chuyển giao cứng trong thông tin di động khi xét đến trễ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ



Đặng Hoàng Long






CHUYỂN GIAO CỨNG TRONG THÔNG
TIN DI ĐỘNG KHI XÉT ĐẾN TRỄ







LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà nội- 2008





1
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7
MỞ ĐẦU 8
CHƢƠNG I. CƠ BẢN HỆ THỐNG GSM 10
1.1. Vài nét về hệ thống tổ ong 10
1.1.1. Lý thuyết dung lượng hệ thống và tái sử dụng tần số 10
1.1.1.1 Dung lượng hệ thống tế bào 10
1.1.1.2 Tái sử dụng tần số và khoảng cách tái sử dụng tần số 11
1.1.2.1 Các loại mẫu tái sử dụng tần số 12
1.1.2. Cơ sở về Lưu lượng và hiệu suất hệ thống 13
1.1.2.1 Hiệu suất sử dụng kênh 13
1.1.2.2 Hiệu suất phổ tần: 14
1.1.2.3 Lưu lượng 14
1.1.2.4 Xác suất nghẽn - Cấp độ phục vụ GoS 16
1.1.2.5 Lưu lượng kênh logic 16
1.1.2.6 Các tham số hiệu suất cơ bản của O&M 17
1.2. Tổng quan về hệ thống Thông tin Di động GSM 18
1.2.1 Cấu trúc tổng quan hệ thống GSM 20
1.2.1.1Trạm di động (MS) 20
1.2.1.2 Phân hệ trạm gốc (BSS) 21
1.2.1.3 Phân hệ chuyển mạch (SS) 21

1.2.1.4 Phân hệ vận hành, khai thác và bảo dưỡng (OSS) 22
1.2.2 Giao tiếp vô tuyến trong GSM 23
1.2.2.1 Tổ chức tần số và cấu trúc kênh vật lý 23
1.2.2.2 Các kênh logic 25
1.2.2.2.1 Các kênh lưu lượng 25
1.2.2.2.2 Các kênh báo hiệu - điều khiển 25
1.2.3 Các giao diện. 26
1.2.4 Các phương pháp truy nhập trong GSM. 29
1.2.4.1. đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 29
1.2.4.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 30
1.2.5 Báo hiệu trong GSM 31
1.2.5.1 Nhiệm vụ báo hiệu các lớp: 31
1.2.5.1.1 Lớp báo hiệu 1 32
1.2.5.1.2 Lớp báo hiệu 2 33
1.2.5.1.3 Lớp báo hiệu 3 33
1.2.5.2 Một số giao thức cơ bản trong báo hiệu: 34



2
1.2.5.2.1 Phần truyền bản tin MTP 34
1.2.5.2.2 Phần điều khiển và nối thông báo hiệu( SCCP) 34
1.2.5.2.3 Phần ứng dụng các khả năng giao dịch TCAP 35
1.2.5.2.4 Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc BSSAP 36
1.2.5.2.5 Phần ứng dụng di động MAP 36
1.2.6 Một số thủ tục trong GSM 36
1.2.6.1 Cập nhật vị trí 36
1.2.6.2 Tìm gọi 37
1.2.6.3 Chuyển giao 37
1.2.6.4 Sự định thời sớm và điều khiển công suất 37

CHƢƠNG 2. CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG DI ĐỘNG KHÔNG DÂY 39
2.1. Vai trò của chuyển giao: 39
2.2. Các kiểu chuyển giao: 39
2.3. Khởi tạo chuyển giao: 40
2.3.1 Cường độ tín hiệu tương đối: 41
2.3.2 Cường độ tín hiệu tương đối so với ngưỡng: 41
2.3.3 Cường độ tín hiệu tương đối kể đến trễ: 42
2.3.4 Cường độ tín hiệu tương đối kể đến trễ và ngưỡng: 42
2.3.5 Những phương pháp dự đoán: 42
2.4 Quyết định chuyển giao: 43
2.4.1 Chuyển giao được điều khiển bởi mạng: 43
2.4.2 Chuyển giao được hỗ trợ mởi MS: 43
2.4.3 Chuyển giao được điều khiển bởi MS: 43
2.5 Các sơ đồ chuyển giao: 44
2.5.1 Mô hình lưu lượng: 44
2.5.1.1 Mô hình lưu lượng Hong và Rappaport ( Two-Dimensional): 44
2.5.1.2 Các mô hình lưu lượng El-Dolil et al (một chiều). 45
2.5.1.3 Mô hình Steele và Nofat (hai chiều): 46
2.5.1.4 Mô hình lưu lượng của Xie và Kuek (một và hai chiều): 47
2.5.1.5 Mô hình lưu lượng xấp xỉ của Zeng và đồng nghiệp (bất kỳ chiều
nào): 47
2.5.2 Sơ đồ chuyển giao trong các hệ thống đơn lưu lượng: 48
2.5.2.1 Sơ đồ không ưu tiên: 49
2.5.2.2 Sơ đồ ưu tiên: 50
2.5.2.3 Sơ đồ hàng đợi cho các cuộc gọi chuyển giao: 52
2.5.2.4 Sơ đồ hàng đợi các cuộc gọi chuyển giao và các cuộc gọi khởi thảo:
55
2.5.3 Sơ đồ chuyển giao trong hệ thống đa lưu lượng (dịch vụ): 60
2.5.3.1 Sơ đồ chuyển giao không có quyền ưu tiên trước: 61
2.5.3.2 Sơ đồ chuyển giao có quyền ưu tiên: 66

3
CHƢƠNG 3. THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO CỨNG VỚI CƠ SỞ BỘ ĐỊNH
THỜI HIỆU QUẢ CAO TRONG MẠNG TỔ ONG 69
3.1. Giới thiệu: 69
3.2. Thuật toán chuyển giao dựa trên hiện tƣợng trễ 72
3.2.1. Mô hình truyền : 72
3.2.2.Trung bình theo số mũ. 73
3.2.3. Ấn định Cell: 73
3.3 Thuật toán chuyển giao dựa trên bộ định thời 74
3.3.1. Trung bình cục bộ. 74
3.3.2. Bộ định thời gian rớt cuộc gọi. 76
3.4. Phân tích hiệu quả chuyển giao 76
3.4.1. Việc gán cell và xác suất chuyển giao. 77
3.4.2. Số đo hiệu năng quá trình chuyển giao 79
3.4 Kết quả tính toán số 79
KẾT LUẬN 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt
A
ARFCN
Absolute Radio Frequency
Channel Number
Số kênh tần tuyệt đối
AGCH
Access Grant Channel
Kênh cho phép truy cập
ABIS
Basic Abis interface and
protocol
Thủ tục thâm nhập đường truyền
AUC
Authentication Center
Trung tâm nhận thực

AMPS
Advanced mobile phone
service
Hệ thống điện thoại di động tiên
tiến
B
BER
Bit Error Rate
Tỷ số lỗi bít
BCCH
Broadcast control channel
Kênh thông tin báo hiệu quảng bá
BSS
Base Station Susystem
Phân hệ trạm gốc
BCH
Broadcast Channel
Kênh quảng bá
BTS
Base Tranceiver Station
Trạm thu phát gốc
BSIC
Base Station Identity Code
Mã nhận dạng trạm gốc
BSSAP
Base Station System
Application Part
Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc
BS
Base Station

Trạm cơ sở
C
CCCH
Common Control Channel
Kênh điều khiển chung
CCS7
Common Channel Signaling 7
Hệ thống báo hiệu kênh chung
CM
Connection Management
Lớp quản lý nối thông
D


DUP
Data User Part
Phần người sử dụng số liệu
E
ETSI
Eutopean Telecommunication
Standardisation Institute
Viện chuẩn hoá viễn thông Châu
Âu
EIR
Equipment Identity Register
Thanh ghi nhận dạng thiết bị
E-GSM
Extended Global System for
Mobile Communications
GSM mở rộng

F
FDMA
Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số
FCCH
Frequency Common Control
Channel
Kênh hiệu chỉnh tần số



5
FACCH
Fast Associated Cotrol
Channel
Kênh điều khiển liên kết nhanh
FIFO
First In First Out
Giải thuật vào trước ra trước
G
GoS
Grade of Service
Cấp độ phục vụ
GSM
Global System for Mobile
Communications
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu

H
HLR
Home Location Register
Thanh ghi định vị thường trú
I
ISDN
Integrated Servises Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
IMEI
International Mobile
Equipment Identity
Số nhận diện phần cứng của thiết
bị di động
ISUP
ISDN User Part
Phần người sử dụng ISDN
L
LAPD
Link Access Procedures on
the D channel
Thủ tục truy cậo liên kết trên
kênh D
M
MAC
Media Access Control
Lớp điều khiển truy nhập phương
tiện
MS
Mobile station

Trạm di động
MSC
Mobile Services Switching
Center
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ
di động
MAHO
Mobile Asisted Handover
Chuyển giao có trợ giúp thiết bị
di động
MAP
Mobile Application Part
Phần ứng dụng di động
MM
Mobile Management
Lớp quản lý di động
MTP
Message Transfer Protocol
Phần truyền bản tin
O
OSS
Operation Station Susystem
Phân hệ khai thác và bảo dưỡng
OMC
Operation and Maintenance
Center
Trung tâm khai thác bảo dưỡng
OSI
Open Systems Interconnection
Mô hình 7 lớp

P
PSTN
Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng
PLMN
Public Land Mobile Network
Mạng di động mặt đất công cộng
PIN
Personal Identity Number
Số nhận dạng cá nhân
PCH
Paging Channel
Kênh tìm gọi
R



6
RACH
Random Access Channel
Kênh truy cập ngẫu nhiên
RR
Radio Regulation
Lớp quản lý tài nguyên vô tuyến
S
SE
Spectrum efficiency
Hiệu suất phổ

SS
Switching Subsystem
Phân hệ chuyển mạch
SIM
Subcriber identification
module
Modul nhận dạng thuê bao
SCH
Synchronization Channel
Kênh đồng bộ
SACCH
Slow Associated Cotrol
Channel
Kênh điều khiển liên kết chậm
SDCCH
Stand alone Dedicated Control
Channel
Kênh báo hiệu thiết lập cuộc gọi
SCCP
Signaling Connection Control
Part
Phần điều khiển và nối thông báo
hiệu
T
TDMA
Time Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
TCH

Traffic Channel
Kênh lưu lượng
TS
Time Slot
Khe thời gian
TCH/F
Full-rate channel
Kênh toàn tốc
TCH/H
Half-rate channel
Kênh bán tốc
TDM
Time Division Multiple
Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TUP
Telephone User Part
Phần người sử dụng điện thoại cố
định
TCAP
Transaction Capabilities
Application Part
Phần ứng dụng các khả năng giao
dịch
TACS
Total Access Communications
Systems
Hệ thống thông tin truy cập toàn
diện
U

UP
User part
Phần người sử dụng
V
VLR
Visiting Location Register
Thanh ghi định vị tạm trú








7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình vẽ
Tên hình vẽ
Số trang
Hình 1.1
Mẫu tái sử dụng tần số K=3 và K=4
12
Hình 1.2
Quan hệ giữa các loại lưu lượng
15
Hình 1.3
Cấu trúc tổng quan hệ thống GSM

20
Hình 1.4
Tổ chức tần số và thời gian trong GSM 900MHz
23
Hình 1.5
Đa truy nhập phân chia theo tần số
24
Hình 1.6
Đa truy nhập phân chia theo tần số
29
Hình 1.7
Phân lớp báo hiệu trong GSM
30
Hình 1.8
Hoạt động của 1 MS trong chế độ truyền thoại hoặc
số liệu dùng 1 TS
32
Hình 1.9
Hoạt động của 1 MS trong chế độ truyền thoại hoặc
số liệu dùng 1 TS
38
Hình
2
.1

Chuyển giao cứng giữa MS và BSs
40
Hình
2
.2

Khả năng chuyển giao phụ thuộc vào cường độ tín
hiệu và độ trễ giữa hai trọng số liền kề
42
Hình 2
.3

Mô hình hệ thống chuyển giao thông thường

49
Hình
2
.4

Sơ đồ chuyển đổi trạng thái
49
Hình
2
.5

Mô hình hệ thống với chuyển
giao có ưu tiên
51
Hình 2.6

Sơ đồ chuyển đổi trạng thái

51
Hình
2

.7

Mô hình hệ thống với ưu tiên và hàng đợi cho chuyển
giao

53
Hình 2.8

Sơ đồ chuyển đổi trạng thái
54
Hình

2.9

Mô hình hệ thống

55
Hình

2.10



Sơ đồ chuyển đổi trạng thái
56
Hình
2.11

Mô hình hệ thống với 02 hàng
đợi cho chuyển giao

61
Hình 3.1
Đường cong xác suất gán
80
Hình 3.2
Đường cong xác suất chuyển giao
81
Hình 3.3
Số cuộc chuyển giao trung bình theo giá trị trễ
82
Hình 3.4
Các điểm chuyển giao theo tham số trễ
82
Hình 3.5
Sự kết hợp các điểm chuyển giao theo tham số trễ
trong môi trường micro cell
84



8

MỞ ĐẦU
Hệ thống thông tin di động không dây đã phát triển một cách nhanh chóng
trong những năm gần, với quy mô phủ sóng và lượng khách hàng sử dụng. Đối với
công nghệ GSM, chuyển giao là một yếu tố rất được quan tâm để đảm bảo chất
lượng phục vụ khách hàng. Thực tế cho thấy vì rất nhiều lý do ảnh hưởng đến chất
lượng tín hiệu, cũng như việc sử dụng của người sử dụng. Chính vì vậy chuyển giao
sẽ đem lại cảm giác liên tục cho thuê bao cũng như giải quyết được vấn đề rất lớn về
kỹ thuật để đảm bảo cho sự tồn tại của hệ thống di động GSM cũng như các hệ

thống di động khác.
Di động là đặc tính quan trọng nhất của hệ thống thông tin tổ ong không dây.
Thông thường, dịch vụ được duy trì bởi việc hỗ trợ chuyển giao từ một ô đến một ô
khác. Chuyển giao là quá trình thay đổi kênh (tần số, khe thời gian, mã trải phổ,
hoặc sự kết hợp của chúng) cùng với việc thay đổi các kết nối hiện thời trong quá
trình thực hiện cuộc gọi. Điều này thường xảy ra khi thuê bao đi qua vùng biên của
ô hoặc có sự suy giảm về chất lượng của tín hiệu kênh hiện thời. Chuyển giao được
chia ra làm hai loại rõ ràng, chuyển giao cứng và mềm. Chúng được đặc trưng bởi
các đặc tính “ cắt rồi mới thiết lập cuộc gọi” và “thiết lập trước khi cắt cuộc gọi”.
Trong chuyển giao cứng. Tài nguyên đang sử dụng sẽ được giải phóng trước khi tài
nguyên mới được sử dụng. Đối với chuyển giao mềm, tài nguyên hiện thời và tài
nguyên mới được sử dụng trong quá trình chuyển giao. Sơ đồ chuyển giao được thiết
kế không hiệu quả sẽ tạo ra lưu lượng báo hiệu lớn, do đó sẽ làm giảm sút rất mạnh
về chất lượng dịch vụ. Nguyên nhân tại sao các cuộc chuyển giao là vấn đề “sinh tử”
trong hệ thống tổ ong đó là vì các ô cạnh nhau dùng một tập hợp các tần số khác
nhau. Việc thương lượng phải được thực hiện giữa MS và trạm cơ sở BS đang phục
vụ và trạm cơ sở có khả năng chuyển giao. Các vấn đề liên quan khác như quyết
định thực hiện chuyển giao, chiến lược ưu tiên trong khi quá tải, ảnh hưởng lớn đến
toàn thể hiệu năng của mạng.
Chuyển giao là một cách duy trì cuộc gọi khi người sử dụng di chuyển ra khỏi



9
vùng phủ sóng của tế bào đang phục vụ. Cuộc gọi sẽ phải được chuyển mạch tới cell
thay thế để cung cấp dịch vụ một cách tự động và không làm mất dịch vụ. Đây là
quá trình phức tạp đòi hỏi sự đồng bộ hoá giữa các sự kiện giữa MS và mạng. Đặc
biệt, việc cần định tuyến cuộc gọi tới một cell mới trước khi chuyển giao có thể bị
ảnh hưởng. Phải duy trì kết nối cũ cho đến khi kết nối mới được báo là đã thành
công. Thủ tục này một quá trình chặt chẽ về thời gian, đòi hỏi các hoạt động phải

diễn ra trước khi liên kết vô tuyến hiện tại bị suy giảm đến mức có thể mất cuộc gọi.
Mục đích của luận án là nghiên cứu về chuyển giao trong thông tin di động
không dây và giải thuật chuyển giao cứng, vai trò to lớn của nó trong hệ thống thông
tin di động nói chung cũng như trong hệ thống tổ ong GSM nói riêng.
Luận án bao gồm các nội dung chính sau đây:
Chương 1 : Cơ bản hệ thống GSM.
Chương 2 : Chuyển giao trong mạng di động không dây.
Chương 3: Thuật toán chuyển giao cứng với cơ sở bộ định thời hiệu quả cao
trong mạng tổ ong.














10
Chương I. CƠ BẢN HỆ THỐNG GSM
1.1. Vài nét về hệ thống tổ ong [1].
1.1.1. Lý thuyết dung lượng hệ thống và tái sử dụng tần số
1.1.1.1 Dung lượng hệ thống tế bào
Ta cần phân biệt giữa hai phép đo dung lượng: dung lượng sector và dung
lượng hệ thống.

Dung lượng hệ thống được định nghĩa là số Erlang mà hệ thống có thể mang
được trên mỗi đơn vị diện tích với một lượng phổ tần cho trước [Erlang/(MHz x
km2)]. Với một giao diện vô tuyến cho trước, dung lượng có thể đạt được là một
hàm số theo năng lực của lớp vật lý, sự hiệu quả của lớp điều khiển truy nhập
phương tiện (MAC) và kỹ thuật đa truy nhập. Hơn nữa, nó còn phụ thuộc nhiều vào
lượng phổ vô tuyến có sẵn để quy hoạch mạng. Do đó, để đạt được dung lượng cao
trong hệ thống thì cần các cell nhỏ (khoảng cách giữa các trạm ngắn) cũng như cần
các cell có dung lượng sector cao.
Dung lượng sector được định nghĩa là số Erlangs/sector mà một hệ thống có
thể chịu được, trong một lượng phổ xác định [Erlang/(MHz*sector)]. Tất nhiên, ở
đây phải tính đến các yếu tố như chất lượng cho phép và cấp độ phục vụ GoS.
Nếu ta định nghĩa:
B
s
: phổ tần vô tuyến được cấp phát cho hệ thống.
B
c
: phổ tần bị chiếm bởi một sóng mang vô tuyến đơn lẻ.
N
c
: số kênh trên một sóng mang đơn lẻ (trong hệ thống TDMA, N
c
là số
TS/khung).
C
s
: kích thước cụm cho phép để đảm bảo chất lượng tốt cho hầu hết các cuộc
gọi tích cực (90 - 95%).
Thì ta có: Số kênh/cell = (B
s

/ B
c
) x (N
c
/ C
s
).
Từ công thức trên, dựa vào tỉ lệ nghẽn cuộc gọi GoS đã biết, ta có thể tính
được dung lượng sector (Erlang) theo công thức Erlang B, sau khi đã tính đến các
kênh điều khiển.
Chú ý, yêu cầu về chất lượng có thể hạn chế mức độ sử dụng của kênh. Do đó,



11
số lượng kênh nhiều không có nghĩa trực tiếp là hệ thống dung lượng cao, bởi vì hệ
thống không thể tận dụng tối đa đồng thời tất cả các kênh (sẽ gây nhiễu cao…). Như
vậy, ta thấy rõ ràng, các tiêu chuẩn tế bào được thiết kế cho tái sử dụng rất chặt
không hoàn toàn có nghĩa là dung lượng sector cao hơn sector có tái sử dụng tốt
hơn, các tham số độ rộng sóng mang và số người sử dụng trên mỗi sóng mang là
quan trọng như nhau, đều ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng hệ thống GSM.
1.1.1.2 Tái sử dụng tần số và khoảng cách tái sử dụng tần số
Số lượng tài nguyên tần số hay kênh trong một mạng vô tuyến là hạn chế và tái
sử dụng tần số là một phương pháp được sử dụng để tăng độ sử dụng tài nguyên.
Theo định nghĩa, tái sử dụng tần số là sử dụng các kênh vô tuyến có cùng tần số
sóng mang để phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau. Các vùng này phải cách
nhau ở cự li đủ lớn để hạn chế nhiễu giao thoa đồng kênh ở mức có thể chấp nhận
được, tức là C/I trong các cell đồng kênh (cùng tần số) phải lớn hơn một giá trị
ngưỡng nhất định. Một nhóm cell có thể sử dụng đồng thời các kênh giống nhau mà
vẫn đảm bảo C/I tối thiểu yêu cầu thì được gọi là một nhóm tái sử dụng (reuse set).

Trong giai đoạn đầu của quá trình quy hoạch tần số, ta phải sắp xếp thích hợp các
tần số vô tuyến vào một mảng mẫu sao cho các mảng mẫu dùng lại tần số mà không
bị nhiễu quá mức.
Nếu toàn bộ N kênh cấp phát cho hệ thống được chia làm K nhóm thì mỗi
nhóm sẽ chứa N/K kênh. Do tổng số kênh N là cố định nên K nhỏ sẽ dẫn đến mỗi
nhóm (hay mỗi trạm) sẽ có nhiều kênh hơn. Vì vậy, việc giảm số lượng các nhóm
tần số sẽ cho phép mỗi trạm tăng lưu lượng, nhờ đó sẽ giảm số lượng các đài trạm
cần thiết với tải Lưu lượng định trước. Tuy nhiên, việc giảm lượng nhóm tần số sẽ
làm giảm cự li đồng kênh, dẫn đến phân bố C/I bị giảm.
Để đảm bảo có thể lặp lại các mẫu tái sử dụng liên tục thì K phải thoả mãn điều
kiện: K = i
2
+ ij + j
2
với i, j là các số nguyên không âm, i > j.



12

Hình 1.1: Mẫu tái sử dụng tần số K=3 và K=4.
Khoảng cách tái sử dụng tần số là cự ly nhỏ nhất giữa 2 cell cùng sử dụng các
tần số giống nhau. Dễ thấy, với một kích thước cell nhất định, khoảng cách tái sử
dụng tần số D phụ thuộc vào số nhóm tần số K. Nếu K càng lớn, khoảng cách tái sử
dụng tần số càng lớn và ngược lại, tuân theo công thức:
KRD .3

Trong đó R là bán kính cell và K là số nhóm tần số, cũng là số cell trong một
mảng mẫu (vì mỗi mảng mẫu gồm các cell dùng các nhóm tần số khác nhau - tức là
không có tái sử dụng tần số trong một mảng mẫu).

1.1.2.1 Các loại mẫu tái sử dụng tần số
Đối với những vùng địa lý cần phủ sóng toàn bộ diện tích thì ta thực hiện phủ
sóng diện rộng bằng cách lặp đi lặp lại các mẫu tái sử dụng kế tiếp nhau. Việc dùng
các mảng mẫu kích cỡ nhỏ đảm bảo mức tái sử dụng tần số cao, cho dung lượng cao
nhưng C/I thấp. Có 3 kiểu mẫu tái sử dụng tần số điển hình là 7/21, 4/12 và 3/9,
thường được dùng cho các trạm gốc có các anten phát 3 hướng, mỗi hướng dành cho
một ô và góc phương vị phân cách nhau 120
0
. Ở đây ta biểu diễn mỗi cell là một
hình lục giác bán kính R.
 Mẫu tái sử dụng tần số 3/9:
Với mẫu này, toàn bộ N kênh tần số cấp cho hệ thống được chia thành 9 nhóm
tần số, gán cho 3 site, mỗi site gồm 3 cell sector (K=9). Khoảng cách tái sử dụng tần
số là
RRD 2,59.3 
. Tuy nhiên, theo phân bố tần số cho mẫu tái sử dụng tần số



13
này thì vẫn tồn tại các cell cạnh nhau hoạt động ở các kênh tần kế cận, làm cho mức
nhiễu kênh kế cận C/A cao. Khi đó để giảm thiểu hiệu ứng này, ta phải dùng thêm
các biện pháp kỹ thuật khác như nhảy tần, điều khiển công suất động, truyền dẫn
gián đoạn.
 Mẫu tái sử dụng tần số 4/12:
Mẫu tái sử dụng tần số 4/12 có nghĩa là các tần số sử dụng được chia thành 12
nhóm tần số gán trong 4 site, mỗi site gồm 3 cell sector (K=12). Khoảng cách tái sử
dụng tần số là
RRD 612.3 
. Như vậy, mẫu này cho dung lượng thấp hơn mẫu

3/9 vì số lượng sóng mang trong một cell ít hơn (mỗi cell có N/12 sóng mang thay vì
N/ 9) và các hệ số sử dụng lại là thấp hơn (khoảng cách tái sử dụng lớn hơn).
 Mẫu tái sử dụng tần số 7/21:
Mẫu này có nghĩa là các tần số sử dụng được chia thành 21 nhóm tần số gán
cho 7 site, mỗi site có 3 cell sector (K=21). Khoảng cách tái sử dụng tần số là
RRD 9,721.3 
.
Như vậy, khi số nhóm tần số giảm K = 21, 12, 9 - nghĩa là tăng số tần số có thể
gán cho một trạm - thì khoảng cách tái sử dụng tần số D sẽ giảm 7,9R, 6R, 5,2R.
Điều này đồng nghĩa với việc nhiễu trong hệ thống cũng sẽ tăng lên. Bù lại, khi K
giảm, do số kênh trong mỗi cell tăng lên nên số thuê bao được phục vụ cũng tăng
theo. Như vậy, việc lựa chọn mẫu tái sử dụng tần số phải dựa trên các đặc điểm địa
lý vùng phủ sóng, mật độ thuê bao của vùng phủ và tổng số kênh N của mạng.
1.1.2. Cơ sở về lưu lượng và hiệu suất hệ thống
1.1.2.1 Hiệu suất sử dụng kênh
Để tiết kiệm và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên vô tuyến hạn chế, trong hệ
thống thông tin di động GSM áp dụng nguyên tắc kênh vô tuyến đường trục. Mỗi
BTS chỉ có một số kênh vô tuyến cho nhiều người dùng chung. Tỷ lệ giữa số người
dùng và số kênh chung càng cao thì hiệu quả sử dụng kênh càng cao. Hiệu suất sử
dụng kênh (trong một cell hay một mạng vô tuyến) cho ta biết tỷ lệ phần trăm kênh
được sử dụng. Nó được tính theo công thức:
Hiệu suất sử dụng kênh = A (1-GoS)/số lượng kênh trong cell.



14
với A là lưu lượng yêu cầu, GoS là cấp độ phục vụ.
Theo công thức trên ta thấy: GoS càng thấp thì hiệu suất sử dụng kênh càng
cao. Đồng thời, cell nào sử dụng nhiều kênh hơn (nhiều máy thu/phát hơn) thì cell
đó có hiệu suất sử dụng kênh nhỏ hơn.

1.1.2.2 Hiệu suất phổ tần:
Hiệu quả phổ SE của một hệ thống tế bào được định nghĩa là lưu lượng truyền
qua mỗi đơn vị diện tích trong băng tần đã có.
Ta có:
[ ]
2
./

=
.
= kmMHzErl
SNBK
A
SB
A
SE
ucc
c
us
c
(1-1)
với: A
c
: lưu lượng truyền qua mỗi cell [Erl]
S
u
: diện tích cell [km
2
]
B

s
: tổng độ rộng băng tần toàn hệ thống, B
s
[MHz] = K.B
c
.N
c

K: kích thước cụm cell tái sử dụng
B
c
: độ rộng băng tần kênh vô tuyến (MHz)
N
c
: số kênh vô tuyến được gán cho mỗi cell
Như vậy, hiệu quả phổ tần phụ thuộc vào số kênh cần cho mỗi cell N
c
và phụ
thuộc vào kích thước cụm cell tái sử dụng K. Theo công thức trên, ta thấy SE giảm
khi N
c
tăng. Mặt khác, khi tăng N
c
sẽ làm cho hiệu suất của người sử dụng tăng, do
khoảng cách giữa các cell đồng kênh giảm (hiệu suất người sử dụng có thể đo bằng
các phép đo như xác suất thiếu kênh hay tỉ số lỗi bit BER). Do đó, nhà thiết kế mạng
phải điều tiết để có thể đạt được cả hai mục tiêu đối lập nhau là hiệu suất hệ thống
cao và sử dụng hiệu quả phổ vô tuyến.
Các đặc tính hiệu suất của hệ thống bao gồm xác suất nghẽn, xác suất nghẽn
chuyển giao, các cuộc gọi tới bị rớt và tổng lưu lượng truyền qua. Các tham số này

sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống.
1.1.2.3 Lưu lượng
Trong hệ thống viễn thông, Lưu lượng là lượng tin tức được truyền qua các
kênh thông tin, được đo bằng đơn vị Erlang. Lưu lượng cần thiết của một thuê bao
được đánh giá theo công thức sau:



15
A
sub
= n. T/ t [Erl]
Trong đó: A
sub
: lưu lượng của một thuê bao, đơn vị là Erl.
n: số cuộc gọi trong thời gian đo T của một thuê bao.
T: thời gian trung bình của một cuộc gọi.
t: thời gian đo (thường t=3600s).
Như vậy, nếu một kênh bị chiếm liên tục thì kênh đó đạt dung lượng cực đại
1Erl.
Xét trong hệ thống GSM, ta cần phải phân biệt ba loại lưu lượng:
 Lưu lượng yêu cầu: là tổng lưu lượng của mọi người sử dụng đề nghị hệ
thống đáp ứng nếu không bị nghẽn. Trong một cell, ta có thể tính được
cường độ lưu lượng yêu cầu A theo công thức sau:
A = l x t
h
(Erlang),
với l là tốc độ đến trung bình của các cuộc gọi (cuộc gọi/giờ); t
h
là thời gian

giữ trung bình của mỗi cuộc gọi thành công (giờ/cuộc gọi).
 Lưu lượng truyền qua: là lưu lượng được hệ thống thực hiện thành công.
 Lưu lượng bị chặn: là lưu lượng bị chặn trong quá trình thiết lập cuộc gọi
mà không được truyền ngay do thiếu dung lượng hệ thống. Vì số kênh vô
tuyến là hạn chế và các thuê bao truy cập kênh vô tuyến theo kiểu ngẫu
nhiên nên có thể xảy ra trường hợp nhiều người dùng đồng thời truy nhập
một kênh vô tuyến. Khi đó, chỉ một người được dùng kênh còn những
người khác bị nghẽn.
Hình vẽ sau mô tả tương quan giữa các loại lưu lượng.





Hình 1.2: Quan hệ giữa các loại lưu lượng.
Vậy: Lưu lượng yêu cầu = lưu lượng được truyền + lưu lượng bị chặn.
Quá trình thiết
lập cuộc gọi
Lưu lượng truyền
qua A(1-GoS)
Lưu lượng yêu
cầu A
Lưu lượng bị chặn
A.GoS



16
1.1.2.4 Xác suất nghẽn - Cấp độ phục vụ GoS
Xác suất nghẽn cuộc gọi được định nghĩa là xác suất của một cuộc gọi đến bị

bỏ qua do tất cả N kênh của hệ thống đều bị chiếm. Nó được tính theo công thức
Erlang B:

Khái niệm cấp độ phục vụ GoS (grade of service) có thể xem như xác suất
nghẽn cuộc gọi trong giờ bận. GoS được xác định bằng số phần trăm cuộc gọi không
thành công do thiếu tài nguyên trong tổng số cuộc gọi đang cần kết nối đồng thời.
Nếu hệ thống được thiết kế để mọi cuộc gọi đều được nối thông thì hiệu quả sử
dụng rất thấp. Khi đó, giá thành xây dựng mạng sẽ rất cao nhưng hiệu suất không
cao do mạng sẽ rỗi trong phần lớn thời gian. Vì vậy, người ta cho phép thiết kế hệ
thống với những mức nghẽn khác nhau tuỳ theo từng loại mạng. Theo số liệu thống
kê, các thuê bao cá nhân sẽ không nhận biết được sự tắc nghẽn của hệ thống nếu
GoS < 10%. Phần lớn mạng GSM hiện nay có GoS trong khoảng 1%-5%. Mạng
thông tin di động Vinaphone thường dùng GoS=2%.
Như vậy, nếu A là Lưu lượng yêu cầu thì:
Lưu lượng bị chặn = A.GoS
Lưu lượng được truyền = A.(1-GoS).
Từ các thông số về lưu lượng phục vụ và cấp bậc dịch vụ cho phép, tra bảng
Erlang B, ta sẽ tính được số kênh mà trạm cần có để đáp ứng yêu cầu. Từ đó, ta có
thể dự kiến tạm thời về số lượng cũng như vị trí của các đài trạm của hệ thống.
1.1.2.5 Lưu lượng kênh logic
Xét trường hợp đơn giản nhất là mỗi ô (cell) có một tần số tương ứng với 8
kênh (thực tế, mỗi cell có thể có nhiều tần số). Trong số các kênh này, một kênh
được sử dụng cho thông tin báo hiệu quảng bá (BCCH), một kênh dành cho báo hiệu
thiết lập cuộc gọi (SDCCH) và các kênh còn lại cho thoại và số liệu (kênh TCH).
 Đối với kênh TCH:


(1-2)

17
Thời gian trung bình của một cuộc gọi là 120s, mỗi thuê bao cần một lưu
lượng là 33 mErl, do đó số cuộc gọi trung bình trong giờ cao điểm là:
A x T/ t = 0,033 x 3600/ 120 = một (thuê bao)
 Đối với kênh SDCCH:
Thời gian dành cho SDCCH là 3s. Giả thiết có 3 lần cập nhật vị trí khi thiết
lập cuộc gọi và 4 kênh SDCCH sử dụng cho một thuê bao di động vào giờ cao điểm.
Khi đó, lưu lượng SDCCH cho mỗi thuê bao di động là:
n x t / T = 4 x3/ 3600 = 0.0033 Erl
Từ bảng Erlang với GoS = 2%, một kênh vật lý với 8 kênh SDCCH độc lập
có dung lượng là 3.6271 Erl. Điều này có nghĩa là 8 kênh SDCCH có thể phục vụ
được 3.6271/ 0.0033 = 1099 thuê bao và để phục vụ 1099 thuê bao thì dung lượng
của kênh TCH cần thiết 1099 x 0.033 = 36.271 Erl. Tra bảng Erlang với GoS = 2%,
số kênh TCH là 45.
Theo cấu trúc ghép kênh của giao diện vô tuyến, trong 8 TS dùng cùng tần số
của một khối thu/phát tần số TRX, TS0 và TS1 cho các kênh điều khiển, các TS
khác dành cho TCH. Bảng dưới đây chỉ ra mối tương quan giữa TCH, Lưu lượng và
số thuê bao phân bố theo số TRX trong cell.
Mối tương quan giữa TCH – Lưu lượng – số thuê bao:
Số TRX/cell
1
2
3
4
5
6
7
Số kênh TCH
7

14
22
30
37
45
53
Lưu lượng (Erl)
2.94
8.20
14.9
21.93
28.3
35.6
43.1
Số thuê bao
89
248
451
664
857
1078
1306

1.1.2.6 Các tham số hiệu suất cơ bản của O&M
Gồm tham số QoS và các tham số quy hoạch dung lượng và RF được gán cho
mỗi cell, mỗi BSC và mỗi mạng.
 Tham số chất lượng QoS:
- Tỉ lệ cuộc gọi rớt
- Tỉ lệ rớt cuộc gọi do vô tuyến

18
- Thống kê chất lượng đường lên/đường xuống tích luỹ
- Tỉ lệ nghẽn TCH BH
- Tỉ lệ nghẽn SDCCH BH
- (Tỉ lệ cuộc gọi thiết lập thành công)
- (Tỉ lệ chuyển giao thành công)
 Các tham số quy hoạch vô tuyến:
- Số cuộc gọi
- Tỉ lệ mất TCH RF
- Tỉ lệ mất SDCCH RF
- Thời gian giữ cuộc gọi TCH trung bình
- Thống kê mức tích luỹ đường lên/đường xuống
- Nhiễu đường lên kênh rỗi
- Cân bằng công suất
 Các tham số quy hoạch dung lượng
- Lưu lượng TCH BH (ví dụ, lưu lượng trung bình hàng tuần/hàng ngày)
- Số hoạt động BH của mỗi thuê bao (mảnh - segment)
- Tổng thời gian TCH (cho mỗi thuê bao)
- Lưu lượng SDCCH hàng tuần
- Tải tìm gọi BH
1.2. Tổng quan về hệ thống Thông tin Di động GSM [2].
GSM là hệ thống chuyển mạch kênh được thiết kế cho các dịch vụ thoại và một
số dịch vụ truyền số liệu tốc độ thấp. Theo khuyến nghị của ETSI, mạng thông tin di
động GSM có một số đặc điểm sau:
 Là hệ thống đa quốc gia, cho phép truy cập mạng và quản lí mọi thuê bao di
động theo chuẩn GSM.
 Có khả năng tương thích giữa GSM với các mạng sẵn có như PSTN, ISDN,
PSPDN, CSPDN, PLMN khác… thông qua các giao diện chung.

 Đáp ứng nhiều dịch vụ và tiện ích về cả thông tin thoại và truyền số liệu.
 Độ linh hoạt cao cho phép sử dụng nhiều loại thiết bị đầu cuối di động.



19
 Sử dụng hiệu quả băng tần 900MHz nhờ kết hợp hai kỹ thuật đa truy nhập
phân theo thời gian TDMA và theo tần số FDMA.
 Mã hoá tín hiệu thoại với tốc độ bít thấp; có thể cung cấp các dịch vụ số liệu
chất lượng cao ở tốc độ 9,6kb/s.
 Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động.
 Nhận thực thuê bao và bảo mật số liệu người dùng để chống lại việc sử dụng
trái phép và nghe trộm ở đường vô tuyến.
Từ đầu thế kỷ 19, công nghệ truyền thông vô tuyến đã phát triển nhanh chóng
nhờ việc sử dụng trải phổ cho điện thoại di động. Các hệ thống di động ngày càng
phát triển và mở rộng, trong khi tài nguyên phổ tần vô tuyến cấp cho chúng là rất
hạn chế. Để có thể tăng dung lượng hệ thống, mạng thông tin di động tế bào đầu tiên
đã ra đời, dựa trên nguyên tắc chia vùng phục vụ của mạng thành nhiều vùng nhỏ
(gọi là các cell). Mỗi vùng được phủ sóng bởi một trạm thu/phát gốc có công suất
phát thấp và được gán cho một phần trong toàn bộ phổ tần số của mạng. Các tần số
có thể được tái sử dụng trong các cell cách xa nhau (để đảm bảo yêu cầu về nhiễu),
nhờ đó khắc phục được hạn chế của việc khan hiếm phổ tần. Để duy trì việc truyền
thông ở các đường biên các cell, hệ thống cho phép chuyển giao giữa các cell. Từ
đó, mạng thông tin di động tế bào đầu tiên đã ra đời.
Ban đầu, đó chỉ là các hệ thống thông tin di động tương tự. Nhờ sự phát triển
của công nghệ truyền dẫn số, đầu thập kỉ 1980, hệ thống thông tin di động số tế bào
áp dụng các kỹ thuật đa thâm nhập đầu tiên đã ra đời ở Châu Âu. Sau đó, nhu cầu sử
dụng dịch vụ thông tin di động ngày càng tăng trong phạm vi quốc gia và quốc tế.
Vì vậy, năm 1988, Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu ETSI đã thành lập nhóm
chuyên trách về thông tin di động. Nhóm này có nhiệm vụ đề ra các tiêu chuẩn

thống nhất toàn châu Âu cho hệ thống thông tin di động số. Từ đó, mạng thông tin di
động GSM (Global System for Mobile Communications) đã ra đời góp phần cải
thiện công nghệ truyền dẫn và cung cấp một tiêu chuẩn thống nhất cho thông tin di
động.




20
1.2.1 Cấu trúc tổng quan hệ thống GSM
Mạng thông tin di động GSM cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng cho các các thuê
bao di động nên cấu trúc của nó khá phức tạp. Nói chung, hệ thống GSM có thể chia
thành ba phân hệ chính: phân hệ chuyển mạch (SS), phân hệ trạm gốc (BSS) và phân
hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS). Ngoài ra, một thành phần thiết yếu của hệ thống
là các thiết bị đầu cuối người sử dụng – máy di động MS. Hình 1.3 mô tả kiến trúc
tổng quát của mạng thông tin di động GSM với các thành phần chức năng chính của
mạng.

Hình 1.3: Cấu trúc tổng quan hệ thống GSM.

1.2.1.1Trạm di động (MS)
Máy di động MS (mobile station) là phương tiện để thuê bao có thể truy nhập
được vào các dịch vụ hệ thống thông qua giao diện vô tuyến Um. Vì thế, chức năng
chính của MS là thực hiện thu/phát vô tuyến, quản lý kênh, mã hoá/giải mã kênh, mã
hoá/giải mã thoại Ngoài ra, các máy di động còn cung cấp giao diện với người
dùng hoặc giao tiếp với các thiết bị đầu cuối khác. Một thành phần quan trọng trong
MS là modul nhận dạng thuê bao SIM (Subcriber identification module). Khối này
chứa các thông tin theo đăng ký người dùng và có liên quan đến mọi chức năng an
ninh nhận thực, mật mã đường truyền vô tuyến, bảo vệ nhận dạng thuê bao, cũng

21
như có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển mạng (roaming). Có thể nói, modul
nhận dạng thuê bao là một loại chìa khóa của MS: khi bỏ SIM đi, máy di động chỉ
có thể thực hiện được các cuộc gọi khẩn cấp. SIM dùng mật khẩu PIN (Personal
Identity Number) do thuê bao chọn để bảo vệ quyền sử dụng của người sở hữu hợp
pháp. Trong SIM cũng có số nhận dạng thuê bao quốc tế IMSI để giúp mạng thiết
lập đường truyền và tính cước.
1.2.1.2 Phân hệ trạm gốc (BSS)
Đa số các chức năng đặc biệt của hệ thống GSM được thực hiện bởi hệ thống
các trạm gốc BSS, với hai khối chức năng chính là trạm thu phát gốc BTS và bộ
điều khiển trạm gốc BSC được kết nối qua giao diện Abis. Chức năng chủ yếu của
BTS là truyền dẫn vô tuyến (mã hoá/giải mã hoá, thích ứng tốc độ, điều chế,
khuyếch đại công suất và kết hợp các tín hiệu RF ). Ngoài ra, nó còn thực hiện
chức năng báo hiệu cho sự tương tác với các phần tử khác của mạng. Một mạng
GSM dung lượng lớn có thể gồm hàng ngàn BTS. Vùng phủ sóng của mỗi BTS
tương ứng với phạm vi của một cell.
Bộ điều khiển trạm gốc BSC có chức năng chính là phụ trách cấu hình và quản
lý giao diện không gian và kết hợp với phân hệ chuyển mạch. Thông thường, nó ra
lệnh từ xa cho một số BTS và do đó điều khiển việc cấp phát các kênh, điều khiển
chất lượng và cường độ trường của các kênh lưu lượng, điều khiển mức công suất
của BTS và MS, thực hiện tìm gọi và nhảy tần. Nó cũng thực hiện việc quản trị dữ
liệu cell, các thuật toán định vị và các yêu cầu chuyển giao. Mỗi BSC có thể điều
khiển vài chục BTS, tuỳ thuộc vào lưu lượng của các BTS này.
1.2.1.3 Phân hệ chuyển mạch (SS)
Vai trò chính của phân hệ chuyển mạch là quản lý truyền thông giữa những
người sử dụng mạng GSM với nhau và với các mạng khác. Thành phần thiết yếu
trong phân hệ này là các trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC) với
nhiệm vụ xử lý (thiết lập, định tuyến và giám sát) các cuộc thoại/số liệu từ/tới người

sử dụng GSM nằm trong vùng phục vụ của nó, tính cước cho các thuê bao… So với
tổng đài điện thoại thông thường, MSC còn có thêm chức năng cấp phát tài nguyên



22
vô tuyến và quản lý di động (như tìm gọi, cập nhật vị trí, nhận thực…). Mỗi MSC có
thể nối với vài BSC và thực hiện điều khiển chuyển giao với BSS thông qua giao
diện A. Mặt khác, MSC cũng có thể đóng vai trò tổng đầi cổng để truyền thông với
các ngoài mạng khác (PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN hoặc PLMN khác…).
Ngoài các MSC, phân hệ chuyển mạch còn bao gồm một số cơ sở dữ liệu như
HLR, VLR, EIR để lưu thông tin quản lý các thuê bao và các thiết bị đầu cuối. Bộ
ghi định vị thường trú HLR là cơ sở dữ liệu lưu trữ và quản lý các thông tin đăng ký
của tất cả các thuê bao di động thuộc về một nhà cung cấp: các dịch vụ và vị trí hiện
tại (MSC đang phục vụ) của thuê bao, các thông số nhận thực thuê bao (IMSI và
MSISDN)… Các thông số này được sử dụng trong trung tâm nhận thực AUC để xác
nhận quyền truy cập hệ thống của thuê bao. Bộ ghi định vị tạm trú VLR là khối chức
năng theo dõi các MS hiện có trong vùng phục vụ của nó, lưu giữ tạm thời các thông
tin chi tiết của thuê bao như: trạng thái của máy di động, số nhận dạng vùng định vị
(LAI), số nhận dạng thuê bao tạm thời (TMSI), số định tuyến khi thuê bao chuyển
vùng (MSRN)… Một VLR có thể nối với một hoặc nhiều MSC. Vùng mà 1
MSC/VLR quản lý gọi là một vùng phục vụ.
Khác với các cơ sở dữ liệu trên, bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR là phần tử mạng
riêng để quản lý MS. Nó là một cơ sở dữ liệu lưu giữ thông tin về thiết bị (số nhận
diện phần cứng của thiết bị di động- IMEI) cho phép MSC nhận biết được các MS
hỏng, bị lấy cắp hay đang gọi trộm. Nhờ đó, hệ thống có thể quản lý chặt chẽ các
thiết bị đầu cuối đang hoạt động trong hệ thống.
1.2.1.4 Phân hệ vận hành, khai thác và bảo dưỡng (OSS)
Phân hệ vận hành cho phép nhà khai thác giám sát và điều khiển mạng GSM
với các chức năng chính là quản lý sự cố, quản lý cấu hình và quản lý bảo mật. Theo

nguyên lý quản lý viễn thông, một mặt OSS được liên kết với các thành phần mạng
chính như MSC, BSC, HLR (ngoại trừ BTS), mặt khác nó cung cấp giao diện người-
máy cho các nhân viên khai thác. Các phần tử mạng kết nối với các thiết bị BSS và
NSS được gọi là trung tâm vận hành và bảo dưỡng OMC. Thông thường OMC gồm
một cơ sở dữ liệu mạng và một số trạm chịu trách nhiệm quản lý cơ sở dữ liệu OMC



23
và liên kết với các phần tử mạng khác. Mỗi mạng GSM có thể gồm vài OMC, khi
đó, các OMC được liên kết với nhau.
1.2.2 Giao tiếp vô tuyến trong GSM
1.2.2.1 Tổ chức tần số và cấu trúc kênh vật lý
Liên lạc vô tuyến giữa BTS và MS được thực hiện dải tần hẹp từ 890 -
960MHz, chia làm hai nửa: băng tần đường lên (890 - 915 MHz) truyền thông tin từ
MS tới BTS và băng tần đường xuống (935 - 960 MHz) để truyền theo dữ liệu theo
chiều ngược lại. Mỗi dải tần này lại được chia thành 125 kênh vô tuyến tương ứng
với các sóng mang cách nhau 200 kHz. Mỗi kênh liên lạc song công giữa MS và
BTS sử dụng 2 tần số riêng biệt (cách nhau 45MHz) cho đường lên và đường xuống.
Các kênh vô tuyến được đánh số từ 0 -124, gọi là số kênh tần tuyệt đối (ARFCN –
Absolute Radio Frequency Channel Number). Kênh số 0 được dành cho khoảng bảo
vệ. Tần số cụ thể của các kênh là:
f
u
= 890 + 0,2 x n (MHz) với
1240  n

f
d
= f

u
(n) + 45 (MHz)

Hình 1.4: Tổ chức tần số và thời gian trong GSM 900MHz.
Ngoài ra, hệ thống GSM mở rộng (E-GSM) có băng tần mở rộng thêm 10MHz
ở cả hai phía, tăng thêm được 50 kênh. Các kênh bổ sung được đánh số từ 974 đến
1023, riêng kênh số 974 để làm khoảng bảo vệ nên không sử dụng. Phân bố tần số
như sau:



24
f
u
(n) = 890 + 0,2 x n (MHz) với
1240  n

f
u
(n) = 890 + 0,2 x (n – 1024) (MHz) với
1023974  n

f
d
(n) = f
u
(n) + 45 (MHz)
Đối với hệ thống DCS-1800 công tác ở dải tần 1710-1880 MHz, tần số tương
ứng cho các kênh vô tuyến nh sau:
f

u
(n)

= 1710 + 0,2 x (n - 511) (MHz) với
885512  n

f
d
(n)

= f
u
(n) + 95 (MHz)
Ngoài kỹ thuật đa truy nhập phân theo tần số FDMA, hệ thống GSM còn kết
hợp sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA. Về mặt thời
gian, mỗi kênh tần số vô tuyến được 8 MS dùng chung trên 8 khe thời gian (TS)
khác nhau liên tiếp. Mỗi TS 15/26ms là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa MS
và mạng GSM (xem hình 1.3). Các TS lại được ghép lại theo nhiều mức độ khác
nhau. Cứ 8 TS liên tục được nhóm thành một khung TDMA. Một khung TDMA có
độ dài 4.6ms, chứa 156.25 bít (gồm các loại thông tin khác nhau). Tiếp đó, các
khung lại được tổ chức thành các đa khung, siêu khung và siêu siêu khung. Hình vẽ
sau mô tả các cấp độ tổ chức khung thông tin khác nhau

Hình 1.5: Cấu trúc khung, đa khung, siêu khung và siêu siêu khung trong GSM.
Nhờ sử dụng cấu trúc khung, trên mỗi kênh vật lý có thể ghép một số kênh
0
1
2

24

25

0
1
2

47
48
49
50
0
1

24
25

0
1
2



2044
2045
2046
2047

1 siêu siêu khung = 2048 siêu khung
1 siêu khung = 1326 khung TDMA (6.12s)
1 khung TDMA = 8 TS (4.165ms)

0
1
2

49
50

1 đa khung 51 khung TDMA
0
1
2
3
4
5
6
7