Tổng quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng Báo hiệu số 7

Đồ Án Tốt Nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Phạm Minh Tân, Số hiệu sinh viên: BCA06 – 6050
Lớp: K3 – T36, Khoa: Điện tử viễn thông
1. Đầu đề đồ án: "Tổng quan về mạng thông tin GSM
và ứng dụng báo hiệu số 7"
Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………
3. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
4. Họ và tên thầy giáo hướng dẫn: Vũ Đức Thọ
5. Ngày giao nhiệm vụ và đồ án: … … ……
6. Ngày hoàn thành đồ án:
Ngày ……tháng…… năm
Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
SV :Phạm Minh Tân
Đồ Án Tốt Nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Phạm Minh Tân Số hiệu sinh viên: BCA06 - 6050
Khóa 3 – T36
Thầy giáo hướng dẫn: Vũ Đức Thọ
Cán bộ phản biện:………………………………………………………
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
…………………………………………
2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
…………………………………………
Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
(ký, ghi rõ họ và tên)
SV :Phạm Minh Tân
Đồ Án Tốt Nghiệp
MỤC LỤC
SV :Phạm Minh Tân

Đồ Án Tốt Nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp
bách đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu phát
triển các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình
dịch vụ băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa
mãn nhu cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt và
nhất là thỏa mãn mọi nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện. Mạng phải có tổ chức
đơn giản nhưng có nhiều chức năng. Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tích
hợp thì mới có khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho khách
hàng.
Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng
nổ của các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của khách
hàng. Tuy nhiên trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn
cho khách hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng
mà còn phải đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch
vụ đa phương tiện với các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và
thông minh nhất.
Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ
chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang
mạng số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho
người dùng đầu cuối. Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thõa mãn hết được
nhu cầu của khách hàng. Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợp
được tất cả các ưu điểm của mạng viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được các
nhu cầu truyền thông trong tương lai.
Trong bối cảnh như vậy em đã nghiên cứu và trình bày đề tài về “ Tổng
quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng Báo hiệu số 7 ” và em xin chân
thành cảm ơn thầy giáo Vũ Đức Thọ đã trực tiếp hướng dẫn em để hoàn thành
đồ án này.
Đồ án nghiên cứu về mạng thông tin di động GSM ở mức tổng quan nên

không thể tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các
Thầy Cô giáo để đồ án này được hoàn thiện hơn
SV :Phạm Minh Tân
1
Đồ Án Tốt Nghiệp
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM
1.1 Kiến trúc hệ thống:
a/ Khái niệm:
GSM ( Global System for Mobile Communications, viết tắt: GSM ) là hệ
thống thông tin di động số toàn cầu ở dải tần 900MHz, 1800MHz và 1900MHz
được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu ( ETSI ) quy định.
GSM là một tổ hợp các giải pháp bao gồm hệ thống chuyển mạch kênh, hệ
thống chuyển mạch gói, nút điều khiển vô tuyến và các trạm phát gốc cùng với
cơ sở dữ liệu mạng, các dịch vụ cơ bản và các nút quản lý mạng. Việc vận hành
bảo dưỡng được tích hợp trong mạng thông minh ( IN/GSM ). GSM cũng làm
việc với các kỹ thuật IP và kỹ thuật gói là một nền tảng chính hướng tới hệ
thống viễn thông di động phổ biến ( UMTS ) trong hệ thống di động thứ 3 và
hơn thế nữa.
Lưu động ( Roaming ) quốc tế cho phép thuê bao di chuyển ở toàn bộ vùng
phủ sóng của GSM. Hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí thuê bao.
GSM cung cấp một số tính năng như thoại, thông tin số liệu tốc độ cao, Fax và
dịch vụ nhắn tin ngắn.
b/ Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular:
SV :Phạm Minh Tân
2
Đồ Án Tốt Nghiệp
Truyền dẫn tin tức
Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tức
Mô hình hệ thống thông tin di động cellular

1.2 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động GSM:
Điện thoại di động là một trong những thành tựu nổi bật về công nghệ và
thương mại trong những thập niên gần đây. Kể từ khi có sự ra đời của điện thoại
di động, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt từ một
thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành một vật dụng thiết yếu đối với cuộc
sống và kinh doanh.
Qua hai thập kỷ gần đây, kết hợp với sự giảm đáng kể chi phí cho hoạt động
và sự phát triển của những ứng dụng và dịch vụ mới lạ, thị trường công nghệ di
SV :Phạm Minh Tân



 












Hệ thống
chuyển mạch
Hệ thống trạm
gốc
3

Đồ Án Tốt Nghiệp
động ngày càng lớn mạnh. Vào khoảng những năm 2000 ở Châu Âu có hơn 220
triệu thuê bao di động, và trên toàn cầu con số này là 580 triệu.
Sự phát triển của hệ thống thông tin di động đã trải qua hai thế hệ, hiện tại
chúng ta đang bước vào thế hệ thứ ba ( 3G ). Những hệ thống của thế hệ thứ
nhất ( 1G ) định hướng cho các thế hệ sau và nhìn chung những thế hệ này được
xếp vào loại những mạng quốc gia dựa trên nền tảng công nghệ tương tự. Vào
những năm 1980, những mạng kiểu đó đã được chuyển thành loại hình dịch vụ
và được thiết kế để cung cấp cho các thuê bao di động chuyển tải tiếng nói.
Những hệ thống của thế hệ thứ hai ( 2G ) được xếp vào loại công nghệ kỹ
thuật số. Những hệ thống như thế nhờ những Công ước Quốc Tế tạo khả năng
cho một chiếc điện thoại di động vượt qua khỏi biên giới của một quốc gia. Bên
cạnh lĩnh vực viễn thông truyền tiếng nói bằng kỹ thuật số, với sự góp mặt của
những hệ thống 2G, một loạt các dịch vụ số mới với tốc độ truyền dữ liệu thấp
đã trở nên phong phú và đa dạng, bao gồm: mobile fax ( chuyển fax di động ),
gửi thư tiếng nói và dịch vụ gửi tin nhanh ( short message service – SMS ).
Cũng tại khoảng thời gian trong giai đoạn này, những thể loại hệ thống mới bắt
đầu xuất hiện phục vụ cho những thị hiếu riêng biệt; không những đó là những
mạng di động mà còn có những giải pháp cho vô tuyến điện ( cordless ), radio
di động, vệ tinh và mạng vô tuyến cục bộ ( W-LAN ). Những hệ thống của thế
hệ thứ hai ( 2G ) đồng hoá với sự toàn cầu hoá các hệ thống di động. Ví dụ
GSM chuẩn hoá tại Châu Âu bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Châu Âu ( ESTI ), hiện
đang được coi là một tiêu chuẩn toàn cầu được thừa nhận của hầu hết các quốc
gia trên thế giới.
Trong một vài năm tới người ta hy vọng rằng những người sử dụng hệ thống
di động sẽ có thể truy cập vào các dịch vụ đa phương tiện băng rộng như những
gì đã có ở các mạng cố định. Sự phát triển kinh ngạc của Internet với hơn 500
triệu người sử dụng đến trước năm 2005.
SV :Phạm Minh Tân
4

Đồ Án Tốt Nghiệp
Việc tiêu chuẩn hoá các hệ thống 3G do Liên đoàn Viễn Thông Quốc Tế thực
hiện. Trên phương diện diện toàn cầu đó là hệ thống Viễn Thông Di Động Quốc
Tế 2000 bao gồm cả những hệ thống trong hộ gia đình, cung ứng các dịch vụ tế
bào, vô tuyến điện, W-LAN và vệ tinh. Ở Châu Âu hệ thống 3G này sẽ được coi
là hệ thống Viễn Thông
Di Động toàn cầu ( UMTS ). Khi công nghệ 3G mở ra những ứng dụng mới
với băng thông rộng sẽ thâm nhập thị trường theo khuynh hướng chuyển phát
dữ liệu với thông lượng lớn nhất.
Các nghiên cứu hiện đang nhằm vào những đòi hỏi phải có sự ra đời của mạng
di động thế hệ thứ tư ( 4G ). Tốc độ dữ liệu trên 2 Mb/s, và có khả năng lên tới
155 Mb/s trong một môi trường nhất định sẽ tiếp tục mở rộng các dịch vụ và
ứng dụng.
Các đặc tính của mạng thông tin di động GSM là:
Từ các kiến nghị của mạng thông tin di động được viện tiêu chuẩn viễn thông
Châu Âu đưa ra có những đặc điểm sau:
- Đưa ra nhiều dịch vụ và tiện ích cho cả thông tin thoại và phí thoại.
- Có sự tương thích giữa các dịch vụ của mạng GSM với các mạng khác
như ISDN, PSPDN, PLMN, CSPDN,… thông qua các giao diện chung.
- Một hệ thống đa quốc gia có thể cho phép thâm nhập các mạng và quản
lý mọi thuê bao di động tuân theo chuẩn GSM.
- Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động.
- Có độ linh hoạt cho phép sử dụng các loại thiết bị đầu cuối thông tin di
động khác nhau.
- Sử dụng băng tần ở 900 MHz với hiệu quả cao nhờ sử dụng hai kỹ thuật
TDMA và FDMA.
- Ghép kênh phụ và chuyển đổi mã ở BSC để giảm chi phí truyền dẫn.
SV :Phạm Minh Tân
5
Đồ Án Tốt Nghiệp

- Nhận thực thuê bao và bảo mật số liệu của người sử dụng ( mật mã hoá)
sẽ tăng sự bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép và nghe trộm ở đường
dây vô tuyến.
- Nhảy tần không liên tục chuyển giao giữa các vùng để thuê bao có thể nói
chuyện ngay cả khi đang di chuyển.
Một đặc điểm mang tính chung cho toàn bộ hệ thống thông tin di động đó
là khả năng truyền tải rất nhanh chóng, điều này hơn hẳn các hệ thống thông
tin hữu tuyến.
1.3 Các dịch vụ trong mạng GSM:
• Các dịch vụ thoại:
Dịch vụ thoại là dịch vụ cho phép nối cuộc gọi thoại hai hướng giữa một thuê
bao GSM với bất cứ một thuê bao khác qua một mạng chính với sự phát triển
của mạng đa dịch vụ ISDN, dịch vụ thoại này là một phần quan trọng của
GSM. Các dịch vụ thoại gồm:
- Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện.
- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận.
- Chuyển hướng cuộc gọi khi không trả lời.
- Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được thuê bao di động.
- Chuyển hướng cuộc gọi khi bị ứ nghẽn vô tuyến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra Quốc Tế trừ các cuộc gọi hướng về nó có
mạng thông tin di động thường trú.
- Cấm tất cả các cuộc gọi vào.
- Cấm tất cả các cuộc gọi vào khi chuyển mạng khỏi nước có mạng thường
trừ.
- Giữ cuộc gọi.
SV :Phạm Minh Tân
6
Đồ Án Tốt Nghiệp
- Đợi cuộc gọi.

• Các dịch vụ phi thoại:
- Dịch vụ thông báo ngắn không thiết lập cuộc gọi.
- Thâm nhập Teletex, Videotex.
- Nhắn tin ( Paging).
- Truyền số liệu đồng bộ và không đồng bộ.
- Chuyển mạch gói.
- Dịch vụ VMS ( Voice Message Service).
SV :Phạm Minh Tân
7
Đồ Án Tốt Nghiệp
SV :Phạm Minh Tân
8
Đồ Án Tốt Nghiệp
CHƯƠNG 2: CÁC GIAO DIỆN VÀ THÔNG TIN
TRONG HỆ THỐNG GSM
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG:
Trong hệ thống GSM có các giao diện sau:
Radio ( Air – Um) Interface: giao diện vô tuyến giữa MS - BTS
Abit Interface: giao diện giữa BTS – BSC
A Interface: giao diện giữa BSC – MSC
E Interface: giao diện giữa MSC/VLR – MSC/VLR
B Interface: giao diện giữa MSC – VLR
C Interface: giao diện giữa MSC – HLR
D Interface: giao diện giữa VLR – HLR
F Interface: giao diện giữa MSC – EIR
G Interface: giao diện giữa VLR – VLR
H Interface: giao diện giữa HLR – AUC.
Giao diện giữa MSC với các phần tử khác của phân hệ SS có các thủ tục sau:
- Thủ tục phần ứng dụng di động MAP, tương ứng với lớp 7.
- Thủ tục phần ứng dụng các khả năng giao dịch TCAP, tương ứng lớp 7.

- Thủ tục phần điều khiển và kết nối báo hiệu SCCP, tương ứng với lớp 3.
- Thủ tục phần truyền bản tin MTP, tương ứng với lớp 1, 2, 3.
- Thủ tục phần người dùng ISDN ( ISUP) và phần người dùng điện thoại
( TUP), tương ứng với lớp 4, 5, 6.
MTP phục vụ truyền dẫn, định tuyến, đánh địa chỉ. SCCP giúp đấu nối
logic hỗ trợ định tuyến và đánh địa chỉ. MTP và SCCP tạo nên phần dịch vụ
mạng tương ứng với các lớp 1, 2, 3 của OSI. TCAP và MAP là thủ tục lớp 7,
TCAP có chức năng thông tin báo hiệu xa, MAP là thủ tục dành riêng cho di
động GSM trong phân hệ SS. ISVP và TVP là thủ tục lớp 7 giữa MSC và
PSTN để thiết lập và giám sát cuộc gọi.
Giao diện A có các thủ tục sau:
SV :Phạm Minh Tân
9
Đồ Án Tốt Nghiệp
• Thủ tục quản lý kết nối CM phục vụ điều khiển, quản lý cuộc gọi và
các dịch vụ bổ sung.
• Thủ tục quản lý di động MM quản lý vị trí và tính bảo mật của MS.
Trong MSC xảy ra việc biến đổi bản tin ISUP và CM, MAP và MM.
• Thủ tục phần ứng dụng hệ thống trạm gốc BSSAP phục vụ truyền bản
tin CM và MM, điều khiển BSC.
BSSAP dùng các thủ tục MTP, SCCP. Thủ tục BSSAP bao gồm:
BSSMAP ( BSS – Management Application Part) phục vụ việc
gửi bản tin liên quan MS, và DTAP ( Direct Transfer Application Part)
phục vụ việc gửi bản tin được truyền trong suốt đến MS hay từ MS.
Giao diện Abit có các thủ tục sau:
Các bản tin CM, MM và một phần RR được truyền trong suốt qua
BTS. Chức năng quản lý tiềm năng vô tuyến RR ( Radio Resouce
Management) là thiết lập, duy trì, nối thông giải phóng các tiềm năng vô
tuyến ở các kênh điều khiển dành riêng. Thủ tục quản lý BTS ( BTSM =
BTS Management) phục vụ việc xử lý một bản tin RR liên quan đến thiết

bị vô tuyến ở BTS, chẳng hạn bản tin mật mã ( khóa mật mã chỉ được gửi
đến BTS mà không được gửi đến MS). Thủ tục lớp 2 phục vụ truy nhập
đường truyền ở kênh D ( LAPD = Link Access Procedures on D Channel)
kênh D là kênh báo hiệu ( phân biệt với kênh B là kênh lưu lượng). Thủ
tục LAPD phát hiện lỗi, sửa lỗi, định cỡ khung ( bằng các cờ đầu khung,
cuối khung).
Giao diện vô tuyến ( Um) có các thủ tục sau:
Thủ tục lớp 2 là LAPDm, khác với LAPD là: không có chức năng
phát hiện, sửa lỗi ( chức năng này thực hiện ở lớp 1), bản tin LAPDm
phải đặt vừa vào các cụm nên không thể dài như khung bản tin LAPD.
2.2 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN:
2.2.1 Tổng quan:
Giao diện vô tuyến là tên chung của đấu nối giữa trạm di động ( MS) và
trạm thu phát gốc ( BTS). Giao diện sử dụng khái niệm TDMA với một
khung TDMA cho một tần số sóng mang. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian
( TS – Time Slot) hướng từ BTS đến MS được định nghĩa là đường
xuống và hướng ngược lại là đường lên.
SV :Phạm Minh Tân
10
Đồ Án Tốt Nghiệp
Tổ chức đa thâm nhập bằng cách kết hợp giữa FDMA và TDMA.
Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm ( BURST) chứa
hàng trăm bit đã được điều chế. Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời
gian có độ lâu là 15/26 ms ( 577 ms) ở một trong kênh tần số có độ rộng
200 KHz.
Sơ đồ mô tả cách kết hợp giữa FDMA và TDMA được cho ở hình sau:
Tần số ( FDMA)
200 KHz 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2
Mỗi một kênh tần số cho phép tổ chức các khung thâm nhập theo thời gian,
mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ 0 đến 7 ( TS0, TS1, …, TS7).

Các kênh trên giao diện vô tuyến được chia làm hai loại là: Kênh vật lý và
Kênh logic.
Kênh vật lý: kênh vật lý được tổ chức theo quan điểm truyền dẫn đối với
TDMA GSM, kênh vật lý là một khe thời gian ở một sóng mang vô tuyến được
chỉ định.
Dải tần số: 890 MHz - 915 MHz cho đường lên ( từ MS đến BTS)
935 MHz – 960 MHz cho đường xuống ( từ BTS đến MS)
Dải thông tần của một kênh vật lý là 200 KHz, di tần phòng vệ biên rộng 200
KHz. Vậy GSM 900 có 124 di thông tần bắt đầu từ tần số 890,2 MHz. Mỗi dải
thông tần là một TDMA có 8 khe thời gian. Vậy số kênh ở GSM là 124 x 8 =
SV :Phạm Minh Tân
11
Đồ Án Tốt Nghiệp
992 kênh. Mỗi khe thời gian có độ lâu = 15/26 ms ~ 577 ms. Mỗi khung TDMA
có độ lâu 4,62 ms, ở BTS các khung TDMA ở tất cả các kênh tần số được đồng
bộ, đồng bộ cũng được áp dụng như vậy ở đường lên. Tuy nhiên khởi đầu của
một khung đường lên trễ 3 khung so với khung đường xuống. Nhờ trễ này mà
MS có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên lẫn
đường xuống.
Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một dải thông tần vô tuyến được đánh
khung ( Frame Number) từ 0 đến 2715647 trong một siêu siêu khung. Một siêu
siêu khung có 2048 siêu khung ( 6,12s). Mỗi siêu khung được chia thành các
khung:
- Đa khung 26 khung ( 51 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu
120ms và chứa 26 khung, các đa khung này được sử dụng cho các kênh
TCH, SACCH và FACCH.
- Đa khung 51 khung ( 26 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu
235,4 ms và chứa 51 khung TDMA, đa khung này sử dụng cho các kênh
BCCH, CCCH, và SACCH.
Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này

được đặt vào các kênh vật lý.
2.2.2 Cấu trúc cụm:
Người ta gọi khuôn mẫu tin tức ở một khe thời gian 577ms với độ lâu của
156,25bit là nội dung vật lý của một cụm ( BURST). Có 4 cụm khác nhau:
a/ Cụm bình thường NB ( Normal Burst)
NB mang các kênh logic lưu lượng và kiểm tra. Kênh logic lưu lượng TCH
( Traffic Channel) có 144 bit tin và 2 bit cờ lấy lén trong một NB, 26 bit
hướng dẫn và khoảng thời gian bảo vệ có độ lâu bằng 8,25 bit. NB được sử
dụng cho TCH và các kênh điều khiển trừ RACH, SCH và FCCH.
b/ Cụm hiệu chỉnh tần số FB (Frequency Correction Burst)
FB dùng để hiệu chỉnh tần số cho MS theo chuẩn hệ thống. FB có 142 bit 0
để tạo ra dịch tần 67,7 KHz trên tần số danh định, 3 bit đuôi ( 0,0,0) và
khoảng bảo vệ 8,25 bit. FB được sử dụng cho kênh logic FCCH ( Frequency
Correction Channel – Kênh hiệu chỉnh tần số).
c/ Cụm đồng bộ SB ( Synchronization Burst)
SV :Phạm Minh Tân
12
Đồ Án Tốt Nghiệp
SB đồng bộ cho MS có 78 bit tin tức về FN ( số khung) của TDMA và
BSIC, 3 bit đuôi đầu và cuối chuỗi hướng dẫn kéo dài 64 bit và khoảng bảo
vệ 8,25 bit. SB được dùng cho kênh logic SCH (Synchronization Channel –
Kênh đồng bộ).
d/ Cụm truy cập AB ( Access Burst)
AB phục vụ việc MS truy cập hệ thống ( ngẫu nhiên hoặc chuyển giao) –
AB có 36 bit tin, 41 bit đồng bộ ( các bit hướng dẫn, 8 bit đuôi đầu, 3 bit
đuôi cuối và khoảng bảo vệ dài 68,25 bit ( tương ứng 252 ms dành cho sự trễ
ngẫu nhiên 0 – 35 km). AB dùng cho kênh logic TCH và RACH ( Random
Access Channel).
e/ Cụm bù nhìn DB ( Dumny Burst)
Được phát đi từ BTS trong một số trường hợp. DB không mang thông tin

và có cấu trúc giống NB nhưng các bit mật mã được thay bằng các bit hỗn
hợp.
2.2.3 Các kênh logic:
Có thể chia các kênh logic làm hai loại: Kênh lưu lượng và Kênh báo hiệu
điều khiển.
a/ Kênh lưu thông ( TCH – Traffic Channel)
Kênh lưu thông mang tiếng được mã hóa hoặc số liệu của người sử dụng
kênh lưu thông gồm hai loại được định nghĩa như sau:
Bm hay TCH toàn tốc ( TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc độ khoảng
11,4 Kbit/s. Các kênh báo hiệu điều khiển được chia thành 3 loại: các kênh
điều khiển quảng bá, các kênh điều khiển chung và dành riêng.
b/ Các kênh điều khiển quảng bá:
- Các kênh hiệu chỉnh tần số ( FCCH - Frequency Correction Channel)
mang thông tin hiệu chỉnh tần số cho các trạm MS. FCCH chỉ được sử
dụng ở đường xuống.
- Kênh quảng bá ( SCH - Synchronization Channel) mang thông tin để
đồng bộ khung cho trạm di động MS và nhận dạng SCH chỉ sử dụng cho
đường xuống.
SV :Phạm Minh Tân
13
Đồ Án Tốt Nghiệp
- Kênh điều khiển quảng bá ( BCCH) phát quảng bá các thông tin chung về
ô, các bản tin này gọi là thông tin hệ thống, BCCH chỉ sử dụng cho
đường xuống.
 Các kênh điều khiển chung ( CCCH – Common Control Channel)
Kênh tìm gọi ( PCH – Paging Channel): kênh này được sử dụng cho
đường xuống để tìm trạm di động.
Kênh thâm nhập ngẫu nhiên ( RACH – Random Access Channel): kênh
này được MS sử dụng để yêu cầu dành một kênh SDCCH.
Kênh cho phép thâm nhập ( AGCH – Access Granted Channel): kênh

này chỉ được sử dụng ở đường xuống để chỉ định một kênh SDCCH cho
MS.
 Các kênh điều khiển dành riêng ( DCCH – Dedicated Control Channel)
Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình ( SDCCH): kênh này chỉ
được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS. SDCCH được sử
dụng cho các thủ tục cập nhật và trong quá trình thiết lập cuộc gọi trước
khi ấn định kênh TCH, SDCCH sử dụng cho cả đường xuống lẫn đường
lên.
Kênh điều khiển liên kết chậm ( SACCH): kênh này liên kết với một
TCH hay một SDCCH. Đây là một kênh số liệu liên tục để mang các
thông tin liên tục như: các bản tin báo cáo đo lường, định trước thời gian
và điều khiển công suất SACCH sử dụng cho cả đường lên lẫn đường
xuống.
Kênh điều khiển liên kết nhanh ( FACCH): kênh này liên kết với một
TCH, FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu lượng
tiếng hay số liệu bằng báo hiệu.
 Kênh quảng bá tế bào ( CBCH – Cell Broadcast Channel)
Kênh CBCH chỉ được sử dụng ở đường xuống để phát quảng bá các bản
tin ngắn ( SMSCB) cho các tế bào CBCH sử dụng cùng kênh vật lý như
kênh SDCCH.
2.3 MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN:
2.3.1 Lưu Động và cập nhật vị trí:
SV :Phạm Minh Tân
14
Đồ Án Tốt Nghiệp
Định nghĩa lưu động: là khả năng chuyển động vô định đồng thời với việc
thay đổi nối thông MS ở giao diện vô tuyến, ở thời điểm cần thiết để đảm bảo
chất lượng thu được gọi là lưu động.
Nguyên lý:
Giả thiết MS ở trạng thái tích cực, dỗi và đang chuyển động theo một phương

liên tục MS được khóa đến một tần số vô tuyến xác định, tần số có CCCH và
BCH ở khe thời gian 0. Khi MS rời xa BTS nối với nó, cường độ tín hiệu sẽ
giảm. Ở một thời điểm nhất định gần biên giới giữa hai ô, cường độ tín hiệu đến
mức mà MS quyết định thay đổi đến tần số mới thuộc một trong các ô lân cận
nó. Để chọn tần số tốt nhất MS liên tục đo cường độ tín hiệu trong các tần số
nhất định trong của ô lân cận. Thường MS phải tìm được tần số từ BTS lân cận
mà có cường độ tín hiệu tốt hơn tần số cũ. Sau khi tự động hóa đến tần số mới
này MS sẽ tiếp tục nhận các thông báo tìm gọi/ các thông báo quản bá chừng
nào chất lượng tín hiệu của tần số mới vẫn đủ tốt. Quyết định về việc thay đổi
tần số BCH, CCCH sẽ thực hiện và không cần thông báo cho mạng nghĩa là
mạng mặt đất không tham gia vào quá trình này.
Khi MS chuyển động giữa 2 ô thuộc vùng định vị khác nhau, hệ thống liên tục
phát đi nhận dạng vùng định vị MS ( LAI) ở giao tiếp vô tuyến bằng BCCH để
MS có thể nhận biết chính xác về vị trí của nó. Khi di chuyển vào vùng mới MS
sẽ nhận thấy vùng mới bằng cách thu BCCH. Thông tin về vị trí có tầm quan
trọng rất lớn nên mạng phải được thông báo về sự thay đổi này ở ĐTDĐ quá
trình này được gọi là đăng ký cưỡng bức. MS sẽ phải cố gắng thâm nhập mạng
để cập nhật vị trí của mình ở MSC/VLR. Quá trình này gọi là cập nhật vị trí.
Ta xét hai trường hợp cụ thể sau:
a/ Lưu động giữa các vùng vị trí khác nhau của cùng một vùng
phục vụ MSC/VLR và cập nhật vị trí.
Vùng định vị cho MS được ghi lại ở MSC/VLR. Thủ tục cập nhật vị trí được
tiến hành theo các bước sau:
- MS phát yêu cầu cập nhật vị trí tới MSC/VLR.
- MSC cập nhật vị trí tới HLR.
- MSC/VLR phát tín hiệu công nhận cập nhật vị trí tới MS.
b/ Lưu động giữa các vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau và cập
nhật vị trí.
SV :Phạm Minh Tân
15

Đồ Án Tốt Nghiệp
Trong trường hợp 1 cuộc gọi vào cho MS, việc chuyển từ một vùng phục vụ
MSC/VLR này đến một vùng phục vụ MSC/VLR khác có nghĩa là tuyến đi
qua mạng cũng sẽ khác. Để tìm tuyến đúng cho hệ thống phải tham khảo bộ
ghi định vị thường trú HLR. Vì thế MSC/VLR sẽ phải cập nhật HLR, về địa
chỉ của MSC/VLR cho MS của ta. Sau khi cập nhật vị trí thành công ở HLR
hệ thống sẽ hủy bỏ vị trí cho tổng đài MSC/VLR cũ để xóa vị trí cũ của MS
có liên quan.
2.3.2 Chuyển giao:
2.3.2.1 Định nghĩa chuyển giao:
Là quá trình thay đổi đến một kênh thông tin mới trong quá trình thiết lập
cuộc gọi hay ở trạng thái bận được gọi là chuyển vùng. Mạng sẽ quyết định
sự chuyển giao, MS chỉ gửi các thông tin liên quan đến cường độ tín hiệu và
chất lượng truyền dẫn đến trạm thu phát gốc ( BTS). Trong quá trình cuộc
gọi MS và mạng trao đổi các thông tin báo hiệu với nhau, thông tin về cuộc
gọi và thông tin báo hiệu được gửi đi trên cùng một kênh TCH. Luồng dữ
liệu sẽ được phát đi theo một trình tự chính xác để cả MS và BTS có thể
phân biệt giữa cuộc nói chuyện và thông tin về báo hiệu.
 Có 3 loại chuyển giao:
+ Chuyển giao giải cứu ( Rescue Handover): được thực hiện khi cuộc gọi bị
cắt một cách dở dang trong trường hợp MS rời khỏi vùng phủ sóng của một
cell mà không được chuyển giao tốt.
+ Chuyển giao kiên kỵ nhiễu ( Confinement Handover): đây là sự chuyển
giao không phải do tín hiệu yếu mà là để cải thiện chung về nhiễu. Sự
chuyền giao này làm cho MS hoạt động thông tin trong vùng tối ưu nhất theo
quan điểm phòng vệ nhiễu mặc dù tín hiệu trước chuyển giao vẫn đủ mạnh,
vì thế chuyển giao này thực hiện trong điều kiện biết rõ chất lượng truyền
dẫn tốt sau chuyển giao.
+ Chuyển giao lưu thông ( Traffic Handover): khi lưu lượng ở một cell tăng
đột biến để giải tỏa tắc nghẽn ở cell đó người ta chuyển giao sang cell kế cận

vì thường vùng biên của cell gối lên nhau đáng kể. Cần thận trọng khi
chuyển giao lưu thông vì nó mâu thuẫn với chuyển giao kiêng kỵ nhiễu.
2.3.2.2 Chuyển giao trong cùng một BSC:
SV :Phạm Minh Tân
16
Đồ Án Tốt Nghiệp
BSC phải thiết lập một đường nối đến BTS mới dành riêng một TCH của
mình và lệnh cho MS chuyển đến một tần số mới đồng thời cũng chỉ TCH
mới. Tình huống này đòi hỏi thông tin gửi đến phần còn lại của mạng. Sau
khi chuyển giao MS phải nhận được thông tin mới về các ô lân cận. Nếu như
việc thay đổi đến BTS mới cũng là sự thay đổi vùng định vị, MS sẽ thông
báo cho mạng về LAI mới của mình và yêu cầu cập nhật vị trí.
2.3.2.3 Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau nhưng trong cùng
một vùng phục vụ MSC/VLR:
Trong trường hợp này mạng can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyển giao
BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR. Sau đó một đường nối mới
(MSC/VLR – BSC mới – BTS mới) phải được thiết lập và nếu có TCH rỗi,
TCH này phải được dành cho chuyển giao. Sau đó, MS nhận được lệnh
chuyển đến tần số mới và TCH mới. Ngoài ra sau khi chuyển giao MS cũng
được thông báo về các ô lân cận mới. Nếu việc thay đổi BTS đi cùng với
việc thay đổi vùng định vị, MS sẽ yêu cầu cập nhật vị trí trong quá trình cuộc
gọi hay sau cuộc gọi.
2.3.2.4 Chuyển giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau:
Đây là trường hợp phức tạp nhất, nhiều tín hiệu được trao đổi trước khi
thực hiện chuyển giao.
MSC/VLR cũ ( tham gia vào quá trình cuộc gọi trước khi chuyển giao) sẽ
phải gửi yêu cầu chuyển giao tới tổng đài mới sẽ đảm nhận việc chuẩn bị nối
ghép đến BTS mới. Sau khi thiết lập đường nối giữa hai tổng đài, tổng đài cũ
sẽ chuyển lệnh chuyển giao tới MS.

PHẦN II: ỨNG DỤNG BÁO HIỆU SỐ 7
TRONG MẠNG GSM
SV :Phạm Minh Tân
17
Đồ Án Tốt Nghiệp
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU SS 7
3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÁO HIỆU:
Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa là chuyển và hướng dẫn thông tin từ
một điểm tới điểm khác thích hợp để thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi
thoại. Thông thường tín hiệu báo hiệu được chia làm hai loại là: Tín hiệu báo
hiệu mạch vòng thuê bao và Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài.
Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài lại được chia thành tín hiệu báo hiệu kênh
liên kết ( CAS). Thí dụ như tín hiệu báo hiệu ở kênh thoại ở trong băng hoặc ở
kênh liên kết gần với kênh thoại, và tín hiệu báo hiệu kênh chung ( CSS), có
nghĩa là tất cả các tín hiệu Báo hiệu ở một kênh tách biệt với kênh thoại và kênh
tín hiệu báo hiệu này được dùng cho một số lớn các kênh thoại.
H 3.1 Phân loại tín hiệu báo hiệu
 Báo hiệu giữa các tổng đài:
Thông tin báo hiệu giữa các tổng đài bao gồm tín hiệu đường dây và tín
hiệu của bộ đăng ký. Các tín hiệu của bộ đăng ký được sử dụng trong thời
gian thiết lập cuộc gọi để chuyển giao địa chỉ và loại thông tin. Các tín hiệu
tín hiệu đường dây được thực hiện trong toàn bộ thời gian của cuộc gọi để
giám sát trạng thái của đường dây. Cho tới những năm 1960 tất cả các tín
hiệu báo hiệu như vậy được mang hoặc liên kết trực tiếp với kênh thoại.
Kiểu báo hiệu truyền thống như thế thường được gọi là báo hiệu kênh liên
kết.
SV :Phạm Minh Tân
18
Tín hiệu báo hiệu
Thuê bao nối với

tổng đài
Tổng đài nối với
tổng đài
CASCAS
Đồ Án Tốt Nghiệp
Tổng đài Tổng đài
Chiếm
Thừa nhận chiếm
B trả lời
Xóa ngược
Xóa thuận
3.2 MỘT SỐ LOẠI BÁO HIỆU:
3.2.1 Báo hiệu kênh liên kết ( CAS: Channel Associated Signalling)
Một số thí dụ của hệ thống báo hiệu kênh liên kết ( CAS)
1VF: một tần số thoại ( xung thập phân)
2VF: hai tần số thoại
MFP: xung đa tần
MFC: đa tần hoàn toàn
Tên của các hệ thống báo hiệu này cho thấy rằng hầu hết các cách phát tín hiệu
phổ biến là 8 dạng xung hoặc dạng tone ( kết hợp của các tần số stone). Đặc
trưng của loại báo hiệu này là với mỗi kênh thoại có một đường tín hiệu báo
SV :Phạm Minh Tân
19
Con số của B
Đàm thoại
Đồ Án Tốt Nghiệp
hiệu xác định rõ ràng: hoặc ở đường thoại, nghĩa là các tín hiệu được chuyển
giao ở kênh thoại. Thí dụ như báo hiệu trong băng hoặc ở kênh liên kết nghĩa là
các tín hiệu được chuyển giao ở kênh báo hiệu tách biệt, thí dụ như cách sắp
xếp đa khung ở PCM thì các tín hiệu đường dây được chuyển giao ở khe thời

gian thứ 16.
Tất cả các kênh hệ thống báo hiệu này có một số hạn chế như: tương đối chậm,
dung lượng thông tin bị hạn chế.
3.2.2 Báo hiệu kênh chung ( CSS: Common Channel Signalling)
Vào những năm 1960, khi những tổng đài được điều khiển lưu trữ được đưa
vào mạng điện thoại thì rõ ràng là khái niệm báo hiệu mới có thể đưa ra nhiều
ưu điểm hơn so với hệ thống báo hiệu truyền thống. Trong khái niệm báo hiệu
mới này các đường truyền báo hiệu tốc độ cao giữa các bộ vi xử lý của các tổng
đài SPC được sử dụng để mang tất cả các báo hiệu còn các mạch thoại để mang
tiếng nói. Loại báo hiệu này được gọi là báo hiệu kênh chung ( CCS). Báo hiệu
được thực hiện ở cả hai hướng, với một kênh báo hiệu cho mỗi hướng.
Thông báo tin báo hiệu sẽ được chuyển giao được tạo nhóm thành các khối tín
hiệu ( gói số liệu). Bên cạnh những thông tin chỉ dành cho báo hiệu, cũng cần có
sự nhận dạng mạch thoại, thông tin địa chỉ ( nhãn) và thông tin về điều khiển
lỗi. Các tổng đài điều khiển bằng chương trình đã lưu trữ ( SPC) cùng với các
kênh báo hiệu sẽ tạo thành mạng báo hiệu chuyển mạch gói logic riêng biệt.
Hiện nay có hai loại tín hiệu chuẩn khác nhau cho báo hiệu kênh chung khả
dụng: hệ thống báo hiệu số 6 của CCITT, nó ra đời vào những năm 1968 hệ
thống báo hiệu kênh chung CCITT No 6 được thiết kế với tối ưu cho lưu lượng
liên lục địa, sử dụng các đường dây Analog. Các đường truyền làm và không có
cấu trúc mức mà có cấu trúc đơn. Vì những hạn chế trên nên hệ thống này
không đáp ứng được sự phát triển của mạng lưới.
Hệ thống báo hiệu số 7 được giới thiệu vào những năm 1979/1980 dành cho
các mạng quốc gia và quốc tế, sử dụng các trung kế số. Tốc độ truyền dẫn báo
hiệu cao ( 64 Kb/s). Trong thời gian này giải pháp phân lớp trong giao tiếp
thông tin đã được phát triển tương đối hoàn chỉnh, đó là hệ thống giao tiếp mở
OSI, và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã được ứng dụng trong hệ
thống báo hiệu kênh chung số 7. Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 cũng có thể
được sử dụng ở các đường dây Analog. Hệ thống báo hiệu số 7 không những
được thiết kế để thiết lập và giám sát các cuộc gọi thoại mà còn cho các cuộc

SV :Phạm Minh Tân
20
Đồ Án Tốt Nghiệp
gọi của các dịch vụ phi thoại. Hệ thống này có một số ưu điểm so với báo hiệu
truyền thống.
- Nhanh: trong hầu hết các trường hợp, thời gian thiết lập cuộc gọi giãn
dưới 1 giây.
- Dung lượng cao: mỗi kênh báo hiệu có thể xử lý tín hiệu báo hiệu cho vài
nghìn cuộc gọi cùng một lúc.
- Kinh tế: cần ít thiết bị so với hệ thống báo hiệu truyền thống.
- Tin cậy: nhờ sử dụng các tuyến báo hiệu xen, mạng báo hiệu có thể có độ
tin cậy cao.
- Linh hoạt: hệ thống có thể có nhiều tín hiệu, có thể sử dụng cho nhiều
mục đích chứ không chỉ cho điện thoại.
Do có nhiều ưu điểm trên nên hệ thống báo hiệu số 7 được sử dụng cho các
dịch vụ viễn thông mới trong mạng như:
PSTN – Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
ISDN – Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ
IN – Mạng thông minh
PLMN – Mạng thông tin di động mặt đất ( mạng di động số).
3.3 HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7:
Mô hình truyền dẫn báo hiệu số 7:
SV :Phạm Minh Tân
21







 
OMC






 



 









Đồ Án Tốt Nghiệp
MAP
BSSAP
TUP
BSSMAP
DTAP
*Các đường tô đậm trên là đường truyền SS7.
3.3.1 Các khái niệm cơ bản:

3.3.1.1 Điểm báo hiệu:
SV :Phạm Minh Tân
22