đồ án kỹ thuật viễn thông Nghiên cứu về tổng quan hệ thống thông tin di động GSM bao gồm các đặc tính và cấu trúc

Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Trong những thập niên gần đây, công nghệ thông tin đã trở
thành một bước đột phá mới của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật.
Nó không ngừng lớn mạnh cả về chất và lượng trên quy mô toàn
cầu. Trong đó phải kể đến thông tin di động, đó là một nghành với
tiềm năng phát triển vô cùng rộng lớn và được coi nh mũi nhọn để
tiến vào thời đại mới.
Hoà nhập với làn sóng hiện đại hoá trên toàn thế giới, hàng loạt
các công nghệ tiên tiến như tổng đài điện tử số, truyền dẫn số PDH
và SDH trên cáp quang viba, thông tin di động số GSM … Cùng các
dịch vụ hỗ trợ của nó đã được dưa vào áp dụng trong mạng viễn
thông Việt Nam. Có thể kể đến thành tựu lớn nhất của nghành khoa
học kỹ thuật nước ta là việc đưa vào sử dụng Hai hệ thống thông tin
di động tế bào số GSM với hai nhà cung cấp VMS và Vinaphone.
Kỹ thuật GSM ngày càng được phát triển và hoàn thiện, mạng
lưới ngày càng mở rộng, dịch vụ ngày càng đa dạng. Bên cạnh đó ,
do không được tham gia vào việc xây dựng các chuẩn, trang thiết bị
hoàn toàn do các hãng nước ngoài chế tạo, cung cấp và lắp đặt. Do
vậy đội ngũ chuyên gia trong nước không tránh khỏi trở ngại trong
quá trình điều hành, khai thác và phát triển dịch vụ. Chính vì vậy,
việc nghiên cứu về hệ thống thông tin di động này là thực sự cần
thiết và cấp bách.
Mục đích của đồ án này là nghiên cứu về tổng quan hệ thống
thông tin di động GSM bao gồm các đặc tính và cấu trúc. Nó sẽ giúp
cho mọi người có thể hiểu rõ hơn về thông tin di động GSM mà
nước mình sử dụng.
Xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ vô cùng quý báu về kiến thức
và tư liệu của thầy giáo Nguyễn Tài Hưng- Bộ môn Kỹ Thuật Thông
Tin- Khoa Điện Tử Viễn Thông- Trường Đại học Bách Khoa Hà
Thông tin di động GSM

1
Đồ án tốt nghiệp
Nội, người đã trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo vô cùng nhiệt tình trong
quá trình thực hiên đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn Các thầy, cô trong bộ môn Kỹ Thuật
Thông Tin, Khoa Điện Tử Viễn Thông trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội, gia đình và toàn thể bạn bè đã tạo điều kiện nghiên cứu và
giúp đỡ để em có thể hoàn thành bản đồ án này.
Thông tin di động GSM
2
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
Trang
L i nói đ uờ ầ 1
Ph l cụ ụ 4
Các t vi t t t trong báo cáo:ừ ế ắ 4
Ph n I: Thông tin di đ ng gsmầ ộ 8
I. l ch s GSMị ử 9
SMG 7 : tr m di ngạ độ 12
Mã hoá tho i bán t c c xác nhạ ố đượ đị 12
Các m c công su t th p th c hi n Microcellứ ấ ấ để ự ệ 12
II. H th ng GSMệ ố 17
6.1 Mã hoá tho iạ 21
6.2 Mã hoá kênh 25
6.3 Vocoder 27
6.4 Mã hoá lai ghép 28
III. C u trúc m ng thông tin di ng Gsmấ ạ độ 36
2.1 H th ng chuy n m ch (SS).ệ ố ể ạ 40
2.2. H th ng con tr m g c BSS.ệ ố ạ ố 43
2.3. Tr m di ng MSạ độ 49

2.4. H th ng con khai thác OSS.ệ ố 50
ph n ii : giao di n vô tuy n trong h th ng thông tin di ầ ệ ế ệ ố
đ ng gsmộ 52
I. Các khái ni m trong giao di n vô tuy nệ ệ ế 52
2.1 Phân lo iạ 57
2.2. T h p các kênhổ ợ 60
II. các ch c n ng báo hi u trên giao di n vô tuy nứ ă ệ ệ ế 66
1.1. L p báo hi u 1ớ ệ 66
1.2 L p báo hi u 2ớ ệ 68
1.3. L p b o hi u 3ớ ả ệ 68
3.1. MS t t máy ho c ngo i vùng ph c vắ ặ ở à ụ ụ 75
3.2. MS b t máy, tr ng thái r iậ ạ ỗ 75
3.3. MS b nậ 75
3.4. C p nh t v tríậ ậ ị 75
3.5. Th t c nh p m ng ban uủ ụ ậ ạ đầ 77
3.6. Th t c r i m ngủ ụ ờ ạ 77
3.7. Th t c nh p l i m ngủ ụ ậ ạ ạ 78
3.8. ng ký nh kĐă đị ỳ 78
3.9. Tìm g iọ 79
3.10. Cu c g i t m ng c nh n MS.ộ ọ ừ ạ ố đị đế 79
3.11. Cu c g i t MSộ ọ ừ 85
Hình 3.11.3: Cu c g i t MS tr ng h p có OACSUộ ọ ừ ườ ợ 88
3.12 Các tr ng h p Handoverườ ợ 88
K t lu nế ậ 94
T i li u tham kh oà ệ ả 96
Thông tin di động GSM
3
Đồ án tốt nghiệp
Phụ lục
Các từ viết tắt trong báo cáo:

AGCH Acces Grant Chanel Kênh cho phép thâm nhập
ARQ
Automatic Retransmission
Request
Yêu cầu phát lại tự động
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực
BCC Base Station Colour Code Mã mầu trạm gốc
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỷ sè bit lỗi
BHCK Busy Hour Call Attempts Số thử gọi ở giờ cao điểm
Bm Full Rate TCH TCH toàn gốc
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
BSIC Base Station Indentity Code Mã nhận dạng trạm gốc
BSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốc
BSSAP Base Station Application Part Phần ứng dụng trạm gốc
BSSMAP Base Station Management
Application Part
Phần ứng dụng quản lý
BSS
BSS Base station Sybsystem Hệ thống con trạm gốc
BTS Base tranceiver Station Trạm thu phát gốc
BTSM BTS Mamagement Quản lý BTS
CC Call Control Điều khiển cuộc gọi
CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung
CCITT International Telegraph &
Telephone Consultative
Committee
Uỷ ban tư vấn quốc tế về
điện thoại và điện báo

CCSN7 Common Chanel Signalling
N7
Báo hiệu kênh chung sè 7
CEPT Conference of European
Postal and Telecomunications
Hội nghị các cơ quan quản
lý bưu chính và viễn thông
Châu Âu
CDMA Code Division Muitiple
Access
Đa thâm nhập phân chia
theo mã.
CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô tổng thể
CI Cell Identity Nhận dạng ô
CIC Circuit Identity Code Mã nhận dạng mạch
Thông tin di động GSM
4
Đồ án tốt nghiệp
CK Chechk sum Kiểm tra tổng
CM Connection Management Quản lý nối thông
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành
riêng
DPC Destination Point Code Mã điểm nhận
DT1 Data Form 1 Dạng số liệu 1
DUP Data User Part Phần người sử dụng số
liệu
FACCH Fast Associated Control
Channel
Kênh điều khiển liên kết
nhanh

FDMA Frequency Division Multiple
Access
Đa thâm nhập phân chia
theo tần số
FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước
GMSC Gateway MSC MSC cổng
GMSK Gaussian Minimum Shift
Keying
Khóa chuyển pha cực tiểu
Gausơ
GP Gard Period Khoảng bảo vệ
GS Group Switch Chuyển mạch nhóm
GSD Group Switch Device Thiết bị chuyển mạch
nhóm
GSM Group Special Mobile or
Global System for Mobile
Communication
Nhóm chuyên trách di
động hay hệ thống thông
tin di động toàn cầu
GSS Group Switch Subsystem Hệ thống con chuyển
mạch nhóm
GT Global Title Tên toàn cầu
HLR Home Location Register Bé ghi định vị thường trú
IMEI International Mobile
Equipment Identity
Nhận dạng thiết bị trạm di
động Quốc tế
IMSI International Mobile Station
Identity

Nhận dạng trạm di động
Quốc tế
ISDN Intergrated Services Digital
Network
Mạng số liên kết đa dịch
vụ
ISUP ISDN User Part Phần người sử dụng ISDN
ITU-R International Telecommuni-
cations Union Radio Sector
Liên minh viễn thông
Quốc tế - bộ phận vô
Thông tin di động GSM
5
Đồ án tốt nghiệp
tuyến
ITU-T International Telecommuni-
cation Union - Telecommu-
nication Sector
Liên minh viễn thông
Quốc tế - Bộ phận viễn
thông
IWF Interworking Function Chức năng tương tác
Kc Ciphering Key Khoá mật mã
Ki Subscriber Authentication key Khoá nhận thực thuê bao
LA Location Area Vùng định vị
LAI Location Area Identity Nhận dạng vùng định vị
LAC Location Area Code Mã nhận dạng vùng định
vị
LAPD Link access procedures on D
channel

Các thủ tục thâm nhập
đường truyền ở kênh D
LI Length indicator Chỉ thị độ dài
Lm Half Rate TCH TCH bán tốc
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MM Mobility Management Quản lý di động
MS Mobile station Trạm di động, máy di
động
MSC Mobile Services switching
center
Trung tâm chuyển mạch
các dịch vụ di động
MSIN Mobile station Identity
number
S nhận dạng trạm di động
MSISDN Mobile station ISDN number Sè ISDN trạm di động
MT Mobile termination Kết cuối di động
MTP Message Trasfer part Phần truyền bản tin
MTS Mobile Telephone subsystem Hệ thống con điện thoại di
động
NMS Network Management
sybsystem
Hệ thống con quản lý
mạng
O&M Operation and Maintenance Khai thác và bảo dưỡng
OMC Operation and Maintenance
center
Trung tâm khai thác và
bảo dưỡng

OMS Operation and Maintenance
system
Hệ thống khai thác và bảo
dưỡng
OPC Originationg point Code Mã điểm khởi đầu
Thông tin di động GSM
6
Đồ án tốt nghiệp
OSI Open System interconnection Kết nối hệ thống mở
OSS
Operation and Support System Hệ thống khai thác và hỗ
trợ
PAD Packet Assembly/
Disassembly
Đóng/ mở gói
PCD Pulse code Device Thiết bị mã hoá xung
PCD-D Pulse Code Device - Digital Thiết bị mã hoá xung-số
PCH Paging Channel Kênh nhắn tin
PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã
PIN Personal Identity Number Số nhận dạng cá nhân
PLMN Public Land Mobile network Mạng di động mặt đất
công cộng
PSPDN Packet switched public Data
network
Mạng số liệu công cộng
chuyển mạch gói
PSTN Public switched Telephone
network
Mạng điện thoại chuyển
mạch công cộng.

RACH Random Access Channel Kênh thâm nhập ngẫu
nhiên
RAND
Random number Số ngẫu nhiên
RR Radio Resource Management Quản lý tiềm năng vô
tuyến
RPE-LTP Regular pulse Excitation-
Long term prediction
Kích thích xung đều- tiền
định thời gian dài
Rx Receiver Máy thu
SACCH Slow Associated Control
Channel
Kênh điều khiển liên kết
chậm
SAPI Service Access Point
Indicator
Chỉ thị điểm thâm nhập
dịch vụ
SCCP Signalling Connection control
part
Phần điều khiển nối thông
báo hiệu
SCH Synchronization Chanel Kênh đồng bộ
SDCCH Stand alone Dedicated Control
Channel
Kênh điều khiển dành
riêng độc lập.
SECA Semi - Permanent Connection Nối thông tin bán cố định
SID Silence Descriptor Flag Cờ chỉ thị im lặng

SIM Subscriber Identity Module Môdun nhận dạng thuê
Thông tin di động GSM
7
Đồ án tốt nghiệp
bao
SIO Service Information Octet Byte thông tin dịch vụ
SL Signalling Link Đường nối báo hiệu
SN Subscriber Number Số thuê bao
SNR Serial Number Sè seri máy
SP Signalling Point Điểm báo hiệu
SRES Signed Response Mật khẩu
SS Switching Sybsystem Hệ thống con chuyển
mạch
ST Signalling Terminal Đầu cuối báo hiệu
STP Signalling Transfer Point Điểm chuyển báo hiệu
TA Timing Advance Định thời trước
TAF Terminal Adaptation Function Chức năng thích ứng đầu
cuối
TB Tail Bit Bit đuôi
TC Transaction Capability Khả năng dao dịch
TCAP Transaction Capalbility
Apllication Part
Phần ứng dụng khả năng
dao dịch
TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng
TDMA Time Division Multiple access Đa thâm nhập phân chia
theo thời gian
TG Transceiver Group Nhóm thu phát
TMSI Temporaty mobile station
identity

Nhận dạng trạm di động
tạm thời
TRAU Transcoder and rate
adaptation Unit
Khối chuyển mã và thích
ứng tốc độ
TRX Transceiver Máy thu phát
TS Time Slot Khe thời gian
TUP Telephone User part Phần người sử dụng điện
thoại
Tx Trasmitter Máy phát
UP User part Phần người sử dụng
VAD Voice Activity Detection Phần hiện hoạt động tiếng
VLR Visiting location register Bé ghi định vị tạm trú.
Phần I: Thông tin di động gsm
Thông tin di động GSM
8
Đồ án tốt nghiệp
I. lịch sử GSM
1. Thông tin di động
Thuật ngữ thông tin di động đã có từ lâu và được hiểu là có
thể cung cấp một cách lưu động tín hiệu trong quá trình thông
tin. Thông tin di động có thể thực hiện được nhiều dịch vụ di
động như : thoại, truyền số liệu, Fax, nhắn tin…Trước đây mạng
lưới thông tin di động chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân
sự, ngày nay đã đựơc thương mại hoá và được đưa vào sử dụng
rộng rãi.
Thông tin di động từ những lúc sơ khai với phương pháp
thông tin điểm - điểm rồi đến điện thoại không dây …với các
loại hình này đều có các đặc tính chung là phục vụ cho nhu cầu

mở rộng mạng cố định qua hệ thống vô tuyến.
Bước phát triển tiếp theo của hệ thống thông tin di động là
tạo ra từ một mạng nhỏ có số thuê bao hạn chế đến nay càng
được mở rộng phạm vi hoạt động.
Những năm 80 của thế kỉ 20 các hệ thống thông tin di động
tế bào đã được nghiên cứu và ứng dụng khai thác. Với hệ thống
này, vùng phục vụ thông tin được chia thành các ô (cell) nhỏ, mỗi
cell có một trạm thu phát (TRX) đảm nhiệm. Toàn bộ hệ thống có
một hay nhiều bộ chuyển mạch điều hành và chúng được kết nối
với nhau thành một mạng thống nhất , cho phép các cuộc gọi
Thông tin di động GSM
9
Đồ án tốt nghiệp
được chuyển vùng từ cell này đến vùng của cell khác ,từ nước
này đến nước khác.
2. Lịch sử GSM
Thông tin di động được ứng dụng cho nghiệp vụ cảnh sát từ
thập kỉ 20 của thế kỉ 20 ở băng tần 2M. Sau thế chiến thứ hai
(1939-1945) mới xuất hiện thông tin di động điện thoại dân dụng
với kỹ thuật FM ở băng sóng150M.
Năm 1948, một hệ thống thông tin di động hoàn toàn tự
động đầu tiên ra đời ở Richmond, Indiana (Mỹ) . Từ những năm
60 , kênh thông tin di động có dải tần số 30Khz với kỹ thuật FM
băng tần 450Mhz xuất hiện đưa hiệu xuất sử dụng phổ tần tăng
gấp bốn lần so với cuối thế chiến thứ hai.
Quan niệm về celluer bắt đầu từ cuối những năm 40 của thế
kỉ 20 với Bell thay cho mô hình quảng bá M7 có công suất lớn và
anten đặt cao, là những cell co diện tích bé có BTS công suất nhỏ,
khi các cell ở cách nhau đủ xa thì có thể sử dụng lại tần số.
Tháng 12/1971 đưa ra hệ thống celluer kỹ thuật tương tự, dải

tần 850M. Đầu những năm 90 của thế kỉ 20 thế hệ đầu tiên của
thông tin di động tế bào đã bao gồm hàng loạt các hệ thống ở các
nước khác nhau. Tuy nhiên các hệ thống này không thoả mãn
được nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng. Mặt khác các tiêu
chuẩn hệ thống không tương thích nhau làm cho sự chuyển giao
không đủ rộng nh mong muốn. Những vấn đề trên đặt ra cho hệ
thống thông tin di động tế bào thế hệ 2 phải lựa chọn giải pháp kỹ
thuật : kỹ thuật tương tự hay kỹ thuật số.
Sử dụng kỹ thuật số có những ưu điểm sau:
 Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu xuất sử dụng
phổ tần cao hơn.
Thông tin di động GSM
10
Đồ án tốt nghiệp
 Mã hoá tín hiệu thoại với tốc độ ngày càng thấp cho phép ghép
nhiều kênh thoại hơn và dòng bit tốc độ chuẩn.
 Giảm tỉ lệ tin tức báo hiệu, dành tỉ lệ tin tức lớn hơn cho người
sử dụng.
 Áp dụng kỹ thuật mã hoá kênh và mã hoá nguồn của kỹ thuật
truyền dẫn số.
 Hệ thống số chống nhiễu kênh chung CCI và chống nhiễu kênh
kề ACI hiệu quả hơn.
 Điều khiển động cho cấp phát kênh liên lạc làm cho việc sử
dụng tần số hiệu quả hơn.
 Có nhiều dịch vụ mới nh nhận thực, mã hoá và kết nối với
ISDN.
 Điều khiển truy nhập và chuyển giao hoàn hảo hơn. Dung
lượng tăng , báo hiệu bật tắt đều dễ dàng xử lý bằng phương
pháp số.
 Hệ thống thông tin di động tế bào thế hệ thứ hai có ba tiêu

chuẩn chính : GMS, IS – 054 (AMPS), JDC.
 Năm 1982 khối CEPT thành lập hiệp hội GSM tiêu chuẩn châu
âu.
 Năm 1987 có 13 nhà khai thác châu âu ký kết GSM Moll
 Năm 1992 các mạng GSM bắt đầu đi vào dịch vụ thương mại
tai đức , các nước không thuộc châu âu ký kết GSM Moll.
 Năm 1994 các mạng DSC-1800 đưa vào hoạt động tại Phần
Lan.
 Năm 1995 các mạng PCS 900 đưa vào hoạt động tại USA ETSI
đã dự thảo các đặc tính GSM trong châu Âu
Thông tin di động GSM
11
Đồ án tốt nghiệp
 SMG 2 : giao diện không gian
SMG 7 : trạm di động
 SMG 8 : trạm gốc
 GSM 11-10 ứng dụng cho trạm di động
 GSM 11-12 ứng dụng cho trạm gốc
 Phase 1 (1991)
 Các dịch vụ thoại cơ bản và số liệu nh SMS
 Phase 2 (1996)
Mã hoá thoại bán tốc được xác định
Các mức công suất thấp để thực hiện Microcell
 Mở rộng tần số cho E – GSM
 Kết hợp đặc tính với DCS – 1800
 Chuyển vùng GSM/DCS đa băng tần
 Phase 2+ (1997 – 1998)
 Các dịch vụ chuyền số liệu gói vô tuyến GPRS
 Mã hoá thoại toàn tốc
 Chuyển mạch số liệu tốc độ cao bởi đa khe thời gian

 GSM là hệ thống thông tin di động toàn cầu với tiêu
chuẩn viễn thông tế bào kỹ thuật toàn châu Âu sẽ giải
quyết dung lượng hiện nay. Thực chất dung lượng sẽ tăng
2 đến 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô
nhỏ , do vậy số thuê bao di động sẽ tăng lên rất nhiều.
 Tiêu chuẩn GSM được thiết kế để có thể kết hợp với
ISDN và tương thích với môi trường di động . Hệ thống
Thông tin di động GSM
12
Đồ án tốt nghiệp
thông tin di động GSM bắt đầu phát triển vào năm 1982
khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEFP (hội nghị các
cơ quan quản lí viễn thông và bưu chính Châu Âu) để quy
định nột dịch vụ viễn thông chung Châu Âu ở tần số
900Mhz. Năm 1985 người ta quyết định xây dựng hệ
thống thông tin di động kỹ thuật số.
Để phát triển , nghiên cứu và nâng cao tiêu chuẩn mạng
lưới dịch vụ thông tin di động GSM , năm 1992 một số
nước Châu Âu đã thành lập hiệp hội GSM Moll nhằm
trao đổi hợp tác trong kinh doanh va bảo vệ quyền lợi cho
các nhà khai thác GSM, DCS trên toàn thế giới.
 Hiệp hội này đã phôi thai khi các nước Bắc Âu đưa ra
một kiến nghị thống nhất một dịch vụ viễn thông chung
cho toàn Châu Âu ở băng tần 900Mhz . Cho tới năm
1996, tại Paris, mới hoàn thành việc đánh giá định hướng
các giải pháp của các nước khác nhau để tiến tới lựa chọn
công nghệ TDMA băng hẹp.
 Tháng 4/1987, 13 nước châu Âu đã ký GSM Moll để hứa
hen lẫn nhau về việc hoàn thiện các chỉ tiêu kỹ thuật ,
cùng chung sức mở ra một thị trường mạnh và rộng lớn

cho GSM và thoả thuận mỗi nước sẽ có một mạng GSM
hoạt động từ 1/7/1991.
 Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân cuối năm 1992 mới có
13 nước là thành viên mạng GSM của 7 nước và cho đến
nay có rất nhiều những thành viên mới của mạng GSM
trên toàn thế giới.
Thông tin di động GSM
13
Đồ án tốt nghiệp
3. Mạng GSM ở nước ta.
Mạng thông tin di động theo tiêu chuẩn GSM lần đầu tiên
được đưa vào sử dụng tại Việt Nam năm 1993 , từ một nhà khai
thác là VMS (14/3/1993) , đến nay đã có thêm nhà khai thác thứ
hai là GPC (26/6/1996) và cả hai cùng không ngừng mở rộng
mạng lưới cũng như tăng cường cung cấp các dịch vụ cho khách
hàng.
Cả hai mạng này đều phục vụ cho địa bàn toàn quốc, gồm
ba trung tâm chuyển mạch và các thành phần để xử lý cuộc gọi
tại Hà Nội, Đà Nẵng và Thành Phố Hồ Chí Minh. Trong đó các
trung tâm của mỗi mạng đều liên kết với nhau và thực hiện
Roaming nội bộ nhằm phục vụ thuận tiện cho thuê bao.
Các dịch vụ đã đưa vào phục vụ khách hàng hiện nay bao
gồm:
 Dịch vụ trả tiền sau: là dịch vụ cơ bản do nhà cung cấp thông
tin di động cung cấp cho khách hàng . Các thuê bao di động
có thẻ sử dụng MS của nó để nhận và thực hiện tất cả các
cuộc gọi tại những nơi mà mạng di dộng phủ sóng (kể cả ở
nước ngoài ) và thuê bao có thể sử dụng tất cả các dịch vụ phụ
của nhà cung cấp.
 Dịch vụ trả trước : Khi sử dụng loại hình dịch vụ này thì MS

phải có một thẻ SIM (khối giao diện thuê bao) và một thẻ
(card) và đã có thể hoà mạng thông tin di động và có thể thực
hiện và nhận tất cả các cuộc gọi.
 Chuyển vùng trong nước : Dịch vụ này giúp các thuê bao di
động nhận và thực hiện cuộc gọi tại 61/61 tỉnh và thành phố
trên toàn quốc.
Thông tin di động GSM
14
Đồ án tốt nghiệp
 Hiển thị số thuê bao chủ gọi: Dịch vụ này giúp thuê bao di
động thấy được số điện thoại trên màn hình máy di động.
 Cấm hiển thị số thuê bao chủ: Dịch vụ này khiến người mà
thuê bao chủ gọi tới không thấy được số thuê bao của máy
này trên màn hình máy di động
 Dịch vụ giữ cuộc gọi : Dịch vụ này giúp thuê bao di động đặt
cuộc gọi ở chế độ chờ và gọi tới một số máy khác.
 Dịch vô chờ cuộc gọi: Dịch vụ giúp thuê bao di động trả lời
cuộc điện thoại thứ hai ngay cả trong lúc thuê bao di động
đang nói chuyện với người gọi thứ nhất.
 Dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi: Dịch vụ giúp thuê bao di động
chuyển cuộc gọi tới một số máy khác khi máy của thuê bao di
động bận ngoài vùng phủ sóng hoặc không hoạt động.
 Hộp thư thoại : Dịch vụ này giúp thuê bao di động luôn giữ
được liên lạc ngay cả khi máy điện thoại của thuê bao di động
hết pin hay ngoài vùng phủ sóng. Khi thuê bao di động không
thể trả lời điện thoại , người gọi có thể nhắn lạivào hộp thư
của thuê bao di động và sau đó thuê bao di động có thể sử
dụng điện thoại di động của mình hoặc bất cứ điện thoại nào
để nghe lại tin nhắn đã được ghi.
 Dịch vụ truyền Fax: Dịch vụ cho phép thuê bao di động gửi đi

một bản tin Fax bằng cách kết nối trực tiếp máy vi tính và
máy điện thoại di động.
 Dịch vụ truyền dữ liệu : Dịch vụ này cho phép thuê bao di
động truyền dữ liệu đi bằng cách kết nối trực tiếp máy vi tính
và máy điện thoại di động.
Thông tin di động GSM
15
Đồ án tốt nghiệp
 Dịch vụ nhắn tin ngắn: Dịch vụ này giúp thuê bao di động gửi
đi những bản tin nhắn dưới dạng chữ viết trong những tình
huống không tiện nói trên điện thoại, ví dụ đang ở nơi ồn ào ,
hay không muốn người khác biết được nội dung trao đổi.
 Dịch vụ chuyển vùng quốc tế: Dịch vụ chuyển vùng quốc tế
cho phép MS thục hiện các cuộc gọi đi và nhận các cuộc gọi
đến bằng máy điện thoại di động của mình tại tất cả các nước
có ký thoả thuận chuyển vùng quốc tế với nhà cung cấp mà
không cần thay đổi thẻ SIM và số máy điện thoại di động của
mình. Hiện nay các nhà cung cấp nước ta đã mở dịch vụ tới
43 nhà khai thác tại 28 quốc gia và vùng lãnh thổ khác nhau.
 Tính cước đơn giản: Các cuộc gọi thuê bao di động ở nước
ngoài sẽ được tính cước theo quy định của nhà khai thác tại
từng nước .
 Dịch vô sau bán hàng: Thiết lập một hệ thống cửa hàng và đại
lý rộng khắp trong cả nước tạo điều kiện cho khách hàng đến
giao dịch . Ngoài hệ thống cửa hàng và đại lý , các đội bán
hàng trực tiếp và thu cước trực tiếp cũng được thành lập tại
nhà khi khách hàng yêu cầu số cuộc gọi được thực hiện như
cách quay số của các nước sở tại.
 Đối với dịch vụ chuyển vùng quốc tế cũng cho phép khách
hàng nhận cuộc gọi ở nước ngoài như là khi đang ở Việt

Nam . Chủ gọi chỉ trả cước đến vị trí đăng ký của thuê bao tại
Việt Nam còn thuê bao phải trả cước cho phần định tuyến lại
cuộc gọi tại Việt Nam.
 Bên cạnh đó các trung tâm dịch vụ khách hàng tại Việt Nam –
Hà Nội -Đà Nẵng –Thành phố Hồ Chí Minh cũng là những địa
chỉ tin cậyđể khách hàng có thể tới đăng ký dịch vụ, được
Thông tin di động GSM
16
Đồ án tốt nghiệp
hướng dẫn và giải đáp tất cả các thắc mắc về máy di động về
dịch vụ sửa chữa và bán hàng.
 Nhắn tin quảng bá: Dịch vụ này cung cấp miễn phí cho thuê
bao . Với dịch vụ này thuê bao di động sẽ nhận được các
 thông tin hàng ngày (dự bao thời tiết, giá vàng và USD, tin
thể thao, lịch bay của hàng không Việt Nam) những thông tin
này được gửi trực tiếp tới MS dưới dạng tin ngắn (dịch vụ này
đang được thử nghiệm tại khu vực miền Bắc và sẽ được triển
khai trong thời gian tới ).
 WAP: Giao thức ứng dụng không dây (mới được đưa vào thử
nghiệm từ 1/5/2001)
WAP là một dịch vụ mới được cung cấp nhằm mục đích đưa
các thông tin từ mạng Internet tới các máy điện thoại di động.
Dịch vụ cho phép thuê bao di động tìm kíêm những thông tin
hữu Ých trên diện thoại di động như tỉ giá hối đoái, tin thể
thao, dự báo thời tiết, các trương trình giải trí, tin tức thời sự,
thông tin về thị trường chứng khoán, lịch bay, kết quả sổ xố…
Đặc biệt thuê bao di động có thể kiểm tra gửi và nhận Emaill
từ điện thoại di động của mình (dịch vụ này sẽ được cung cấp
trong thời gian tới).
II. Hệ thống GSM

1. Đặc tính của mạng thông tin di động
Từ các khuyến nghị của ITU-T về kỹ thuật khai thác hệ
thống GSM ta có thể tổng hợp nên các đặc tính của thông tin di
động nh sau:
o Số lượng lớn các dịch vụ và tiện Ých cho các thuê bao
cả trong thông tin thoại và truyền dữ liệu .
Thông tin di động GSM
17
Đồ án tốt nghiệp
o Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch
vụ của mạng sẵn có bởi các giao diện theo tiêu chuẩn
chung .
o Tự động cập nhật vị trí và định vị cho mọi thuê bao di
động.
o Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các loại máy di động đầu
cuối khác nhau nh máy xách tay, máy cầm tay, máy đặt
trên ô tô.
o Sử dụng băng tần 900Mhz với hiệu quả cao bởi có sự
kết hợp giữa hai phương pháp đa truy nhập : Phân chia
theo thời gian TDMA và phân chia theo tần số FDMA.
o Giải quyết sự hạn chế dung lượng , thực chất dung
lượng sẽ tăng từ 2 đến 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt
hơn.
2. Vấn đề bảo mật.
Ở GSM việc đăng ký thuê bao được ghi ở khối nhận dạng
thuê bao (SIM), Card thuê bao có kích thước nh tấm tín phiếu.
Ta có thẻ cắm Card thuê bao (SIM) của mình vào máy cầm tay
GSM và chỉ mình sử dụng nó. Quá trình kiểm tra các tham số
của SIM này được tự động thực hiện bằng một thủ tục nhận thực
thông qua trung tâm nhận thực.

Tính bảo mật cũng được tăng cường nhờ sử dụng mã hoá tín
hiệu để ngăn chặn hoàn toàn việc nghe chộm ở đường vô tuyến.
3. Vấn đề chất lượng.
Tại các điều kiện tương đối tốt chất lượng của hệ thống
GSM và chất lượng các hệ thống tương tự không có sự khác rõ
Thông tin di động GSM
18
Đồ án tốt nghiệp
rệt. Tuy nhiên ở các điều kiện xấu , do tín hiệu yếu hay do nhiễu
giao thoa nặng thì thông tin di động GSM có chất lượng tốt hẳn.
Các dịch vụ số liệu có thể cung cấp các dịch vụ chất lượng cao
với lỗi rất Ýt ở tốc độ lên tới 9,6 Kbit/s. Máy điện thoại di động
sẽ được cung cấp ở tất cả các hình thức : Ô tô, xách tay và cầm
tay
Kích thước và tuổi thọ của Accu (pin) cũng là các tính năng
quan trọng. Việc sử dụng công nghệ mới nhất làm cho các máy
điện thoại di động nhỏ và nhẹ hơn. Việc sử dụng chế độ “nghỉ tự
động” làm cho tuổi thọ Accu dài hơn.
4. Truyền dẫn số.
Hệ thống GSM sử dụng kỹ thuật số do đó việc truyền dẫn
các tín hiệulà truyền dẫn số. Trong khi đó các dạng tín hiệu nh
âm thanh, tiếng nói, hình ảnh là tín hiệu tương tự . Do đó để
truyền được trong mạng số thì các tín hiệu trên phải được
chuyển thành tín hiệu số. Trước hết cần phải lấy mẫu tín hiệu.
Định lý lấy mẫu: Tần số lấy mẫu Ýt nhất phải bằng hai lần
tần số cao nhất của phổ tần tín hiệu tương tự, nếu không việc tái
tạo tín hiệu tương tự sẽ bị méo dạng.
Tiếng nói thông thường chứa chủ yếu các thành phần tần số đến
gần 3Khz. Các tần số cao hơn có năng lượng quá thấp và có thể
bỏ qua chúng mà không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng.

Vì thế ở truyền dẫn thoại, thông thường tín hiệu này được
hạn chế bởi bộ lọc tần thấp 3Khz . Vậy tần số lấy mẫu 8Khz là đủ
đáp ứng định lý trên.
Tiếp theo việc lấy mẫu tín hiệu là quá trình lượng tử hoá và
mã hoá. Số mức lượng tử hoá dược xác định bởi số bit mà ta cần
Thông tin di động GSM
19
Đồ án tốt nghiệp
sử dung đẻ trinh bầy một mẫu. Phần lớn các trường hợp có sự
khác nhau giữa giá trị mẫu và giá trị đã lượng tử một đại lượng
được kí hiệu là x. Ta có thể điều chỉnh để đạt được x nhỏ tuỳ ý
bằng cách tăng số mức rời rạc hoá nhưng không thể loại nó hoàn
toàn.
Các hệ thống viễn thông số chọn chúng là 256 mức (8 bit)
nghĩa là đối với một mẫu ta trình bày giá trị tương tự bằng một
giá trị đã lượng tử 8 bit với tốc độ lấy mẫu 8 Khz như vậy ta được
tốc độ bit là 8000 mẫu/s x 8 bit =64Kbit/s. Quá trình này được
gọi là điều chế xung mã (PCM) gồm ba bước:
 Lấy mẫu: Đo tín hiệu tương tự.
 Lượng tử: Gán cho mỗi mẫu một trong sè 256 mức.
 Mã hoá: Mỗi giá trị sau khi lượng tử được trình bày
bằng một mã nhị phân 8 bit.

2.4 Đường truyền PCM 64 Kbit/s
Một đường truyền số cho một kênh để truyền tín hiệu nói
trên phải có tốc độ là 64 Kbit/s. Đường truyền này được gọi là
đường truyền PCM. Sử dụng một đường truyền PCM cho một
kênh rất lãng phí dây dẫn , vì thế cần đặt nhiều kênh trên cùng
một đường truyền PCM (ghép kênh). Tức là cần tăng tốc độ bit ở
đường truyền PCM. Mỗi kênh có thể sử dụng đường truyền ở một

khoảng thời gian nhất định được gọi là khe thời gian. Tại hệ
thống PCM bậc 1 ta ghép 32 kênh trên một đường truyền PCM.
Vậy tốc độ bit của đường truyền này là 2,048 Mbit/s. Kênh 0
được sử dụng cho đồng bộ, kênh 16 được sử dụng cho báo hiệu
Thông tin di động GSM
20
LÊy
mÉu
L îng tö
ho¸
M·
ho¸
Đồ án tốt nghiệp
còn lại là 32 kênh thoại. Phần trình bày ở trên là ví dụ về đa thâm
nhập phân chia theo thời gian (TDMA). Một phương án khác là
đa thâm nhập phân chia theo tần số. Tại GSM khái niệm TDMA
cũng được sử dụng cho đường vô tuyến. Tám khe thời gian sẽ
được sử dụng cho từng băng tần.
5. Đồng bộ thời gian.
Việc sử dụng TDMA ở vô tuyến số đòi hỏi trạm di động chỉ
phát ở khe thời gian dành cho nó và im lặng ở thời gian còn lại,
nếu không trạm di động sẽ gây nhiễu cho các cuộc gọi từ các
trạm di động khác sử dụng các khe thời gian khác nhau nhưng ở
cùng tần số. Thí dụ : Một trạm di động rất gần trạm gốc nó được
dùng khe thời gian thứ 3 và chỉ sử dụng khe thời gian này cho
cuộc gọi. Trong quá trình của cuộc gọi trạm di động rời xa gốc
nên thông tin gửi đi từ trạm gốc sẽ đến ngày càng trễ hơn và trả
lời từ trạm di động đến trạm gốc cung ngày càng trễ hơn. Nếu
không có biện pháp thì có thể đén một lúc nào đó do trễ quá lớn
mà thông tin do trạm di động phát đi ở khe thời gian TS3 sẽ

trùng với tín hiệu trạm gốc thu được ở TS4 của cuộc gọi khác. Vì
thế trong quá trình thực hiện cuộc gọi, thời gian đến trạm gốc
được kiểm tra và các lệnh được gửi đến trạm di dộng để định
trước thời gian phát khi trạm di động chuyển rời ra xa. Quá trình
này được gọi là quá trình định trước thời gian.
6. Mã hoá GSM
6.1 Mã hoá thoại
Trong hệ thống thông tin số, các bít 1 và 0 được điều chế số
vào sóng mang. Vì dung lượng kênh vô tuyến rất bị hạn chế, nên
ta mong muốn truyền tin tức người dùng với một số bít tối thiểu
có thể.
Thông tin di động GSM
21
ỏn tt nghip
Vic bin i thoi thnh d liu s truen qua mụi trng
vụ tuyn v tỏi to li tớn hiu thoi t d liu s nhn c l
chc nng mó hoỏ - gii mó thoi ca thit b CODEC. Thit b
ny cú c hai bờn i tỏc ca giao din vụ tuýn (MS v BTS).
Mó hoỏ thoi trong GSM ó m bo cht lng thoi khi truyn
a thoi bng na, phn t tc thoi dũng thoi s trong
mng in thoi c nh.
Cỏc yờu cu i vi mó thoi GSM:
* d ni ti ca thoi phi lc b, sau mó hoỏ ta ch d li
tin tc ti thiu khụi phc thoi mỏy thu.
* m bo cht lng truyn thoi n mỏy thu.
* Ngng phỏt vụ tuyn khi khụng tớch cc thoi (khong
ngng) trong quỏ trỡnh m thoi. ú l chc nng phỏt giỏn
on (DTX: discontinuos transmission). DTX gim bt lu
lng v can nhiu giao din vụ tuyn, ng thi gim yờu cu
v ngun.

x lý s tớn hiu thoi, b mó hoỏ thoi trong h thng
GSM th hin chng 8 triu lnh/s. Vic x lý tớn hiu thoi
truyn n ớch b tr n 50+ 100ms, do ú cn s dng b trit
ting vng v kh trc õm.
Di õy trỡnh by s khi quỏ trỡnh x lý tớn hiu thoi
thụng tin di ng s celluler GSM.

DAI
Thụng tin di ng GSM
22
A/D Mã hoá
thoại
Mã hoá
kênh
Điều
chế
Lọc giải
300+3400
Hz
Lọc thông
thấp
A/D Giải
mã
kênh
Giải
mã
thoại
Giải
điều
chế

CODEC
Môi tr
ờng
truyền
dẫn vô
tuyến
Micro
Loa
Đồ án tốt nghiệp
Hình 6.1 Quá trình xử lý thoại
ADC Lấy nẫu với chu kỳ 125µs (tần số lấy mẫu 8kHz) và
lượng tử hoá đều 13 bit cho một mẫu : 2
13
=8.192 mức
8000bit/mẫu = 104 Kbit.
Đây là tôc độ bit của tín hiệu thoại ở DAI (digital audio
interface : giao diện âm tần số). ở DAI, thoại dã được mã hoá
dạng sóng, nhưng độ dư còn nhiều. CODEC tiến hành mã hoá
thoại lại kiểu VOCODER để loại bỏ tối đa độ dư trong thoại.
Nguyên lý của VOCODER là mô hình phát âm được xác định
trước ở hai phía phát và thu thoại. Bên thu chỉ cần nhận dủ
những đăc trưng của thoại theo yêu cầu mô hình đó là có thể tái
tạo lại thoại.
Chóng ta tìm độ dư của thoại ở đâu để bỏ bớt? Độ dư thoại
có càng nhiều ở những mẫu tín hiệu thoại có tương quan với
nhau càng lớn. Chóng ta dùng các biện pháp sau đây:
a) Phân tích LPC - RPE (Linear predictive - Regular
excitation). Đây là nguyên lý giảm độ dư thoại dựa vào đặc tính
tương quan ngắn 1ms giữa các mẫu . Cụ thể:
- Mỗi cửa sổ 20ms của thoại (có 160 mẫu) được lưu giữ vào

bộ nhớ. Sự phân tích các mẫu của cửa sổ đưa ra 8 hệ số bộ lọc và
thông số tín hiệu kích theo yêu cầu mô hình phát âm.
- 160 mẫu trong 1 cửa sổ được chia thành 4 nhóm : 40 mẫu
của mỗi nhóm 5ms mỗi nhóm lại phân chia 4 chuỗi nh sau:
Chuỗi 1 gồm các mẫu 1 5 9 13 37
Chuỗi 2 gồm các mẫu 2 6 10 14 38
Thông tin di động GSM
23
Đồ án tốt nghiệp
Chuỗi 3 gồm các mẫu 3 7 11 15 39
Chuỗi 4 gồm các mẫu 4 8 12 16 40
Bằng thuật toán chọn chuỗi nào có năng lượng lớn nhất để
đại diện cho một nhómta đã giảm đợt đầu độ dư thoại.
b) Phân tích LPT (long tem prediction). Đây là nguyên lý
giảm độ dư thoại dư vào tương quan dài. Bộ nhớ lưu giữ 4 chuỗi
đại diện 4 nhóm của 1 cửa sổ. Một thuật toán chọn ra chuỗi đại
diện cho cửa sổ theo nguyên tắc : chuỗi của cửa sổ xét phải
giống hơn cả (có tương quan lớn nhất) với chuỗi đại diện của cửa
sổ trước. Dòng bit mang thông tin thoại truyền đế máy thucó con
trá cho biết chuỗi của nhóm nào được chọn và thông số thay đổi
giữa chuỗi của cửa sổ này với chuỗi của cửa sổ trước. Sau lần
giảm độ dư thoại này, ta được kết quả:
260bit/20ms, tức là 13 Kbit/s =
8
1
tốc độ thoại ở DAI
Dòng thoại đầu ra CODEC dã được mã hoá thoại đặc thù
cho môi trường di động này sẽ được mã hoá kênh, nhằm tạo điều
kiện sửa sai lỗi truyền dẫn qua môi trường vô tuyến.
Phát gián doạn DTX

DTX là một chức năng tuỳ chọn để sử dụng trong GSM. Khi
đó, CODEC thêm hai việc phải làm:
+ Phát hiện sự tích cực thoại(VAD: Voice activity
detection): Đây không phải một việc dễ dàng , nhất là khi tạp âm
nền rất lớn.
+ Nếu phía thu không nhận được âm thanh gì khi không tích
cực thoại, thì người dùng tưởng rằng máy di động của họ bị chết,
Thông tin di động GSM
24
Đồ án tốt nghiệp
bị yếu (nên thông thường họ sẽ nói to lên). Để giải quyết vấn đề
này, trong khoảng không tích cực thoại, các khung báo khoảng
lặng(SID : silence descriptor) dược phát đến phía thu với chu kỳ
480ms. Khung SID sẽ điều khiển bộ giải mã thoại phát ra tạp âm
dễ chịu lấp đầy khoảng lặng.
6.2 Mã hoá kênh
Mã hoá kênh tín hiệu thoại số
Ở trên ta đã biết Đầu ra CODEC là dòng số 260bit/20ms.
260bit này dược phân cấp theo tầm quan trọng. Cấp khác nhau
được bảo vệ khác nhauđể cho công việc bảo vệ hiệu quả nhất.
Cấp I
a
50 bit : hệ số bộ lọc, biên độ nhóm, thông số LTP
Cấp I
b
132 bit : con trá RPE, xung RPE, thông số LTP.
Cấp II 78 bit : xung RPE, thông số bộ lọc.
Mã hoá kênh được thực hiện qua hai bước : mã hoá khối
(block code) và mã hoá vòng xoắn (convolutional code).
Mã khối là một mã chu kỳ để phát hiện lỗi cho 50 bit cấp I

a
.
Nếu thêm vào 3 bit CRC, thì có thể phát hiện lỗi để huỷ toàn bộ
cửa sổ xét và bộ ngoại suy ở máy thu lấp lỗ trông này.
Mã hoá vòng xoắn cho phép sửa sai lỗi, và được áp dung cho
các bit cấp I
b
, I
a
> Thường dùng mã vòng xoắn với tốc độ r =
2
1
và
độ trễ K =5. ý nghĩa của các thông số này là: 5 bit liên tiếp được
dùng để tính ra bit dư (redundancy bit : bit thêm vào các bit tincần
bảo vệ), mỗi bit tin được kèm một bit dư. Bộ mã hoá vòng xoắn
được xoá về trạng thái đầu bằng 4 bit 0, vì vậy bit cuối cùng của
một cửa sổ sẽ kéo theo 4 bit 0.
Thông tin di động GSM
25
M M M
M
2bit output
per
each bit
input