tài liệu hệ thống viễn thông

Photo Ngân Sơn
Chương1

hệ thống thông tin số

Chuyển mạch kênh

Chuyển mạch gói

- 2 thuê bao thông tin với nhau được
cung cấp một kênh vật lý trong suốt thời
gian thông tin
- Cuộc gọi gồm 3 giai đoạn:
- Thiết lập cuộc gọi (Set up)
- Thông tin (Communication)
- Giải phóng liên kết (Reset call)

- Thông tin được chia thành
các gói có địa chỉ nguồn và
đích
- 2 thuê bao thông tin với
nhau thông qua kênh logic
(ảo)
- Các gói tin được sắp xếp và
truyền đi theo trình tự
- Bảng định tuyến xác định
địa chỉ các gói tin
- Tập hợp các bảng định
tuyến tạo thành kênh ảo

Sơ đồ khói thông tin số

Khối mã hóa nguồn:
Giảm số bit nhị phân cần để truyền bản tin
Khối mật mã hóa:
Mật mã hóa hóa bản tin gốc nhằm mục đích an ninh


1

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Khối mã hóa kênh:
Thêm các bit dư vào tín hiệu số theo một quy luật nào đó với mục đích
phát hiện và sửa lỗi xảy ra trên kênh truyền
 Khối ghép kênh:
Nhiều tuyến thông tin chia sẻ một đường truyền vật lý chung
Kiểu ghép kênh thường là TDM
 Khối điều chế:
Giúp cho dòng tín hiệu số có thể truyền qua 1 phương tiện vật lý với tốc
độ cho trước
Khối điều chế có thể thay đổi dạng xung, dịch chuyển phổ tần tín hiệu
 Khối đa truy nhập:
Cho phép nhiều cặp thu phát chia sẻ 1 phương tiện vật lý chung
 Ưu điểm:
- Phần cứng rẻ
- Dễ dàng triển khai các dịch vụ mới

- Tính tương thích và linh hoạt cao: Lưu trữ và truyền dẫn chung trên
các thiết bị
- Chi phí truyền dẫn rẻ
- Tính bảo mật cao
 Nhược điểm:
- Yêu cầu dải tần lớn
- Bắt buộc phải đồng bộ





Đường truyền tín hiệu
Truyền hữu tuyến: Các loại cáp hữu tuyến: cáp xoắn đôi, cáp
đồng trục hoặc cáp sợi quang

Ưu điểm:
Ít khi mất tuyến
-

Năng lượng tín hiệu không bị mất mát nhiều
Giao thoa giữa các hệ thống ít nghiêm trọng
Nhược điểm:
Không dễ cấu hình lại mạng
Chi phí lắp đặt lớn
2

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn
tạp

Thông tin quảng bá yêu cầu kết nối vật lý đến thuê bao phức

Truyền vô tuyến:
Ưu điểm:

-

Rẻ và dễ dàng thực hiện
Dễ thông tin quảng bá
Dễ dàng và nhanh chóng cấu hình lại mạng

Nhược điểm:


Dung lượng hạn chế
Năng lượng tín hiệu bị mất mát nhiều trong quá trình truyền
Giao thoa giữa các hệ thống

kỹ thuật số hóa tín hiệu- PCM

Hệ thống truyền dẫn PCM

3

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn

PCM đặc trưng bởi 3 quá trình:
- Lấy mẫu
- Lượng tử hóa
- Mã hóa

Khôi phục tín hiệu tương tự
Giải mã:


Tách các mã nhị phân 8 bit từ tín hiệu PCM
Chuyển mỗi từ mã nhị phân thành một xung lượng tử có biên độ tương
ứng với số mức lượng tử của từ mã đó
•

Lọc: Tín hiệu xung lượng tử được đưa qua bộ lọc thông thấp lý tưởng

có tần số cắt ωc
Đầu ra bộ lọc này nhận được tín hiệu analog là tín hiệu liên tục theo thời
gian nhờ nội suy giữa các mẫu kế tiếp nhau

4

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn

Mã hóa nguồn
Mã hóa Huffman cơ sở (basic Huffman encoding)
Thuật toán mã hóa Huffman gồm các bước sau:
(1) Sắp xếp các ký tự theo thứ tự xác suất giảm dần
(2) Gán cho hai ký tự có xác suất xuất hiện thấp với
hai nhánh (0) và (1) của cây mã
Từ hai ký tự có xác suất thấp nhất giảm còn một ký tự
với xác suất bằng tổng của hai xác suất
(3) Lặp lại từ bước (1) cho đến khi chỉ còn lại một ký
tự duy nhất với xác suất là 1
(4) Duyệt cây mã để tìm ra từ mã tương ứng với từng
ký tự của nguồn
Tạo cây mã

5

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn

6

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Ký tự

C

B

A

F

G

Từ mã

0

110

100

1111 1011

E

D

H

1010 11101 11100

Mã hóa Huffman động (Dynamic Huffman encoding)
Phương pháp mã hóa Huffman động không yêu cầu bên phát và
bên thu biết bảng mã liên quan đến dữ liệu phát, không yêu cầu
kết quả thống kê xác suất xuất hiện ký tự của nguồn tin
 Phương pháp mã hóa Huffman động cho phép cả bên phát (mã
hóa) và bên thu (giải mã) lập cây Huffman – và dẫn đến bảng mã một cách động khi ký tự được phát/thu



Mã hóa Shannon-Fano
Các bước lập mã:
1. Sắp xếp nguồn tin theo thứ tự giảm dần của xác suất xuất hiện
2. Chia nguồn tin thành 2 nhóm sao cho xác suất xuất hiện mỗi nhóm
xấp xỉ bằng nhau.
3. Gán cho mỗi nhóm ký mã 0 hay 1
4. Coi mỗi nhóm như nguồn tin mới , quay trở lại làm bước 2 , cho đến
khi mỗi nhóm chỉ còn chứa duy nhất 1 tin
5. Từ mã ứng với mỗi mỗi lớp tin là tổ hợp các ký mã các nhóm , lấy
tương ứng từ nhóm lớn đến nhóm nhỏ ( từ trái sang phải )
♦ Phương pháp chung để thực hiện
􀀹Bước1: Xác định các ký hiệu (symbols, characters cơ sở có trong
tập mã nguồn, và xác suất xuất hiện của nó.

7

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
􀀹Bước 2: Lập bảng mã cơ sở, các ký hiệu cơ sở được sắp theo thứ
tự xác suất giảm dần. dùng thuật toán chia đôi xác suất để viết từ
mã cơ sở
􀀹Bước 3: Dựa vào bảng mã cơ sở, viết mã nguồn
Ví dụ 1 : cho nguồn tin sau , lập bảng mã Shanon-Fano

Mã hoá kênh
Mã hoá kênh cho phép phát hiện lỗi và sửa lỗi. Nó làm tăng chất lượng
tin nhận được, giảm tỉ số bit lỗi BER , do đó tính chất này nên ta còn có thể
gọi là mã chống nhiễu
Để giảm lỗi nhận được nơi thu , người ta dùng một trong hai kỹ thuật
chính sau đây:
• Yêu cầu lập lại tự động (ARQ )
• Sửa lỗi trước ( FEC )
8

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Yêu cầu lặp lại tự động (ARQ Automatic Repeat request )

Khi phát hiện thấy lỗi , máy thu sẽ yêu cầu truyền lại khối số liệu đó
ARQ thường dùng trong hệ thống có tính chất sau
• Kênh truyền song công
• Độ trễ đường truyền nhỏ
• Truyền tin dạng số liệu ( Data ) . Không cần thời gian thực
ARQ không dùng trong hệ thống có tính chất sau
• Kênh truyền đơn công
• Độ trễ đường truyền lớn
• Truyền tín hiệu cần thời gian thực
1.4.2. Sửa lỗi trước - Forward error correction (FEC)
Số liệu được mã hoá trước khi truyền đi, để cho máy thu sau khi nhận
được, giải mã có thể phát hiện ra lỗi và sửa lỗi
FEC thường dùng trong hệ thống có tính chất truyền tin dạng thoại
( Voice ) và cần thời gian thực
Nếu truyền k bit có thêm (n-k) bit phát hiện ra lỗi và sửa lỗi thì tỷ lệ mã
FEC là k/n
Ví dụ :
Nếu truyền 7 bit có thêm 1 bit kiểm tra chẳn lẽ thì tỷ lệ mã FEC là 7/8
Nếu truyền 9 bit có thêm 4 bit sửa sai thì tỷ lệ mã FEC là 9/12 = ¾
Thông thường , tỷ lệ mã FEC là từ ¼ đến 7/8
Các mã được biểu thị là (n,k). Tỷ lệ mã FEC là k/n
Nếu số bit thêm vào càng nhiều , thì thông thường mã có đặc tính phát
hiện sai và sửa sai càng mạnh , nhưng lại làm giảm lưu lượng tin tức
FEC sử dụng 2 nhóm mã hoá kênh chủ yếu sau
9

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn
1. Nhóm Mã khối tuyến tính (Linear block codes- Mã không nhớ ) : Là
ánh xạ từ k ký hiệu nhị phân đầu vào sang n ký hiệu nhị phân đầu ra.
Với các ký hiệu đầu ra chỉ phụ thuộc vào k ký hiệu đầu vào
2. Nhóm mã xoắn, cuộn, kết hợp ( Convolutional codes - Mã có nhớ ) :
Là ánh xạ từ k ký hiệu nhị phân đầu vào sang n ký hiệu nhị phân đầu ra . Với
các ký hiệu đầu ra phụ thuộc vào k ký hiệu đầu vào và v ký hiệu của bộ nhớ
Nhóm mã khối ( Mã không nhớ ): bao gồm mã Hamming, mã vòng (Cyclic
code ), BCH, Reed-Solomon, Maximal-Lengths …
Ví dụ sau minh hoạ rõ về tính chất phát hiện lỗi và sửa lỗi
Khoảng cách d giữa 2 từ mã là số vị trí mà chúng có giá trị khác nhau .
Giả sử cần truyền một bộ mã gồm 2 từ mã 110 101 và 011 001 có d=3
vì chúng khác nhau tại 3 vị trí thứ 1,3,4.
Phát hiện sai : Nếu tại nơi thu , nhận được một từ mã 6 chữ số bất kỳ
mà khác 2 từ mã trên (110 101 và 011001 ) sẽ bị xem là từ mã sai.
Sửa sai : Nếu từ mã sai nhận được chỉ sai đúng 1 bit thì máy thu sẽ sửa
sai để đưa về được từ mã đúng.
Nếu từ mã sai nhận được sai trên 1 bit thì máy thu sẽ sửa sai , nhưng có
thể đưa ra từ mã sai.

Mã hoá đường truyền ( line coding )
Mục đích mã hoá đường truyền
Xét trường hợp thông tin được truyền đi trên đường dây cáp đồng. Giả
sử có 1 tín hiệu tạo ra từ các thiết bị truyền dẫn như sau

10

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn

Hình 1.5. Tín hiệu TTL.
Tín hiệu gốc này truyền trên cáp đồng sẽ gặp phải một số bất lợi:
• Mức điện áp nhận được ở đầu thu thấp do bị suy hao, tác động của
nhiễu trở nên mạnh hơn.
• Mức DC trung bình khá lớn.
• Khi xuất hiện một chuỗi bit 0 hay chuỗi bit 1 kéo dài liên tiếp thì khả
năng đồng bộ bit (clock thu theo clock phát) kém đi và có thể mất
đồng bộ.
Để khắc phục các bất lợi trên, thông tin phải được biến đổi dạng thích
hợp để có thể truyền tải trên đường truyền cáp đồng. Việc này được gọi là mã
hoá đường truyền.
Việc biến đổi tín hiệu sao cho nó có dạng sóng phù hợp với đặc tính
kênh truyền vật lý và thiết bị thu được gọi là mã hoá đường truyền ( line
coding ).

Chương 2 : mạng thông tin di động PSTN


Cấu trúc của mạng điện thoại

4.2.1. Khái niệm Mạng điện thoại có cấu tạo dạng phả hệ
􀀹Mạng có hình lưới ở phía trên đỉnh hệ thống
􀀹Mạng có hình sao ở phía đáy hệ thống
11

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Mạng phụ thuộc vào từng quốc gia. Có 4 thiết bị chính trong 1 mạng:
􀀹Thiết bị đầu cuối và trạm nội bộ
􀀹Đường nối đến thuê bao
􀀹Các trạm chuyển mạch ( Tổng đài …)
􀀹Thiết bị đường truyền ( Viba , vệ tinh , sợi quang )


Các mô hình mạng điện thoại

Cấp phường, xã: Gồm một tổng đài dung lượng khoảng vài ngàn số và hệ
thống cáp line đầu cuối về đến thuê bao. Loại tổng đài này vừa thực hiện kết
nối trực tiếp với thuê bao và thực hiện chức năng chuyển mạch trực tiếp cho
các thuê bao nội đài.
􀀹Cấp quận: Gồm các tổng đài cấp quận với dung lượng hàng chục ngàn
số, và mạng liên kết trung kế theo vị trí địa lý cho những quận gần nhau. Loại
tổng đài này không kết nối trực tiếp với thuê bao mà chỉ thực hiện chức năng
chuyển mạch cho các thuê bao nội vùng và kết nối trung gian cho các thuê
bao ngoại vùng.
􀀹Cấp tỉnh: Gồm các tổng đài cấp tỉnh với dung lượng hàng trăm ngàn số,
và mạng liên kết trung kế theo vị trí địa lý cho những tỉnh gần nhau. Loại
tổng đài này cũng không kết nối trực tiếp với thuê bao mà chỉ thực hiện chức
năng chuyển mạch cho các thuê bao nội vùng và kết nối trung gian cho các
thuê bao ngoại vùng.
􀀹Cấp khu vực: Gồm các tổng đài cấp khu vực với dung lượng hàng trăm

ngàn số, và mạng liên kết trung kế theo vị trí địa lý cho những khu vực gần
nhau. Loại tổng đài này cũng không kết nối trực tiếp với thuê bao mà chỉ thực
hiện chức năng chuyển mạch cho các thuê bao nội vùng và kết nối trung gian
cho các thuê bao ngoại vùng.
􀀹Cấp quốc gia: Gồm các tổng đài cấp quốc gia với dung lượng hàng trăm
ngàn số, và mạng liên kết trung kế theo vị trí địa lý cho những tổng đài cấp
khu vực gần nó, ngoài ra nó còn có các trung kế cửa ngõ ra quốc tế. Loại tổng
đài này chỉ thực hiện chức năng chuyển mạch cho các thuê bao gọi vào và ra
quốc tế.
12

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
b.

Kĩ thuật chuyển mạch gói

􀀹Tổng quan Chuyển mạch gói sử dụng ưu điểm của chuyển mạch
kênh và chuyển mạch tin, đồng thời khắc phục được nhược điểm của hai loại
chuyển mạch này.
Chuyển mạch gói gần giống chuyển mạch bản tin
Chỗ khác nhau là thay vì gởi 1 bản tin lớn thì người ta cắt bản tin ra thành
nhiều gói nhỏ hơn ( cở vài ngàn Byte ) và gởi các gói nầy đi
Độ lớn gói:

Nếu cắt bản tin càng nhiều gói , tận dụng khả năng truyền song song đồng

thời trên mạng , sẽ truyền nhanh hơn
• Nếu gói quá nhỏ , do mỗi gói phải chứa thêm phần header nên lượng
thông tin dư thừa phải truyền cũng nhiều hơn Mạng chuyển mạch gói bao
gồm các thành phần cơ bản sau: trạm (station), nút mạng (node) và các đường
truyền dẫn (link).
Để chống lỗi, mạng chuyển mạch gói sử dụng phương thức tự động hỏi
lại. Quá trình này đòi hỏi các trung tâm khi nhận được các gói thì xác định
xem gói đó có lỗi hay không, nếu lỗi thì nó sẽ phát yêu cầu phát lại cho trung
tâm phát.
Phụ thuộc vào đường đi các gói trong cùng 1 bản tin mà người ta chia làm
2 loại là Datagram (dg) , và mạch ảo (Virtual Circuit)
• Datagram (dg) (giao thức phi kết nối -Connectionless): Các gói đi theo các
đường độc lập riêng , phần header của các gói chứa địa chỉ của các node
mà nó đi đến
• Virtual Circuit (VC) (giao thức hướng kết nối -Connection Oriented)): Khi
có nhu cầu gởi bản tin, sẽ thiết lập mạch ảo qua các node , các gói trong
cùng 1 bản tin sẽ đi chung qua mạch ảo nầy . Phần header của các gói
không chứa địa chỉ của các node mà nó đi đến

13

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Nguyên lý hoạt động của tổng đài
• Nhận dạng thuê bao gọi nhấc máy: Tổng đài nhận dạng thuê bao gọi
nhấc máy thông qua sự thay đổi trở kháng của đường dây thuê bao. Bình

thường khi thuê bao gác máy điện trở của mạch giảm từ vài chục KΩ xuống
còn từ 150 – 1500 Ohms. Tổng đài nhận biết sự thay đổi điện trở (tức là thay
đổi trạng thái của thuê bao) thông qua bộ cảm biến.
• Tổng đài kiểm tra xem có còn line trống hay không, nếu còn thì cấp dial
tone cho thuê bao. Nếu tất cả các line đều bận thì cấp busy tone cho thuê
bao.
• Khi thuê bao nhận được dial tone thì bắt đầu quay số. Tổng đài nhận
biết thuê bao bắt đầu quay số sẽ cắt dial tone cho thuê bao và bắt đầu nhận
biết các số mà thuê bao đa quay. Tuỳ theo đặc tính của thuê bao (sử dụng ở
chế độ pulse hay tone) mà tổng đài sẽ nhận biết các số quay theo phương
pháp khác nhau.
• Nếu thuê sử dụng chế độ pulse, tổng đài sẽ nhận các xung quay nhờ các
xung được phát ra từ thuê bao. Tuỳ theo các tiêu chuẩn mà tỷ lệ giữa các
Space và Mark của các xung, thời gian ngắt giữa các xung sẽ khác nhau và số
xung phát ra (với cùng một phím bấm) cũng khác nhau
Nếu thuê bao được sử dụng ở chế độ tone, thì tổng đài sẽ nhận biết xung quay
số nhờ các tín hiệu tần số kép DTMF (Dual Tone multiple Frequency) phát ra
từ thuê bao, như hình vẽ dưới: Mỗi cặp tần số (tone) xuất hiện tối thiểu là
40ms, thời gian tối thiểu giữa hai số là 60ms
Tổng đài nhận biết các số thuê bao gửi đến và nhận xét.
• Nếu số đầu nằm trong tập thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ như
cuộc gọi nội đài.
• Nếu số đầu không nằm trong tập thuê bao của tổng đài thì tổng đài phục vụ
như một cuộc liên đài, qua trung kế và gửi phần định vị quay số sang tổng
đài đối phương để giải mã.
• Nếu mã đầu là mã gọi các chức năng đặc biệt, tổng đài sẽ thực hiện các
chức năng đó để phục vụ các yêu cầu của thuê bao.
14

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
• Thông thường, tổng đài có dung lượng nhỏ có thêm nhiều chức năng đặc
biệt làm cho chương trình phục vụ các thuê bao thêm phong phú, tiện lợi
cho người sử dụng làm tăng khả năng khai thác và sử dụng tổng đài.
• Nếu với thuê bao rãnh, tổng đài sẽ cấp chuông cho thuê bao với điện áp AC
từ 75 – 110V, tần số 20 – 25Hz. Với chu kỳ nhịp 1 giây có, 3 giây không.
• Khi thuê bao gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy này, tiến
hành cắt dòng chuông cho thuê bao được gọi một cách kịp thời để tránh
hư hỏng thuê bao.
Đồng thời tổng đài cũng cắt âm hiệu ring back tone cho thuê bao gọi và tiến
hành kết nối thông thoại cho hai thuê bao.
• Tổng đài giải toả một số thiết bị không cần thiết để tiếp tục phục vụ cho
cuộc đàm thoại khác

Chức năng của tổng đài
1. Nhận dạng số thuê bao chủ gọi: Xác định khi thuê bao nhấc ống nghe
và cuộc gọi được nối mạch điều khiển, tổng đài cấp tín hiệu mời quay số
hoặc tín hiệu báo bận cho thuê bao gọi.
2. Tiếp nhận các con số được quay: Sau khi nhận được tín hiệu mời gọi
quay số, thuê bao chủ gọi quay số thuê bao bị gọi. Tổng đài cần ghi lại các số
được quay.
3. Kết nối cuộc gọi: Sau khi tổng đài đã ghi lại các số được quay, tổng
đài phân tích và xác định số bị gọi. Sau đó tổng đài chọn kênh nối trong các
nhóm đường dây trung kế đến tổng đài có thuê bao bị gọi. Nếu tổng đài nắm
trong thuê bao nội hạt thì chỉ có một tổng đài tham gia vào việc kết nồi cuộc
gọi.

4. Chuyển thông tin điều khiển: Khi tổng đài thuê bao chủ gọi được nối
với tổng đài của thuê bao bị gọi qua tổng đài chuyển tiếp, thì hai tổng đài này
trao đổi với nhau các thông tin cần thiết về thuê bao chủ gọi, bị gọi…

15

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
5. Kết nối chuyển tiếp: Trong trường hợp tổng đài được nối đến tổng đài
chuyển tiếp thì các quá trình 3 và 4 lại được lặp lại trong quá trình xử lý cuộc
gọi, sau đó các thông tin của thuê bao chủ gọi và bị gọi được truyền đi.
6. Kết nối tại trạm cuối: Khi trạm cuối được đánh giá là trạm nội hạt,
dựa theo số thuê bao bị gọi được truyền đi thì bộ điều khiển trạng thái thuê
bao của tổng đài bị gọi được tiến hành. Nếu thuê bao bị gọi không ở trạng
thái bận thì một kênh được thiết lập để nối với kênh trung kế được chọn để
kết nối cuộc gọi.
7. Truyền tín hiệu chuông: Để kết nối cuộc gọi, tín hiệu chuông sẽ được
phát đến thuê bao bị gọi và cho đền khi thuê bao bị gọi nhấc máy trả lời. Khi
thuê bao bị gọi trả lời tín hiệu, chuông bị ngắt và thuê bao bị gọi được chuyển
sang trạng thái đàm thoại.
8. Tính cước: Sau khi nhận được tín hiệu xác nhận cuộc gọi hoàn tất từ
tổng đài, thuê bao bị gọi và cho đến khi thuê bao bị gọi nhấc máy tổng đài
chủ bắt đầu tính thời gian gọi.
9. Truyền báo tín hiệu bận: Khi tất cả các đường trung kế đến tổng đài của
thuê bao gọi đã bị chiếm hết, hoặc thuê bao đang bận thì tín hiệu báo bận sẽ
được gởi tới thuê bao chủ gọi.

10. Hồi phục hệ thống: Sau khi cuộc gọi kết thúc, tất cả các kênh nối cho
cuộc gọi đó đều được giải phóng. Ngoài ra đối với các tổng đài hiện đại ngày
nay còn có thêm nhiều chức năng khác hỗ trợ cho công tác khai thác và bảo
dưỡng.

16

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Trình tự thực hiện cuộc gọi

17

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
A gọi B , B khác tổng đài với A , B rỗi

Chương 3 mạnh thông tin di động(PLMN)
18

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Cấu trúc mạng:
Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhìn
thấy của hệ thống. MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên
ô tô.


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
đẫn ở giao diện vô tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với
kết cuối di động. Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao
SIM (Subscriber Identity Module) và thiết bị di động ME (Mobile
Equipment).
 Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem)
BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông
qua giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở
phân hệ chuyển mạch SS. Tóm lại, 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 phân hệ vận hành và bảo dưỡng OSS. Phân hệ trạm gốc
BSS bao gồm:
• Khối BTS (Base Tranceiver Station) Trạm thu phát gốc: Một
BTS bao gồm các thiết bị thu /phát tín hiệu sóng vô tuyến, an ten

và bộ phận mã hoá và giải mã giao tiếp với BSC. BTS là thiết bị
trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi
thông tin với MS qua giao diện vô tuyến. Mỗi BTS tạo ra một
hay một số khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell).
•

TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã
và phối hợp 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.
19

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn


BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.BSC có nhiệm
vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ
xa. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và
chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS, còn phía kia nối với
MSC của phân hệ chuyển mạch SS.
Các chức năng chính của BSC: Quản lý mạng vô tuyến, Quản lý trạm
vô tuyến gốc BTS,điều khiển nối thông các cuộc gọi, quản lý mạng
truyền dẫn:



Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem)

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các khối chức năng sau:
􀀹Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC
􀀹Thanh ghi định vị thường trú HLR
􀀹Thanh ghi định vị tạm trú VLR
􀀹Trung tâm nhận thực AuC
􀀹Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR
Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính
của mạng 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.


Trung tâm chuyển mạch di động MSC
Tổng đài di động MSC (Mobile services Switching Center) thường là
một tổng đài lớn 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)
20

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Quản lý di động (Mobility Management)
􀀹Tương tác mạng IWF(Interworking Function): qua GMSC
•

Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register) HLR là
cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao, các
thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. HLR
không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin
về vị trí hiện thời của thuê bao.

•

EIR: nhận diện phần cứng

•

VLR:là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ dữ lieuj tam thời về thuê bao
trong vùng phục vụ MSC được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR

Quá trình chuyển giao (handover)
Là quá trình chuyển giao việc kết nối thông tin từ một máy mobile ở
trạm BTS này đến một trạm BTS khác khi máy mobile di chuyển.
Nguyên nhân do
􀀹Tín hiệu suy giảm

􀀹Nhiễu tăng lên
􀀹Lưu lượng Cell hiện hành tăng đến ngưỡng bão hoà
Chuyển giao giữa 2 ô thuộc cùng một BSC

21

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

MS đo đánh giá đo cường độ trường lấy giá trị trung bình gửi về
BTS tần suất 2 làn trong 1s
BTS gửi kết quả về BSC(có điều khiển chuyển giao hay không)
BSC chọn BTS mới(đạt được cường độ trường thích hợp)
BSC lệnh BTS gửi 1 bản tin cũ về cho MS
MS điều chỉnh tần số mới và gửi bản tin tham nhập chuyển giao ở
khe tương ứng
MS nhận thong tin về công suất

BSC nhận thong tin thành công tuywf BTS,MS gửi bản tin hoàn
thành chuyển giao
Đường tiếng trong chuyển mạch nhóm thay đổi và BTS cũ đưa đi
lệnh tháo gỡ TCH cùng với lệnh lien kết SACCH
22

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
Chuyển giao giữa 2 ô thuộc 2 BSC khác nhau nhưng cùng
MSC.

(1). BSC cũ ( đang phục vụ ) gửi bản tin “yêu cầu chuyển giao” cùng với
nhận dạng ô mới đến MSC.
(2). MSC biết BTS điều khiển ô mới, nó gửi yêu cầu chuyển giao đến
BSC mới
(3). BSC lệnh cho BTS mới kích hoạt một kênh TCH nếu còn kênh rỗi
23

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn
(4). Khi BTS mới đã kích hoạt kênh TCH, BSC mới gửi thông tin về khe
thời gian và tần số đến MSC

(5). MSC chuyển thông tin này đến BSC cũ
(6). MSC được ra lệnh chuyển đến BTS mới
(7). MS gửi đi cụm thâm nhập chuyển giao (HO) đến BTS mới
(8). Ngay sau khi phát hiện cụm HO, BTS mới gửi thông tin vật lý chứa
định trước thờin gian và công suất ra đến MS
(9).BSC mới nhận được thông tin rằng BTS đã nhận được cụm HO
(10)BSC mới thông báo điều này qua MSC
(11).thông tin này gửi đến BSC cũ
(12) BTS giải phóng TCH và SACCH cũ MS nhận thông tin về ô mới ở
SACCH
liên kết với TCH mới

Chuyển giao thuộc các ô thuộc tổng đài khác nhau.

24

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn


Photo Ngân Sơn

(1) BSC gửi “ yêu cầu chuyển giao” đến MSC
(2) MSC yêu cầu MSC chuyển giao (MSC đích) giúp đỡ. MSC cấp phát
một số chuyển giao ( số điện thoại thông thường) để định tuyến lại cuộc gọi.
(3) Yêu cầu chuyển giao được gửi đến BSC mới
(4) Nếu có kênh TCH rỗi, BSC yêu cầu BTS kích hoạt một TCH
(5) MSC nhận được thông tin về kênh TCH mới
(6) sau khi nhận thì chuyển thông tin này trở lại MSC cũ cùng với số

chuyển giao
(7) Đường truyền được thiết lập đến MSC mới

25

Photo Ngân Sơn

Photo Ngân Sơn