đồ án kỹ thuật viễn thông Giải pháp về vấn đề quy hoạch tần số góp phần mở rộng và nâng cao chất lượng phục vụ của thông tin di động ở Việt Nam.

 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
lời nói đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học, đặc biệt là
khoa học công nghệ Điện tử - Tin học đã cho phép con người thoả mãn về
nhu cầu trao đổi thông tin; Cùng với sự phát triển đó thì cũng có sự phát
triển của các loại hình thông tin khác như: Dịch vụ truyền số liệu, thông tin
di động, nhắn tin, điện thoại thẻ, Internet đã giải quyết được nhu cầu
thông tin toàn cầu.
Riêng hệ thống thông tin di động - GSM đã phát triển mạnh mẽ với số
lượng thuê bao ngày càng tăng và đã chứng tỏ được tính ưu việt của hệ
thống. Và trong thập kỷ 90 này, ngành Bưu Điện Việt Nam tuy chưa phát
triển như các nước trong khu vực cũng như trên thế giới song TTDĐ ở Việt
Nam đã sớm phát triển và ứng dụng những công nghệ mới nhất, đã đáp
ứng được nhu cầu thông tin di động của xã hội.
Trong quá trình học tập tại Khoa Điện tử - Viễn thông Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội, được sự giảng dạy chỉ bảo của các thầy cô giáo, sự cố
gắng học hỏi nghiên cứu của bản thân, em đã có những hiểu biết nhất định
về mạng thông tin di động, đặc biệt là mạng thông tin di động VinaPhone
Hà Nội. Trong đề tài tốt nghiệp của mình, em đã nghiên cứu và xin trình
bày những nội dung sau:
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống thông tin di động.
- Nghiên cứu về quy hoạch mạng thông tin di động VinaPhone Hà
Nội.
Dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình tìm hiểu và thực tập tại Ct.
GPC song vẫn khó tránh khỏi những thiếu sót trong bản Đồ án tốt nghiệp
này. Vậy, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp, nhận xét của các thầy
cô giáo và toàn thể các bạn.
1
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lâm Hồng Thạch, cán bộ giảng
dạy khoa Điện tử - Viễn thông trường Đại học Bách Khoa đã tận tình
hướng dẫn chỉ bảo và động viên để em hoàn thành bản đồ án này.
2
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
phần I
tổng quan chung về hệ thống
thông tin di động
Chương I
Lịch sử về thông tin di động và nguyên lý
thông tin tổ ong
I-/ lịch sử về thông tin di động
1-/ Thế hệ thứ nhất
Xuất hiện năm 1946, sử dụng công nghệ Đa Truy Nhập Phân Chia Theo
Tần Số (FDMA-Frequency Division Multiple Access). Khả năng phục vụ của hệ
thống là nhỏ, chất lượng không cao và giá thành cao.
2-/ Thế hệ thứ hai
Từ năm 1970÷1979 cùng với sự ra đời và phát triển của các bộ vi xử lý
(µΡ-µicro Ρrocessing) đã mở ra mét trang mới cho thông tin di động. Đây là một
mạng tương tự sử dụng FDMA và TDMA (Time Division Multiple Access-Đa
Truy Nhập Phân Chia Theo Thời Gian). Do hạn chế bởi vùng phủ sóng của các
anten phát và sử dụng nhiều trạm phát thu cho một trạm phát.
3-/ Thế hệ thứ ba
Đã xuất hiện mạng tổ ong tương tự (1979÷1990). Các trạm thu phát này
được đặt theo các ô hình tổ ong, mỗi ô được gọi là một cell. Mạng này sử dụng
kỹ thuật TDMA và cho phép sử dụng lại tần số, cho phép chuyển giao giữa các
cell trong cuộc gọi. Với tần số 450÷900 MHz có các mạng điển hình là:
• AMPS (Advanced Mobile Phone System - Hệ Thống Điện Thoại
Di Động Tiên Tiến) đưa vào hoạt động tại Mỹ năm 1979.

• NMT (Nordric Mobile Telephone System - Hệ Thống Điện Thoại
Di Động Bắc  u) hệ thống của các nước Bắc Âu.
• TACS (Total Access Communication System - Hệ Thống Thông
Tin Thâm Nhập Toàn Bộ) sử dụng tần số 900 MHz là mạng thiết
3
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
kế cho số lượng lớn thuê bao di động vận hành vào năm 1985.
Tất cả các mạng trên đều được dựa trên mạng truyền thoại tương tự bằng
điều chế tần số. Vùng phủ sóng của nó ở mức quốc gia và việc phục vụ đạt tới
vài trăm thuê bao. Hệ thống lớn nhất ở Anh với khả năng phục vụ 1 triệu thuê
bao năm 1990.
4-/ Thế hệ thứ tư
Là thiết kế dựa trên truyền dẫn số, điển hình là các mạng:
• GSM_900 ( Global System for Mobile Communications - Hệ Thống
Thông Tin Di Động Toàn Cầu) là hệ thống thông tin di động sử dụng
công nghệ FDMAvàTDMA băng tần 900 MHz được đưa vào hoạt
động năm 1992 tại Châu Âu.
• DCS (GSM_1800 - Digital Cellular System - Hệ Thống Tổ Ong Sè)
dựa trên mạng GSM sử dụng băng tần 1800 MHz.
• CDMA (Code Division Multiple Access - Đa Truy Nhập Phân
Chia
Theo Mã) là hệ thống thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy
nhập phân chia theo mã. Hệ thống này đã được sử dụng tại Bắc Mỹ và
một số nước Châu á - Thái Bình Dương đã cho hiệu quả đáng kể.
II-/ nguyên lý thông tin tổ ong
1-/ Tổng quan
Một hệ thống điện thoại tổ ong kết nối các thuê bao Trạm Di Động (MS -
Mobile Station) với hệ thống điện thoại công cộng hoặc với thuê bao MS của hệ
thống tổ ong khác. Thông tin được truyền giữa thuê bao MS và mạng tổ ong sử

dụng thông tin vô tuyến. Nhờ đó, loại bỏ được sự cần thiết các dây nối cố định
sử dụng trong khi lắp đặt điện thoại truyền thông. Do đó, thuê bao MS có thể di
chuyển xung quanh và trở thành hoàn toàn di động, có thể đi trên xe hay đi bộ.
Ngoài ra các mạng tổ ong còn có nhiều thuận lợi hơn các mạng điện thoại “mặt
đất” đang có như là: có tính di động, có tính mềm dẻo, tiện lợi (đối với thuê bao di
động); có tính mềm dẻo trong việc mở rộng mạng, có lợi nhuận cao, hiệu quả
4
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
2-/ Các thành phần mạng
Các mạng GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ Thống
Thông Tin Di Động Toàn Cầu) được tạo ra bởi các MSC (Mobile Services
Switching Centre_Trung Tâm Chuyển Mạch Các Nghiệp Vụ Di Động), BSS
(Base Station System_Hệ Thống Trạm Gốc) và MS. Ba thành phần này có thể
chia thành những phần tử nhỏ hơn, ví dụ như: trong BSS ta có các BSC (Base
Station Controller_Bộ Điều Khiển Trạm Gốc), các BTS (Base Transceiver
Station_Trạm Thu Phát Vô Tuyến Gốc) và XCDR (Trascoder_Bộ Chuyển Mã).
MS trong mạng tổ ong được đặt ở trong các ‘ô’ (cell), các ô này được cung
cấp bởi các BSS. Mỗi BSS có thể cung cấp một hay nhiều ô, dựa vào thiết bị của
nhà sản xuất. Ô bình thường được vẽ theo hình lục giác nhưng trong thực tế
chúng không có hình dáng đúng như vậy, đây là kết quả do ảnh hưởng của địa
hình xung quanh hoặc do sự thiết kế bởi nhà quy hoạch mạng.
3-/ Tần sè Ên định cho GSM
Chỉ có các khe hẹp của băng tần được Ên định cho thông tin tổ ong. Danh
sách ở dưới đây trình bày số lượng các tần số và phổ được phân bổ cho
GSM_900, GSM mở rộng 900 (Extended GSM_900-EGSM_900), GSM_1800
(DCS_1800-Digital Cellurlar System 1800) và PCS_1900.
Các dải tần số:
* GSM-900:
• Thu (hướng lên) 890-915 MHz.

• Phát ( hướng xuống) 935-960 MHz.
• 124 Kênh tần số vô tuyến tuyệt đối (ARFCN).
5














MS



 
 
!"#$"%

H×nh-1: Tæng quan vÒ hÖ thèng tæ ong sè GSM
BSS
BSS
MSCPSTN
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Song Hà
* EGSM-900:
• Thu (hướng lên) 880-915 MHz.
• Phát (huớng xuống) 925-960 MHz.
• 175 Kenh Tần Số Vô Tuyến Tuyệt Đối.
* GSM-1800 (DCS-1800):
• Thu (hướng lên) 1710-1785 MHz.
• Phát (hướng xuống) 1805-1880 MHz.
• 374 Kênh Tần Số Vô Tuyến Tuyệt Đối.
* PCS-1900:
• Thu (hướng lên) 1850-1910 MHz.
• Phát (hướng xuống) 1930-1990 MHz.
• 299Kênh Tần Số Vô Tuyến Tuyệt Đối.
* ARFCN:
• Độ rộng băng tần bằng 200 MHz.
• 8 khe thời gian TDMA.
4-/ Ô vô tuyến
4.1- Ô và sự hình thành ô vô tuyến
Vùng bao phủ sóng của một trạm thu phát vô tuyến gốc được gọi là một ô.
Hình dạng của các ô phụ thuộc vào vị trí địa lý của nơi đặt BTS, công suất phát
của từng trạm BTS là dạng angten phát. Có 2 loại angten phát: angten đẳng
hướng và angten vô hướng; angten đẳng hướng là angten có hướng tập chung
năng lượng ở các dẻ quạt; nếu chúng ta có 2 BTS với các angten vô hướng và ta
yêu cầu danh giới giữa vùng phủ sóng của 2 BTS là tập hợp mà các điểm mà ở
6
H×nh-2: ¡ng ten v« híng
BT
S
BT
S

BT
S
BT
S
BT
S
BT
S
BT
S
BT
S
BT
S
BT
S
H×nh-3
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
đó tín hiệu của cả 2 BTS là như nhau thì nó được danh giới là một đường thẳng
(Hình-2).
Ở hình 3: Nếu ta lặp lại phương thức nói trên bằng cách đặt xung quanh 1
BTS bởi 6 BTS khác thì vùng phủ sóng của nó nhận được có dạng hình lục giác
(hình lục giác này trở thành một dạng ký hiệu cho một ô ở trong mạng TTDĐ).
4.2- Kích thước ô
Độ lớn của vùng phủ sóng hay kích thước của ô chủ yếu phụ thuộc vào các
yếu tố sau là:
• Công suất ra của máy phát vô tuyến.
• Băng tần được sử dụng.
• Chiều cao và vị trí của tháp angten.

• Kiểu loại angten.
• Địa hình của vùng phủ sóng.
• Độ nhạy của máy thu vô tuyến.
Thông thường độ nhạy của máy thu và băng tần được cố định; cho nên ở
các hệ thống TTDĐ, vùng phủ sóng hữu hiệu nhất nhận được từ trạm BTS cao
và công suất máy phát lớn nhưng quan niệm này không thể được sử dụng ở nơi
có mật độ lưu lượng thoại cao. Hiện nay, có hai dạng angten (phụ thuộc vào
dạng ô và kích thước ô) thường được sử dụng đó là angten vô hướng và angten
đẳng hướng. Bằng cách điều chỉnh công suất phát ra của các máy phát ở BTS ta
có thể làm thay đổi vùng phủ sóng theo yêu cầu. Đặc biệt là khi số lượng thuê
bao tăng nhanh, mật độ lưu lượng trong mạng trở nên lớn nhất là ở các thành
phố đông dân trên thế giới dẫn đến việc người ta phải tìm kiếm thêm các nguồn
kênh mới; nhưng hiệu quả nhất là sự phân chia khoảng không gian hiện tại của
các ô thành các phần nhỏ hơn, do vậy số ô trong toàn mạng sẽ tăng lên nhân với
số kênh hiện có ở một ô và do đó ta sẽ có dung lượng lớn hơn cho toàn bộ mạng.
Và vì thế mức công suất dùng ở các ô sẽ giảm xuống để tránh nhiễu cho các ô
lân cận dẫn đến giảm kích cỡ của ắc quy dùng cho MS và yêu cầu MS giảm kích
cỡ và trọng lượng. Điều này làm cho mạng di động trở nên hấp dẫn hơn đối với
người sử dụng mới.
4.3- Các thông số của ô
7
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
Đối với từng ô được thiết kế, người ta phải điền vào một mẫu biểu có chứa
các thông tin được gọi là các thông số của ô. Các thông tin này được chuyển vào
một bản sao số liệu trên băng từ và được nạp vào BSC. Các thông số của ô là:
• Các thông số nhận dạng ô.
• Số liệu về cấu hình kênh.
• Số liệu về thông tin hệ thống được phát quảng bá ở SACCH.
• Các thông số định vị cho ô và các ô lân cận.

• Các suy hao phần cứng.
• Các thông tin về angten và thiết bị thu phát vô tuyến.
• Các thông số chung cho tất cả các ô ở cùng một mạng.
5-/ Mẫu sử dụng lại tần số
GSM chuẩn có tổng số 124 tần số sẵn dùng trong một mạng. Hầu hết các
nhà cung cấp mạng chắc chắn không thể sử dụng tất cả các tần số này và thông
thường chỉ được phân bổ một tập con của 124.
Hệ thống TTDĐ - GSM hay dùng 3 mẫu sử dụng lại tần số sau:
• Mẫu ô 7/21: sử dụng nhóm gồm 21 tần số, mỗi nhóm sử dụng 7 trạm gốc.
• Mẫu ô 4/12: sử dụng nhóm gồm 12 tần số, mỗi nhóm sử dụng 4 trạm gốc.
• Mẫu ô 3/ 9 : sử dụng nhóm gồm 9 tần số, mỗi nhóm sử dụng 3 trạm gốc.
Các mẫu này sử dụng cho các trạm gốc có các angten phát 3 hướng, mỗi
hướng dành cho 1 ô và có góc phương vị phân cách nhau 120°. Mỗi ô có hình
dạng tương tự như một hình lục giác, có bán kính bằng 1\3 khoảng cách giữa các
trạm gốc.
6-/ Chuyển mạch và điều khiển
Thành lập vùng phủ sóng vô tuyến qua việc sử dụng các ô (cả vô hướng lẫn
có hướng). Khi MS có khuynh hướng di chuyển từ vùng phủ sóng của ô này
sang vùng phủ sóng của ô khác thì việc chuyển giao sẽ được điều khiển bởi một
vài thành phần và trong GSM thành phần đó gọi là MSC.
Để thực hiện việc chuyển giao, mạng phải biết ô lân cận nào để MS chuyển
giao tới và để đảm bảo có thể chuyển giao tới ô tốt nhất thì MS sẽ thực hiện việc
đo các ô lân cận của nó và báo cáo kết quả về mạng; các kết quả này sẽ được phân
8
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
tích cùng với phép đo mà mạng thực hiện và một quyết định được tạo ra trên nền
tảng chung cần phải chuyển giao. Nếu một sự chuyển giao được yêu cầu thì các
giao thức báo hiệu có liên quan được thành lập và sự chuyển giao được điều khiển
bởi MSC; sự chuyển giao này sẽ phải trong suốt với thuê bao MS và có nghĩa là

thuê bao không nhận thức được rằng có một sự chuyển giao đang xảy ra.
9
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
Chương 2
cấu trúc các thành phần của mạng TTDĐ-GSM
I-/ Giới thiệu về mạng TTDĐ-GSM
1-/ Sơ đồ cấu trúc mạng TTDĐ-GSM
* ISDN_Intergrated Service Digital Network
Mạng tổ hợp số đa dịch vụ.
* PSTN_Public Switching Telephone Network
Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng.
* PLMN_Public Land Mobile Network
10
CSPDN
PLMN
N

 BSS
giao tiÕp VT
OMS
&'()
)*+, )/
0





H×nh-4: C¸c thµnh phÇn m¹ng GSM

1 
 
 
23 423 513
67




2
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
Mạng di động mặt đất công cộng.
* PSPDN_Packet Switching Public Data Network
Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói.
* CSPDN_Circuit Switching Public Data Network
Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh.
2-/ Mạng TTDĐ-GSM có bốn thành phần cơ bản sau
• NSS_Network Switching System: là hệ thống chuyển mạch mạng. Hệ
thống này bao gồm Trung Tâm Chuyển Mạch Các Nghiệp Vụ Di Động (MSC)
và các Cơ Sở Dữ Liệu điều khiển hệ thống được liên kết của nó và các bộ vi xử
lý với các giao diện được yêu cầu. Đây là một phần mà cung cấp kết nối giữa
mạng GSM và PSTN.
• BSS_Base Station System: là Hệ Thống Trạm Gốc và là một phần của
mạng mà cung cấp liên kết vô tuyến từ MS tới thiết bị chuyển mạch.
• OMS_Operation and Maintenance System: là Hệ Thống Khai Thác và
Bảo Dưỡng, thành phần này tạo điều kiện cho nhà cung cấp mạng cấu hình và
bảo dưỡng từ một vị trí của thiết bị.
• MS_Mobile Station: là Trạm Di Động, thành phần này bao gồm điện thoại
di động, máy fax Đây là một phần của hệ thống mà thuê bao sẽ nhìn thấy.

II-/ Các thành phần của mạng TTDĐ-GSM
1-/ Trạm di động (MS- Mobile station)
MS bao gồm:
1.1- Thiết bị di động (ME-Mobile Equipment)
11

ME SIM
H×nh-5: Tr¹m di ®éng
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
ME là phần cứng được thuê bao sử dụng để thâm nhập vào mạng, nó có
một số định dạng riêng, độc lập cho thiết bị đó và được lưu giữ cố định trong
máy.
1.2- Module nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module)
SIM là một thẻ cắm vào ME có chức năng nhận dạng thuê bao di động và
cung cấp thông tin mà theo đó thuê bao di động sẽ nhận được thông tin. Trong
SIM có một số thông tin chủ yếu được lưu giữ là:
• IMSI_International Mobile Subscriber Identity: là số Nhận Dạng
Thuê Bao Di Động Quốc Tế, số này nhận dạng thuê bao và chỉ được
gửi đi vào không trung trong suốt quá trình khởi tạo.
• TMSI_Temporary Mobile Subscriber Identity: là số Nhận Dạng
Thuê
Bao Di Động Tạm Thời, số này nhận dạng thuê bao và được thay đổi
định kỳ bởi hệ thống để bảo vệ thuê bao khỏi bị nhận ra bởi một ai
đó đang cố giám sát giao diện vô tuyến.
• LAI_Location Area Identity: là số Nhận Dạng Vùng Định Vị; nhận
dạng vị trí hiện tại của thuê bao và được cập nhật liên tục.
• Ki_Authentication Key: là Khoá Nhận Thực Thuê Bao, khoá này
được sử dụng để nhận thực thẻ SIM.
• MSISDN_Mobile Station International ISDN Number: là Số ISDN

Quốc Tế của Trạm Di Động. Đây là số điện thoại của thuê bao; nã
bao gồm mã nước, mã vùng và số điện thoại của thuê bao.
2-/ Hệ thống trạm gốc (Hình-9)
(BSS-Base Station System)
BSS là thiết bị được đặt ở một trạm ô, nó bao gồm sự kết hợp giữa thiết bị
số và thiết bị vô tuyến. BSS cung cấp đường truyền giữa MS và MSC. BSS liên
kết với MS qua giao diện vô tuyến và với MSC qua đường truyền 2 Mbps.
BSS bao gồm 3 thành phần sau:
• Trạm Thu Phát Vô Tuyến Gốc (BTS): bao gồm các thành phần vô
tuyến mà cung giao diện vô tuyến cho một ô nào đó. Đây là một phần
của mạng GSM mà thông tin với MS, Anten là một phần của BTS.
12
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
• Bộ Điều Khiển Tram Gốc (BSC): cung cấp sự điều khiển cho
BSS,
thông tin trực tiếp với MSC, có thể điều khiển 1 hay nhiều BTS.
• Bộ Chuyển Mã (XCDR):được sử dụng để nén tín hiệu từ MS, để chúng
được gửi đi một cách hiệu quả trên giao diện mặt đất. Mặc dù XCDR
được coi là một phần của BSS, nhưng nó lại được đặt gần MSC hơn để
sử dụng các đường truyền mặt đất một cách hiệu quả hơn.
2.1- Bộ điều khiển trạm gốc (BSC_Base Station Controller)
BSC quản lý giao diện vô tuyến thông qua các kênh điều khiển, nó ra lệnh
Ên định hay giải phóng kênh vô tuyến và quản lý việc chuyển giao. BSC được
nối với BTS ở một phía và nối với MSC ở phía kia; BSC cũng có vai trò như là
một tổng đài nhỏ có khả năng điều khiển nhất định, vai trò chủ yếu của BSC là:
điều khiển cuộc nối của trạm di động, quản lý mạng vô tuyến, quản lý các BTS,
chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ, tập chung lưu lượng, quản lý và truyền dẫn
đến BTS.
Ngoài ra BSC kết hợp với Ma Trận Chuyển Mạch Số để kết nối tới các

kênh vô tuyến trên giao diện vô tuyến với các mạch mạch mặt đất. Ma trận
chuyển mạch BSC còng cho phép BSC thực hiện “chuyển giao” giữa các kênh
vô tuyến trên các BTS, dưới sự điều khiển của nó mà không cần tới MSC.
2.2- Trạm thu phát vô tuyến gốc (BTS_Base Transceiver Station)
13

H×nh-6: HÖ thèng tr¹m gèc
8 3

  
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
BTS bao gồm các trạm thu/ phát, angten và một khối sử lý tín hiệu cho giao
diện vô tuyến, có thể coi BTS như một modem vô tuyến phức tạp. BTS làm việc
ở 1 tập hợp các kênh vô tuyến, các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở
các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa.
BTS cung cấp sự nối thông giao diện vô tuyến với MS. BTS cũng có một
số lượng có hạn các chức năng điều khiển mà làm giảm lưu lượng qua lại giữa
BTS và BSC. BTS còn có một số chức năng sau: chứa phần cứng của một sóng
mang, chức năng điều khiển bị hạn chế, hỗ trợ 1 hay nhiều ô.
2.3- Bộ chuyển mã
(XCDR-Transcoder)
Bé chuyển mã được yêu cầu để chuyển đầu ra số liệu hay thoại từ MSC (64
kbps PCM) thành dạng đặc tả bởi các đặc tuyến truyền dẫn của GSM trên giao
diện vô tuyến giữa BSS và MS (64 kbps thành 16 kbps và ngược lại).
Mạch PCM 64 kbps từ MSC nếu được phát trên giao diện vô tuyến mà
không có thay đổi gì thì sẽ chiếm một số lượng băng tần rất lớn. Mạch này sẽ sử
dụng phổ của vô tuyến sẵn có không hiệu quả; vì vậy giảm đi bằng việc sử lý
các mạch 64 kbps để số lượng thông tin được yêu cầu phát thoại số hóa giảm
xuống con16 kbps (đã mã hóa ).

Chức năng chuyển mã có thể định vị ở MSC, BSC và BTS. Nội dung số liệu 16
kbps dựa vào thuật toán mã hoá được sử dụng
Để truyền dẫn số liệu không được chuyển mã nhưng tốc độ số liệu được
thích ứng từ 9, 6 kbps lên tới tốc độ sau điều chế là 16 kbps để truyền qua giao
diện mặt đất, tín hiệu 16 kbps lại bao gồm TRAU 3 kbps.
3-/ Hệ thống chuyển mạch mạng (NSS-Network Switching System)
NSS bao gồm các chức năng chính của mạng GSM. Hệ thống này cũng
chứa các cơ sở dữ liệu được yêu cầu về thuê bao và quản lý di động. Chức năng
chính của hệ thống nàylà quản lý sự thông tin giữa mạng GSM và các mạng viễn
thông khác.
NSS có các thành phần chính sau:
3.1- Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động
(MSC-Mobile Services Switching Centre)
14
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
MSC nằm trong hệ thống GSM để chuyển mạch cuộc gọi. Mục đích chính
của MSC đều giống như bất kỳ một tổng đài điện thoại nào; ở đây, MSC sẽ thực
hiện một số chức năng khác nhau dựa trên vai trò của nó ở trong mạng. Khi
MSC cung cấp giao diện giữa mạng chuyển mạch điện thoại công cộng với các
hệ thống điều khiển trạm gốc trong mạng GSM thì nó sẽ được biết tới như một
tổng đài cổng Gate_MSC. Trong chức năng này, MSC sẽ cung cấp sự chuyển
mạch mà thuê bao di động cần thiết. Mỗi MSC cung cấp dịch vụ cho các MS
định vị trong một vùng phủ sóng được xác định.
Các chức năng được thực hiện bởi MSC là:
• Xử lý cuộc gọi: bao gồm việc điều khiển thiết lập cuộc gọi điện
thoại,
truyền số iệu, chuyển giao thông tin giữa các BSS và MSC; và điều
khiển quản lý thuê bao di động.
• Hỗ trợ việc khai thác và bảo dưỡng.

• Liên kết giữa các mạng.
• Tính toán cước phí.
3.2- Bé ghi định vị thường trú (HLR-Home Location Register)
HLR là cơ sở dữ liệu tham khảo về thông số thuê bao; cũng như các thông
số nhận thực thuê bao, các số nhận dạng khác nhau và các địa chỉ được lưu giữ.
Các thông số này được đưa vào cơ sở dữ liệu khi có một thuê bao mới đăng ký.
Các thông số được lưu giữ trong thanh ghi định vị thường trú là:
• Sè ID của thuê bao (IMSI và MSISDN).
• Vị trí hiện tại của thuê bao.
• Thông tin dịch vụ bổ xung.
• Tình trạng của thuê bao ( mở/ khoá).
• Chức năng của trung tâm nhận thực AUC.
• Số Lưu Động Trạm Di Động (MSRN_Public Station Roaming
Number).
Cơ sở dữ liệu của HLR bao gồm những thông số cần thiết cho mọi thuê bao
của mạng di động mặt đất công cộng. Những thông tin mà nó chứa đều có thể
truy nhập từ bất kỳ nơi phủ sóng nào bởi tất cả các MSC và HLR trong mạng.
15
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
Thông tin về thuê bao đều có thể truy cập được bằng tất cả các số liệu nhận dạng
thuê bao di động quốc tế và cả mạng tổ hợp số đa dịch vụ của trạm di động.
Ngoài ra, thông tin dữ liệu cũng có thể được truy cập bởi một MSC hay bằng
thanh ghi định vị tạm trú_VLR của một mạng di động mặt đất công cộng khác.
3.3- Bé ghi định vị tạm trú (VLR-Visitor Location Register)
VLR bao gồm một bản sao chép hầu hết dữ liệu được lưu trữ ở HLR; Tuy
vậy, nó chỉ là dữ liệu tạm thời mà tồn tại đến khi nào thuê bao còn hoạt động
trong vùng phục vụ của VLR. VLR cung cấp một cơ sở dữ liệu tại chỗ cho thuê
bao, ở bất cứ đâu thì thuê bao đều được định vị vật lý trong mét PLMN; VLR
này có thể hoặc không thể là hệ thống “thường trú”. Chức năng này loại bỏ sự

cần thiết phải tham khảo tới cơ sở dữ liệu HLR “thường trú ” vào mọi lúc.
Các dữ liệu bổ xung được lưu giữ trong VLR là:
3.3.1- Nhận dạng vùng định vị (LAI- Location Area Identity)
Các ô trong PLMN được gộp lại thành nhóm trong một vùng địa lý. Mỗi
vùng địa lý được gán với một LAI, mỗi vùng định vị điển hình có thể bao gồm
30 ô. Mỗi VLR điều khiển một vài LAI và khi một thuê bao di chuyển từ một
vùng định vị tới một vùng định vị khác, LAI được cập nhật vào VLR. Khi thuê
bao di chuyển từ VLR này tới VLR khác, địa chỉ VLR được cập nhật tại HLR.
3.3.2- Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI-Temporary Mobile
Subscriber Identity)
VLR điều khiển việc phân bổ các TMSI và báo cáo các số này cho HLR
biết. TMSI sẽ được cập nhật thường xuyên, việc này làm cho các cuộc gọi rất
khó bị lần theo và vì vậy cung cấp một mức độ bảo mật cao cho thuê bao. TMSI
có thể được cập nhật trong bất kỳ các tình huống sau:
• Thiết lập cuộc gọi.
• Vào vùng LAI mới.
• Vào VLR mới.
3.3.3- Số lưu động trạm di động (MSRN-Mobile Station Roaming Number)
Khi một thuê bao muốn hoạt động ngoài hệ thống “thường trú” của nó
trong một thời gian nào đó, VLR cũng có thể phân bổ một MSRN. Số này được
gán từ một danh sách các số được lưu trữ ở VLR(MSC). MSCR sau đó được sử
16
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
dụng để định tuyến cuộc gọi tới MSC mà điều khiển trạm gốc ở vị trí hiện tại
của MS. Cơ sở dữ liệu trong VLR có thể được truy cập bằng IMSI, TMSI hay
MSRL. Điển hình sẽ có một VLR tương ứng với một MSC.
3.4- Bé ghi nhận dạng thiết bị (EIR- Equipment Identity Register)
EIR bao gồm một cơ sở dữ liệu được tập chung hoá để xác nhận đúng nhận
dạng thuê bao di động quốc tế(IMEI). Cơ sở dữ liệu EIR được cập nhật từ xa bởi

các MSC trong mạng và cũng có thể truy cập bởi một MSC trong PLMN khác.
Giống như HLR, một mạng có thể bao gồm hơn một EIR với mỗi EIR quản lý
một khối các IMEI.
3.5- Trung tâm nhận thực (AUC-AUthentication Centre)
AUC là một hệ thống xử lý, nó thực hiện chức năng nhận thực. AUC lưu
giữ và liên tục chuyển các bộ ba (tam tè) cho từng thuê bao. Bé ba này cũng
được coi như là số liệu thuê bao và được sử dụng để nhận thực thuê bao và mật
mã hóa thông tin truyền trên giao diện vô tuyến giữa MS và BTS.
Chó ý: Bé ba số được gán ở AUC là
• RAND : Số được phát ra một cách ngẫu nhiên.
• SRES : Nhận được từ A3(RAND, Ki).
• Kc : Nhận được từ A8(RAND, Ki).
• Ki : Khóa nhận thực được gán ngẫu nhiên cùng với A3 và A8.
• A3, A8: 1 trong 16 thuật toán có thể có xác định trong thời gian phân
bổ IMSI và làm thẻ SIM.
3.6- Chức năng tương tác (IWF-InterWorking Funtion)
IWF cung cấp chức năng để tạo điều kiện cho hệ thống GSM giao tiếp với
các thành phần của mạng số liệu công cộng. Có các chức năng sau:
• Thích ứng tốc độ số liệu.
• C huyển đổi giao thức.
3.7- Bộ triệt tiếng vọng (EC-Echo Canceller)
17
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
Mét EC được sử dụng ở bên phía PSTN của MSC cho tất cẩ các mạch
thoại. Khống chế tiếng vọng được đòi hỏi ở phần chuyển mạch bởi vì độ trễ vốn
có của hệ thống GSM có thể gây ra một điều kiện trễ không thể chấp nhận thậm
chí trên các kết nối ngắn của mạch PSTN.
Trễ toàn vòng xuất hiện bởi hệ thống GSM (trễ tăng dần gây ra bởi việc xử
lý cuộc gọi, mã hoá và giải mã thoại vv. . . xấp xỉ 180 ms. Độ trễ này sẽ không

thấy rõ ở thuê bao MS, trừ khi có sự xuất hiện ở bộ chuyển đổi 2 dây sang 4 dây.
Bộ chuyển đổi này được yêu cầu ở chuyển mạch nội phía mặt đất bởi vì kết nối
điện thoại chuẩn là 2 dây. Bộ chuyển đổi này gây ra tiếng vọng, tiếng vọng này
không ảnh hưởng tới thuê bao mặt đất.
Trong suốt cuộc gọi bình thường giữa thuê bao mặt đất PSTN, không có
tiếng vọng nào được nhận ra bởi vì trễ rất nhỏ và người sử dụng không thể phân
biệt giữa tiếng vọng và ‘side tone’ của điện thoại bình thường, tuy nhiên nếu
trong hệ thống GSM không có EC thì trễ vòng có thể xảy ra và sẽ ảnh hưởng tới
thuê bao cho nên trong hệ thống GSM cần phải có bộ EC.
4-/ Hệ thống khai thác và bảo dưỡng (NMS-Network Management System)
NMC cung cấp khả năng quản lý mạng từ xa. Vùng mạng GSM hiện tại
không được đặc tả chặt chẽ bởi các đặc tả GSM, để lại cho nhà cung cấp mạng
quyết định những khả năng nào họ muốn có nó. NMC bao gồm hai phần sau:
• Trung Tâm Quản Lý Mạng (NMC): NMC có cái nhìn tổng thể về PLMN
và có trách nhiệm quản lý toàn bộ mạng.
• Trung Tâm Khai Thác và Bảo Dưỡng (OMC): là một tiện Ých tập
chung
18
9'
:;3:
.+0 :
<'=3:>
?%@)A) ?% 
4B'
H×nh-7: TiÕng väng
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
hóa để hỗ trợ quản lý mạng tổ ong hàng ngày cũng như cung cấp cơ sở
dữ liệu cho các công cụ quy hoạch dài hạn. Một OMC quản lý một vùng
PLMN vì vậy nó mang lại sự quản lý mạng theo từng vùng.

4.1- Trung tâm quản lý mạng (NMC-Network Management Centre)
NMC mang lại khả năng cung cấp sự quản lý theo cấu trúc phân cấp theo
vùng của một hệ thống GSM hoàn chỉnh.
NMC có trách nhiệm khai thác và bảo dưỡng ở mức mạng, được hỗ trợ bởi
OMC có trách nhiệm quản lý trong một vùng.
NMC là một chức năng logic nằm trên đỉnh của cấu trúc quản lý mạng
phân cấp. Và có tầm nhìn ở mức cao như một loạt các nút mạng và sự thuận lợi
trong việc liên kết thông tin. Ngoài ra còn được OMC hỗ trợ như là lọc thông tin
từ thiết bị mạng cho NMC.
NMC có thể nhận trách nhiệm trong một vùng khi mét OMC không hoạt
động. Lúc đó OMC hoạt động như một điểm quá giang giữa NMC và thiết bị
mạng. NMC cung cấp khả năng điều hành quản lý, điều hành tương đương OMC.
Chức năng của NMC:
• Giám sát các nút trên mạng.
• Giám sát các thống kê phần tử trên mạng.
• Giám sát các vùng OMC và cung cấp thông tin cho nhân viên OMC.
• Gửi thông tin thống kê từ một vùng OMC này tới vùng OMC khác
để cải thiện chiến lược giải quyết vấn đề.
• Tạo điều kiện quy hoạch dài mạng.
4.2- Trung tâm khai thác và bảo dưỡng (OMC-Operation and Maintenance Centre)
OMC cung cấp một điểm trung tâm từ nó điều khiển và giám sát các thành
phần mạng khác (ví dụ như các trạm gốc, chuyển mạch, cơ sở dữ liệu vv ) cũng
như giám sát chất lượng dịch vụ được cung cấp bởi mạng.
Có 2 loại OMC:
• OMC_R: OMC điều khiển BSS.
• OMC_S : OMC điều khiển hệ thống chuyển mạch.
OMC sẽ hỗ trợ các chức năng sau:
19
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà

• Quản lý dữ kiện và cảnh báo.
• Quản lý lỗi.
• Quản lý hiệu suất.
• Quản lý an ninh.
5-/ Cấu trúc địa lý của mạng.
* Vùng hệ thống: Tượng trưng cho hệ thống GSM hoàn thiện và gồm vùng
dịch vụ của tất cả các nước thành viên.
* Vùng dịch vụ PLMN: Là vùng phục vụ cho MS trong nước hay một vùng
* Vùng MSC/VLR: Là một bộ phận của mạng được định nghĩa như là một
vùng mà ở đó có thể gọi đến một thuê bao di động MS có dữ liệu ghi ở VLR.
Mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.
* Vùng định vị LA (Local Area): Là một phần phục vụ MSC/VLR mà ở đó
trạm di động có thể chuyển động tự do không cập nhật thông tin về vị trí cho
tổng đài MSC/VLR điều khiển cho vùng định vị này. Tại đây thông tin tìm gọi
MS sẽ được phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị có thể
có một số ô và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng chỉ thuộc một MSC/VLR.
* Vùng trạm gốc: Là vùng bao gồm tất cả các ô được phục vụ bởi một trạm
gốc.
* Ô (Cell): là vùng quản lý MS nhỏ nhất được chia bởi vùng định vị và
được quản lý bằng một BTS.
20
!)/

!CD+D
!
!'D+
!)/
h×nh 8 - ph©n cÊp vïng ho¹t ®éng
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà

21
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
Chương 3
giao diện mặt đất, giao diện vô tuyến Và
mã hóa kênh trên giao diện vô tuyến
I-/ Tổng quan
Giao Diện Mặt Đất (Terrestrial Interface) bao gồm tất cả các kết nối giữa
các thành phần GSM, trừ Um, hay còn gọi là Giao Diện Vô Tuyến. Các Giao
Diện Mặt Đất GSM và phần trung gian chuyển giao báo hiệu tuân theo các
khuyến nghị ITU-TS được sử dụng rộng rãi khắp trên toàn thế giới. Việc sử
dụng các giao diện đã được tiêu chuẩn hóa sẽ dẫn đến sự mềm dẻo của hệ thống
GSM. Giao Diện Mặt Đất tải lưu lượng của hệ thống và cho phép hàng ngàn bản
tin số liệu cần thiết để tạo ra các chức năng hệ thống. Chúng tải số liệu tải lên và
tải xuống phần mềm, thu thập các thông tin thống kê và thực hiện các lệnh khai
thác và bảo dưỡng.
Các giao diện chuẩn được sử dụng:
• 2 Mbps.
• Hệ Thống Báo Hiệu ITU-TS # 7 (C7 hay S7-Signalling System # 7).
• X. 25-Mạng số liệu chuyển mạch gói (LAPB).
• Abis sử dụng giao thức LAPD (Link Access Procedure Data
Channel_Thủ Tục Truy Cập Đường Truyền trên Kênh Dữ Liệu).
II-/ Các giao diện mặt đất GSM
1-/ Trung kế 2 Mbps - 30 kênh PCM
Các đường truyền 2 Mbps mang lưu lượng từ PSTN tới MSC, từ MSC tới
BSC, từ BSC tới các BTS được đặt ở xa và giữa các MSC với nhau. Các đường
truyền này cũng được sử dụng giữa MSC và IWF.
Mỗi đường truyền 2, 048 Mbps cung cấp 30 kênh 64 kbps sẵn có để mang
thông tin thoại, số liệu và điều khiển. Thông tin điều khiển có thể bao gồm C7,
LAPD hoặc thông tin đã được định dạng X. 25; Các đường truyền này hoạt động

chung trên cùng một cáp vật lý cho các giao diện được sử dụng giữa các thành
phần hệ thống GSM.
22
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
23
NMC
EC
XCD
R
VL
R
MSC
OMC
IWF
VL
R
XCDR
BSS
AUC
HL
R
MS
xcdr
MSC
BSC
IWFEC
BSC
ms
PST

N
BTS BTSBTS BTSBTS BTS
msmsMS msms
eir
H×nh-9: §êng truyÒn 2 Mbps trong m¹ng
Sè thø tù
TS
E
F÷FG
FH
FI÷JF
§îc sö dông ®Ó
K:.-;L)%MN;
;OB
2PMPQ
=-$)#R'>
2PMPQ
TS 0 TS
16
TS 1÷15 TS 17÷31
TS_Time Slot: Khe Thêi Gian
CÊu h×nh ®iÓn h×nh
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
2-/ Giao diện X-25 (Hình-10)
Các gãi X-25 cung cấp cho OMC các thông tin từ toàn bộ các thành phần
mà chúng điều khiển và quản lý. Các kết nối X-25 thông thường sẽ được chứa
trong các đường truyền 2 Mbps sử dụng một khe thời gian dành riêng.
Chó ý: kết nối X-25 từ OMC tới BSS có thể được kết nối cố định bằng phần
mềm ở MSC hoặc có thể được hỗ trợ bởi một đường truyền vật lý hoàn toàn độc

lập.
3-/ Hệ thống báo hiệu ITU - TS # 7: (Hình-11)
24
Cê CêChuçi KiÓm Tra Khung Th«ng Tin §Þa ChاiÒu KhiÓn
(Khung LAPD)
B)/! B)CS)T
NMC
EC
XCDR
VL
R
MSC
OMC
IWF
VL
R
XCDR
BSS
AUC
HL
R
MS
xcdr
MSC
BSC
IWFEC
BSC
ms
PST
N

BTS BTSBTS BTSBTS BTS
msmsMS msms
eir
H×nh-10: Giao diÖn X-25 trong m¹ng
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Thị Song Hà
Trong hệ thống GSM, C7 đươc sử dụng để mang các thông tin báo hiệu và
điều khiển giữa hầu hết các thành phần chính và tới PSTN.
Các giao thức bản tin sau đây là một phần của C7 được sử dụng để thông
tin giữa các thành phần khác nhau của mạng GSM:
• Ghép nối với PSTN, MSC thực hiện các chức năng báo hiệu cuộc
gọi
sử dông Phần Người Sử Dụng Điện Thoại (TUP-Telephone User Part)
hoặc ghép nối với ISDN, sử dụng Phần Người Sử Dụng ISDN (ISUP-
ISDN User Part).
• Giữa MSC và BSC, Phần ứng Dụng Quản Lý Hệ Thống Trạm Gốc
được
sử dông (BSSMAP-BSS Management Application Part). Phần ứng
25
NMC
EC
XCDR
VLR
MSC
OMC
IWF
VLR
XCDR
BSS
AUC

HLR
MS
xcdr
MSC
BSC
IWFEC
BSC
ms
PSTN
BTS BTSBTS BTSBTS BTS
msmsMS msms
eir
H×nh-11: B¸o hiÖu sè 7 trong m¹ng