Thiết kế mô phỏng báo hiệu số 7 trong mạng GSM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên thông tin cùng với sự phát triển vũ
bão của xã hội định hướng thông tin , các dịch vụ thông tin thoại , thông tin số
liệu truyền dẫn hình ảnh , thông tin di động v.v.. ngày càng trở nên đa dạng và
phong phú .
Sự phát triển của công nghệ thông tin bao gồm cả truyền dẫn , cáp quang kỹ
thuật số , kỹ thuật thông tin mật độ lớn , kỹ thuật bán dẫn đã được phát triển . Sự
phát triển của kỹ thuật thông tin là yếu tố quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát
triển và góp phần nâng cao đời sống của con người cùng với những thành tựu của
các ngành điện tử tin học
Cho đến ngày nay công nghiệp viễn thông trên thế giới đã có những bước tiến
nhảy vọt kỳ diệu đã đưa nhân loại sang một kỷ nguyên mới đó là kỷ nguyên
thông tin và ở Việt Nam trong những năm gần đây chúng ta cũng thấy điều đó rất
rõ ràng .
Tuy chỉ là một nước đang phát triển nhưng lĩnh vực thông tin được chính phủ
và các ngành rất quan tâm và chú trọng để hoà nhập với mạng thông tin toàn
cầu . Kỹ thuật cơ bản cần thiết kế để xây dựng các mạng thông tin có tính năng
hoạt động tốt là kỹ thuật số , bán dẫn mật độ cao và kỹ thuật xử lý tín hiệu số .
Với khoảng thời gian tìm hiểu có hạn , vì vậy em chỉ tìm hiểu sơ bộ quá trình
chuyển mạch trong tổng đài . Nó là một phần trong quá trình phát triển mạng
thông tin để làm nền tảng cho việc làm đồ án tốt nghiệp . Vì vậy còn nhiều điều
thiếu sót mong thầy cô chỉ bảo thêm.
Trong đồ án tốt nghiệp này em giới thiệu các phần cơ bản của hệ thống thông
tin di động và em đi sâu nghiên cứu Thiết kế mô phỏng báo hiệu số 7 trong
mạng GSM . bản báo cáo gồm 2 phần :
Phần I: Tổng quan về thông tin di động
Phần II: Hệ thống báo hiệu số 7 trong mạng GSM
Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Đặng khánh Hoà đã giúp đỡ hướng dẫn chỉ
bảo em trong quá trình hoàn thành đồ án.
Với thời gian có hạn, nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót nhất định,

em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo cũng của các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cám ơn. /.

TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
1
1
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG
TẾ BÀO
1. Sự phát triển của các dịch vụ tế bào (Tổ ong- Cellular)
Năm 1946, hệ thống điện thoại di động thương mại đầu tiên đã được đưa
vào hoạt động ở thành phố Saint Louis- Hoa Kỳ, sử dụng băng tần 150 MHz với
khoảng cách kênh là 60 KHz và số lượng kênh bị hạn chế chỉ tới 3. Tuy nhiên
dịch vụ này vừa chỉ mới bắt đầu thì những nhược điểm cố hữu của nó đã bộc lộ.
Tất nhiên nhược điểm chính là do những nguyên nhân về can nhiễu cùng kênh
nên đòi hỏi phải phân cách về mặt vật lý quá lớn.
Năm 1947, phòng thí nghiệm điện thoại Bell bắt đầu bắt tay vào khảo sát
một khái niệm tái sử dụng tần số nhờ sử dụng các tế bào nhỏ (cell) với các máy
di động công suất thấp. Các tế bào này có thể liên kết với nhau nhờ sử dụng một
máy tính, cho phép thuê bao có thể di động trong khi số lượng thuê bao cùng một
lúc gia tăng đáng kể mà hệ thống vẫn có thể phục vụ được. Tuy nhiên, thực tế
các nước khác đã đưa mạng tế bào hoạt động như một dịch vụ thương mại trước
cả Hoa Kỳ. Cụ thể, dịch vụ mạng tế bào thương mại đầu tiên được bắt đầu ở
Nhật Bản vào năm 1979. Và rất nhanh sau đó nó được phát triển ở nhiều khác
trên thế giới.
Mặc dù các dịch vụ mạng tế bào phát triển rất mạnh, nhưng không hề có
khả năng tương hợp giữa các dịch vụ trên phạm vi toàn cầu. Hệ thống ở Hoa Kỳ

dựa trên thiết kế ban đầu của AT&T và Motorola, được gọi là AMPS
(Advanced Mobile Phone Service- dịch vụ điện thoại di động tiên tiến). AMPS
được sử dụng ở khoảng 70 nước khác trên thế giới và nó là tiêu chuẩn được sử
dụng rộng rãi nhất hiện nay. Ngoài ra phải kể đến một số các tiêu chuẩn thông
dụng khác là: NMT (Nordic Mobile Telephone- điện thoại di động Bắc Âu),
TACS (Total Access Communications Service- dịch vụ truyền thông hoàn toàn
truy nhập) và hệ thống GSM (Global System for Mobile- hệ thống di động toàn
cầu). Hệ thống NMT ban đầu đã được thiết kế cho các mạng tương đối nhỏ gồm
20.000- 30.000 thuê bao và cung cấp 180 kênh, mỗi kênh sử dụng dải thông 25
hoặc 30 KHz trong dải tần 450 MHz. Một thế hệ sau này của NMT cung cấp
dung lượng lớn hơn ở dải tần 900 MHz, nó có khả năng cung cấp 1.000 kênh,
mỗi kênh sử dụng dải thông 25 KHz hoặc 2.000 kênh, mỗi kênh có dải thông12,5
KHz. Và hiện tại có khoảng 30 nước đã sử dụng hệ thống NMT. Hệ thống TACS
được sử dụng ở Châu Âu, Anh Quốc và khoảng vài chục nước khác. Một dạng
chuyển hoá của TACS được sử dụng ở Nhật Bản gọi là JTACS, cung cấp 1.320
kênh, mỗi kênh chiếm dải thông 25 KHz. Còn sự ra đời của GSM có thể nói là
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
2
2
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
do các nước khác nhau ở Châu Âu sử dụng các tiêu chuẩn mạng tế bào khác
nhau, cho nên cần có một tiêu chuẩn duy nhất để cung cấp khả năng chuyển vùng
(Các tiêu chuẩn khác nhau không chỉ sử dụng các giao thức khác nhau mà còn
hoạt động ở các tần số khác nhau, vì vậy không thể có tính tương thích tòn cầu).
Do vậy hệ thống GSM đã được phát triển như một dịch vụ số hoá hoàn toàn có
thể dùng được ở Châu Âu và nhiều nước khác. GSM được thiết kế để làm việc ở
băng tần 900 MHz và qui định tám khe thời gian cho mỗi kênh rộng 200 KHz.
2. Cấu trúc cơ bản của mạng tế bào
Về cơ bản, hệ thống điện thoại di động tế bào gồm các máy điện thoại di

động trên xe ô tô hoặc xách tay (MS), trạm gốc (BS) và tổng đài di động (MSC-
trung tâm chuyển mạch điện thoại di động).
Trong đó, máy điện thoại di động bao gồm các bộ thu/phát RF, anten và bộ
điều khiển . BS cũng bao gồm các bộ thu/phát RF để kết nối giữa máy di động
với trung tâm chuyển mạch của hệ thống, anten, bộ điều khiển, đầu cuối số liệu
và nguồn cung cấp. Còn MSC bao gồm bộ phận điều khiển, bộ phận kết nối cuộc
gọi, các thiết bị ngoại vi và cung cấp chức năng thu thập số liệu cước đối với các
cuộc gọi đã hoàn thành.
Các thành phần chức năng của mạng được liên kết với nhau thông qua các
đường kết nối thoại và số liêụ. Mỗi máy di động sử dụng một cặp kênh thu/phát
RF. Vì các kênh lưu lượng không cố định ở một kênh RF nào mà thay đổi thành
các tần số RF khác nhau phụ thuộc vào sự di chuyển của máy di động trong suốt
quá trình cuộc gọi. Nên cuộc gọi có thể được thiết lập ở bất kỳ một kênh nào đã
được xác định trong vùng đó. Cũng từ những quan điểm về hệ thống điện thoại
di động mà thấy rằng tất cả các kênh đã được xác định đều có thể bận do được
kết nối một cách đồng thời với các máy di động. MSC xử lý các cuộc gọi đi và
đến từ mỗi BS và cung cấp chức năng điều khiển trung tâm cho hoạt động của tất
cả các BS một cách hiệu quả và để truy nhập vào tổng đài của mạng điện thoại
công cộng. Bộ phận điều khiển của MSC có thể nói là trái tim của hệ thống tế
bào vì nó sẽ điều khiển, sắp đặt và quản lý toàn bộ hệ thống. Tổng đài MSC kết
nối các đường đàm thoại để thiết lập cuộc gọi giữa các máy thuê bao di động với
nhau hoặc các thuê bao cố định với các thuê bao di động và trao đổi các thông tin
báo hiệu đa dạng qua đường số liệu giữa MSC và BS. Các thông tin thoại và báo
hiệu giữa máy di động và BS được truyền đi qua kênh RF, các đường kết nối
thoại và số liệu cố định được sử dụng để truyền các thông tin thoại và báo hiệu
giữa BS và MSC.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
3
3
3

Máy phát
Bộ điều khiển hệ thống Tổng đài đầu cuối
(Đến các máy thu)
(Đến các máy thu)
Đường dây dành riêng
Đường dây dành riêng
Đường dây dành riêng
Quay số gọi đến trực tiếp (DID)
Tới PSTN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
Với hệ thống này, do các máy phát thường có công suất lớn hơn nhiều
(500 w) so với các máy di động (25 W). Và đương nhiên anten của máy di động
thường ở mức thấp hơn nhiều so với anten phát. Để cự ly thông tin của hệ thống
được như nhau theo cả hai chiều, người ta thường dùng các trạm đầu xa chứa các
máy thu. Các trạm đầu xa này sẽ thu nhận tín hiệu phát của máy di động và gửi
chuyển tiếp tín hiệu đó trở lại bộ điều khiển hệ thống để xử lý.
Trong khi đó, đối với mạng tế bào người ta lại bố trí các máy thu/phát
trong vô số các tế bào nhỏ trong phạm vi của vùng bao phủ. Các máy thu/phát
được điều khiển bởi một bộ xử lý trung tâm hoặc một tổng đài, sao cho thuê bao
có thể di chuyển giữa các cell mà dịch vụ vẫn được duy trì. Điều này cho phép
tái sử dụng lại tần số và tạo điều kiện để mạng tế bào có tiềm năng dung lượng
lớn hơn nhiều so với các hệ thống thông tin di động trước đây.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
4
4
4
MSC# 1
MSC# 2
Tới PSTN hoặc các mạng khác
Tới PSTN hoặc các mạng khác

Cell A
Cell B
. . .
Tuyến kết nối
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
Hình vẽ: Hệ thống tế bào điển hình
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
5
5
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
CHƯƠNG II : PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP KÊNH TRONG
THÔNG TIN DI ĐỘNG
1. kỹ thuật ghép kênh (Multiplexing)
Để làm tăng dung lượng của dải vô tuyến dùng trong một lĩnh vực nào đó,
chẳng hạn như trong thông tin di động thì người ta phải sử dụng kỹ thuật ghép
kênh. Hiện nay có rất nhiều loại ghép kênh, nhưng ba hình thức thông dụng nhất
là:
• FDMA (Frequency Division Multiple Access- Đa truy nhập phân
chia theo tần số).
• TDMA (Time Division Multiple Access- Đa truy nhập phân chia
theo thời gian).
• CDMA (Code Division Multiple Access- Đa truy nhập phân chia
theo mã).
Liên quan đến việc ghép kênh là dải thông mà mỗi kênh hoặc mỗi mạch
chiếm trong một băng tần nào đó. Trong mỗi hệ thống ghép kênh đều sử dụng
khái niệm đa truy nhập, điều này có nghĩa là các kênh vô tuyến được nhiều thuê
bao dùng chung chứ không phải là mỗi khách hàng được gán cho một tần số
riêng.
2. FDMA

Đối với các hệ thống tế bào hiện đang sử dụng kỹ thuật ghép kênh FDMA,
đều chia toàn bộ băng tần được phân phối cho một nhà khai thác mạng tế bào
(Khoảng 25 MHz) thành các kênh rời rạc. Vì mỗi kênh thường có độ rộng dải là
30 KHz, cho nên hệ thống có tất cả 832 kênh khả dụng. Mỗi cuộc đàm thoại cần
sử dụng hai tần số, cho nên mỗi nhà khai thác có 416 cặp tần số khả dụng. Mỗi
cặp có thể gán cho một thuê bao mạng tế bào vào bất kỳ lúc nào.
Thiết bị di động sử dụng kỹ thuật FDMA ít phức tạp hơn so với các thiết
bị sử dụng các kỹ thuật ghép kênh khác và nói chung giá thành cũng rẻ hơn. Tuy
nhiên, do mỗi kênh cần dùng một máy phát và một máy thu riêng biệt. Cho nên
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
6
6
6
30 KHz kênh 1
Thoại analog
30 KHz kênh 832
...
Thoại analog
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
FDMA đòi hỏi rất nhiều thiết bị tại vị trí trạm gốc. Kỹ thuật FDMA có khả năng
sử dụng được với cả các hệ thống truyền dẫn số (Digital) lẫn các hệ thống truyền
dẫn tương tự (Analog).
Sau đây là minh hoạ về kỹ thuật FDMA sử dụng cho hệ thống tế bào
analog ở Hoa Kỳ:
Như vậy, mỗi kênh chiếm dải thông và đáp ứng cho một cuộc đàm thoại.
Tần số của mỗi kênh tuy khác nhau nhưng nhiều máy vô tuyến có thể truy nhập
tới được.
3. TDMA
Với TDMA mỗi kênh vô tuyến được chia thành các khe thời gian. Từng
cuộc đàm thoại được biến đổi thành tín hiệu số và sau đó được gán cho một trong

những khe thời gian này. Số lượng khe trong một kênh có thể thay đổi bởi vì nó
là một nhiệm vụ của thiết kế hệ thống. Có ít nhất là hai khe thời gian cho một
kênh, và thường thì nhiều hơn, điều đó có nghĩa là TDMA có khả năng phục vụ
số lượng khách hàng nhiều hơn vài lần so với kỹ thuật FDMA với cùng một đại
lượng dải thông như vậy.
TDMA là một hệ thống phức tạp hơn FDMA, bởi vì tiếng nói phải được số
hoá hoặc mã hoá, sau đó được lưu trữ vào một bộ nhớ đệm để gán cho một khe
thời gian trống và cuối cùng mới phát đi. Do đó việc truyền dẫn tín hiệu là không
liên tục và tốc độ truyền dẫn phải lớn hơn vài lần tốc độ mã hoá. Ngoài ra, do có
nhiều thông tin hơn chứa trong cùng một dải thông nên thiết bị TDMA phải được
sử dụng kỹ thuật phức tạp hơn để cân bằng tín hiệu thu nhằm duy trì chất lượng
của tín hiệu.
Hình vẽ dưới đây minh hoạ kỹ thuật TDMA, các kênh analog 30 kHz dùng
cho mạng tế bào hỗ trợ được ba kênh digital. Các đường truyền âm thanh analog
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
7
7
7
30 kHz kênh 1
30 kHz kênh 832
...
Bộ biếnđổi A/D
Bộ biếnđổi A/D
Bộ biếnđổi A/D
Bộ biếnđổi A/D
Bộ biếnđổi A/D
Bộ biếnđổi A/D
(1)
(2)
(3)

(4)
(5)
(6)
Bộ biếnđổi A/D Tạomã
Bộ biếnđổi A/D Tạomã
(20)
Bộ biếnđổi A/D Tạomã
Bộ biếnđổi A/D Tạomã
(20)
1,25 MHz kênh 1
1,25 MHz kênh 20
. ..
(1)
(1)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
của mỗi cuộc đàm thoại đi qua bộ biến đổi A/D và sau đó chiếm một khe thời
gian trong kênh analog 30 kHz.
4. CDMA
Trong kỹ thuật CDMA, tín hiệu mang tin ( ví dụ như tiếng nói) được biến
đổi thành tín hiệu digital, sau đó được trộn với một mã giống như mã ngẫu nhiên.
Tín hiệu tổng cộng, tức tiếng nói cộng với mã giả ngẫu nhiên, khi đó được phát
trong một dải tần rộng nhờ một kỹ thuật gọi là trải phổ.
Không giống FDMA hay TDMA, truyền dẫn trải phổ mà CDMA sử dụng
đòi hỏi các kênh có dải thông tương đối rộng (Thường là 1,25 MHz). Tuy nhiên
theo tính toán lý thuyết thì CDMA có thể chứa được số thuê bao lớn gấp khoảng
20 lần mà FDMA có thể có trong một dải thông tổng cộng như nhau .
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
8
8
8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
Hình vẽ trên là một minh hoạ của kỹ thuật CDMA. Dải thông tăng từ 30
kHz lên 1,25 MHz, nhưng trong dải thông này bây giờ còn xấp xỉ 20 cuộc đàm
thoại. Mỗi đường thoại analog trước hết được biến đổi thành digital nhờ bộ biến
đổi A/D đúng như với TDMA. Tuy nhiên sau đó thêm một bước nữa là chèn một
mã đặc biệt qua một bộ tạo mã. Sau đó tín hiệu được phát đi, trải rộng thêm 1,25
MHz dải thông chứ không chiếm một khe thời gian riêng trong dải này.
Các đặc tính tiên tiến của thông tin di động sử dụng kỹ thuật CDMA:
Tái sử dụng tần só:
Trong các hệ thống thông tin di động TDMA, mỗi tần số được tái sử dụng
lại tại các tế bào cách nhau một cự ly nhất định. Nhưng trong hệ thống sử dụng
kỹ thuật CDMA, một tần số được sử dụng trên cc tế bào kề nhau. Với việc tái sử
dụng tần số, ở mức độ giao thoa cho phép có thể đạt dung lượng của hệ thống
cao hơn nhiều so với các hệ thống di động dùng kỹ thuật FDMA hoặc TDMA.
Dung lượng đạt cao hơn:
Trong hệ thống di động CDMA, khoảng 27 cuộc gọi tốc độ 9,6 Kb/s có thể
làm việc đồng thời trong một sector và 18 cuộc gọi tốc độ 14,4 Kb/s đồng thời
cho một sector. Dung lượng của hệ thống CDMA lớn gấp 13,5 lần so với hệ
thống di động AMPS, và lớn gấp 5 lần so với hệ thống di động TDMA.
Khả năng chuyển vùng mềm:
Quá trình máy di động di chuyển trong vùng phủ sóng có thể xảy ra ba loại
chuyển vùng khác nhau là: Chuyển vùng cứng (Máy di chuyển giữa các LA kề
nhau hay giữa các BSC), chuyển vùng mềm (Máy di chuyển giữa các BTS của
cùng một BSC) và chuyển vùng mềm hơn (Máy di chuyển giữa các sector của
cùng một BTS).
Trong khi hệ thống di động TDMA sử dụng kỹ thuật chuyển vùng cắt
trước khi nối thì trong công nghệ CDMA lại sử dụng kỹ thuật nối trước khi cắt.
Khi đang di chuyển, máy di động vẫn tiếp tục dò tìm tín hiệu dẫn đường của các
trạm thu phát bên cạnh. Nó so sánh tín hiệu thu được của các trạm lân cận với tín
hiệu của trạm đang kết nối. Khi cường độ thu của trạm lân cận đạt đến một mức

ngưỡng nào đấy thì việc chuyển vùng mềm có thể sẽ được thực hiện. Lúc này,
máy di động gửi bản tin đến trạm điều khiển trung tâm (BSC). Trạm trung tâm
thực hiệ kết nối máy di động và trạm thu phát mới trong khi vẫn giữ đường kết
nối ban đầu. Chỉ sau khi thực hiện thành công việc kết nối rồi mới cắt liên lạc với
trạm cũ. Ưu điểm nổi bật của chuyển vùng mềm và chuyển vùng mềm hơn là loại
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
9
9
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
trừ được các hiện tượng rơi cuộc gọi hay gán đoạn thông tin trong khi máy di
động di chuyển trong vùng giáp danh giữa các BTS hoặc giữa các sector trong
cùng một BTS.
Tính đa dạng của phân tập:
Phân tập là một phương pháp hiệu quả để giảm fading. Có ba loại phân
tập là:
• Phân tập theo thời gian dùng kỹ thuật chèn mã, tách lỗi và sửa sai.
• Phân tập theo khoảng cách: thiết kế nhiều cặp antenthu tại một trạm
gốc BTS, thiết lập nhiều đường báo hiệu (chuyển vùng mềm) để kết
nối với máy di động đồng thời với hai hoặc nhiều BTS.
• Loại phân tập dùng phương pháp thu đa đường là phân tập cao nhất
nhờ đặc tính duy nhất của CDMA là thu/phát dùng mã PN mà các
hệ thống vô tuyến di động khác không có. Nhờ có bộ tương quan
song song mã PN, nó xác định tín hiệu thu theo mỗi đường sau đó tổ
hợp và giải điều chế tín hiệu thu được. Fading có thể xuất hiện trong
mỗi tín hiệu thu được nhưng không có tác động đến các đường thu
khác nếu không có sự tương quan PN giữa các đường thu. Vì vậy
tổng tín hiệu thu được có độ tin cậy rất cao vì khả năng có fading
đồng thời trong tất cả các tín hiệu là rất thấp.
Với việc ứng dụng nhiều loại phân tập, các kỹ thuật vô tuyến di động dùng

kỹ thuật CDMA khắc phục được các hiện tượng gián đoạn cuộc gọi, cải thiện
đáng kể chất lượng thoại và truyền số liệu.
Điều khiển tự động công suất phát:
Công suất phát của máy di động được tự động điều chỉnh sao cho tất cả
các máy di động trong một vùng phục vụ có thể thu được với đọ nhạy trung bình
tại bộ thu của trạm gốc BTS. Bộ thu CDMA của trạm gốc BTS chuyển tín hiệu
thu được từ máy tương ứng thành thông tin số băng hẹp. Khi đó tín hiệu thu được
của các máy di động còn lại là tín hiệu nhiễu của băng rộng. Thủ tục thu hẹp
băng nhằm nâng cao tỷ số S/N lên đến mức cao nhất. Dung lượng của hệ thống
đạt được là lớn nhất khi tín hiệu thu được tại BTS từ các máy di động có tỷ số
S/N đạt giá trị cao nhất. Trạm BTS cung cấp chức năng mở mạch điều khiển
công suất qua việc cung cấp cho máy di động một hằng số công suất. Hằng số
này liên quan đến các yếu tố như tải, tạp âm của BTS, tăng ích của anten và
khuếch đại công suất. Các thông tin này được gửi tới máy di động như một bản
tin thông báo, thông qua mạch đóng trạm gốc BTS điều chỉnh cống suất mạch
mở để máy di động giữ được công suất phát tối ưu nhất. Trạm gốc cứ sau khoảng
thời gian 1,25 ms lại so sánh tín hiệu thu được từ máy di động với giá trị ngưỡng
biến đổi và BTS điều khiển máy di động điều chỉnh công suất phát đến khi đạt
kết quả tốt. Mục đích của việc điều khiển công suất phát của trạm gốc còn đạt
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
10
10
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
mục tiêu giảm công suất phát của máy di động mỗi khi ở trạng thái rỗi hoặc ở vị
trí gần BTS. Với kêt quả này công suất sẽ tập trung cung cấp cho các máy ở vùng
có nguy cơ thu gián đoạn hay máy di động đang ở vị trí xa BTS.
Công suất phát thấp:
Việc giảm tỷ số S/N không những làm tăng dung lượng hệ thống mà còn
có tác dụng giảm công suất phát để khắc phục tạp âm và giao thoa. Khi giảm

công suất phát, sẽ giảm được giao thoa Và bán kính phục vụ của một trạm gốc có
thể đạt lớn hơn, số lượng trạm gốc BTS cần ít hơn so với các hệ thống di động
TDMA.

Bảo mật cuộc gọi:
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật thông tin rất cao vì tạo
được mã PN riêng biệt cho mỗi máy, vì vậy dùng máy thu khác để nhận dạng
hay tìm kiếm là rất khó khăn.
5. So sánh các công nghệ FDMA, TDMA với CDMA ứng dụng trong thông
tin di động tế bào:
Trong FDMA mỗi một khe tần số được dành riêng cho một người sử dụng
và người này sẽ dùng khe tần số này suốt quá trình cuộc gọi . Trong sơ đồ
TDMA mỗi người dùng được cấp cho một khe thời gian trong quá trình gọi. Số
lượng người dùng được quyết định bởi số lượng các khe thời gian hay tần số
khác nhau có sẵn. Trong sơ đồ CDMA tất cả các người dùng phát đồng thời và
trên một tần số. Tín hiệu được phát đi chiếm toàn bộ dải thông của hệ thống và
các dãy mã được sử dụng để phân biệt người sử dụng này với người sử dụng kia.
CDMA hơn hẳn so với các kỹ thuật đa truy nhập khác. Nó có thể tính
được phương sai trong hàm truyền của kênh gây ra bởi bộ chọn lọc tần số. Các
máy thu CDMA được thiết kế để tận dụng ưu điểm từ đặc tính nhiều đường liên
quan đến fading chọn lọc tần số và để làm giảm tối thiểu ảnh hưởng của chúng
đến dung lượng của hệ thống.
Ưu điểm chủ yếu về dung lượng của CDMA có được trong môi trường vô
tuyến đa tế bào. Trong thông tin di động trước đây một trạm gốc công suất lớn
được sử dụng để phủ sóng cho một vùng rộng lớn. Hệ thống này bị hạn chế khắt
khe về mặt băng tần và không thể đáp ứng các dịch vụ di động. Trong hệ thống
điện thoại di động tế bào, máy phát của trạm gốc đơn lẻ được thay thế bởi rất
nhiều các trạm gốc có công suất nhỏ hơn, mỗi máy phát phủ sóng cho một vùng
có dạng tổ ong, gọi là một tế bào. Trong các hệ thống FDMA hay TDMA mỗi tế
bào được chia cho một phần tử của dãy tần số có sẵn. Dãy tần được dùng trong

TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
11
11
11
G
B
C
DF
A
E
G
B
C
DF
A
E
G
B
C
DF
A
E
G
B
C
DF
A
E
G
B

C
DF
A
E
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
một tế bào có thể được sử dụng lại trong tế bào khác cách đó đủ xa sao cho tín
hiệu trong hai tế bào này không gây nhiễu đến nhau. Số K tế bào sử dụng hết
toàn bộ phổ tần có sẵn được gọi là cluster (cụm). Các cluster được bố trí như
hình vẽ sau:


Hình vẽ: Cấu trúc cơ bản của hệ thống tế bào
Những tín hiệu cơ bản của người sử dụng khác đồng thời trên cùng băng
tần sẽ gây ra nhiễu đồng kênh. Nhiễu đồng kênh là một tham số giới hạn của hệ
thống vô tuyến di động. Phương pháp tái sử dụng tần sổ trong TDMA/FDMA và
FM/FDMA gây ra nhiễu đồng kênh vì có cùng một dải tần được sử dụng lại ở
một tế bào khác. Việc sử dụng các cluster 7 tế bào trong nhiều hệ thống vô tuyến
di động là không đủ để tránh hiện tượng nhiễu đồng kênh. Có thể tăng K lớn hơn
7 để giảm nhiễu đồng kênh nhưng sẽ làm giảm số lượng các kênh trong một tế
bào, do vậy sẽ làm giảm dung lượng của hệ thống. Tương tự nếu giữ nguyên hệ
số tái sử dụng là 7 và chia tế bào thành những vùng nhỏ hơn. Mỗi tế bào được
chia thành ba hoặc sáu vùng nhỏ sẽ sử dụng ba hoặc sáu anten định hướng tương
ứng tại trạm gốc phục vụ cho cả thu lẫn phát. Mỗi vùng nhỏ này sử dụng một dải
tần riêng, khác với dải tần của các vùng kia. Thí dụ, nếu một tế bào được chia
thành ba vùng nhỏ thì nhiễu thu được trên anten định hướng chỉ sấp xỉ một phần
ba của nhiễu thu được trên anten vô hướng đặt tại trạm gốc. Sử dụng tế bào chia
nhỏ thành ba vùng thì số lượng người dùng trong một tế bào có thể tăng thêm
gấp ba lần trong cùng một cluster.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
12

12
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
Một vấn đề quan trọng khác trong việc tăng dung lượng của hệ thống là
tính tích cực của thoại. Trong một cuộc thoại giữa hai người, mỗi người chỉ nói
khoảng 35% đến 40% thời gian và nghe hết thời gian còn lại. Trong hệ thống
CDMA tất cả những người sử dụng cùng chia sẻ một kênh vô tuyến. Khi những
người sử dụng trên kênh đang liên lạc không nói thì những người sử dụng đang
đàm thoại khác sẽ chỉ chịu ảnh hưởng rất nhỏ của nhiễu. Do vậy việc giám sát
tính tích cực của tiếng nói làm giảm nhiễu đa truy nhập đến 65%. Điều này dẫn
đến việc tăng dung lượng của hệ thống lên hệ số 2,5.
Trong đa truy nhập FDMA hoặc TDMA việc người sử dụng được phân
chia tần số hoặc thời gian trong thời gian diễn ra cuộc gọi và hệ thống cấp lại hai
tài nguyên này cho hai người khác trong khoảng thời gian rất ngắn khi kênh ấn
định yên lặng là không thực tế vì điều này yêu cầu phải chuyển mạch rất nhanh
giữa những người sử dụng khác nhau. Trong FDMA và TDMA việc tổ chức tần
số là yêu cầu khó khăn vì nó kiểm soát nhiễu đồng kênh. Trong hệ thống CDMA
chỉ có một kênh chung nên không cần thực hiện tổ chức tần số.
Trong FDMA và TDMA, khi máy di động ra khỏi vùng phủ sóng của tế
bào trong quá trình đàm thoại thì tín hiệu thu được sẽ bị yếu đi và trạm gốc sẽ
yêu cầu chuyển giao (handover). Hệ thống sẽ chuyển mạch sang một kênh mới
khi cuộc gọi tiếp tục. Trong CDMA các tế bào khác nhau, khác nhau ở chỗ sử
dụng các dãy mã khác nhau nhưng giống nhau là đều sử dụng cùng phổ tần. Do
đó không cần phải thực hiện handover từ tần số này qua tần số khác. Chuyển
giao như vậy được gọi là chuyển giao mềm (soft handover).
Trong hệ thống CDMA không có một giới hạn rõ ràng về số lượng người
dùng như trong FDMA và TDMA. Tuy vậy chất lượng hoạt động của hệ thống
đối với tất cả những người sử dụng giảm ít nhiều khi số lượng người sử dụng
cùng liên lạc tăng lên. Khi số người sử dụng tăng lên đến mức độ nào đó thì sẽ
khiến cho nhiễu có thể làm cho tiếng nói trở nên khó hiểu và gây mất ổn định hệ

thống. Tuy nhiên trong CDMA ta quan tâm đến điều kiện “phong toả mềm”, có
thể giải toả được trái với điều kiện “phong toả cứng” như trong TDMA và
FDMA khi mà tất cả các kênh đều bị chiếm.
Hệ thống CDMA cũng có một vài nhược điểm. Hai nhược điểm nổi bật là:
hiệu ứng tự nhiễu và hiệu ứng xa gần. Hiệu ứng tự nhiễu do các dãy mã không
trực giao gây ra. Trong hệ thống vô tuyến di động các máy di động truyền tin độc
lập với nhau, tín hiệu của chúng không đến trạm gốc một cách cùng lúc. Do trễ
thời gian của chúng là phân bố ngẫu nhiên nên sự tương quan chéo giữa các tín
hiệu thu được từ những người sử dụng là khác không. Để nhận được nhiễu có
mức thấp tất cả tín hiệu phải có tương quan chéo nhỏ và mọi trễ thời gian tương
đối. Tương quan chéo giữa các ký tự có được bằng việc thiết kế một tập các dãy
trực giao. Tuy nhiên không có một tập dãy mã nào được biết là hoàn toàn trực
giao khi được dùng trong hệ thống không đồng bộ. Các thành phần không trực
giao của tín hiệu của những người sử dụng khác sẽ xuất hiện như là nhiễu trong
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
13
13
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
tín hiệu điều chế mong muốn. Nếu sử dụng máy thu có bộ lọc thích ứng trong hệ
thống như vậy thì số lượng của người sử dụng bị hạn chế bởi nhiễu gây ra bởi
những người sử dụng khác. Điều này khác với trong các hệ thống TDMA và
FDMA, trong các hệ thống này tính chất trực giao của tín hiệu thu được bị duy
trì bằng việc chọn lọc và đồng bộ chính xác.
Hạn chế chính của CDMA là hiệu ứng xa gần. Hiện tượng này xuất hiện
khi một tín hiệu yếu từ một máy di động ở xa thu được tại trạm gốc bị chèn ép
bởi tín hiệu mạnh từ nguồn nhiễu đó. Tín hiệu nhiễu với công suất lớn hơn n lần
công suất tín hiệu mong muốn sẽ tác dụng gần như là n tín hiệu nhiễu có công
suất bằng công suất của tín hiệu. Để khắc phục hiệu ứng xa gần trong hầu hết các
ứng dụng CDMA người ta sử dụng các sơ đồ điều khiển công suất. Trong hệ

thống tế bào điều khiển công suất được thực hiện bởi các trạm gốc, các trạm này
định kỳ ra lệnh các máy di động điều chỉnh công suất máy phát sao cho tất cả các
tín hiệu thu được tại trạm gốc với mức công suất là như nhau.

TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
14
14
14
4
1
2
5
7
6
3
4
1
2
5
7
6
3
4
1
2
5
7
6
3
K= 7

4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
K= 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
CHƯƠNG III : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AMPS
1. Giới thiệu chung
AMPS là hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT&T và Motorola- Mỹ
đề xuất sử dụng vào năm 1982. Để sử dụng hiệu quả hơn nguồn tần số có giới
hạn nên vùng phục vụ rộng của nó được phân chia thành các cell nhỏ và dịch vụ
cung cấp sử dụng một tần số nhất định với một công suất nhỏ để cho phép các
BS ở cách xa một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó
một cách đồng thời. Sau đó, người ta coi vùng phục vụ tương ứng như một hình
lục giác để làm đơn giản hoá việc thiết kế và tính toán lý thuyết về mạng điện
thoại di động.
Tái sử dụng tần số liên quan đến việc định vị các BS để tái sử dụng các tần
số chính xác, không phải sử dụng cùng một tần số giữa các BS kề nhau mà chỉ sử

dụng lại ở một khoảng cách nhất định hoặc xa hơn nhằm làm giảm giao thoa giữa
các kênh giống nhau.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
15
15
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
Ngoài ra còn có các mẫu tái sử dụng tần số ứng với K= 12 hoặc 19. Qua
hình vẽ cho ta thấy các cụm mẫu tái sử dụng tần số của các BS với tất cả các
băng tần có thể, số lượng cell trong cụm đó gọi là yếu tố tái sử dụng tần số (K).
Trong trường hợp này thì hiệu quả tái sử dụng tần số nếu một anten định
hướng được sử dụng tại BS, vì giao thoa tần số chỉ ảnh hưởng đến các BS sử
dụng cùng một kênh trong anten phát xạ định hướng. Và vì vậy giao thoa ở các
kênh chính tăng (Thông thường sử dụng vùng phủ sóng 120
0
- sử dụng 3 sector
trong một cell).
Khi xuất hiện trạng thái chuyển vùng thì tín hiệu đã được kết nối với BS
có khả năng thu nhận tín hiệu tốt. Trong trạng thái chuyển vùng thì kênh bị ngắt
trong khoảng thời gian ngắn (150 ms) và chuyển vùng sẽ bị trì hoãn hoặc bị cản
trở trong trường hợp không có kênh trong cell. Dịch vụ chuyển vùng ngoài hệ
thống thông thường được cung cấp trong một vùng phục vụ khác, do một hệ
thống khác điều khiển mà thuê bao nói đến không đăng ký.
2. So sánh một số các thông số giữa các hệ thống analog
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
16
16
16
±
SS

AUC
MS
EIR
MSC
HLR
BSS
BSC
BTS
VLR
ISDN
OMC
PSPDN
PLMN
PSTN
CSPDN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
* Bao gồm cả các kênh dự trữ cho GSM .
CHƯƠNG IV : CẤU TRÚC MẠNG GSM
1. Cấu trúc mạng GSM

TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
17
17
17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
OSS : Hệ thống khai thác và hỗ trợ
AUC : Trung tâm nhận thực
HLR : Bộ ghi định vị thường trú
MSC : Tổng đài di động
BSS : Hệ thống trạm gôc

BSC : Đài điều khiển trạm gốc
OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
PSPDN: Mạng chuyển mạch gói công cộng
PSDN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
SS : Hệ thống chuyển mạch
VLR : Bộ ghi định vị tạm trú
EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị
BTS : Đài vô tuyến gốc
MS : Máy di động
ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ
CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng
2. Hệ thống GSM
Hệ thống này được chia thành hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm
gốc BSS, mỗi hệ thống này có một số chức năng tại đó thực hiện tất cả các chức
năng của hệ thống. Và những khối chức năng này được thực hiện ở các thiết bị
khác nhau.
Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều cell vô tuyến cạnh
nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi cell có một
trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này
khác với các kênh được sử dụng ở các cell lân cận để tránh nhiễu giao thoa.
+ Một bộ điều khiển trạm gốc BSC sẽ điều khiển một nhóm BTS. BSC
điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất.
+ Một MSC (trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động ) phục vụ một số
bộ điều khiển trạm gốc, MSC điều khiển các cuộc gọi tới và đi từ mạng chuyển
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
18
18
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG

mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di
động mặt đất công cộng PLMN và các mạng số liệu công cộng PSDN, và có thể
là các mạng riêng.
Các khối nói trên đều tham gia vào việc nối thông giữa một trạm di động
MS và một thuê bao di động ở PSDN. Nếu không thể thực hiện một cuộc gọi đến
MS ta sẽ không cần bất cứ một thiết bị nào khác. Vấn đề nảy sinh khi ta muốn
thực hiện một cuộc gọi kết cuối ở MS .người gọi hầu như không biết MS được
gọi ở đâu. Vì thế cần có một số cơ sở dữ liệu mạng để theo dõi MS. Cơ sở dữ
liệu quan trọng nhất là bộ đăng ký thường trú HLR. Khi một thuê bao di động
mua một đăng ký từ một hãng khai thác GSM, thuê bao di động này sẽ được
đăng ký ở HLR của hãng này. HLR chứa các thông tin về thuê bao như các dịch
vụ bổ xung và các tần số nhận thực, quyền thâm nhập của thuê bao, các dịch vụ
mà thuê bao đăng ký, các số liệu động về vùng mà ở đó đang chứa thuê bao của
nó (Roaming), trong HLR còn tạo báo hiệu số 7 trên giao diện với MSC. Ngoài
ra sẽ có thông tin về vị trí của MS tức là hiện thời vị trí của MS ở đâu thuộc
MSC nào. Thông tin này thay đổi khi MS di động. MS sẽ gửi thông tin về vị trí
thông qua MSC/HLR đến HLR của mình, nhờ vậy đảm bảo phương tiện để thu
một cuộc gọi.
2.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS)
Hệ thống con chuyển mạch (SS): bao gồm các chức năng chuyển mạch
chính của GSM cũng như 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 người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của
MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt
MSC giao tiếp với hệ thống con BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua
G-MSC.
SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng khả năng truyền tải của
các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hay báo hiệu giữa
các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh

chung số 7, mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS
trong một hay nhiều mạng GSM. MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và
quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. Một tổng đài MSC thích hợp
cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê
bao trung bình).
• Khối IWF:
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm
truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng
tương tác IWF. IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
19
19
19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở
trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
• Khối HLR :
Giữ các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông
không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí
hiện thời của thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả
năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một
chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao AUC.
• Khối trung tâm nhận thực AUC ;
Được nối đến HLR chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số
nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đương vô tuyến cũng
được AUC cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng
biệt cho từng thuê bao cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết
khác về thuê bao và phải được bảo vệ chống mọi thâm nhập trái phép.
• Bộ ghi định vị tạm trú 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 VLR. Ngay cả khi MS lưu động vào một vùng
MSC mới. VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời
HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC nào. Nếu sau đó MS muốn
thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một
cuộc gọi mà không cần hỏi HLR có thể coi VLR như một HLR phân bố. VLR
chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC.
• Tổng đài di động cổng GMSC :
Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM /PLMN sẽ được định tuyến cho
tổng đài vô tuyến cổng Gateway-MSC. Nếu người nào đó ở mạng cố định PSTN
muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuê bao di động của mạng GSM. Tổng
đài tại PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này đến MSC có trang bị một chức năng được
gọi là chức năng cổng. Tổng đài MSC này gọi là MSC cổng và nó có thể là một
MSC bất kỳ ở mạng GSM. GMSC sẽ phải tìm ra vị trí của MS cần tìm. Điều này
được thực hiện bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời khi đó MSC
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. Như vậy có thể nối thông một
cuộc gọi ở GSM có sự khác biệt giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuê bao.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
20
20
20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
2.2. Trạm di động(MS) :
MS là một đầu cuối di động, có thể đặt trên ô tô hay xách tay. Tại GSM có
một khối nhỏ gọi là modun nhận dạng thuê bao SIM, là một khối vật lý tách
riêng chẳng hạn là một IC Card còn gọi là card thông minh SIM cùng với thiết bị
trạm hợp thành trạm di động. Không có SIM, MS không thể thâm nhập đến
mạng trừ trường hợp gọi khẩn. Khi liên kết đăng ký thuê bao với card SIM chứ
không phải với MS.
Đăng ký thuê bao có thể có thể sử dụng trạm MS khác như của chính

mình. Điều này làm nẩy sinh vấn đề MS bị lấy cắp, vì không có biện pháp để
chặn đăng ký thuê bao nếu bị lấy cắp thì khi đó sẽ cần một cơ sở dữ liệu chứa số
liệu phần cứng của thiết bị: thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (nhưng hiện nay ở
Việt Nam thì người ta không dùng thiết bị này nữa bởi vì khi có EIR thì nó yêu
cầu máy có chỉ tiêu chất lượng tốt. Do kinh tế thị trường thì không phải ai cũng
có thể mua một máy có chất lượng đạt yêu cầu ). EIR được nối Với MSC qua
một đường báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng
cách này có thể cho một MS không được thâm nhập.
2.3. Hệ thống con BSS
Là một hệ thống đặc thù riêng cho tính chất tổ ong vô tuyến của GSM.
BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến,
vì thế nó bao gồm các thiết bị thu phát đường vô tuyến và quản lý các chức năng
này. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS. Tóm laị, BSS thực
hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các
trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác BSS cũng phải được điều
khiển, do đó nó được đấu nối với OSS.
BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện
với MSC.

Khối BTS:
Một BTS 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 các chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU là khối
chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá
và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện
thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của
BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và
MSC.
Khối TRAU:
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6

21
21
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi giữa tiếng 64kbit/s
luật A và tiếng RPE LTP 13 kbit/s cũng như thích ứng tốc độ giữa các khung 3.6,
6, 12 kbit/s sử dụng ở giao diện vô tuyến. TRAU được điều khiển bởi BTS. Nếu
nó được đặt bên ngoài BTS thì việc điều khiển được thực hiện bởi báo hiệu trong
băng bằng cách sử dụng một số bit dự trữ ở trong khung 320 bit của các kênh lưu
lượng 16 kbit/s trong đó chỉ có 13 kbit/s được sử dụng cho việc truyền lưu lượng
các bít dự trữ nói trên là các bit điều khiển.
Khối BSC:
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh
điều khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng
kênh vô tuyến và chuyển giao. Một phía BSC được nôí với BTS còn phía kia nối
với MSC của SS. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán
đáng kể. Vai trò chính của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển
giao. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và
BSC là giao diện Abit.
2.4. Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS)
Được nối tới tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC.
OSS có các chức năng chính sau:
Quản lý mạng tế bào :
Tại PLMN lớn cần xử lý rất nhiều số liệu, các thủ tục chi tiết, các công cụ
quản lý phụ thuộc cơ quan chịu trách nhiệm về mạng.
Số liệu tổng đài và số liệu hệ thống điện thoại di động, cơ sở dữ liệu này
chứa tất cả các nội dung của cơ sở dữ liệu về dữ liệu đang được giữ tại
MSC/BSC. Có thể kiểm tra tại chỗ trước đưa nó vào hoạt động.
Số liệu cell: chứa tất cả các dữ liệu ở các cell PLMN.
Quản lý đăng ký thuê bao:

Bao gồm các hoạt động đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và
xoá thuê bao khỏi mạng, đăng ký thuê bao rất phức tạp gồm nhiều dịch vụ và
tính năng bổ xung. Nhà khai thác phải có thể thâm nhập tất cả các thông số nói
trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi.

Quản lý chất lượng :
Có một số chức năng đo đạc ở GSM, nội dung chức năng đo đạc sơ cấp
này được thực hiện ở phần tử mạng chịu trách nhiệm về đối tượng đo, chẳng hạn
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
22
22
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
các số liệu định hướng theo cuộc gọi được thực hiện ở MSC sau, đó số lượng đo
sơ cấp được gửi tới OSS và được lưu trữ ở đấy.
Các phép đo đó là:
• Đo lưu lượng các tuyến
• Đo lưu lượng các loại lưu lượng
• Đo về độ phân tán lưu lượng
Đối tượng chính để đo ở mạng vô tuyến là cell.
3. Cấu trúc địa lý của mạng
Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc
gọi vào tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi, ở một mạng di động
cấu trúc này rất quạn trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng.
Vùng mạng:
Tổng đài vô tuyến cổng GMSC kết nối các đường truyền giữa mạng
GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức
tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM
sẽ được định tuyến đến một hay nhiều tổng đài vô tuyến cổng GMSC.
Vùng phục vụ MSC/VLR:

Vùng MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định
tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được
nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ như là một bộ phận của mạng được định nghĩa như một
vùng mà ở đó có thể đạt đến trạm di động nhờ việc MS này được ghi lại ở một bộ
định vị khác (VLR).
Một vùng mạng GSM được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ
MSC/VLR.
Vùng định vị (LA-location Area):
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị. Vùng
định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một trạm di động có
thể chuyển động tự do 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 được phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị gọi.
Vùng định vị có thể có một số cell và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó
chỉ phụ thuộc vào một MSC/VLR.
Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng
vùng định vị LAI.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
23
23
23
Số TT Tên lớp Mô hình tương đương ở GSM Nhiệm vụ 7 ứng dụng / Ngưòi sử dụng 6 Trình bày 5 Phiên / Mạng 4 Giao vận 3 Mạng Quản lý cuộc gọi Quản lý di động Quản lý RR (*) 2 Liên kết Tập trung Phân đoạn Mạng GSM Thừa nhận 1 Vật lý Phát hiện lỗi Mã hoá kênh Điều chế
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
Vùng định vị được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái
hoạt động.
Ô (cell):
Vùng định vị được chia thành một số ô, là một vùng bao phủ vô tuyến
được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI).
Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm

gốc (BSIC).
4. Mô hình tham chiếu OSI
GSM là một hệ thống rất phức tạp, cần phải được quy hoạch và tổ chức cả
ở việc qui định và việc thực hiện thực tế của nó. Một mô hình để xây dựng các
mạng thông tin số liệu thông thường đã được tổ chức các tiêu chuẩn quốc tế
(ISO) cung cấp ở dạng mô hình liên kết các hệ thống mở (OSI). Các chi tiết kỹ
thuật của GSM hay các khuyến nghị đã được định nghĩa đầy đủ ở ba lớp dưới
của mô hình OSI này.
(*) RR : Tài nguyên vô tuyến (Radio Resource)
Hình vẽ: Mô hình OSI và việc sử dụng ba lớp dưới ở hệ thống GSM
+ ở lớp thấp nhất (Lớp 1), qui định các đặc tính vật lý của truyền dẫn hay
môi trường đường truyền vô tuyến. Trong phạm vi của đường truyền vô tuyến
GSM, các qui định này bao gồm không chỉ các kiểu điều chế tần số mà còn bao
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
24
24
24
Speech Speech
User data
Signalling
User data
Bulk frames-request acknowledgement
Signalling
. . . . . .
Channel coding, error protection, interleaving
Error correction de-interleaving
Bulk frames-request acknowledgement
Equalization
RF- Modulation
RF- Modulation

Layer 3
Layer 2
Layer 1
Transmitter Receiver
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÔNG TIN DI ĐỘNG
hàm cả cấu trúc các cụm và các khung hoàn toàn trong một mạch truyền dẫn
ghép kênh phân chia theo thời gian. Do việc lớp này chịu trách nhiệm về việc
hiệu chỉnh lỗi của các bít đơn trong truyền dẫn nên yếu tố mã hoá bảo vệ chống
lỗi cũng thuộc lớp này.
+ Lớp 2, lớp liên kết dữ liệu, bao gồm các thực thể linh hoạt chịu trách
nhiệm bảo vệ thông tin của các tin báo có nghĩa hoặc các khung giữa các trạm vô
tuyến. Phân đoạn truyền dẫn sẽ cấu trúc các bản tin của lớp cao hơn phù hợp với
các qui định vật lý của môi trường lớp 1 và đòi hỏi mọi tình huống một sự thừa
nhận từ đầu thu. Các bản tin tại đầu thu sẽ được cấu trúc lại từ các khung thu
được và các thừa nhận sẽ được định dạng để phát lại.
+ Lớp 3, lớp mạng, chịu trách nhiệm về quản lý tất cả các cuộc gọi và
được tới hoạt động của mạng vô tuyến. Các nhiệm vụ này được chia nhỏ hơn
thành các lớp con để quản lý việc điều khiển cuộc gọi đã thiết kế, quản lý di động
và tài nguyên vô tuyến.
+ Các lớp cao hơn được áp dụng tới tất cả các hệ thống thông tin, không
đề cập ở hình vẽ trên. Sau đây sẽ mô tả qui luật OSI biến đổi theo hoạt động của
MS ở các lớp thông tin.
TRẦN VIỆT DŨNG ĐTVT LỚP K6
25
25
25