. DCCH gồm có:
- Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH dùng để cập nhật vị trí
và thiết lập cuộc gọi.
- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH, là một kênh hoạt động liên tục
trong suốt cuộc liên lạc để truyền các số liệu đo lường và kiểm soát công suất.
- Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH, nó liên kết với một kênh TCH và
hoạt động bằng cách lấy lên một khung FACCH được dùng để chuyển giao cell.
6. Hệ thống mã
Trong GSM, mỗi phần tử mạng cũng như mỗi vùng phục vụ đều được địa
chỉ hoá bằng một số gọi là mã (code). Trên phạm vi toàn cầu, hệ thống mã này là
đơn trị (duy nhất) cho mỗi đối tượng và được lưu trữ rải rác trong tất cả các phần tử
mạng.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
18
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
 Mã xác định khu vực LAI (Location Area Identity):
LAI là mã quốc tế cho các khu vực, được lưu trữ trong VLR và là một thành
phần trong mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI (Cell Global Identity). Khi một thuê
bao có mặt tại một vùng phủ sóng nào đó, nó sẽ nhận CGI từ BSS, so sánh LAI
nhận được trước đó để xác định xem nó đang ở đâu. Khi hai số liệu này khác nhau,
MS sẽ nạp LAI mới cho bộ nhớ. Cấu trúc của một LAI như sau:
MCC MNC LAC
Trong đó:
- MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia của nước có mạng GSM.

- MNC (Mobile Network Code): mã của mạng GSM, do quốc gia có mạng
GSM qui định.
- LAC (Location Area Code): mã khu vực, dùng để nhận dạng khu vực trong
mạng GSM.
 Các mã số đa dịch vụ toàn cầu (International ISDN Numbers):
Các phần tử của mạng GSM như MSC, VLR, HLR/AUC, EIR, BSC đều có
một mã số tương ứng đa dịch vụ toàn cầu. Mã các điểm báo hiệu được suy ra từ các
mã này được sử dụng cho mạng báo hiệu CCS7 trong mạng GSM.
Riêng HLR/AUC còn có một mã khác, gồm hai thành phần. Một phần liên
quan đến số thuê bao đa dịch vụ toàn cầu - MSISDN (International Mobile
Subscriber ISDN Number) được sử dụng trong việc thiết lập cuộc gọi từ một mạng
khác đến MS trong mạng. Phần tử khác liên quan đến mã nhận dạng thuê bao di
động quốc tế - IMSI (International Mobile Subscriber Identity) được lưu giữ trong
AUC.
 Mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI: CGI được sử dụng để các MSC và BSC truy
nhập các tế bào.
CGI = LAI + CI.
CI (Cell Identity) gồm 16 bit dùng để nhận dạng cell trong phạm vi của LAI.
CGI được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu của MSC/VLR.
 Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code):
Cấu trúc của mã nhận dạng trạm gốc như sau:
NCC (3 bits) BCC (3 bits)
Trong đó:
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
19
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
NCC (Network Color Code): mã màu của mạng GSM. Được sử dụng để
phân biệt với các mạng khác trong nước.
BCC (BTS Color Code): mã màu của BTS. Dùng để phân biệt các kênh sử
dụng cùng một tần số của các trạm BTS khác nhau.

 Số thuê bao ISDN của máy di động - MSISDN (Mobile Subscriber ISDN
Number):
Mỗi thuê bao di động đều có một số máy MSISDN được ghi trong danh bạ
điện thoại. Nếu một số dùng cho tất cả các dịch vụ viễn thông liên quan đến thuê
bao thì gọi là đánh số duy nhất, còn nếu thuê bao sử dụng cho mỗi dịch vụ viễn
thông một số khác nhau thì gọi là đánh số mở rộng.
MSISDN được sử dụng bởi MSC để truy nhập HLR khi cần thiết lập cuộc
nối. MSISDN có cấu trúc theo CCITT, E164 về kế hoạch đánh số ISDN như sau:
CC NDC SN
Trong đó:
CC (Country Code): mã nước, là nơi thuê bao đăng kí nhập mạng (Việt Nam
thì CC = 84).
NDC (National Destination Code): mã mạng GSM, dùng để phân biệt các
mạng GSM trong cùng một nước.
SN (Subscriber Number): số thuê bao, tối đa được 12 số, trong đó có 3 số để
nhận dạng HLR.
 Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMSI (International Mobile Subscriber
Identity):
IMSI là mã số duy nhất cho mỗi thuê bao trong một vùng hệ thống GSM.
IMSI được ghi trong MS và trong HLR và bí mật với người sử dụng. IMSI có cấu
trúc như sau:
MCC MNC MSIN
Trong đó:
MCC (Mobile Country Code): mã nước có mạng GSM, do CCITT qui định
để nhận dạng quốc gia mà thuê bao đang có mặt.
MNC (Mobile Network Code): mã mạng GSM.
MSIN (Mobile Subscriber Identification Number): số nhận dạng thuê bao di
động, gồm 10 số được dùng để nhận dạng thuê bao di động trong các vùng dịch vụ
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
20

Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
của mạng GSM, với 3 số đầu tiên được dùng để nhận dạng HLR.
MSIN được lưu giữ cố định trong VLR và trong thuê bao MS. MSIN được VLR
sử dụng khi truy nhập HLR/AUC để tạo lập “Hộ khẩu thường trú” cho thuê bao.
 Nhận dạng thuê bao di động cục bộ - LMSI (Location Mobile subscriber
Identity):
Gồm 4 octet. VLR lưu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện
đang có mặt tại vùng phủ sóng của nó và chuyển LMSI cùng với IMSI cho HLR.
HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các mẩu tin liên quan đến thuê bao tương
ứng để cung cấp dịch vụ.
 Nhận dạng thuê bao di động tạm thời - TMSI (Temporaly Mobile subscriber
Identity):
TMSI do VLR tự tạo ra trong cơ sở dữ liệu của nó cùng với IMSI sau khi
việc kiểm tra quyền truy nhập của thuê bao chứng tỏ hợp lệ. TMSI được sử dụng
cùng với LAI để địa chỉ hoá thuê bao trong BSS và truy nhập số liệu của thuê bao
trong cơ sở dữ liệu của VLR.
 Số vãng lai của thuê bao di động - MSRN (Mobile Station Roaming Number):
MSRN do VLR tạm thời tạo ra yêu cầu của HLR trước khi thiết lập cuộc gọi
đến một thuê bao đang lưu động đến mạng của nó. Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRN
cũng bị xoá. Cấu trúc của MSRN bao gồm CC, NDC và số do VLR tạm thời tự tạo ra.
 Số chuyển giao HON (Handover Number):
Handover là việc di chuyển cuộc nối mà không làm gián đoạn cuộc nối từ tế
bào này sang tế bào khác (trường hợp phức tạp nhất là chuyển giao ở những tế bào
thuộc các tổng đài MSC khác nhau). Ví dụ khi thuê bao di chuyển từ MSC1 sang
MSC2 mà vẫn đang sử dụng dịch vụ. MSC2 yêu cầu VLR của nó tạm thời tạo ra
HON để gửi cho MSC1 và MSC1 sử dụng HON để chuyển cuộc nối sang cho
MSC2. Sau khi hết cuộc thoại hay thuê bao rời khỏi vùng phủ sóng của MSC1 thì
HON sẽ bị xoá.
 Nhận dạng thiết bị di động quốc tế - IMEI (International Moble Equipment
Identity):

IMEI được hãng chế tạo ghi sẵn trong thiết bị thuê bao và được thuê bao
cung cấp cho MSC khi cần thiết. Cấu trúc của IMEI:
TAC FAC SNR
Trong đó:
TAC (Type Approval Code): mã chứng nhận loại thiết bị, gồm 6 kí tự, dùng
để phân biệt với các loại không được cấp bản quyền. TAC được quản lý một cách
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
21
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
tập trung.
FAC (Final Assembly Code): xác định nơi sản xuất, gồm 2 kí tự.
SNR (Serial Number): là số Seri, dùng để xác định các máy có cùng TAC và
FAC.
7. Các đặc tính của mạng thông tin di động số GSM
Từ các khuyến nghị của GSM ta có thể tổng hợp nên các các đặc tính chủ
yếu sau:
- Số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích cho các thuê bao cả trong thông tin thoại
và số liệu.
- Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ 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 Acces s) với FDMA (Frequency Division Multiple Access).
- Giải quyết sự hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn.
III. CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN VÀ THỦ TỤC MẠNG
1. Tổng quan
Trước khi khảo sát các thủ tục thông tin khác nhau, hãy khảo sát các tình
huống đặc biệt của 1 PLMN có tất cả các thuê bao di động, vì thế ta quan sát MS ở

một số tình huống sau:
- Tắt máy:
Mạng sẽ không thể tiếp cận đến máy vì MS không trả lời thông báo tìm gọi. Nó
sẽ không báo cho hệ thống về vùng định vị (nếu có) và MS sẽ được coi là rời mạng.
- MS bật máy, trạng thái rỗi:
Hệ thống có thể tìm gọi MS thành công, MS được coi là nhập mạng. Trong
khi chuyển động, MS luôn kiểm tra rằng nó được nối đến một kênh quảng bá được
thu phát tốt nhất. Quá trình này được gọi là lưu động (Roaming). MS cần thông báo
cho hệ thống về các thay đổi vùng định vị, quá trình này được gọi là cập nhật vị trí.
- MS bận:
Mạng vô tuyến có một kênh thông tin (kênh tiếng) dành cho luồng số liệu tới
và từ MS trong quá trình chuyển động MS phải có khả năng chuyển đến một kênh
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
22
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
thông tin khác. Quá trình này được gọi là chuyển giao (Handover). Để quyết định
chuyển giao hệ thống phải diễn giải thông tin nhận đuợc từ MS và BTS. Quá trình
này được gọi là định vị.
2. Lưu động và cập nhật vị trí
Coi rằng MS ở trạng thái tích cực, rỗi và đang chuyển động theo một phương
liên tục MS được khoá đến một tần số vô tuyến nhất định có CCCH và BCH ở TS
0
.
Khi MS rời xa BTS nối với nó cường độ tín hiệu sẽ giảm. Ở một thời điểm nào đó
không xa biên giới lý thuyết giữa hai ô lân cận nhau cường độ tới mức mà MS
quyết định chuyển đến một tần số mới thuộc một trong các ô lân cận nó. Để chọn
tần số tốt nhất nó liên tục đo cường độ tín hiệu của từng tần số trong số tần số nhất
định của ô lân cận. Thường MS phải tìm được tần số BCH/CCCH từ BTS có cường
độ tín hiệu tốt hơn tần số cũ. Sau khi tự khoá đến tần số mới này, MS tiếp tục nhận
thông bao tìm gọi các thông báo quảng bá chừng nào tín hiệu của tần số mới vẫn đủ

tốt. Quyết định việc thay đổi tần số BCH/CCCH sẽ được thực hiện mà không cần
thông báo cho mạng. Nghĩa là mạng mặt đất không tham gia và quá trình này.
Khả năng chuyển động vô định đồng thời với việc thay đổi nối thông MS ở
giao tiếp vô tuyến tại thời điểm cần thiết để đảm bảo chất lượng thu được gọi là lưu
động “ Roaming ”.
- Khi MS chuyển động đến giữa hai cell thuộc 2 BTS khác nhau:
Ta biết rằng MS không hề biết cấu hình của mạng chứa nó. Để gửi cho MS
thông tin về vị trí chính xác của nó hệ thống gửi đi mã nhận dạng vùng định vị
(LAI) liên tục ở giao tiếp vô tuyến bằng BCCH.
Khi đi vào cell thuộc BSC khác MS sẽ nhận thấy vùng mới bằng cách thu
BCCH. Vì thông tin về vị trí có tầm quan trọng lớn nên mạng phải thông báo về sự
thay đổi này, ở điện thoại di động quá trình này được gọi là “ đăng ký cưỡng bức”.
MS không còn cách nào khác là phải cố gắng thâm nhập vào mạng để cập nhật vị trí
của mình ở MSC/VLR. Quá trình này được gọi là cập nhật vị trí.
Sau khi đã phát vị trí mới của mình lên mạng, MS tiếp tục chuyển động ở
trong vùng mới như đã mô tả ở trên.
- Khi MS chuyển động giữa hai vùng phục vụ khác nhau:
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
23
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
Trong trường hợp có một cuộc gọi vào cho MS, việc chuyển từ một vùng
phục vụ MSC/VLR này sang một vùng phục vụ MSC/VLR khác có nghĩa là tuyến
thông tin đi qua mạng cũng sẽ khác. Để tìm được định tuyến đúng, hệ thống phải
tham khảo bộ ghi định vị thường trú HLR vì thế MSC/VLR sẽ phải cập nhật HLR
về vị trí của MSC/VLR cho MS của chúng ta.
Quá trình cập nhật vị trí như sau:

Sau khi cập nhật vị trí thành công ở HLR hệ thống sẽ huỷ bỏ vị trí cũ, HLR
thông báo huỷ bỏ vị trí cho tổng đài MSC/VLR cũ để xoá vị trí cũ của MS có liên
quan.

3. Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu
Khi MS bật máy nó sẽ quét giao tiếp vô tuyến để tìm ra tần số đúng, tần số
mà MS tìm kiếm sẽ chứa thông tin quảng bá cũng như thông tin tìm gọi
BCH/CCCH có thể có. MS tự khoá đến tần số đúng nhờ việc hiệu chỉnh tần số thu
và thông tin đồng bộ
Vì đây là lần đầu MS sử dụng nên phần mạng chịu trách nhiệm xử lý thông
tin tới / từ MS hoàn toàn không có thông tin về MS này, MS không có chỉ thị nào về
nhận dạng vùng định vị mới. Khi MS cố gắng thâm nhập tới mạng và thông báo với
hệ thống rằng nó là MS mới ở vùng định vị này bằng cách gửi đi một thông báo “
Cập nhật vị trí mạng ” đến MSC/VLR.
Từ giờ trở đi MSC/VLR sẽ coi rằng MS hoạt động và đánh dấu trường dữ
liệu của MS này bằng 1 cờ “nhập mạng” cờ này liên quan đến IMSI.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
24
Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G
4. Thủ tục rời mạng
Thủ tục rời mạng liên quan đến IMSI. Thủ tục rời mạng của IMSI cho phép
thông báo với mạng rằng thuê bao di động sẽ tắt nguồn , lúc này tìm gọi MS bằng
thông báo tìm gọi sẽ không xảy ra.
Một MS ở trạng thái hoạt động được đánh dấu là “đã nhập mạng”. Khi tắt
nguồn MS gửi thông báo cuối cùng đến mạng, thông báo này chứa yêu cầu thủ tục
rời mạng. Khi thu được thông báo rời mạng MSC/VLR đánh dấu cờ IMSI đã rời
mạng tương ứng.
5. Tìm gọi
Cuộc gọi đến MS được định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký. Khi đó
MSC/VLR sẽ gửi đi một thông báo tìm gọi đến MS, thông báo này được phát quảng
bá trên toàn bộ vùng định vị LA nghĩa là tất cả các BTS trong LA sẽ gửi thông báo
tìm gọi MS. Khi chuyển động ở LA và “ nghe ” thông tin CCCH MS sẽ “ nghe thấy
” thông báo tìm gọi và trả lời ngay lập tức.
6. Gọi từ MS

Giả sử MS rỗi và muốn thiết lập một cuộc gọi, thuê bao này sẽ quay tất cả
các chữ số của thuê bao bị gọi và bắt đầu thủ tục này bằng cách ấn phím “ phát ”.
Khi này MS gửi đi một thông báo đầu tiên đến mạng bằng CCCH để yêu cầu thâm
nhập. Trước hết MSC/VLR sẽ giành cho MS một kênh riêng, kiểm tra thể loại của thuê
bao bị gọi và đánh dấu thuê bao này ở trạng thái bận. Nếu thuê bao gọi được phép sử
dụng mạng MSC/VLR sẽ công nhận yêu cầu thâm nhập. Bây giờ MS sẽ gửi đi một
thông báo để thiết lập cuộc gọi, tuỳ theo thuê bao bị gọi là cố định hay di động số của
nó sẽ được phân tích trực tiếp ở MSC/VLR hoặc gửi đến một tổng đài chuyển tiếp của
mạng PSTN cố định. Ngay khi đường nối đến thuê bao bị gọi đã sẵn sàng thông báo
thiết lập cuộc gọi sẽ được công nhận, MS cũng sẽ được chuyển đến một kênh thông tin
riêng. Bây giờ tín hiệu cuối cùng sẽ là sự khẳng định thuê bao.
7. Gọi đến thuê bao MS
Giả sử có một thuê bao A thuộc mạng cố định PSTN yêu cầu thiết lập cuộc
gọi với thuê bao B thuộc mạng di động.
Sinh viên: Nguyễn Tiếp Tuyến
25