TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM
LêI NóI ĐầU

Thông tin di động nói chung hay điện thoại di động nói riêng là một trong những
thành tựu nổi bật về công nghệ và thơng mại trong những thập niên gần đây. Kể từ khi có sự
ra đời của điện thoại di động, vị trí của nó trong thị trờng đà phát triển một cách chóng mặt
từ một thiết bị mang tính chuyên biệt, rồi trở thành một vật dụng thiết yếu đối với cuộc sống
và kinh doanh. Qua hai thập niên gần đây, kết hợp với sự giảm đáng kể chi phí cho hoạt
động, sự phát triển của những ứng dụng và dịch vụ mới lạ, thị trờng công nghệ di động ngày
càng lớn mạnh. Mặt khác, trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất
quan trọng và không thể thiếu đợc. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xà hội, giúp con
ngời nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa
dạng và phong phú.
Những nhà cung cấp dịch vụ di ®éng trong níc hiƯn ®ang sư dơng hai c«ng nghƯ là
GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di động toàn cầu) sử
dụng phơng pháp truy nhập TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia
theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập phân
chia theo mÃ). Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống thông tin di động toàn
cầu GSM là Mobiphone, Vinaphone, Viettel và các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng
công nghệ CDMA là S-Fone, EVN,...
Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong những năm học tập chuyên ngành Điện tử
- Viễn thông tại trờng Vin H M H Ni cùng với sự hớng dẫn của Thầy giáo Nguyn
Tin Khi, em đà tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Tối u hóa
mạng di động GSM.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Thầy giáo PGSTS. Nguyn Tin Khi
đà trực tiếp hớng dẫn cũng nh các thầy cô giáo thuộc khoa Công ngh in t - Thông tin,
Viện Đại học M H Ni đà giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này
Hà Nội, ngày tháng năm 2010
Sinh viờn thc hin:

Đoàn Thị Ngọc

Website: Email : Tel : 0918.775.368

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM
B¶NG DANH SáCH Từ VIếT TắT

ACCH
AGCH
ARFCH
AuC
AVDR
BCCH

Associated Control Channel
Access Grant Channel
Absolute Radio Frequency Channel
Authentication Center
Average Drop Call Rate
Broadcast Control Channel

Kênh điều khiển liên kết
Kênh trao quyền truy nhập
Kênh tần số tuyệt đối
Trung tâm nhận thực

Tỉ lệ rớt cuộc gọi trung bình
Kênh điều khiển quảng bá

BCH
BER
Bm
BS
BSC
BSIC
BSS
BTS
C/A

Broadcast Channel
Bit Error Rate
Full Rate TCH
Base Station
Base Station Controller
Base Station Identity Code
Base Station Subsystem
Base Transceiver Station
Carrier to Adjacent

Kªnh quảng bá
Tỷ lệ lỗi bít
TCH toàn tốc
Trạm gốc
Bộ điều khiển trạm gốc
MÃ nhận dạng trạm gốc
Phân hệ trạm gốc

Trạm thu phát gốc
Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận

CCBR
CCCH

SDCCH Blocking Rate
Common Control Channel

Tỉ lệ nghẽn mạch trên SDCCH
Kênh điều khiển chung

CCDR
CCH
CCS7
CCITT

SDCCH Drop Rate
Control Channel
Common Channel Signalling No7
International Telegraph and Telephone

TØ lÖ rớt mạch trên SDCCH
Kênh điều khiển
Báo hiệu kênh chung số 7
Uỷ ban t vấn quốc tế về điện thoại và

CDMA
Cell
CI

C/I
C/R
CSPDN

Consultative Committee
Code Division Multiple Access
Cellular
Cell Identity
Carrier to Interference
Carrier to Reflection
Circuit Switch Public Data Network

điện báo
Đa truy nhập phân chia theo mÃ
Ô (tế bào)
Nhận dạng ô ( xác định vùng LA )
Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh
Tỉ số sóng mang/sóng phản xạ
Mạng số liệu công cộng chuyển mạch

CSSR
DCCH
EIR
ETSI

Call Successful Rate
Dedicated Control Channel
Equipment Identity Register
European Telecommunications

gói
Tỉ lệ cuộc gọi thành công
Kênh điều khiển dành riêng
Thanh ghi nhận dạng thiết bị
Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu

FDMA
FACCH
FCCH
GMSC
GoS
GSM

Standard Institute
Frequency Division Multiple Access
Fast Associated Control Channel
Frequency Correction Channel
Gateway MSC
Grade of Service
Global System for Mobile

§a truy nhËp phân chia theo tần số
Kênh điều khiển liên kết nhanh
Kênh hiệu chỉnh tần số
Tổng đài di động cổng
Cấp độ phục vụ
Thông tin di động toàn cầu

Website: Email : Tel : 0918.775.368

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

HLR
HON
IHOSR
IMSI

Communication
Home Location Register
Handover Number
Incoming HO Successful Rate
International Mobile
Subscriber

Thanh ghi định vị thờng trú
Số chuyển giao
Tỉ lệ thành công Handover đến
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế

ISDN
LA
LAC
LAI
LAPD

Identity
Integrated Service Digital Network
Location Area
Location Area Code
Location Area Identity
Link Access Procedures on D Channel

M¹ng số đa dịch vụ tích hợp
Vùng định vị
MÃ vùng định vị
Nhận dạng vùng định vị
Các thủ tục truy cập đờng truyền trên

Access

Procedures

on

kênh D
Dm Các thủ tục truy cập đờng truyền trªn

LAPDm

Link

Lm
MCC
MNC
MS

MSC
MSIN

channel
Haft Rate TCH
Mobile Country Code
Mobile Network Code
Mobile station
Mobile Service Switching Center
Mobile station Identification Number

kênh Dm
TCH bán tốc
MÃ quốc gia của mạng di động
MÃ mạng di động
Trạm di động
Tổng đài di ®éng
Sè nhËn d¹ng tr¹m di ®éng

MSISDN
MSRN

Mobile station ISDN Number
MS Roaming Number

Số ISDN của trạm di động
Số vÃng lai của thuê bao di ®éng

NMC
NMT

OHOSR
OSI
OSS
OMS
PAGCH
PCH
PLMN
PSPDN
PSTN
RACH
Rx
SACCH
SDCCH
SIM
SN
TACH
TCBR
TCDR

Network Management Center
Nordic Mobile Telephone
Outgoing HO Successful Rate
Open System Interconnection
Operation and Support Subsystem
Operation & Maintenace Subsystem
Paging and Access Grant Channel
Paging Channel
Public Land Mobile Network
Packet Switch Public Data Network
Public Switched Telephone Network

Random Access Channel
Receiver
Slow Associated Control Channel
Standalone Dedicated Control Channel
Subscriber Identity Modul
Subscriber Number
Traffic and Associated Channel
TCH Blocking Rate
TCH Drop Rate

Trung tâm quản lý mạng
Điện thoại di động Bắc Âu
Tỉ lệ thành công Handover ra
Liên kết hệ thống mở
Phân hệ khai thác và hỗ trợ
Phân hệ khai thác và bảo dỡng
Kênh chấp nhận truy cập và nhắn tin
Kênh tìm gọi
Mạng di động mặt đất công cộng
Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói
Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
Kênh truy cập ngẫu nhiên
Máy thu
Kênh điều khiển liên kết chậm
Kênh điều khiển dành riêng đứng riêng
Mô đun nhận dạng thuê bao
Số thuê bao
Kênh lu lợng và liên kết
Tỉ lệ nghẽn mạch TCH
Tỉ lệ rớt mạch trên TCH

TCH

Traffic Channel

Kênh lu lợng

Website: Email : Tel : 0918.775.368

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TRAU
TRX

Transcoder/Rate Adapter Unit
Tranceiver

Bộ thích ứng tốc độ và chuyển mÃ
Bộ thu phát

PHầN Mở ĐầU
Việt Nam là một trong những quốc gia phát triển mạnh trong lĩnh vực Thông tin di
động. Hiện nay tại Việt Nam có trên 7 mạng di động đang cùng hoạt động, vì vậy việc canh
tranh lẫn nhau giữa các nhà mạng là điều tất yếu. Để cạnh tranh thì các nhà mạng cần phải
tăng dung lợng nhng phải đảm bảo chất lợng phục vụ đồng thời phải tiết kiệm về mặt kinh
tế. Với tình hình hiện tại thì thực hiện tối u hoá là một công việc cần thiết và mang nhiều ý
nghĩa thực tế hơn. Do vậy em đà thực hiện nghiên cứu và hoàn thành đề tài của mình với
những nội dung chính nh sau:


Phần I: KHáI QUáT CHUNG Về MạNG GSM.



Phần II: Công tác TốI ƯU HóA TRONG MạNG GSM.

Phần I: Trình bày những khái niệm cơ bản nhất về hệ thống thông tin di động GSM.
Phần II: Trình bày các cách tính toán mạng GSM cùng với công tác tối u hóa hệ
thống.
Nội dung chính đợc trình bày trong các chơng nh sau:


Chơng I: Giới thiệu vài nét về lịch sử mạng GSM và cấu trúc địa lý của
mạng.



Chơng II: Trình bày về các thành phần chức năng trong hệ thống.

Chơng III: Trình bày các tính toán mạng GSM về dung lợng và các yếu tố
ảnh hởng tới chất lợng phủ sóng.



Chơng IV: Trình bày những quy hoạch thiết kế hệ thống.



Chơng V: Các chỉ tiêu chất lợng hệ thống, giá trị khuyến nghị trong mạng
GSM.

Website: Email : Tel : 0918.775.368

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

PhÇn I . khái quát chung về mạng GSM
Chơng I
cấu trúc địa lý của mạng GSM
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile tiếng
Anh: Global System for Mobile Communications; viết tắt GSM) là một công nghệ dùng
cho mạng thông tin di động. Dịch vụ GSM đợc sử dụng bởi hơn 2 tỷ ngời trên 212 quốc gia
và vùng lÃnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do

đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng đợc
nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả năng
phủ sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phỉ biÕn trªn thÕ giíi, cho phÐp
ngêi sư dơng cã thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các
chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lợng cuộc gọi. Nó đợc xem nh là một
hệ thống ĐTDĐ thế hƯ thø hai (second generation, 2G). GSM lµ mét chn mở, hiện tại nó
đợc phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP).
Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lợng cuộc gọi
tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả
năng triển khai thiết bị từ nhiều ngời cung ứng. GSM cho phép nhà điều hành mạng có thể
kết hợp chuyển vùng với nhau do vËy mµ ngêi sư dơng cã thĨ sư dơng điện thoại của họ ở
khắp nơi trên thế giới.
1.1

Vài nét về lịch sử mạng GSM:
Website: Email : Tel : 0918.775.368

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Vµo đầu những năm 1980, hệ thống thông tin di động tế bào trên thế giới đang phát
triển mạnh mẽ đặc biệt là ở Châu Âu mà không đợc chuẩn hóa về các chỉ tiêu kỹ thuật dẫn
tới những khó khăn trong quá trình khai thác hệ thống. Chính vì lý do đó đà thúc giục Liên
minh Châu Âu về Bu chính viễn thông CEPT (Conference of European Posts and
Telecommunications) thành lập nhóm đặc trách về di động GSM (Groupe Spécial Mobile)

víi nhiƯm vơ ph¸t triĨn mét chn thèng nhÊt cho hệ thống thông tin di động để có thể sử
dụng trên toàn Châu Âu.
Ngày 27 tháng 3 năm 1991, cuộc gọi đầu tiên sử dụng công nghệ GSM đợc thực
hiện bởi mạng Radiolinja ở Phần Lan (mạng di động GSM đầu tiên trên thế giới).
Năm

1989, Viện

tiêu

chuẩn

viễn

thông

Châu

Âu

ETSI

(European

Telecommunications Standards Institute) quy định chuẩn GSM là một tiêu chuẩn chung cho
mạng thông tin di động toàn Châu Âu, và năm 1990 chỉ tiêu kỹ thuật GSM phase I (giai
đoạn I) đợc công bố.
Năm 1992, Telstra Australia là mạng đầu tiên ngoài Châu Âu ký vào biên bản ghi
nhớ GSM MoU (Memorandum of Understanding). Cũng trong năm này, thỏa thuận chuyển
vùng quốc tế đầu tiên đợc ký kết giữa hai mạng Finland Telecom của Phần Lan và

Vodafone của Anh. Tin nhắn SMS đầu tiên cũng đợc gửi đi trong năm 1992.
Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát triển một cách
mạnh mẽ, cùng với sự gia tăng nhanh chóng của các nhà điều hành, các mạng di động mới,
thì số lợng các thuê bao cũng gia tăng một cách chóng mặt.
Năm 1996, số thành viên GSM MoU đà lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100 quốc
gia. 167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đạt 50 triệu.
Năm 2000, GPRS đợc ứng dụng. Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) đợc đi vào hoạt
động, số thuê bao GSM đà vợt quá 500 triệu. Năm 2003, mạng EDGE đi vào hoạt động.
Cho đến năm 2006 số thuê bao di động GSM đà lên tới con số 2 tỉ với trên 700 nhà
điều hành, chiếm gần 80% thị phần thông tin di động trên thế giới. Theo dự đoán của GSM
Association, năm 2007 số thuê bao GSM sẽ đạt 2,5 tỉ và vợt ngỡng này vào năm 2008. Điều
này đồng nghĩa với việc là số thuê bao trong mạng tăng không ngừng, do đó các nhà cung
cấp dịch vụ luôn phải tìm ra giải pháp để đáp ứng đợc khả năng khai thác dịch vụ một cách
tốt nhÊt vµ tèi u nhÊt.
1.2

CÊu tróc tỉng thĨ:

Website: Email : Tel : 0918.775.368

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Mäi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến
tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong một mạng di động, cấu
trúc này rất quan trọng do tính lu thông (không cố định) của các thuê bao trong

mạng. Trong hệ thống GSM, mạng đợc phân chia thành các phân vùng sau (hình 11):

Hình 1-1. Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM

Hình 1- 2. Phân vùng và chia ô
1.2.1

Vùng phôc vô GSM (Global System for Mobile Communications):

Website: Email : Tel : 0918.775.368

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Vïng phơc vơ GSM lµ toµn bé vïng phơc vơ do sự kết hợp của các quốc gia thành
viên, những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau đều có thể sử dụng
đợc nhiều nơi trên thế giíi.
1.2.2

Vïng phơc vơ PLMN (Public Land Mobile Network):
Vïng phơc vơ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng trong mét qc gia tïy theo

kÝch thíc cđa vïng phơc vơ.
KÕt nối các đờng truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác (cố định
hay di động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào hay
ra mạng GSM/PLMN đều đợc định tuyến thông qua tổng đài vô tuyến cổng G-MSC

(Gateway - Mobile Service Switching Center). G-MSC lµm viƯc nh mét tổng đài trung kế
vào cho GSM/PLMN. Một vùng mạng GSM/PLMN đợc chia thành một hay nhiều vùng
phục vụ MSC/VLR.
1.2.3

Vùng phục vụ MSC (Mobile Service Switching Center):
MSC (Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng đài di động).

Vùng MSC là một bộ phận của mạng đợc một MSC quản lý. Để định tuyến một cuộc gọi
đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động hiện
đang trong vùng phục vụ của MSC đợc lu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR. Mỗi vùng
phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị LA.
1.2.4

Vùng định vị LA (Location Area):
Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, mà ở đó một trạm di động

có thể lu động mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển
vùng định vị này. Vùng định vị này là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi sẽ đ ợc phát
quảng bá để tìm một thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị LA đợc hệ thống sử dụng để tìm
một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động. Vùng định vị có thể có một số cell và phơ thc
vµo mét hay vµi BSC nhng nã chØ phơ thuộc vào một MSC/VLR.
1.2.5

Tế bào (Ô - Cell):
Vùng định vị đợc chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì không cần

cập nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là đơn vị cơ sở của mạng, là một vùng phủ sóng
vô tuyến đợc nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI). Mỗi ô đợc quản lý bởi một trạm
vô tuyến gốc BTS.

Website: Email : Tel : 0918.775.368

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Ch¬ng II
Hệ thống thông tin di động GSM
2.1

Mô hình hệ thống thông tin di động GSM:
SS

AUC

VLR

HLR

EIR
OMC

ISDN

MSC

PSPDN
BSS

CSPDN

BBC

Truyền lưu lượng - báo hiệu

BTS

PLMN

Um
MS

Hình 2-. Mô hình hệ thống thông tin di động GSM
Các ký hiệu:
SS
AUC
HLR
MSC
EIR
VLR
MS
OMC

: Phân hệ chuyển mạch
: Trung tâm nhận thực
: Thanh ghi định vị thờng trú

: Tổng đài di động
: Thanh ghi nhận dạng thiết Bỵ
: Thanh ghi định vị tạm trú
: Trạm di động
: Trung tâm khai thác và bảo dỡng

BSC
: Bộ điều khiển trạm gốc
BTS
: Trạm vô tuyến gốc
PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng
PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công cộng
CSPDN : Mạng số liệu chuyển mạch kênh công céng

Website: Email : Tel : 0918.775.368

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
OSS
BSS

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

: Phân hệ khai thác và hỗ trợ
: Phân hệ trạm gốc

2.2

Các thành phần của mạng:
Một hệ thống GSM có thể đợc chia thành 4 phân hệ chính sau:



Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)



Phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem)


2.2.1

Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

Trạm di động MS (Mobile Station)

Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem):
BSS thùc hiƯn nhiƯm vơ gi¸m s¸t c¸c đờng ghép nối vô tuyến, liên kết kênh vô tuyến

với máy phát và quản lý cấu hình của các kênh này. Đó là:
- Điều khiển sự thay đổi tần số vô tuyến của đờng ghép nối (Frequency
Hopping) và sự thay đổi công suất phát vô tuyến.
- Thực hiện mà hoá kênh và tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền thông
tin.
- Quản lý quá trình Handover.
- Thực hiện bảo mật kênh vô tuyến.

Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài, tức là kết nối thuê bao
di động MS với những ngời sử dụng viễn thông khác. Do vậy, BSS phải đợc ghép nối với SS
bằng các thiết bị BSC. Ngoài ra BSS cũng cần phải đợc điều khiển nên nó đợc đấu nối với
OSS. Phân hệ BSS gồm hai khối chức năng: bộ điều khiển trạm gốc (BSC: Base Station
Controller) và các trạm thu phát gốc (BTS: Base Transceiver Stations). Nếu khoảng cách
giữa BSC và BTS nhỏ hơn 10m thì các kênh thông tin có thể đợc kết nối trực tiếp (chế độ
Combine), ngợc lại thì phải qua một giao diện A-bis (chế độ Remote). Một BSC có thể quản
lý nhiều BTS theo cấu hình hỗn hợp của 2 loại trên.
2.2.1.1

Trạm thu phát gốc BTS (Base Tranceiver Station):
Một BTS bao gồm các thiết bị phát/thu, 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 các chức năng
khác. Mét bé phËn quan träng cđa BTS lµ TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit: khối
chuyển đổi mà và thích ứng tốc độ). TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mà hoá và giải mÃ
tiếng đặc thù riêng cho GSM đợc tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích øng tèc ®é trong trWebsite: Email : Tel : 0918.775.368

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

êng hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhng cũng có thể đặt cách xa BTS
và thậm chí trong nhiều trờng hợp đợc đặt giữa BSC và MSC.
BTS có các chức năng sau:
- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến.
- Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC.

- Vận hành và bảo dỡng trạm BTS.
- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A-bis.
Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit):

2.2.1.2

Để đảm bề rộng của dải tần, tiếng qua giao diện vô tuyến của GSM đ ợc mà hoá với tốc
độ 13 kb/s nhờ sử dụng bộ mà hoá dự đoán tuyến tính LPC (Linear Predictive Code).
Trong mạng GSM, MSC kết nối với tổng đài ISDN hoạt động trên các mạch tốc độ 64
kb/s. Bởi vậy phải có sự chuyển đổi giữa tốc độ 13 kb/s và 64 kb/s(PCM) trong mạng GSM
giữa MS và MSC. Việc chuyển ®ỉi nµy nhê bé chun ®ỉi m· vµ thÝch øng tốc độ TRAU.
Chức năng thích ứng tốc độ đáp ứng tốc độ truyền dữ liệu là 9,6 kb/s và thấp hơn. Sau đó nó
đợc chuyển thành tốc độ 64 kb/s để truyền qua MSC. Về nguyên tắc thì TRAU là một bộ
phận của BSS nhng thờng thì nó đặt ở xa BSC và đợc đặt cùng với MSC.
2.2.1.3

Đài điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller):
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến qua các lệnh điều khiển từ xa

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 đợc nèi víi BTS cßn phÝa kia nèi víi MSC cđa SS.
Trong thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Một BSC có thể
quản lý vài chục BTS tuỳ theo lu lợng các BTS này. Giao diện giữa BSC và MSC là giao
diện A, còn giao diện giữa nó với BTS là giao diện A-bis.
Nhân viên khai thác có thể từ trung tâm khai thác và bảo dỡng OMC nạp phần mềm
mới và dữ liệu xuống BSC, thực hiện một số chức năng khai thác và bảo dỡng, hiển thị cấu
hình của BSC.
BSC có thể thu thập số liệu đo từ BTS và BIE (Base Station Interface Equipment:
Thiết bị giao diện trạm gốc), lu trữ chúng trong bộ nhớ và cung cấp chúng cho OMC theo
yêu cầu.

Các chức năng chính của BSC:


Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh
logic của chúng. Các số liệu quản lý đều đợc đa về BSC để đo đạc và xử lý, chẳng

Website: Email : Tel : 0918.775.368

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

h¹n nh lu lợng thông tin ở một cell, môi trờng vô tuyến, số lợng cuộc gọi bị mất, các
lần chuyển giao thành công và thất bại...


Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trớc khi đa vào khai thác, BSC lập cấu hình của
BTS ( số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm... ). Nhờ đó mà BSC có sẵn một
tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.



Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các
đấu nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự đấu nối đợc BSC giám sát. Cờng độ tín hiệu, chất lợng cuộc đấu nối đợc ở máy di ®éng vµ TRX gưi ®Õn BSC.
Dùa vµo ®ã mµ BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm
nhiễu và tăng chất lợng cuộc đấu nối. BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao
nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạt

đợc chất lợng cuộc gọi tốt hơn. Trong trờng hợp chuyển giao sang cell của một BSC
khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển
chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cell này sang kênh của cell khác
trong trờng hợp cell này bị nghẽn nhiều.



Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đờng truyền dẫn
tới MSC và BTS để đảm bảo chất lợng thông tin. Trong trờng hợp có sự cố một
tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng.

2.2.2

Phân hệ chun m¹ch SS (Switching Subsystem):
HƯ thèng con chun m¹ch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM

cũng nh các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao.
Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những ngời sử dụng mạng GSM với nhau
và với mạng khác.
Hệ thống con chuyển mạch SS bao gồm các khối chức năng sau:
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC: Mobile Services
Switching Center).
- Thanh ghi định vị tạm trú (VLR: Visitor Location Register)
- Thanh ghi định vị thêng tró (HLR: Home Location Register)
- Trung t©m nhËn thùc (AuC: Authentication Center)
- Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR: Equipment Identity Register)
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC: Gateway Mobile
Services Switching Center)
2.2.2.1

Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Service Switching Center):
Website: Email : Tel : 0918.775.368

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Tỉng ®µi di ®éng MSC thêng lµ mét tỉng ®µi lín điều khiển và quản lý một số các
bộ điều khiển trạm gốc BSC. MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ
chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC
giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC
(Gateway MSC).
Chức năng chính của tổng đài MSC:


Xử lý cuộc gọi (Call Processing)



Điều khiển chuyển giao (Handover Control)



Quản lý di động (Mobility Management)

Tơng tác mạng IWF(Interworking Function): qua GMSC

Hình 2-. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC
(1): Khi chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kết của
thuê bao di động, sẽ có hai trờng hợp xảy ra :


(1.a) Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khi phân tích
số thoại sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động. Cuộc gọi sẽ đợc định
tuyến đến tổng đài cổng GMSC gần nhất.



(1.b) Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di động
trực thuộc sẽ nhận đợc bản tin thiết lập cuộc gọi từ MS thông qua BTS có chứa số
thoại của thuê bao di động bị gọi.
(2): MSC (hay GMSC) sẽ phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN) của thuê

bao bị gọi để tìm ra HLR nơi MS đăng ký.
(3): MSC (hay GMSC) sẽ hỏi HLR thông tin để có thể định tuyến đến MSC/VLR
quản lý MS.
Website: Email : Tel : 0918.775.368

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

(4): HLR sẽ trả lời, khi đó MSC (hay GMSC) này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến
MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS. Nh
vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM, đó là chức năng xử lý cuộc gọi của MSC.
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn
của mạng GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng tơng tác IWF (Inter
Networking Function). IWF bao gồm một thiết bị ®Ĩ thÝch øng giao thøc vµ trun dÉn.
IWF cã thĨ thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trờng hợp hai
giao tiếp giữa MSC và IWF đợc để mở.
2.2.2.2

Bộ ghi định vị thờng chú HLR (Home Location Register):
Là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất của mạng GSM, lu trữ các số liệu và địa chỉ nhận

dạng cũng nh các thông số nhận thực của thuê bao trong mạng. Các thông tin lu trữ trong
HLR gồm: nhận dạng thuê bao IMSI, MSISDN, VLR hiện thời, trạng thái thuê bao, khoá
nhận thực và chức năng nhận thực, số lu động trạm di động MSRN.
HLR chứa những cơ sở dữ liệu bậc cao của tất cả các thuê bao trong GSM. Những dữ
liệu này đợc truy nhập từ xa bởi các MSC và VLR của mạng.
2.2.2.3

Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register):
VLR là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ

của MSC. Mỗi MSC có một VLR, thờng thiết kế VLR ngay trong MSC. Ngay cả khi MS lu
động vào một vïng MSC míi. VLR liªn kÕt víi MSC sÏ yªu cầu số liệu về MS từ HLR.
Đồng thời HLR sẽ đợc thông báo rằng MS đang ở vùng MSC nào. NÕu sau ®ã MS mn
thùc hiƯn mét cc gäi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi
mà không cần hỏi HLR, có thĨ coi VLR nh mét HLR ph©n bè. VLR chøa thông tin chính
xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC. Nhng khi thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của
MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị.

Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lu trữ tạm thời thông tin về thuê
bao trong vùng phục vụ MSC/VLR đợc tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR.
VLR bao gồm:
ã

Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI.

ã

Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS

ã

Danh sách các dịch vụ mà MS đợc và bị hạn chế sử dụng

ã

Trạng thái của MS ( bận: busy; rỗi: idle)

Website: Email : Tel : 0918.775.368

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2.2.4

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Thanh ghi nhận dạng thiét bị EIR (Equipment Identity Register):

Là trung tâm kiểm soát phần cứng máy di động. Trên mọi Mainboard của các máy

di động đều có một chip ghi số xeri sản xuất của máy đó, gọi là số phần cứng máy di động.
Mạng có thể thông qua EIR đọc đợc số máy phần cứng của MS nhằm kiểm soát đến cả
phần cứng máy di động, chống việc lấy cắp máy di động (Option, ở Việt Nam hiện cha áp
dụng).
Trung tâm nhạn thực AuC (Authentication center):

2.2.2.5

AuC quản lý các thông tin nhận thực và mật mà liên quan đến từng cá nhân thuê bao
dựa trên một khoá nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo toàn số liệu cho các thuê bao đợc phép.
Khoá này cũng đợc lu giữ vÜnh cưu vµ bÝ mËt trong bé nhí ë MS. Bộ nhớ này có dạng
Simcard có thể rút ra và cắm lại đợc. AuC có thể đợc đặt trong HLR hoặc MSC hoặc độc lập
với cả hai.
Khi đăng ký thuê bao, khoá nhận thực Ki đợc ghi nhớ vào Simcard của thuê bao
cùng với IMSI của nó. Đồng thời khoá nhận thực Ki cũng đợc lu giữ ở trung tâm nhận thực
AuC để tạo ra bộ ba thông số cần thiết cho quá trình nhận thực và mật mà hoá:
- Số ngẫu nhiên RAND.
- Mật khẩu SRES đợc tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật toán A3.
- Khoá mật mà Kc đợc tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật toán A8.
2.2.3

Phân hệ khai thác và bảo dỡng OSS (Operation and Support System):
Hệ thống khai thác và bảo dỡng có thể đợc xây dựng trên nguyên lý TMN

(Telecommunication Management Network: Mạng quản lý viễn thông). Lúc này, một mặt
hệ thống khai thác và bảo dỡng đợc nối đến các phần tử của mạng viễn thông ( các MSC,
BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì thâm nhập đến BTS đợc thực hiện qua
BSC). Mặt khác, hệ thống khai thác và bảo dỡng lại đợc nối đến một máy tính chủ đóng vai

trò giao tiếp ngời máy. OSS thực hiện 3 chức năng chính:
1) Khai thác và bảo dỡng mạng.
2) Quản lý thuê bao và tính cớc.
3) Quản lý thiết bị di động.


Khai thác và bảo dỡng mạng:
- Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của

mạng nh: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lợng chuyển giao giữa hai ô, nhờ vậy nhà khai
thác có thể giám sát đợc toàn bộ chất lợng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và
kịp thời xử lý các sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn
Website: Email : Tel : 0918.775.368

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

®Ị xuất hiện ở thời điểm hiện tại, để chuẩn bị lu lợng cho tơng lai, để tăng vùng phủ. ở hệ
thống viễn thông hiện đại, khai thác đợc thực hiện bằng máy tính và đợc tập trung ở một
trạm.
- Bảo dỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố hỏng hóc.
Nó có một số quan hệ với khai thác. Bảo dỡng cũng bao gồm cả các hoạt động tại hiện trờng nhằm thay thế thiết bị có sự cố.


Quản lý thuê bao:
Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xóa

thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và
các tính năng bổ sung. Nhà khai thác phải có thể thâm nhập đợc tất cả các thông số nói trên.
Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cớc các cuộc gọi. Cớc phí phải đợc tính
và gửi đến thuê bao. Quản lý thuê bao ở GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS
riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp ngời máy ở các trung tâm giao
dịch với thuê bao. Simcard cũng đóng vai trò nh một bộ phận của hệ thống quản lý thuê
bao.


Quản lý thiết bị di động:
Quản lý thiết bị di động đợc bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện. EIR lu

giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR đợc nối đến MSC qua đờng báo
hiệu để kiểm tra sự đợc phép của thiết bị. Một thiết bị không đợc phép sẽ bị cấm.
2.2.4

Trạm di động MS (Mobile Station):
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà ngời sử dụng có thể thờng xuyên nhìn thấy của

hệ thống. MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên ô tô. Ngoài việc chứa
các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các
giao diện với ngời sử dụng (nh micrô, loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc
giao diện với môt số các thiết bị khác (nh giao diện với máy tính cá nhân, Fax). Hiện nay,
ngời ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động. Ba
chức năng chính của MS:
- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM.
- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao
diện vô tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc nh một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối

di động. Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêu
Website: Email : Tel : 0918.775.368

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

chuÈn ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị đầu cuối lại có thể giao diện đầu cuối
modem.
Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM
( Subscriber Identity Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment).
Để đăng ký và quản lý thuê bao, mỗi thuê bao phải có một bộ phận gọi là SIM. SIM
là một module riêng đợc tiêu chuẩn hoá trong GSM. Tất cả các bộ phận thu/phát, báo hiệu
tạo thành thiết bị ME. ME không chứa các tham số liên quan đến khách hàng, mà tất cả các
thông tin này đợc lu trữ trong SIM. SIM thờng đợc chế tạo bằng một vi mạch chuyên dụng
gắn trên thẻ gọi là Simcard. Simcard có thể rút ra hoặc cắm vào MS. SIM đ ợc cung cấp bởi
nhà điều hành mạng (Công ty điện thoại di động nh: Vinaphone, VMS, Viettel,)
SIM đảm nhiệm các chức năng sau:
- Lu giữ khoá nhận thực thuê bao Ki cùng với số nhận dạng trạm di động qc tÕ
IMSI nh»m thùc hiƯn c¸c thđ tơc nhËn thùc và mật mà hoá thông tin.
- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN (Personal Identity
Number) để bảo vệ quyền sử dụng của ngời sở hữu hợp pháp. PIN là một số gồm từ
4 đến 8 chữ số và đợc nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu.
2.3

Giao diện vô tuyến số (Air Interface):
Kênh vô tuyến: Mỗi sóng mang GSM hình thành một kênh vô tuyến. Mỗi sóng

mang GSM đợc phân chia về thời gian thành 8 khe thời gian(TS: Time slot), đánh số từ TS0
đến TS7. Mỗi TS hình thành một kênh vật lý. Các bit thực hiện cùng chức năng hình thành
các kênh logic. Các kênh của giao diện vô tuyến bao gồm các kênh vật lý và các kênh logic.
2.3.1

Kênh vật lý:
Kênh vËt lý tỉ chøc theo quan niƯm trun dÉn. §èi với TDMA GSM, kênh vật lý là

một khe thời gian ở một tần số sóng mang vô tuyến đợc chỉ định.


GSM 900 nguyên thủy:

Dải tần số: (890 ữ 915) MHz cho đờng lên uplink (từ MS đến BTS).
(935 ữ 960) MHz cho đờng xuống downlink (từ BTS đến MS).
Dải thông tần của một kênh vật lý là 200KHz. Dải tần bảo vệ ở biên cũng rộng
200KHz.
Ful (n) = 890,0 MHz + (0,2 MHz) * n
Fdl (n) = Ful (n) + 45 MHz
Víi 1 ≤ n ≤ 124
Website: Email : Tel : 0918.775.368

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

C¸c kênh từ 1 # 124 đợc gọi là các kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ARFCN (Absolute
Radio Frequency Channel Number). Kênh 0 là dải phòng vệ.
Vậy GSM 900 có 124 tần số bắt đầu từ 890,2MHz. Mỗi dải thông tần là một khung
TDMA có 8 khe thời gian. Nh vậy, số kênh vật lý ở GSM 900 là sẽ 992 kªnh.


EGSM (GSM më réng E : extended):

HƯ thèng GSM nguyên thủy đợc mở rộng mỗi bằng tần thêm 10 MHz (tơng đơng 50
kênh tần số) thì đợc gọi là EGSM:
Dải tần số: (880 ữ 915) MHz uplink.
(925 ữ 960) MHz downlink.
Ful (n) = 880 MHz +(0,2 MHz)*n
Fdl (n) = Ful (n) + 45 MHz.
Víi n=ARFCN , 1 ≤ n 174 . Kênh 0 là dải phòng vệ.


DCS 1800:

DCS 1800 có số kênh tần số tăng gấp 3 lần so với GSM 900
Dải tần số: (1710 ữ 1785) MHz uplink.
(1805 ÷ 1880) MHz downlink.
Ful (n) = 1710MHz + (0,2 MHz)*(n - 511)
Fdl (n) = Ful (n) + 95 MHz
Víi 512 n 885.
2.3.2

Kênh logic:
Kênh logic đợc tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này đợc đặt vào

các kênh vật lý. Các kênh logic đợc đặc trng bởi thông tin truyền giữa BTS và MS.
Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lu lợng TCH và các kênh
báo hiệu điều khiển CCH.

Website: Email : Tel : 0918.775.368

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

H×nh 2- . Phân loại kênh logic
a. Kênh lu lợng TCH: Là kênh dùng để đàm thoại (hoặc truyền số liệu) gọi tắt là
kênh T, gồm hai loại kênh lu lợng:
Bm hay kênh lu lợng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin tiếng hay số
liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s.
Lm hay kênh lu lợng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc độ 11,4
kbit/s.
Hệ thống nào đà dùng kênh toàn tốc thì không dùng kênh bán tốc và ng ợc lại, đÃ
dùng kênh bán tốc (tốc độ giảm 2 lần, do đó dung lợng hệ thống tăng gấp đôi song khi đó
chất lợng tiếng nói kém hơn) thì không dùng kênh toàn tốc.
b. Kênh điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:
Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel).
Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).
Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicated Control Channel).


Nhóm kênh quảng bá BCH: Hay nhóm kênh điều khiển phát thanh (là các kênh

đờng xuống) phát quảng bá thờng xuyên 24/24, bất luận trong tế bào có MS nào
hay không. Gồm 3 lo¹i

Website: Email : Tel : 0918.775.368

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

− Kênh sửa tần FCCH (Frequency Correction Channel), gọi tắt là kênh F: Dùng để
MS bám và đồng chỉnh tần số với BS.
Kênh đồng bộ SCCH (Synchronization Control Channel), gọi tắt là kênh S: Dùng
để MS đồng bộ đồng hồ với BS. Ngoài ra trên kênh S còn truyền đi BSIC là hiệu gọi trạm
gốc. MS khi cần truy nhập mạng sẽ dùng BSIC để gọi trạm gốc trên kênh truy nhập. Trên
kênh S còn thông báo số khung TDMA để MS sử dụng nh một thông số cho quá trình mÃ
mật.
Kênh điều khiển phát thanh BCCH (Broadcast Control Channel), gọi tắt là kênh
B: Dùng để thông báo cho MS biết mọi thông số và cấu trúc của mạng, bao gồm: tế bào
thuộc mạng GSM nào, các tế bào xung quanh có tần số sóng mang điều khiển phát thanh là
các tần số nào, tế bào có bị cấm hay không, số hiệu vùng định vị LAI của tế bào này là gì
Nhóm kênh điều khiển chung CCCH: CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông
giữa BTS và MS. Nã bao gåm:
− Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn RACH (Random Access Channel), gọi tắt là kênh R:
Đó là kênh hớng lên, dùng để MS truy nhập mạng bằng cách phát BSIC (nghe đợc trên kênh
S) gọi trạm gốc.
Kênh nhắn gọi PCH (Paging Channel), gọi tắt là kênh P: là kênh đờng xuống,
dùng để BS phát hiệu gọi MS khi có cuộc gọi đến MS.

Kênh trao quyền truy nhập AGCH (Access Grant Channel), gọi tắt là kênh G: Là
kênh hớng xuống, dùng để BS ra lệnh đặt kênh điều khiển hai chiều cho MS trong giai đoạn
đầu MS truy nhập mạng.
Do hoạt động trên kênh P và G không bao giờ đồng thời xảy ra nên chúng đợc
dùng chung trên một kênh ký hiệu là kênh C.


Nhóm kênh điều khiển dành riêng DCCH: DCCH là kênh dùng cả ở hớng lên

và hớng xuống, dùng để trao đổi bản tin báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký và thiết
lập cuộc gọi, phục vụ bảo dỡng kênh. DCCH gồm có:
Kênh điều khiển dành riêng đứng riêng SDCCH (Standalone Dedicated Control
Channel), gọi tắt là kênh D: Dùng để MS trao đổi nhận thực với BS và gửi số hiệu máy bị
gọi, nhận lệnh chuyển sang một kênh TCH. Ngoài ra kênh D khi rỗi còn dùng truyền số liệu
(thực chất là SMS). Khi hai MS liên lạc nó sẽ chiếm riêng một kênh này, nghẽn xảy ra khi
hết kênh D mà vẫn có yêu cầu truy nhập mạng.
Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH(Slow Associated Control Channel), gọi
tắt là kênh SA: Là kênh đi kèm với kênh D và kênh T. Cứ mỗi kênh D có một kênh SA đi
Website: Email : Tel : 0918.775.368
20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

kÌm và mỗi kênh T có một kênh SA đi kèm. Trên đờng lên, kênh này truyền báo cáo đo lờng công suất do MS thực hiện trong các khe thời gian mà MS không liên lạc. Trên cơ sở số
liệu báo cáo công suất này, BSC sẽ tính toán và ra lệnh trên đờng xuống cho MS thực hiện:
o Điều chỉnh công suất cho thích hợp.
o Gióng thời gian: Do c¸c MS cã thĨ ë c¸c cù ly kh¸c nhau tới trạm gốc nên mặc

dù các MS đà đồng bộ ®ång hå víi BS song trƠ trun tÝn hiƯu vỊ đến BS của
chúng có thể khác nhau và do trở lên không đồng bộ với đồng hồ của BS. Để
đảm bảo đồng bộ, căn cứ vào vị trí gần đúng mà BS tính đợcnhờ số liệu công
suất đo lờng đợc MS báo cáo liên tục trên kênh SA(đờng lên), BSC sẽ ra lệnh
cho từng MS chỉnh lại đồng hồ (gióng thời gian) cho thích hợp.
Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH ( Fast Associated Control Channel ), gọi
tắt là kênh FA: Là kênh hai chiều, đi kèm với kênh T. Kênh này đợc sử dụng để báo hiệu
điều khiển chuyển vùng(HO: Handover) khi MS đang liên lạc và chuyển từ Cell này sang
Cell khác. Để thời gian gián đoạn liên lạc khi chuyển vùng không quá lớn, tốc độ điều
khiển phải lớn và kênh SA không đáp ứng đợc nên kênh FA đợc tổ chức bằng cách lấy cắp
các bit của kênh T để truyền tín hiệu điều khiển.
2.4

Các mà nhận dạng sử dụng trong hệ thống GSM:
Trong GSM, mỗi phần tử mạng cũng nh mỗi vùng phục vụ đều đợc địa chỉ hoá bằng

một số gọi là mà (code). Trên phạm vi toàn cầu, hệ thống mà này là đơn trị (duy nhất) cho
mỗi đối tợng và đợc lu trữ rải rác trong tất cả các phần tử mạng.


Nhận dạng vùng định vị LAI ( Location Area Identity ):
LAI là mà quốc tế cho các khu vực, đợc lu trữ trong VLR và là một thành

phần trong mà nhận dạng tế bào toàn cầu CGI (Cell Global Identity). Khi một thuê bao có
mặt tại một vùng phủ sóng nào đó, nó sẽ nhận CGI từ BSS, so sánh LAI nhận đ ợc trớc đó để
xác định xem nó đang ở đâu. Khi hai số liệu này khác nhau, MS sẽ nạp LAI mới cho bộ
nhớ. Cấu tróc cđa mét LAI nh sau:
LAI = MCC + MNC + LAC
Trong ®ã:
- MCC (Mobile Country Code): m· quèc gia cđa níc cã m¹ng GSM

- MNC (Mobile Network Code): m· mạng di động (do quốc gia có mạng GSM qui
định)
- LAC (Location Area Code) : mà vùng định vị (16 bit), dïng nhËn d¹ng khu vùc
trong m¹ng GSM.
Website: Email : Tel : 0918.775.368

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

C¸c số đa dịch vụ toàn cầu (International ISDN Numbers):

Các phần tư cđa m¹ng GSM nh MSC, VLR, HLR/AuC, EIR, BSC đều có một mà số tơng ứng đa dịch vụ toàn cầu. Mà các điểm báo hiệu đợc suy ra từ các mà này đợc sử dụng
cho mạng báo hiệu CCS7 trong mạng GSM.
Riêng HLR/AuC còn có một mà khác, gồm hai thành phần. Một phần liên quan đến số
thuê bao đa dịch vụ toàn cầu - MSISDN (International Mobile Subscriber ISDN Number) đợc sử dụng trong việc thiết lập cuộc gọi từ một mạng khác đến MS trong mạng. Phần tử
khác liên quan đến mà nhận dạng thuê bao di động quốc tế - IMSI (International Mobile
Subscriber Identity) đợc lu giữ trong AuC.


Nhận dạng tế bào toàn cầu CGI(Cell Global Identity):

CGI đợc sử dụng để các MSC và BSC truy nhập các tế bào.
CGI = MCC + MNC + LAC + CI
Trong ®ã:
CI (Cell Identity): gåm 16 bit dïng để nhận dạng cell trong phạm vi của LAI. CGI

đợc lu giữ trong cơ sở dữ liệu của MSC/VLR.
Trạm di động MS tự nhận dạng một ô bằng cách sử dơng m· nhËn d¹ng tr¹m gèc
BSIC (Base Station Identity Code).


M· nhËn d¹ng tr¹m gèc BSIC (Base Station Identity Code):

CÊu tróc cđa m· nhËn d¹ng tr¹m gèc nh sau:
BSIC = NCC + BCC
Trong đó:
- NCC (Network Colour Code): mà màu của mạng GSM. Đợc sử dụng để phân
biệt với các mạng kh¸c trong níc (3 bits).
- BCC ( BS Colour Code ): mà màu của BS. Dùng để phân biệt các kênh sử dụng
cùng một tần số của các trạm BTS khác nhau (3 bits).


Số thuê bao ISDN của máy di động - MSISDN (Mobile Subscriber
ISDN Number):

Mỗi thuê bao di động đều có một số máy MSISDN đợc ghi trong danh bạ điện thoại.
Nếu một số dùng cho tất cả các dịch vụ viễn thông liên quan đến thuê bao thì gọi là đánh số
duy nhất, còn nếu thuê bao sử dụng cho mỗi dịch vụ viễn thông một số khác nhau thì gọi là
đánh số mở rộng.
MSISDN đợc sử dụng bởi MSC để truy nhập HLR khi cần thiết lập cc nèi.
MSISDN cã cÊu tróc theo CCITT, E164 vỊ kÕ hoạch đánh số nh sau:
Website: Email : Tel : 0918.775.368

22

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM
MSISDN = CC + NDC + SN

Trong ®ã:
-CC (Country Code): m· nớc, là nơi thuê bao đăng kí nhập mạng (Việt Nam thì CC
= 84).
-NDC (National Destination Code): mà mạng GSM, dùng để phân biệt các mạng
GSM trong cùng một nớc.
-SN (Subscriber Number): số thuê bao, tối đa đợc 12 số, trong đó có 3 số để nhận
dạng HLR.


Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMSI (International Mobile
Subscriber Identity):

IMSI là mà số duy nhất cho mỗi thuê bao trong một vùng hệ thống GSM. IMSI đợc
ghi trong MS và trong HLR vµ bÝ mËt víi ngêi sư dơng. IMSI cã cÊu tróc nh sau:
IMSI = MCC + MNC + MSIN
Trong ®ã:
-MCC (Mobile Country Code): m· níc cã m¹ng GSM, do CCITT qui định để
nhận dạng quốc gia mà thuê bao đang có mặt.
-MNC (Mobile Network Code): mà mạng GSM.
-MSIN (Mobile Station Identification Number): số nhận dạng trạm di động, gồm
10 số đợc dùng để nhận dạng trạm di động trong các vùng dịch vụ của mạng GSM, với 3 số
đầu tiên đợc dùng để nhận dạng HLR.
MSIN đợc lu giữ cố định trong VLR và trong thuê bao MS. MSIN đợc VLR sử dụng
khi truy nhập HLR/AuC để tạo lập Hộ khẩu thờng trú cho thuê bao.

Nhận dạng thuê bao di ®éng cơc bé LMSI (Location Mobile Subscriber
Identity):

Gåm 4 octet. VLR lu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện đang có mặt
tại vùng phủ sóng cđa nã vµ chun LMSI cïng víi IMSI cho HLR. HLR sử dụng LMSI
mỗi khi cần chuyển các mẩu tin liên quan đến thuê bao tơng ứng để cung cấp dịch vụ.


Nhận dạng thuê bao di động tạm thời TMSI (Temporaly Mobile
Subscriber Identity):

TMSI do VLR tự tạo ra trong cơ së d÷ liƯu cđa nã cïng víi IMSI sau khi viƯc kiĨm
tra qun truy nhËp cđa thuª bao chøng tá hợp lệ. TMSI đợc sử dụng cùng với LAI để địa
chỉ hoá thuê bao trong BSS và truy nhập số liệu của thuê bao trong cơ sở dữ liệu của VLR.
Website: Email : Tel : 0918.775.368

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Sè vÃng lai của thuê bao di động MSRN (Mobile Station Roaming

Number ):
MSRN do VLR tạm thời tạo ra theo yêu cầu của HLR trớc khi thiết lập cuộc gọi đến
một thuê bao đang lu động đến mạng của nó. Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRN cũng bị xoá.

Cấu trúc cđa MSRN bao gåm CC, NDC vµ sè do VLR t¹m thêi tù t¹o ra.


Sè chun giao HON (Handover Number):

Handover là việc di chuyển cuộc nối mà không làm gián đoạn cuộc nối từ tế bào này
sang tế bào khác (trờng hợp phức tạp nhất là chuyển giao ở những tế bào thuộc các tổng đài
MSC khác nhau). Ví dụ khi thuê bao di chuyển từ MSC1 sang MSC2 mà vẫn đang sử dụng
dịch vụ. MSC2 yêu cầu VLR của nó tạm thời tạo ra HON để gửi cho MSC1 và MSC1 sử
dụng HON để chuyển cuộc nối sang cho MSC2. Sau khi hết cuộc thoại hay thuê bao rời
khỏi vùng phủ sóng của MSC1 thì HON sẽ bị xoá.


Nhận dạng thiết bị di động quốc tế - IMEI (International Mobile
Equipment Identity):

IMEI đợc hÃng chế tạo ghi sẵn trong thiết bị thuê bao và đợc thuê bao cung cấp cho
MSC khi cÇn thiÕt. CÊu tróc cđa IMEI:
IMEI = TAC + FAC + SNR
Trong ®ã:
-TAC (Type Approval Code): m· chøng nhËn loại thiết bị, gồm 6 kí tự, dùng để
phân biệt với các loại không đợc cấp bản quyền. TAC đợc quản lý một cách tập trung.
-FAC (Final Assembly Code): mà xác định nơi sản xuất, gồm 2 kí t
-SNR (Serial Number): là số Seri dùng để xác định các máy cã cïng TAC vµ
FAC.

Website: Email : Tel : 0918.775.368

24

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM

PhÇn II. Công tác tối u hoá trong mạng GSM
Chơng III
Dung lợng và chất lợng phủ sóng trong mạnggsm
3.1

Lý thuyết dung lợng và cấp độ dịch vụ:
Trong quá trình phát triển mạng tăng cờng dung lợng của mạng là một nhu cầu cấp

thiết. Vấn đề đặt ra là cần xác định dung lợng cần tăng là bao nhiêu để phù hợp với từng
giai đoạn phát triển của mạng và phù hợp với yêu cầu về mặt kỹ thuật cũng nh kinh tế (bởi
vì xét cho cùng thì các nhà khai thác dịch vụ viễn thông cũng luôn luôn đặt lợi nhuận lên
hàng đầu).
3.1.1

Lu lợng và kênh vô tuyến đờng trục:
Website: Email : Tel : 0918.775.368

25