tìm hiểu về mạng điện thoại di động tại Việt Nam

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ








Đỗ Thị Minh Quế





TÌM HIỂU VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
TẠI VIỆT NAM






KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Điện Tử - Viễn Thông

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Cương









HÀ NỘI-2005

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
2

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
3
TÓM TẮT NỘI DUNG
Các hệ thống thông tin di động hiện nay đang ở thế hệ hai cộng. Để đáp ứng nhu
cầu ngày càng tăng về các dịch vụ thông tin di động người ta đã tiến hành nghiên cứu
hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. Mạng thông tin di động thế hệ ba phải là
mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện.
Đề tài “Tìm hiểu về mạng đi
ện thoại di động tại Việt Nam” với các công việc
chính được thực hiện là:
1. Tìm hiểu sự phát triển, các đặc trưng và xu thế phát triển của mạng điện thoại di
động.
2. Khảo sát cấu trúc tổng quan và chức năng của các khối cơ bản trong mạng điện
thoại di động.
3. Cơ sở thiết kế mạng điện thoại di động bao gồm vấ
n đề lựa chọn tế bào, sử dụng
lại tần số, cơ chế chuyển giao, nâng cao dung lượng hệ thống.
4. Tìm hiểu về mạng di động VinaPhone
- Vùng phủ sóng của mạng di động VinaPhone
- Các vùng dịch vụ mà VinaPhone cung cấp
- Cấu hình tổng quan của mạng VinaPhone

- Xu hướng phát triển của mạng VinaPhone
5. Mạng di động VinaPhone khu vực Hà Nội
- Sự phân bố các trạm thu phát gốc BTS
- Chất lượng phủ sóng.



Lời Mở Đầu
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
4

Ngày nay công nghệ viễn thông đang có những bước phát triển vô cùng to lớn.
Cùng với các ngành khoa học khác, công nghệ viễn thông đã đem đến cho con người
những ứng dụng quan trọng trong tất cả các nghành, lĩnh vực đời sống như: Kinh tế, giáo
dục, y học, khoa học kỹ thuật…để thoả mãn nhu cầu ngày càng cao của con người.
Song song với sự phát triển không ngừng của mạng Viễn Thông Việt Nam, mạng
thông tin di động nói chung và mạ
ng VinaPhone nói riêng ngày càng được mở rộng về số
lượng và chất lượng. Trong tương lai gần thông tin di động thế hệ thứ 3 sẽ được đưa vào
sử dụng, chắc chắn sẽ tạo ra bước phát triển mới của thông tin di động.
Theo dự đoán của các nhà khai thác dịch vụ mạng thì vào khoảng 2008 thì hệ
thống thông tin di động thế hệ thứ 4 (4G) sẽ được ra mắt. Hệ thống 4G dự đoán có t
ốc độ
truyền lên tới 100Mbps tới bất kỳ đâu trên thế giới. Việc nâng cấp mạng ngày càng được
mở rộng và được rất nhiều nhà thiết kế, quản trị mạng quan tâm.
Đề tài “ Tìm hiểu về mạng điện thoại di động tại Việt Nam” do thầy giáo Thạc
sỹ Nguyễn Văn Cương hướng dẫn, với mục đích tìm hiểu được cấ
u trúc tổng quan, xu

hướng phát triển của mạng VinaPhone nói riêng và của mạng di động nói chung.
Đề tài này rất rộng lớn, phức tạp và luôn luôn thay đổi theo sự phát triển. Do
thời gian cũng như kiến thức có hạn nên chắc chắn khoá luận không tránh khỏi những
thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo và các bạn.
Em xin chân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong khoa
Điện tử Viễn thông-Đại h
ọc Công Nghệ- Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là sự quan
tâm hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Cương.






MỤC LỤC
Lời mở đầu 1
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
5
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động 2
1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 2
1.2. Các đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin di động 3
1.3. Cấu trúc của hệ thống thông tin di động 4
1.4. Xu hướng phát triển của mạng thông tin di động 9
Chương 2: Tổng quan về thiết kế mạng điện thoại di động 11
2.1. Giới thiệu chung về thiết kế h
ệ thống
11
2.2. Kênh sử dụng lại tần số 11

2.2.1. Lựa chọn tế bào 11
2.2.2. Phân chia kênh truyền 12
2.2.3. Kích thước nhóm N 12
2.2.4. Các kênh tần số được sử dụng lại 13
2.3. Giảm can nhiễu kênh chung 19
2.4. Cơ chế chuyển giao 21
2.5. Trung kế và cấp độ dịch vụ 22
2.5.1. Kênh chung 22
2.5.2. Cấp độ phục vụ 22
2.5.3. Tính toán lưu lượng ô 23
2.6. Nâng cao dung lượng hệ thống 27
2.6.1. Chia nhỏ tế bào 27
2.6.2. Sử dụng lại anten định hướng 28
2.6.3. Phân vùng trong tế bào 29
Chương 3: Mạng điện thoại vinaPhone 30
3.1. Mạng thông tin di động tại Việt Nam 30
3.2. Khảo sát mạng VinaPhone 31
3.2.1. Giới thiệu chung về mạng VinaPhone 31
3.2.2. Hiện trạng mạng thông tin di động VinaPhone 34
3.2.3. Thiết bị sử dụng của mạng VinaPhone 35
3.2.4. Dự báo xu hướng phát triển của mạng VinaPhone 35
3.3. Sơ đồ và các thông số của mạng VinaPhone 38
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
6
3.3.1. Sơ đồ kết nối mạng VinaPhone 38
3.3.2. Cấu trúc các phần tử của mạng 64
3.3.2.1. Phần chuyển mạch 65
3.3.2.2. Phần vô tuyến 65

Chương 4: Giới thiệu mạng VinaPhone khu vực Hà Nội 66
4.1. Tình hình phát triển kinh tế xã hội tại Hà Nội 66
4.2. Giới thiệu mạng VinaPhonekhu vực Hà Nội 66
4.3. Khảo sát nâng cấp và phát triển mạng VinaPhone khu vực Hà Nội 71
4.3.1. Chất lượng phủ sóng 71
4.3.2. Dung lượng phục vụ 72
Kết luận 74
Tài liệu tham khảo 75













CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
7
A

AMPS Advance Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực

B

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm vô tuyến gốc
C

CI Cell Identity Nhận dạng cell
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã
CSPDN Circuit Switched Public Data
Network
Mạng chuyển mạch số công cộng theo
mạch
E

EIR Equipment Identification Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
F

FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số
G

GSM Global System for Mobile
Communication
Thông tin di động toàn cầu
H

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB

8
I

ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ
IMSI International Mobile Subcriber
Identity
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế
K

K
i
Subscriber Authentication Key Khoá nhận thực thuê bao
L

LAC Local Area Code Mã vùng
LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị
M

MS Mobile Station Trạm di động, máy thuê bao di động
MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động
MNC Mobile Network Code Mã mạng di động
MCC Mobile Country Code Mã nước di động
ME Mobile Equipment Thiết bị thu phát báo hiệu
MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động
O

OSS Operation and Support Subsystem Phân hệ khai thác và hỗ trợ
P

PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân

PSPDN Packet Switch Public Data Network Mạng di động mặt đất công cộng
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
9
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PIN Personal Indentity Number Mật khẩu nhận thực riêng
S

SIM Subscribe Identity Module Mô đun nhận dạng thuê bao
SS Switching System Hệ thống chuyển mạch
T

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian
TIA Telecommunication Industry
Asociation
Liên hiệp công nghiệp Viễn Thông
TMSI Temporary Mobile Subscriber
Identity
Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời
TRAU Transcoder/Adapter Rate Unit Khối chuyển đổi mã và tốc độ
V

VLR Visitor Location Register Bộ ghi đị
nh vị tạm trú

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
10
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
A

AMPS Advance Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực
B

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm vô tuyến gốc
C

CI Cell Identity Nhận dạng cell
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã
CSPDN Circuit Switched Public Data
Network
Mạng chuyển mạch số công cộng theo
mạch
E

EIR Equipment Identification Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
F

FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số
G

GSM Global System for Mobile
Communication
Thông tin di động toàn cầu
H

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
11
I

ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ
IMSI International Mobile Subcriber
Identity
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế
K

K
i
Subscriber Authentication Key Khoá nhận thực thuê bao
L

LAC Local Area Code Mã vùng
LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị
M

MS Mobile Station Trạm di động, máy thuê bao di động
MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động
MNC Mobile Network Code Mã mạng di động
MCC Mobile Country Code Mã nước di động
ME Mobile Equipment Thiết bị thu phát báo hiệu
MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động
O

OSS Operation and Support Subsystem Phân hệ khai thác và hỗ trợ
P

PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân
PSPDN Packet Switch Public Data Network Mạng di động mặt đất công cộng
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
12
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PIN Personal Indentity Number Mật khẩu nhận thực riêng
S

SIM Subscribe Identity Module Mô đun nhận dạng thuê bao
SS Switching System Hệ thống chuyển mạch
T

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian
TIA Telecommunication Industry
Asociation

Liên hiệp công nghiệp Viễn Thông
TMSI Temporary Mobile Subscriber
Identity
Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời
TRAU Transcoder/Adapter Rate Unit Khối chuyển đổi mã và tốc độ
V

VLR Visitor Location Register Bộ ghi đị
nh vị tạm trú








Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
13
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Thông tin di động là hệ thống liên lạc thông qua sóng điện, vừa liên lạc vừa di
chuyển được. Các dịch vụ của điện thoại di động cho đến đầu những năm 1960 mới xuất
hiện, các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này chưa tiện lợ
i và dung lượng rất thấp so
với các hệ thống hiện nay.
*) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 1G, sử dụng công nghệ analog gọi là
đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến
thuê bao điện thoại di động. Nhược điểm của các hệ thống này là chất lượng thấp, vùng
phủ
sóng hẹp và dung lượng nhỏ. Các hệ thống này phát triển ở cả Châu Âu, Bắc Mỹ và
Nhật Bản.
Năm 1987, Nhật Bản đưa vào hệ thống di động tổ ong tương tự đầu tiên của hãng
NTT. Tiếp sau đó, hệ thống điện thoại di động của Bắc Âu (NMT-Nordic Mobile
Telephone) được đưa vào khai thác năm 1981. Hệ thống này hoạt động ở cả hai băng tần
450-900MHz.
Năm 1983 Mỹ cho ra
đời hệ thống thông tin di động tiên tiến (AMPS-Advance
Mobile Phone System). Năm 1985, hệ thống thông tin thâm nhập toàn bộ (TACS-Total
Access Communication) được bắt đầu sử dụng ở nước Anh và sau đó là ở Đức.
Năm 1991, Mỹ phát triển hệ thống AMPS thành hệ thống AMPS băng hẹp N-
AMPS (Narrowband AMPS). Với một số thay đổi về băng tần, hệ thống N-AMPS có thể
phục vụ nhiều thuê bao hơn mà không cần thêm các cell mới. Vào thời điểm này
ở Mỹ
cũng đã đưa vào thử nghiệm hệ thống số đầu tiên là IS-54 nhưng không thành công.
*) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G)
Vào cuối thập niên 1980, các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) sử dụng công nghệ số đa
truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) ra đời. Các hệ thống này có ưu điểm là sử
dụng hiệu quả băng tần được cấp phát, đảm bảo ch
ất lượng truyền dẫn yêu cầu, đảm bảo
được an toàn thông tin, cho phép chuyển mạng quốc tế…Đến đầu thập niên 1990, công
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
14
nghệ TDMA được dùng cho hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM ở Châu Âu. Đến

giữa thập kỷ 1990, đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) trở thành loại hệ thống 2G thứ
2 khi người Mỹ đưa ra tiêu chuẩn nội địa IS-95.
Năm 1993 tại Nhật Bản, NTT đưa ra tiêu chuẩn di động số đầu tiên của nước này
(JPD-Japanish Personal Digital Cellular System) và phát triển hệ thống thông tin di động
số cá nhân (PDC-Personal Digital Cellular) với băng tần hoạt động là 900-1400MHz.
Ở Mỹ ti
ếp tục phát triển hệ thống số IS54 thành phiên bản mới là IS-136 hay còn
gọi là AMPS số (D-AMPS ) và đã đạt được nhiều thành công. Năm 1985 công nghệ
CDMA ra đời, đó là công nghệ đa thâm nhập theo mã sử dụng kỹ thuật trải phổ được
nghiên cứu và triển khai bởi hãng Qualcomm Communication. Công nghệ này trước đó
được sử dụng chủ yếu trong quân sự và đến nay đã được sử dụng rộng rãi nhiều nơi trên
thế
giới.
*) Hệ thống thông tin di động thế hệ 2,5G và 3G
Thông tin di dộng ngày nay đang tiến tới một hệ thống thế hệ thứ 3, hứa hẹn dung
lượng thoại lớn hơn, kết nối dữ liệu di động tốc độ cao hơn và sử dụng các ứng dụng đa
phương tiện. Các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ 3 (3G) còn cung cấp dịch vụ thoại với ch
ất
lượng tương đương, các hệ thống hữu tuyến và dịch vụ truyền số liệu có tốc độ từ
144Kbps đến 2Mbps. Các tiêu chuẩn về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 được
ITU-R tiến hành chuẩn hoá cho IMT-2000 (Viễn thông di động quốc tế 2000).
*) Hệ thống thông tin di động 3,5G và 4G
Hệ thống 3,5G là sự nâng cấp của 3G sử dụng các công nghệ như công nghệ truy
cập gói dữ liệ
u tốc độ cao HSPDA (High Speed Downlink Packet Acces), song công phân
chia theo thời gian TDD( Time Division Duplex) và các công nghệ đặc quyền như Flash
OFDM. Tại Nhật Bản, NTT Docomo đã có kế hoạch khai trương các dịch vụ HSDPA vào
2005.
1.2. CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Mạng điện thoại đi động khác biệt lớn so với mạng cố định ở chỗ mạng cố định

thì thiết bị đầu cuối nố
i kết cố định với mạng. Do đó tổng đài mạng cố định liên tục giám
sát được trạng thái nhấc-đặt (tổ hợp máy điện thoại) để phát hiện cuộc gọi đến từ thuê
bao, đồng thời thiết bị đầu cuối luôn luôn sẵn sàng tiếp nhận chúng. Nhưng ở mạng di
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
15
động, vì số kênh vô tuyến quá ít so với số thuê bao MS, nên kênh vô tuyến chỉ được cấp
phát theo kiểu động. Hơn nữa, việc gọi được và thiết lập cuộc gọi đối với MS cũng khó
hơn. Khi chưa có cuộc gọi, MS phải lắng nghe thông báo tìm gọi nó nhờ một kênh đặc
biệt, kênh này gọi là kênh quảng bá. Mạng phải xác định được MS bị gọi đang ở vùng
định vị nào.
Mạng thông tin di động phả
i đảm bảo thông tin mọi lúc, mọi nơi. Muốn vậy mạng
thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:
- Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao.
- Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu. Do môi trường truyền dẫn là môi
trường truyền dẫn hở ( sóng điện từ) nên tín hiệu dễ
bị ảnh hưởng của nhiễu và phađing.
- Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất.
- Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ này sang
vùng phủ khác.
- Cho phép phát triển các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ phi thoại.
- Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế (International
Roaming).
- Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tốn ít năng lượng.
Tóm lạ
i đặc thù cơ bản của thông tin di động là phục vụ đa truy cập gắn liền với
thiết kế mạng tế bào (do dải tần dịch vụ bị hạn chế). Các hệ quả tất yếu kéo theo hoặc

liên quan tới vấn đề này là : Chuyển giao, chống nhiễu, quản lý di động, quản lý tài
nguyên (sóng điện từ), bảo mật…. Những điều này khác rất nhiều với mộ
t mạng thông
tin cố định và luôn là những đòi hỏi cao cho sự ra đời của các công nghệ mới.
1.3. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Hệ thống thông tin di động tổ ong bao gồm có 3 phần chính là máy di động MS
(Mobile Station), trạm gốc BS (Base Station) và tổng đài di động MSC (Mobile Service
Switching Center).


Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
16
*) Trạm di động MS
Máy di động có 2 phần đó là : Mô đun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber
Identity Module) và thiết bị thu phát báo hiệu ME (Mobile equipment).
SIM (Subcriber Identity Module): Là một cái khoá cho phép MS được dùng,
nó gắn chặt với người dùng trong vai trò một thuê bao duy nhất, SIM có thể làm việc với
các thiết bị ME khác nhau, tiện cho việc mượn các ME tuỳ ý . SIM cũng có các phần
cứng và phần mềm cần thiết với bộ nhớ có thể lưu trữ hai loại tin tức: Tin tức có thể được
đọ
c hoặc thay đổi bởi người dùng và tin tức không thể đọc hay không cần cho người dùng
biết. SIM sử dụng mật khẩu PIN (Personal Indentity Number) để bảo vệ quyền sử dụng
của người sở hữu hợp pháp. SIM cho phép người dùng sử dụng nhiều dịch vụ và cho phép
người dùng truy cập vào các mạng điện thoại mặt đất công cộng PLMN (Public Land
Mobile Network) khác nhau nhờ tiêu chuẩn hoá giao diện SIM-ME.

`
SS
AUC
HLR
MSC
EIRVLR
BSS
BSC
BTS
MS
OSS
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
HÖ thèng
ChuyÓn m¹ch
HÖ thèng

Tr¹m gèc
TruyÒn dÉn tin tøc
KÕt nèi cuéc gäi vµ
truyÒn dÉn tin tøc
Hình 1: Mô hình hệ thống thông tin di động Cellular

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
17









Các ký hiệu

OSS: Hệ thống khai thác và hỗ trợ SS: Hệ thống chuyển mạch
AUC: Trung tâm nhận thực VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
HLR: Bộ ghi định vị thường trú EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị
MSC: Trung tâm chuyển mạch các nghiệp
vụ di đông (gọi tắt là: tổng đài di động
BTS: Đài vô tuyến gốc
BSS: Hệ thống trạm gốc MS: Máy di động
BSC: Đài điểu khiển trạ
m gốc

ISDN: Mạng số liệu liên kết đa dịch
vụ
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
CSPDN: Mạng chuyển mạch số
công cộng theo mạch
PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng
theo gói
PLMN: Mạng di động mặt đất công
cộng
PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công
cộng

SIM là một card điện tử thông minh cắm vào ME dùng để nhận dạng thuê bao và
tin tức về loại dịch vụ mà thuê bao đăng ký. Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI
(International Mobile Subcriber Identity) là duy nhất và trong suốt với người dùng. Nhà
cung cấp mạng GSM sẽ bán SIM cho thuê bao khi đăng ký. GSM thiết lập đường truyền
và tính cước dựa vào IMSI
SIM có chứa các tin tức sau:
- IMSI: Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế để nhận dạng thuê bao, đượ
c
truyền khi khởi tạo.
- TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity - Số nhận dạng thuê bao di động
tạm thời) để nhận dạng thuê bao mạng di động.
- LAI (Location area Identifier): Số nhận dạng vùng định vị được sử dụng cho thủ
tục cập nhật vị trí của thuê bao di động.
- K
I
(Subscriber authentication Key): Khoá nhận thực thuê bao để nhận thực SIM
card.
- MSISDN (Mobile station ISDN number): Số điện thoại của thuê bao di động

MSISDN=mã quốc gia+mã vùng+mã thuê bao. Các thông số trong SIM được bảo vệ. Ki
không thể đọc, IMSI không thể sửa đổi.
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
18
ME (Mobile Equipment): Thiết bị máy di động
Thuê bao thường chỉ tiếp xúc với ME mà thôi: Có 3 loại ME
- Trên xe (Lắp đặt trong xe, anten ngoài xe).
- Xách tay (anten không liền tổ hợp cầm tay).
- Cầm tay (anten liền với tổ hợp, toàn bộ máy cầm tay nằm gọn trong lòng bàn
tay.
ME là phần cứng để thuê bao truy cập mạng. ME có số nhận dạng là IMEI
(International Mobile Equipment Identity). Nhờ kiểm tra IMEI mà ME bị mất cắp sẽ
không được phục vụ.
*) Hệ thống trạm gốc BSS
Bao gồm các kh
ối chức năng BSC, BTS
- Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) bao gồm các thiết bị thu
phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến, có thể coi BTS là các modem
vô tuyến phức tạp có thêm một số chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là
TRAU (Transcoder/Adapter Rate Unit: Khối chuyển đổi mã và tốc độ). TRAU là thiết bị
mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho hệ thống di động được tiến
hành. TRAU là một bộ phận của BTS như
ng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí
trong nhiều trường hợp nó được đặt giữa MSC &BSC.


BTS
TRAU

BSC

MSC
VLR

BTS

BSC
TRAU

MSC
VLR

BTS

BSC

MSC
VLR
TRAU
Giao diện A-bis
Hình 2: Các vị trí của TRAU
Giao diện A

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
19
- Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller) có nhiệm vụ quản lý tất
cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này
chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao
(Handover). Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia nối với MSC. Thực tế BSC là
một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Một BSC trung bình có thể quản lý t
ới
vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng các BTS này.
*) Trung tâm chuyển mạch của hệ thống MSC
Nó được nối với tất cả các trạm cơ sở của các thuê bao trong cùng một hệ thống.
Đồng thời nó cũng được nối với hệ thống điện thoại công cộng PSTN. Trung tâm chuyển
mạch di động thì xử lý các cuộc gọi đi và đến, đồng thời cung cấp các chức năng đ
iều
khiển hoạt động cho tất cả các trạm cơ sở trong cùng một hệ thống. Chính vì vậy MSC là
một bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống thông tin di động. Nó bao gồm các bộ phận
điều khiển và quản lý toàn bộ hệ thống để đạt được hiệu quả cao đồng thời phải đảm bảo
tuyệt đối về an ninh và an toàn.
- Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register) ch
ứa thông tin về
thuê bao như các dịch vụ mà thuê bao lựa chọn và các thông số nhận thực. Vị trí hiện thời
của MS được cập nhật qua bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register) cũng
được chuyển đến HLR.
- Trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center) có chức năng cung cấp cho
HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã, mỗi một MSC có một VLR.
- Quản lý thuê bao di động EIR (Equipment Identity Register) EIR lưu trữ tất cả

các dữ liệu liên quan đến trạm di
động MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu
để kiểm tra sự được phép của thiết bị.
Khi MS di động vào một vùng phục vụ MSC mới, thì VLR yêu cầu HLR cung
cấp các số liệu về vị khách MS mới này, đồng thời VLR cũng thông báo cho HLR biết
MS nói trên đang ở vùng phục vụ MSC nào. Vậy VLR có tất cả thông tin cần thiết để
thiết lập các cuộc gọi theo yêu cầu người dùng.
*) Khai thác và bảo dưỡng OS (Operation System)
- Khai thác
: Là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của
mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao (handover) giữa hai ô…,
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
20
nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung
cấp cho khách hàng và kịp thời sử lý các sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu
hình để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, tăng vùng phủ. Ở hệ thống viễn thông
hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm.
- Bảo dưỡ
ng: Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố hỏng hóc.
1.4. XU HƯƠNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
Những thông tin mới nhất cho thấy hiện nay thông tin di động vẫn đang trong giai
đoạn phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu không ngừng tăng của khách hàng cả về số
lượng, chất lượng và loại hình dịch vụ. Về cơ bản có th
ể chia thành các hướng phát triển
sau:
- Từ năm 1989 đã có những nghiên cứu rộng lớn trên thế giới nhằm phát triển hệ
thống vô tuyến cá nhân và kết hợp sự thông minh của mạng PSTN, xử lý tín hiệu số hiện
đại và công nghệ RF. Khái niệm PCS khởi xướng ở Anh khi ba công ty lớn được cung

cấp dải tần 1800Mhz, Các thử nghiệm lớn trên thế giới đã được tiến hành nhằm lựa chọn
k
ỹ thuật chung cho điều chế, đa truy cập và kỹ thuật mạng. PCN là khái niệm mạng mà
người dùng có thể thu và tiến hành cuộc gọi ở bất cứ đâu dùng thiết bị cá nhân nhỏ nhẹ.
PCS là hệ thống vô tuyến tổng hợp các đặc điểm mạng và đặc điểm cá nhân trong hệ
thống tế bào ( Một ví dụ cụ thể là mạng City phone hiện nay).
- Xu hướng phát triển mạ
ng vô tuyến trong nhà (indoor) cho phép người dùng kết
nối máy tính văn phòng trong các toà nhà lớn (trên tần số cao 18Ghz).
- Xu hướng chuẩn IMT-2000 được quyết định bởi ITU, xây dựng chuẩn và quy
hoạch tần số trên toàn thế giới. IMT-2000 hứa hẹn hệ thống di động tương thích toàn cầu
đa năng thế hệ thứ ba. Hệ thống thông tin di động thế hệ ba nàyphải là:
+ Mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện. Ngh
ĩa là mạng
phải đảm bảo được được tốc độ tốc độ bít của người sử dụng đến 2 Mbps.
+ Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần (dung lượng) theo yêu cầu.
Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bít của các dịch vụ khác nhau. Ngoài ra cần
đảm bảo đường truyền vô tuyến không đối xứng với tốc độ bít cao ở
đường xuống và tốc
độ bít thấp ở đường lên.
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
21
+ Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu. Nghĩa là đảm bảo các
kết nối chuyển mạch cho tiếng, các dịch vụ video và các khả năng số liệu gói chung cho
các dịch vụ số liệu.
+ Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là bao gồm cả phần tử thông tin
vệ tinh.
- Xu hướng phát triển hệ viễn thông vệ tinh LEO: Cùng với sự phát triển của công

nghệ
vũ trụ, hệ thông tin vệ tinh phối hợp với hệ di động mặt đất tạo nên kết nối toàn cầu
thích hợp với mọi loại địa hình và loại hình thông tin.
- Hiện nay các quốc gia phát triển sau lại có cơ hội đi nhanh vào các ứng dụng
tiên tiến nhất và lựa chọn các mô hình thích hợp với sự phát triển của tương lai.
















Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
22

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Đặc điểm của mô hình cellular là việc sử dụng lại tần số và diện tích mỗi cell là

khá nhỏ. Phương pháp sử dụng lại tần số dẫn đến vùng dịch vụ được chia thành các miền
nhỏ kề nhau gọi là các tế bào. Mỗi t
ế bào có một anten trung tâm với công suất phù hợp
để quản lý các di động trong tế bào mà không gây nhiễu sang các tế bào khác. Việc phân
chia này phải thoả mãn hai yêu cầu:
- Diện tích các tế bào phải phủ kín vùng dịch vụ, và vùng chồng lấn giữa hai tế
bào kề nhau phải cực tiểu.
- Hai tế bào sử dụng cùng dải tần phải cách nhau đủ xa.
Trên nền tảng hiệu suất sử dụng phổ tần số, việc thiết kế c
ủa hệ thống vô tuyến
của thông tin di động được tách ra thành những vấn đề có quan hệ với nhau như sau:
- Kênh sử dụng lại tần số.
- Giảm can nhiễu kênh chung.
- Bảo đảm tỷ số C/I (Tín hiệu /can nhiễu).
- Cơ chế chuyển giao.
- Nâng cao dung lượng hệ thống.
2.2. KÊNH SỬ DỤNG LẠI TẦN SỐ
2.2.1. Lựa chọn tế bào
Để đơn giản ta coi địa hình là bằng phẳng lý tưở
ng, mỗi tế bào như một đa giác
đều . Nếu các đa giác này lát kín mặt phẳng thì công thức sau phải được thoả mãn.
(n-2)180
0
.
0
360=
n
k
từ đây k=2+
2

4
−n

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
23
Ở đây n là số cạnh của đa giác, còn k là số đa giác có chung một đỉnh để lấp kín
360
0
. Do n, k đều là các số nguyên nên n-2 phải là ước của 4 do đó n chỉ có thể nhận các
giá trị 3,4,6 tức là đa giác đều phải là các tam giác, tứ giác hoặc lục giác đều.
Khi sử dụng anten phát tròn đặt tại tâm các đa giác này thì với tế bào lục giác các
hình tròn ngoại tiếp của hai đa giác kề nhau có diện tích chồng lên nhau nhỏ nhất. Do vậy
mô hình tế bào lục giác được lựa chọn trên thực tế.







d
)
c
)
b
)
a
)

Hình 3: Khái niệm về biên giới một cell

2.2.2. Phân chia kênh truyền
Giả
sử có tất cả T kênh truyền thì khi thiết kế hệ thống không thể phân tất cả T
kênh này cho một tế bào vì khi lặp lại điều này ở tế bào bên cạnh các kênh cùng dải tần ở
hai tế bào cạnh nhau sẽ gây nhiễu lên nhau. Do vậy T kênh này phải phân cho một nhóm
N tế bào (N là kích thước nhóm), mỗi tế bào có k=T/N kênh, rồi thiết kế lặp lại cả nhóm
tế bào này trên địa bàn dịch vụ. Điều này sẽ làm cho hai tế bào có cùng kênh
ở xa nhau
hơn nên không gây ảnh hưởng nhiễu cho nhau.
Nếu vùng dịch vụ được chia thành P tế bào, thì dung lượng của cả hệ thống là
C=P.k=P.T/N
2.2.3. Kích thước nhóm N
Khi lựa chọn tế bào hình lục giác, gọi khoảng cách tâm của hai tế bào có cùng
kênh truyền giống nhau, nằm gần nhau nhất là D, khoảng cách này được tính như sau:
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
24
D
2
=m
2
(R
2
)3
+ n
2

(R
22
)3(.)3 Rnm+

Mặt khác do tính lặp lại của lục giác mà kích thước nhóm được tính
N=
nmnm
R
D
R
D
baolucgiacdientichte
nhmgiacdeucadientichta
.
3
4/36
2/3D.2
22
2
2
2
2
++==

Trong đó: m,n là tham số dịch. Thông thường N=4,7,12,19…
R là bán kính ô, N là kích cỡ cụm bằng số ô ở cụm.
2.2.4. Các kênh tần số được sử dụng lại
Trong liên lạc song công của thông tin di động, một kênh tần số là một đôi tần số
(một tần số cho hướng lên, một tần số cho hướng xuống). Việc sử dụng lại tần số làm
tăng hiệu suất sử dụng phổ t

ần rất nhiều nhưng cũng có thể gây can nhiễu nếu thiết kế tồi.
Can nhiễu này được gọi là can nhiễu kênh chung.
Mẫu tái sử dụng tần số
Ở giai đoạn đầu của việc quy hoạch tần số, người ta chia vùng địa lý thành các
cụm ô có cấu trúc giống nhau và phân bổ sóng mang trong các cụm ô sao cho mỗi ô trong
cụm này sử dụng cùng các tần số sóng mang như ô tương ứng ở các cụm khác. Các cụm ô
này
được gọi là mẫu tái sử dụng tần số. Khoảng cách giữa các ô sử dụng cùng tần số được
gọi là khoảng cách tái sử dụng tần số. Tổng quát khoảng cách này được tính theo công
thức sau:
D
r
= R
N
3

Trong đó: R là bán kính ô
N là kích cỡ cụm bằng số ô ở cụm
Cự ly dùng lại tần số
Cự ly tối thiểu được phép sử dụng lại tần số D phụ thuộc vào nhiều nhân tố
- Số cell dùng lại tần số xung quanh cell trung tâm
- Đặc điểm địa lý vùng phủ sóng
- Chiều cao anten
- Công suất phát
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
25
D=
NR

3

N=4 thì D=3,46R
N=7 thì D=4,6R
N=12 thì D=6R
N=19 thì D=7,55R
C
C
A1
A3
A2
B1

B3
B2
D1
D3
D2
B3
B2

C
C
C
C
C
C
B1
B3
B2

A1

A3
A2

D1

D3
D2

D
E
E
E
F1
F3
F2
C1

C3

C2
G1
G3
G2
B1
B3
B2

D

D
A
A
A
E1
E3
E2

C1

C3
C2

D1

D3
D2

Hình 4b: Mô hình sử dụng tần số 7/12
Hình 4a: Mô hình sử dụng lại tần số 4/12