nghiên cứu về đề tài “thông tin di động GSM

Lời nói đầu
Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp viễn
thông phát triển nhanh nhất và mang lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai
thác viễn thông. Đối với nhiều khách hàng viễn thông, nhất là các nhà doanh
nghiệp, thông ti di động đã trở thành một phơng tiện liên lạc không thể thiếu đợc. Các dịch vụ thông tin di động không chỉ còn hạn chế cho các khách hàng
giầu có mà đang dẫn phổ cập để trở thành dịch vụ cho mọi ngời. Ngời ta dự báo
tỷ trọng của các thuê bao di động trong tổng số các thuê bao sẽ không ngừng
tăng nhanh và sẽ đạt tới hơn 50% tổng số các thuê bao vào đầu thế kỷ XXI.
Trong phạm vi cuốn đồ án này tôi nghiên cứu về đề tài Thông tin di động
GSM. Đồ án bao gồm 3 chơng:
Chơng 1: Khái quát chung về sự phát triển của các hệ thống thông tin di
động, cấu trúc chung cũng nh tổ chức phân lớp về hệ thống tin di động GSM.
Chơng 2: Đề cập các đặc điểm truyền dẫn vô tuyến cũng nh các giao diện
trong hệ thống thông tin di động GSM.
Chơng 3: Đề cập đến vấn đề về báo hiệu ở mạng thông tin di động GSM.
Đây là hệ thống đợc xây dựng trên các công nghệ đa truy nhập TDMA,
các công nghệ đa truy nhập cũng nh các kinh nghiệm rút ra từ việc sử dụng các
công nghệ này chính là tiền đề để phát triển các hệ thống thông tin di động thế
hệ III.
Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định
và còn những vấn đề em cha hiểu biết hết. Vì vậy rất mong đợc sự đóng góp ý
kiến và bổ sung.
Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến quý báu của các thày cô giáo đã
dậy em trong những năm vừa qua.
Nhân đây em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phan Kiên đã nhiệt
tình hớng dẫn, chỉ bảo em thực hiện đồ án này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện
tử - Viễn thông và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt
nghiệp.
Hà Nội, ngày tháng .năm 2005
Sinh viên

3


Chơng1

TổNG QUAN về Hệ THốNG THÔNG TIN DI DộNG
1.1 Tổng quan về các hệ thống thông tin di động

1.1.1 Mạng thông tin động.
Mạng thông tin di động tổ ong Cellular là đơn vị nhỏ nhất của mạng, nó
có hình dạng tổ ong hình lục giác hay còn gọi là tế bào. Một hệ thống thông tin
di động tổ ong, bất kể là tơng tự hay số, về cơ bản là vô tuyến hai chiều và đợc
thiết kế để tơng tác với hệ thống nội hạt,cho phép ngời sử dụng gọi điện thoại nội
hạt và đờng dài.
Mạng thông tin di động đợc chia thành hệ thống chuyển mạch, SS và hệ
thống trạm gốc, BTS .Trong đó mỗi hệ thống chứa một khối chức năng, ở đó
thực hiện tất cả các chức năng của hệ thống.
Mạng thông tin di dộng thực hiện nh là một mạng nhiều ô vô tuyến cạnh
nhau để cùng đảm bảo vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô có một trạm vô
tuyến gốc, BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này khác
với các kênh đợc sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa.Một bộ điều
khiển trạm gốc, BTS điều khiển một nhóm BTS. BTS điều khiển các chức năng
nh: Chuyển giao, điều khiển công suất. Một trung tâm chuyển mạch các dịnh vụ
đi động, MSC phục vụ một số BSC, ngoài ra nó còn điều khiển điều khiển các
cuộc gọi đến từ mạng thoại chuyển mạch công cộng, PSTN ;mạng số liên kết đa
dịch vụ, ISDN ; mạng đi động mặt đất công cộng, PLMN ; mạng số liệu công
cộng, PDN và có thể là các mạng riêng.
Các khối nói trên đều tham gia vào việc nối thông giữa một trạm di
động,MS .Nếu không thể thực hiện một cuộc nối gọi đến MS, ta cần có một số

các cơ sở dữ liệu ở mạng để theo rõi MS và cở sở dữ liệu quan trong nhất là bộ
đăng kí vị trí thờng trú, HLR. HLR chứa thông tin về thuê bao nh: các dịch vụ bổ
sung, các thông số nhận thực. Ngoài ra sẽ có thông tin về vị trí của, MS ( hiện
thời MS đang ở vùng MSC nào? ) thông tin này thay đổi khi MS đi động. MS sẽ
gửi thông tin về vị trí (qua MSC/VLR) đến HLR của mình, nhờ vậy đảm bảo phơng tiện để thu một cuộc gọi.
Khối trung tâm nhận thực, AUC đợc nối đến HLR. Chức năng của AUC là
cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho
bảo mật. Bộ ghi định vị tạm trú, VLR là một cở sở dữ liệu chá thông tin về tất cả
các MS hiện tại đang ở vùng phục vụ của MSC. Mỗi MSC có một VLR. Ngay
khi MS lu động vào một cùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số
liệu về MS này từ HLR. đồng thời HLR sẽ đợc thông báo rằng MS đang ở vùng
nào, nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả thông tin
cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR. Có thể coi VLR nh một
HLR phân bố. VLR cũng sẽ chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng
MSC.
ở mạng thông tin đi động có một khối nhỏ đựoc gọi là Modul nhận dạng
thuê bao, SIM là một khối vật lý tách riêng: chẳng hạn nh một Card IC . SIM
4


cùng với thiết bị trạm hợp thành MS. Không có SIM, MS thông thể truy nhập đến
mạng đi động( trừ trờng hợp gọi khẩn). Khi liên kết đăng ký thuê bao với Card
SIM chứ không với MS. Đăng ký thuê bao có thể sử dụng trạm MS khác nh của
chính mình. Mặt khác ta cần một cơ sở dữ liệu chứa số liệu phần cứng của thiết
bị để chặn đăng ký thuê bao nếu thiết bị bị mất cắp nh: thanh ghi nhận dạng thiết
bị, EIR . EIR đợc nối với MSC qua một đờng báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm
tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng cách náy có thể cấm một MS có dạng không đợc
chấp thuận.
Hệ thống khai thác và hỗ trợ, OSS đợc nối đến tất cả các thiết ở hệ thống
chuyển mạch và nối đến BSC.

1.1.2 Các dặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di dộng.
Hệ thống thông tin đi động ngoài nhiệm vụ phải cung cấp các dịch vụ nh:
mạng điện thoại thông thờng, các mạng thông tin đi động phải cung cấp các dịch
vụ đặc thù cho mạng đi động để đảm bảo thông tin mọi lúc, mọi nơi
Để đảm bảo đợc các chức năng nói trên, các mạng thông tin di động phải
đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:
Sử dụng hiệu quả bằng tần số đợc cấp phát để đạt đợc dung lợng cao
Giảm tối đa mất cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ sóng
này sang vùng phủ sóng khác.
Cho phép phát triển các dịch vụ mới, nhất là các dịch vụ phi thoại
Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế
Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tiêu thụ ít năng lợng
1.1.3 Giới thiệu chung về xu hớng phát triển của mạng thông tin di động
Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong trên thế giới
đợc đa ra trên hình vẽ sau:
Năm 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000

1981
CMTS
Mỹ

NAMPS

TDMA

TDMA

IS_54B

Châu âu

TACS

CDMA

ETACS
GSM
PCN

NMT 450

Nhật Bản

NMT

NT

900

CT-2
NTT
JTACS

PS

I
M
T

AMPS

PHS

POCSAG
ERMES

FLEX

5

IS_95
U
M
T
S

2
0
0

DECT
PDC

NTACS

IS_136

F
P
L

M
T
S


6


Các hệ thống thông tin di động tổ ong tơng tự thế hệ một đợc đa ra trên
hình vẽ bao gồm:
AMPS : Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến
NAMPS : Dịch vụ điện thoại di động tiên tến băng hẹp
TACS : Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ
ETACS: Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ mở rộng
NMT 450 : Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 450MHz
NMT 900: Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900 MHz
NTT : Hệ thống do NTT phát triển
JTACS: Hệ thống thông tin truy nhập toàn cầu của Nhật
NTACS: Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ của Bắc Âu
2. Các hệ thống thông tin di động tổ ong số thế hệ hai đợc đa ra trên hình
vẽ bao gồm:
IS 54B TDMA
IS 136 TDMA
IS 95 CDMA
PDC : Hệ thống tổ ong số cá nhân
DECT : Viễn thông không dây số tăng cờng
GSM : Hệ thống thông tin di động toàn cầu
CT 2 : Điện thoại không dây 2
PCN : Mạng thông tin cá nhân
Các hệ thống nhắn tin trên hình vẽ bao gồm:

ERMS: Hệ thống nhắn tin vô tuyến Châu Âu
POCSAG: Nhóm cố vấn tiêu chuẩn hoá mã bu điện.
4. Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ hai
cộng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ thông tin di động ngay
từ các năm đầu của những năm 1990 ngời ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định
hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ITU R đang tiến hành công tác tiêu
chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT 2000 ( trớc đây là
FPLMTS ). ở Châu Âu, ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ
thống này với tên gọi là MUTS (: hệ thống viễn thông di động toàn cầu ). Hệ
thống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2GHz. Nó sẽ cung cấp rất nhiều hình loại
dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số hiệu thấp hiện nay cho đến các dịch
vụ số liệu cao, video và truyền thanh. Ngời ta cũng đang nghiên cứu các hệ
thống vô tuyến thế hệ bốn có tốc độ cho ngời sử dụng lớn hơn 2 Mbps. ở hệ
thống di động băng rộng MBS dự kiến nâng tốc độ của ngời sử dụng đến STM
1. Đối với MBS các sóng mạng đợc sử dụng ở các bớc sóng mm và độ rộng
băng tần 64GHz.
Những tính năng đạt đợc ở thế hệ hai cộng(GSM).
Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số
liệu nh: nén số liệu của ngời sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao
HSCSD , dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và số liệu 14,4 Kbps.
Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn SMS nh: móc nối các SMS,
mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tơng tác giữa các SMS
7


Các cải thiện chung nh: chuyển mạng GSM - AMSP, các dịch vụ định vị,
tơng tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối u.
Các dịch vụ tiếng với tính năng liên quan nh: Codec tiếng toàn tốc tăng cờng EFC : Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng
Dịch vụ mạng thông minh nh: CAMEL
Các dịch vụ bổ sung nh: chuyển hớng cuộc gọi, hiện tên chủ gọi, chuyển

giao cuộc gọi và dịch vụ cấm gọi đến
Tăng cờng công nghệ SIM
Các công việc liên quan đến tính cớc nh: các dịch vụ trả tiền thoại trớc,
tính cớc nóng và hỗ trợ cho u tiên vùng gia đình.
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba sẽ phải là thế hệ thông tin di động
cho các dịch vụ di động truyền thông các nhân đa phơng tiện:
Yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di động thế hệ ba:
Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phơng tiện
( mạng phải đảm bảo đợc bảo tốc độ bit của ngời sử dụng đến 2Mbps )
Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần ( dung lợng ) theo yêu
cầu. Ngoài ra cẩn đảm bảo đờng truyền vô tuyến không đối xứng với: tốc độ bit
cao ở đờng xuống và tốc độ bit thấp ở đờng lên.
Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu ( đảm bảo các kết
nối chuyển mạch cho tiếng, các dịch vụ Video, các khả năng số liệu gói cho các
dịch vụ số liệu )
Chất lợng dịch vụ phải không thua kém chất lợng dịch vụ mạng cố định,
nhất là đối với tiếng.
Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu ( bao gồm cả phần tử thông tin
vệ tinh )
Hiện nay Châu Âu và những ngời sử dụng GSM cùng với Nhật Bản đang
phát triển W-CDMA trên cơ sở UMTS, còn Mỹ thì tập trung phát triển thế hệ
hai ( IS-95 ) và mở rộng tiêu chuẩn này đến IS-2000 các tiêu chuẩn băng rộng
mới đợc xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc TDMA kết hợp CDMA.

8


1.2 CÊu tróc chung cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng

C¸c bé qu¶n lý di ®éng

C¸c VLR
kh¸c

DMH

I

AUC
I
H

G
VLR

D

TE1

Sm

MSC

HLR

B

MS

EIR

C

F

BSC

BTS

A_bis

A

X

mt0
o

TE3

Rm

mt0
o

AUX

mSC
L

Um

Rm

OS
O

C¸c bé qu¶n lý di ®éng

mt0
o
mt0
o

TE2

E

Ai

Pi

PSTN

PSPDN

W

Rx

DCE

TE2

Di

Mi

ISDN

IWF

PLMN
TA

S
TE2

R
TE2

Rv
TE2

C¸c m¹ng ngoµi

9


1.2.1 Mô hình hệ thống thông tin di động.(mô tả nh hình vẽ)
Một hệ thống thông tin di động bao gồm nhiều phần tử vật lý, chúng có
thể là các bộ phận riêng rẽ hay đặt chung với các phần tử logic khác. Tuy nhiên

các phần tử này phải tơng tác với nhau để kết hợp hoạt động. Để tơng tác, các
bản tin phải đựoc phát đi trên các giao diện giữa hai phần tử.
1.2.2 Các bộ phận chúc năng và các gioa diện đã đợc chuẩn hoá của mô
hình hệ thông thông tin di động.
1.2.2.1 Trạm di động, MS
Trạm di động, MS đợc chia thành: đầu cuồi di động, MT và các bộ tổ hợp
khác nhau của bọ thích ứng tốc độ, TA phụ thuộc vào loại hình dịch vụ đợc cung
cấp.
Trạm di động, MS ở GSM thực hiện hai chức năng:
Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đờng một
số vô tuyến.
Đăng ký thuê bao: mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi là SIM-Card.(trừ trờng hợp đặc biệt nh gọi cấp cứu) thuê bao chỉ có thể truy nhập vào mang khi
cắm thẻ này vào máy.
cấu trúc chung của một trạm di dộng(MS).
Máy thu

V

A

VDCO

Kết hợp

bộ tổng
hợp

D

điều khiển và

báo hiệu

Máyphát

A

D

Giải điều chế
cân bằng phân kênh

CODEC
Kênh

Tạo

cụm,

CODEC
tiếng

D/A
A/D

ghép

kênh ,điều chế

Trạm di động (MS) là thiết bị duy nhất mà ngời sử dụng có thể thờng

xuyên nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ô-tô hay thiết bị
xách tay (hoặc cầm tay). MS ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và
xử lý cho giao diện vô tuyến, nó còn phải cung cấp các giao diện với ngời sử
dụng (nh: micro, lao, màn hình hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc
giao diện với một số thiết bị khác ( nh : giao diện với máy tính PC, FAX )
Hầu hết các MS đợc chia thành hai bộ phận: phần vô tuyến thực hiện phát
thu, giải điều chế và phần số thực hiện các chức năng xử lý số, điều khiển và báo
hiệu. ở các máy cầm tay mới nhất các chức năng trên đợc tích hợp trên một tấm
mạch in cùng với một số vi mạch chuyên dùng.
Bộ kết hợp anten:
Ghép chung đờng thu và đờng phát vào một anten connector hay anten
gắn cố định

10


Máythu:
Bao gồm mạch vào, mạch lọc thu, bộ trộn hạ tần để biến đổi tín hiệu thu
vào trung tần, sau đó khôi phục lại tín hiệu số ở bộ ADC. Tín hiệu trung tần đợc
giải điều chế để lấy ra luồng số. Mức trung tần đợc đo để đánh giá cờng độ tín
hiệu thu đợc từ trạm gốc chủ cũng nh các máy phát ở các trạm gốc lân cận khi
cần giám sát chúng
Bộ giải điều chế, cân bằng, phân kênh:
Bộ giải điều chế: lấy ra luồng số từ trung tần, do truyền đa tia tín hiệu thu
bị méo dạng, vì thế vai trò của bộ cân bằng Viterbi là sửa các méo này
-Bộ cân bằng: có thể bù trừ đợc trễ đến 16às
- Bộ phân kênh trên cơ sở số khung phân loại tín hiệu thu từ các khe thời
gian, và các khung khác nhau vào các kênh logic tơng ứng
Bộ CODEC kênh: thực hiện giải mã hoặc mã hoá kênh cho chuỗi bit nhận
đợc (hay đa đến) bộ phân kênh (hay ghép kênh). Bộ này không chỉ xử lý các

kênh báo hiệu nh SDCCH, FACCH, SACCH mà còn xử lý các kênh tiếng. Nếu
bộ CODEC kênh phát hiện rằng cần xử lý khung báo hiệu thìn nó chuyển khung
này đến khối điều khiển và báo hiệu, còn khung tiếng đợc chuyển đến CODEC
tiếng. Trong luồng số cho tiếng có thể xuất hiện kênh báo hiệu FACCH, khi này
cờ lấy trộm phải lập 1.
Khối điều khiển và báo hiệu: Thực hiện tất cả các chức năng điều khiển
của MS. Các chức năng này bao gồm: Điều khiển công suất, chọn lựa các kênh
cần sử dụng khác nhau và rất nhiều các chức năng khác của MS. Phụ thuộc vào
chức năng cần thực hiện, các bản tin báo hiệu khác nhau, phải đợc trao đổi với
mạng, các bản tin này đợc chuẩn bị và xử lý ở khối điều khiển và báo hiệu rồi đợc chuyển đến (hoặc nhận từ khối mã hoá kênh)
Khối tạo lập khuôn cụm: đặt các bit đã mã hoá kênh vào đờng phải theo
một cấu trúc cụm tơng ứng và bổ xung thêm chuỗi hớng dẫn, các bit đuôi cờ lấy
trộm phải là 1
- Bộ ghép kênh: ấn định cho mỗi cụm một khe thời gian trong một khung
đợc đánh số để phát đi cụm. Sau khi thực hiện phân loại và sắp xếp, bộ điều chế
đặt thông tin này vào sóng mang trung tần. Máy phát chứa bộ trộn nâng tần để
chuyển tín hiệu đã điều chế ở trung tần vào băng tần 900MHz. Bộ khuếch đại
công suất tăng tín hiệu phát ra đến mức cần thiết tuỳ theo sự điều khiển của trạm
gốc, bộ lọc phát giới hạn băng tần phát vào trong kênh tần số đợc cấp phát để
đảm bảo rằng tần số đợc phát không gây nhiễu cho các kênh cấp phát để đảm
bảo rằng tần số đợc phát không gây nhiễu cho các kênh khác trong mạng GSM
hoặc các mạng vô tuyến khác.
Bộ tổng hợp tần số: đảm bảo cung cấp các chuẩn định thời cho đồng hồ
bit, đồng hồ khung và các nguồn tần số cho máy phát và máy thu. Bộ dao động
nội điều khiển bằng điện áp (VCO) đảm bảo tần số ổn định theo lệnh từ khối
điều khiển và báo hiệu. Độ chính xác tần số phát trạm di động đợc duy trì nhờ
kênh FCCH mà trạm này tìm đợc trên kênh điều khiển quảng bá. Một số MS có
thể không sử dụng trung tần và cấu trúc của khối điều khiển có thể khác nhau
tuỳ thuộc vào vi mạch chuyên dùng (ASIC).
11

12


1.2.2.2 Trạm thu phát gốc BTS
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. Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển đổi mã
và tốc độ TRAU . TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng
đặc thù riêng cho hệ thống đi động đợc tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng
tốc độ trong trờng hợp truyền số liệu, TRAU là một bộ phận của BTS, nhng cũng
có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trờng hợp nó đợc đặt giữa
BSC và MSC.
Cấu trúc chung của một trạm thu phát gốc BTS.
V

64Kbps

Máy thu

D
A

Giải điều chế ,phân kênh
cân bằng

bps

CODEC 8/13 bit

Tiếng

13/8 bit

13kbps

VDCO
hợp

bộ tổng

điều khiển
và báo hiệu

Báo hiệu

CODEC
Kênh
16kbps

V

64Kbps

Máyphát

D
A

Tạo cụm, ghép

kênh, điều chế

CODEC 8/13 bit
Tiếng 13/8 bit

BTS
A_bis

BSC

Cấu trúc chung của BTS bao gồm các khối chức năng sau:
*
Máy thu: Chứa bộ lọc tín hiệu nhiễu và lấy ra tín hiệu thu hữu ích,
sau đó tín hiệu thu đợc biến đổi vào trung tần ở bộ biến đổi hạ tần rồi đa đến xử
lý băng gốc thu (ở máy thu không đổi tần tín hiệu thu đợc đa thẳng đến khối
này), ở xử lý băng gốc thu tín hiệu đợc lấy mẫu và lợng tử bởi bộ ADC.
*
Bộ cân bằng: xử lý méo gây ra do truyền đa tia. Bộ giải điều chế lấy
ra luồng số và đa nó đến khối phân kênh. Khối này ấn định các phần khác nhau
của luồng số đến các khe thời gian và các kênh logic khác nhau tơng ứng với các
MS khác nhau
- Bộ CODEC kênh: giải mã luồng bit thu đợc từ các kênh logic khác nhau
và quyết định nếu là kênh báo hiệu thì gửi đến khối báo hiệu còn nếu là số liệu
hay tiếng thì gửi đến CODEC tiếng. CODEC cũng thực hiện phát hiện và sửa
lỗi. Nếu lỗi không sửa đợc thì khung hỏng bị loại bỏ. Có thể có hai trờng hợp
đối với CODEC tiếng
- CODEC tiếng : đợc đặt ngay ở BTS thì số liệu tiếng đợc chuyển đổi vào
tốc độ13Kbps.
- Nếu CODEC tiếng đợc đặt ở BSC thì báo hiệu trong băng đợc bổ sung
thành 16Kbps trớc khi phát đến BSC ở giao diện A-bis

13


*
CODEC tiếng: thực hiện chuyển đổi luồng só tiếng 13Kbps vào
104Kbps sau đó vào 64kbps ở đờng lên. ở đờng xuống 64Kbps đợc chuyển đổi
vào 13Kbps rồi đợc đa đến CODEC kênh.
*
Khối báo hiệu giao diện logic giữa mạng và các MS cho các bản tin
điều khiển. Rất nhiều bản tin báo hiệu đợc truyền trong suốt qua BS, các bản tin
này chỉ đi qua CODEC kênh đến thẳng MS. Trong trờng hợp này BTS không có
nhiệm vụ nào khác ngoài việc sắp xếp đúng các số liệu này ở giao diện Um. Một
số các bản tin đợc BTS đa đến khối điều khiển để xử lý. Các bản tin này bao
gồm: mật mã hoá và nhảy tần. Các bản tin khai thác và bảo dỡng chỉ đa đến chức
năng điều khiển vì chúng không liên quan gì đến hoạt động của MS
*
Khối điều khiển: thực hiện các nhiệm vụ điều khiển bên trong BS
trên cơ sở các bản tin khai thác và bảo dỡng đợc đa đến từ BSC. Tất cả các bản
tin này đợc đa qua giao diện A-bis
* Chức năng của khối lập khuôn cụm: là bổ sung thêm các chuỗi hớng
dẫn và các Bit đuôi cho các khối con đợc mã hoá từ CODEC kênh. Sau đố khối
ghép kênh thực hiện sắp xếp các cụm vào khe thời gian tơng ứng với từng MS.
Khối điều khiển thực hiện điều chế tín hiệu vào sóng mang vô tuyến vì đây là
quá trình tơng tự nên cần có bộ DAC.
* Máy phát: có các bộ lọc để loại bỏ tần số gây nhiễu cho các dịch vụ vô
tuyến khác. Nó cũng điều khiển mức công suất ra tuy theo nhóm công của BS và
nếu điều khiển công suất đợc thực hiện ở BS thì có thể thiết lập mức công suất
khác nhau cho từng khe thời gian.
* Bộ tổng hợp: đảm bảo cung cấp tần số cho các máy khác nhau của
BTS. Thông thờng bộ này đợc đồng bộ với đồng hồ của BSC đôi khi có thể có

đồng hồ riêng.
1.2.2.3 Bộ điều khiển trạm gốc, BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cảc các giao diện vô tuyến thông qua các
lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định,
giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC đợc
nối với BTS còn phía kia nối với MSC.

14


Cấu trúc chung của BSC. (hình vẽ)
G.703
Báo hiệu số 7

ETC

ETC

TRH

MSC
ST-7

PSD-D

GS

RP

X.25

MMI

STC

STC

TRAU

RP

RP

Cảch báo

SP

CP

I/O

EMRP

Máy tính
đầu cuối

Đường báo
hiệu ở TS17
được đặt lên
TS16

STR

ETB

ETB

Đến TRI
khác

BTS ở hệ thống này được xây dợng trên công
nghệ của tổng đài AXE-10
Ký hiệu
báo hiệu MSC/BSC/BTS
báo hiệu BSC/ TRI
điều khiển
lưu lượng 16kbps
lưu lượng 64kbps

TRI

RTT
V11
TRXC
88 SPP

TRX

V11
TRXC
88 SPP

TRX

BTS

Phần điều khiển bao gồm: Bộ vi xử lý trung tâm(CP); Bộ xử lý vùng(RP):
Bộ xử lý hỗ trợ (cho thiết bị ngoại vi SP).
Phần chuyển mạch nhóm(GS): đảm bảo khả năng chuyển mạch của BSC.
Ngoài ra việc định tuyến các cuộc gọi tới các trạm vô tuyến gốc nó cũng đợc sử
dụng để chuyển giao nội bộ.
Các đầu cuối dể giao diện luồng trung kế 2M(ETC) và xử lý báo hiệu
(STC) . Ngoài ra nó còn chứa phần đặc thù cho hệ thống GSM nh:
TRAU:để biến đổi lu lợng tốc độ 16Kbps phía GMS vào 64Kbps cho phù
hợp với lu lợng của một kênh thoại ở mạng cố định.
15


TRH ( bộ quản lý thu phát): để đảm bảo đờng truyền dữ liệu LAPD. Ngoài
ra nó cũng đựoc sử dụng để giám sát và kiểm tra.
Giao tiếp thu phát từ xa TRI đóng vai trò nh BIE thực hiện :rẽ lu lợng;
báo hiệu cho các BTS kết nối theo chuỗi và ghép chung các l lợng 16Kbps; báo
hiệu nhận đợc từ giao diện V.11 vào luồng 2M trớc khi đa lên chuyển mạch thời
gian( thực hiện ở RTT(đầu cuối truyền đẫn vô tuyến)). Ngoai ra TRI còn chuyển
tiếp báo hiệu và lu lợng đến BTS phía sau.
Bộ điều khiển thu phát TRXC đóng vai trò nhử khối điều khiển ở FU có
nhiệm vụ sau
Kết cuối các bản tin báo hiệu giữa TRH và TRXC
Truyền trong suốt các bản tin báo hiệu TRH MS
Thực hiện điều khiển chung cho một nhóm thiết bị thu phát gồm: định
thời, các máy thu phát, bus khai thác và bảo dỡng
1.2.2.4 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động, MSC

ở hệ thống thông tin di động chức năng chuyển mạch chính đợc thực
hiện bới MSC nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến
các ngời sử dụng mạng thông tin di động. Một mặt MSC giao diện với BSC, mặt
khác nó giao diện với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao diện với mạng ngoài
đợc gọi là MSC cổng (GMSC : Gate-MSC) việc giao diện với mạng ngoài để
đảm bảo thông tin cho các ngời sử dụng mạng thông tin di động đòi hỏi cổng
thích ứng các chức năng tơng tác, IWF . Mạng thông tin di động cũng cần giao
diện với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho
việc truyền tải số liệu của ngời sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của
mạng.
Để kết nối MSC với một mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm
truyền dẫn của mạng thông tin di động với các mạng này. Các thích ứng này gọi
là các chức năng tơng tác, IWF. IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao
thức và truyền dẫn. Nó cho phép kết nối với các mạng : PSPDN hay CSPPDN, nó
cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN, nó còn có thể
đợc thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng.
1.2.2.5 Bộ ghi định vị thờng trú, HLR
Ngoài MSC mạng thông tin di động bao gồm cả các cơ sở dữ liệu. Các
thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đợc lu giữu ở HLR
không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứa các thông tin
liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận
dạng trung tâm nhận thực AUC , nhiệm vụ của trung tâm này là quản lý an toàn
số liệu của các thuê bao đợc phép.
1.2.2.6 Bộ ghi định vị tạm trú, VLR
Bộ ghi định vị tạm trú, VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng thông tin
di động. Nó đợc nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lu giữu tạm thời số
liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tơng
ứng và đồng thời lu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính
xác hơn HLR. Các chức năng VLR thờng đợc liên kết với các chức năng của
MSC.

16


1.2.2.7 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng, GMSC (Gate MSC)
Mạng thông tin di động có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR, để thiết lập
một cuộc gọi từ mạng ngoài đến ngời sử dụng thông tin di động, trớc hết cuộc
gọi phải đợc định tuyến đến một tổng đài cổng đợc gọi là GMSC mà không cần
biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông
tinvề vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê
bao ở thời điểm hiện thời. (MSC tạm trú). Muốn vậy trớc hết các tổng đài cổng
phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cân thiết và hỏi
HLR này. Tổng đài cổng có một giao tiếp với các mạng bên ngoài, thông qua
giao tiếp này làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng thông
tin di động. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tơng
tác với các phần tử khác của mạng thông tin di động. Về phong diện kinh tế
không phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà nó thờng đợc kết hợp với
MSC.
1.2.2. 8 Hệ thống khai thác và hỗ trợ, OSS
OSS thực hiện ba chức năng chính sau:
a. Khai thác và bảo dỡng mạng:
Hệ thống khai thác OS thực hiện khai thác và bảo dỡng tập trung cho
mạng thông tin di động
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 (hand over)
giữa hai ô ., nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát đ ợc 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 đề xuất hiện ở thời
điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lu lợng trong tơng lai, tăng vùng phủ sóng.
Bảo dỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố, hỏng
hóc. Bảo dỡng cũng bao gồm cả hoạt động tại hiện trờng nhằm thay thế thiết bị

sự cố.
Hệ thống khai thác và bảo dỡng có thể đợc xây dựng trên nguyên lý:
Mạng quản lý viễn thông TMN . Khi 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 truy 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. Hệ thống này thờng đợc gọi là trung tâm khai thác và bảo
dỡng OMC.
b. Quản lý thuê bao và trung tâm nhận thực, AUC
Quản lý thuê bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ
đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng. Một nhiệm vụ quan trọng khác của
khai thác là tính cớc các cuộc gọi và tính cớc phí phải đợc tính gửi đến thuê bao.
Quản lý thuê bao ở mạng thông tin di động chỉ liên quan đến HLR và một số
thiết bị OS riêng. Việc quản lý thuê bao đợc thực hiện thông qua một khoá nhận
dạng bí mật duy nhất cho từng thuê bao. AUC quản lý các thông tin nhận thực và
mật mã liên quan đến từng cá nhân thuê bao dựa trên khoá bí mật này, đợc lu giữ

17


vÜnh cöu vµ bÝ mËt trong bé nhí ë MS. ë GMS bé nhí nµy cã d¹ng SIM-Card cã
thÓ rót ra vµ c¾m l¹i ®îc.

18


c. Quản lý thiết bị di động EIR
Quản lý thiết bị di động, EIR sẽ lu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến 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 (lu ý: khác với thiết bị, sự đợc phép của
thuê bao đợc xác nhận bởi AUC)

1.2.2.9 Bộ xử lý bản tin số liệu, DMH
DMH đợc sử dụng để thu nhập các dữ liệu tính cớc
1.2.2.10 Thiết bị hỗ trợ AUX
1.2.2.11 Các mạng ngoài
Các mạng thông tin này bao gồm: mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng PSTN , mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN , mạng di động công cộng mặt
đất công cộng PLMN và mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PSPDN
1.2.2.12 Các giao diện:
Giao diện A ( BS đến MSC): đảm bảo báo hiệu và lu lợng (cả số liệu lẫn
tiếng)
Giao diện A-bis (BTS đến BSC).
Giao diện Ai (MSC với PSTN): giao diện tơng tự .
Giao diện B (MSC với VLR).
Giao diện C (MSC với HLR).
Giao diện D (HLR với VLR)
Giao diện Di (MSC với ISDN): đây là giao diện số.
Giao diện E(MSC với MSC): đây là giao diện lu lợng và báo hiệu giữa các
tổng đài của mạng di động.
Giao diện Di động ( MSC với EIR ).
Giao diện G ( VLR với VLR).
Giao diện H (HLR với AUC).
Giao diện I (DMH với MSC)
Giao diện L (MSC với IWF): giao diện này đợc định nghĩa bởi các chức
năng tơng tác.
Giao diện Mi (MSC với PLMN): là giao diện với mạng thông tin di động
khác .
Giao diện O (MSC với OS): là giao diện với hệ thống khai thác.
Giao diện Pi (MSC với PSPDN) .
Giao diện R (TA với TE): là giao diện đặc thù cho từng loại đầu cuối đợc
kết nối với MS.

Giao diện S (ISDN với TE) là giao diện số.
Giao diện Um (BS với MS): là giao diện vô tuyến.
Giao diện W (PSTN với DCE) là giao diện tơng tự.
Giao diện X (MSC với ãU): giao diện phụ thuộc vào thiết bị bổ sung kết
nối với MSC.
1.2.3 Cấu trúc địa lý của hệ thông thông tin di động.
Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải đợc tổ
chức theo một cấu trúc địa lý nhất định sao cho co thể theo dõi đợc vị trí thuê
bao.
19


1.2.3.1 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR.
Một thông tin di động đợc phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng
nhỏ này đợc phục vụ bởi một MSC/VLR ta gọi đây là vùng phục vụ MSC/VLR.
Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động cần gọi. ở mỗi vùng phục
vụ MSC/VLR thông tin về thuê bao đợc ghi lại tạm thời ở VLR. Thông tin này
gồm :
Thông tin về đăng ký và các dịch vụ về thuê bao.
Thông tin về vị trí của thuê bao ( thuê bao đang ở vùng định vị nào)
III

IV
MSC

MSC

I

VLR

MSC

VLR

VLR

II
MSC

MSC

VLR

GSM - PLMN

1.2.3.2 Phân chia theo vùng mạng: tổng đài vô tuyến cổng(GMSC).
Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào
một vùng mạng nào đó phải đợc thực hiện thông qua tổng đài cổng. Các vùng
mạng di động đợc đại diện bằng bằng tổng đài cổng GMSC. Tất cả các cuộc gọi
đến một mạng di động từ một mạng khác đều đợc đinh tuyến đến GMSC. Tổng
đài này làm việc nh một tổng đài trung kế. Vào cho mạng GSM/PLMN. Đây là
nơi thực hiện chức năng hỏi về định tuyến cuộc gọi kết cuối ở MS. GMSC cho
phép hệ thống định tuyến các cuộc gọi vào từ mạng ngoìa đến nơi nhạn cuối
cùng: các MS bị gọi.
GMSC

ISDN

PLMN

PSTN

20


1.2.3.3 Phân chia theo vùng định vị .
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị LA.
Vùng định vị là một phần MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự do
mà không cần cập nhận thông tin về vị trí cho MSC/VLR quản lý vi trí này. Có
thể nói vùng định vị là vị trí cụ thể nhất của MS hoà mạng cầm thiết để định
tuyến cho một cuộc gọi đến nó. ở vùng định vị này thông báo tìm sẽ đựoc phát
quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định
vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI). Vùng định vị chỉ có thể bao
gồm một số ô và một thuộc hay nhiều BSC, nhng chỉ thuộc một MSC.
LA2

LA1

LA4

LA3

LA6

LA5

1.2.3.4 Phân chia theo(CELL).
Vùng định vị đợc chia thành một số ô. Ô là một vùng phủ sóng vô tuyến
đựoc mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu , CGI . MS nhận dạng ô bằng

mã nhận dạng BSIC. Vùng phủ sóng của các ô thờng đợc mô phỏng băng hình
lục giác để tiện cho viêc tính toán thiết kế.

VLR

MSC

Phân vùng của một vùng
phục vụ MSC/VLR thành các ô

21


1.2.2.4 Phân lớp mặt phẳng chức năng cho cấu trúc.
Tăng tức
trừu tượng
Mặt phẳng phân
bố chức năng

Phân bố không gian
Phân lớp mặt phẳng chức năng

ở lĩnh vực viễn thông phơng pháp tốt nhất để phân nhón các chức năng là
sử dụng mô hình kết nối hệ thông mở OSI . Chức năng đợc nhóm thành các mặt
phẳng chức năng xếp thành các tầng. Mặt phẳng thấp nhất để truyền dẫn thông
tin giữa các phần tử cách xa nhau dựa trên môi trờng vật lý cứng. Trong khi đó
mặt phẳng cao nhất thể hiện cảnh nhìn từ nguời sử dụng bên ngoài. Mỗi lớp( mặt
phẳng) cung cấp dịch vụ cho lớp cao hơn tiếp theo,các dịch vụ này bản thân lại là
sử tăng cờng của các dịch vụ cung cấp bởi lớp ngay dới thấp hơn. Các phân
tử(thiết bị). Hệ thống đợc trình bầy theo phơng thẳng đứng còn mặt cắt giữa thiết

bị và mặt phẳng lóp tơng ứng vói các chức năng và thiết bị này phải thực hiện
theo các mục tiêu của lớp. Ngoài tổ chức phân lớp nói trên(dựa trên khái niệm
cung cấp dịch vụ của lớp này cho lớp khác còn có tổ chức theo thời gian. Nói
chung các lớp thấp hơn tơng ứng với phạm vi thời gian ngăn hơn, trong khi đó
các lớp cao hơn sẽ nhóm các chức năng có phạm vị thời gian lâu hơn . ở mỗi lớp
các phần tử cộng tác với nhau để cung cấp dịch vụ cần thiết qua việc trao đổỉ
thông tin. Các quy tắc của các trao đổi đợc xác đinh bởi các điểm chuẩn nơi mà
dòng thông tin cắt ngang một giao diện giữa hai phần tử khac nhau.Các quy tắc
này đợc gọi là các giao thức báo hiệu ( không nên nhầm lẫn giữa giao diện và
giao thức). Giao diện là nơi tiép xúc giữa hai phần tử lân cận và vì thế nó có thể
mang các dòng thông tin thuộc nhiều cặp phần tử khác nhau: nhiều giao thức
khác nhau.
1.3 đặc điểm truyền dẫn và thông tin di động

1.3.1 Mở đầu:
Thông tin di động sử dụng phơng thức vô tuyến vì thế truyền dẫn dễ bị
ảnh hởng của hai yếu tố: băng tần hạn chế và môi trờng truyền dẫn hở.
Môi trờng truyền dẫn hở dẫn đến hàng loạt những ảnh hởng sau:
Chịu ảnh hởng rất lớm vào địa hình: đối núi, mặt đất
Chịu ảnh hởng rất lớn vào môi trờng truyền dẫn : thời tiết khí hậu
Chịu ảnh hởng nhiễu công nghiệp từ các động cơ đánh lửa bằng tia lửa
điện.
Chịu ảnh hởng của các nguồn nhiễu trong thiên nhiên.
22


Suy hao trong môi trờng lớn.
Chịu ảnh hởng nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác.
Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép đờng truyền thông tin.
Băng tần hạn chế từ (800MHzữ2GHz) dẫn đến dung lợng của các đờng

truyền dẫn bị hạn chế rất lớn.
Một ảnh hơng rất nguy hiểm ở các đờng truyền dẫn là pha đinh( là hiện tợng thăng giáng thất thờngcủa cờng độ điện trờng tại điểm thu) mà nguyên nhân
gây pha đinh có thể do thời tiết và địa hình htay đổi làm thay đổi điều kiện
truyền sóng. Pha đinh nguy hiểm nhất là pha đinh đa tia xảy ra do do máy thu
nhận đợc tín hiệu không phải chỉ từ tia đi thẳng mà còn nhiều tia khác nhau phản
xạ từ các điểm trên đờng truyền dẫn. các hệ thông vô tuyến phải đợc trang bị các
hệ thống chống và thiết bị pha đinh hữu hiệu.
1.3.2 Suy hao đờng truyền và pha đinh.
1.3.2.1 Suy hao đờng truyền.
Suy hao đờng truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu bị yếu dần do khoảng
cách giữa trạm di động và gốc ngày càng tăng. Không có các vật cản giữa các
anten cho trơc, mật độ công suất thu tỉ lệ nghịch với bình phơng khoản cách d
giuẫ các anten thu. Cũng có thể nói:công suất thu tỉ lệ nghịch với bình phơng tần
số phát, f. Kết quả là suy hao trong không gian tự do:
LS[dB] d2f2
LS[dB] = 3,14(dB) + 20log(fMHz) + 20log(dkm)
Với hằng số tỉ lệ là:33,4.
Tần số càng cao thì suy hao càng lớn (chú ý rằng: công thức này chỉ
dúng đối cới các hệ thống di động gần trạm gốc.
Do mặt đất không lý tởng, cờng độ tín hiệu trung bình giảm tỉ lệ với
đại lợng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thùa bốn (d-4) là sự xấp xỉ hoá chính
xác hơn.
1.3.2.2 Pha đinh
Các MS thờng hoạt động ở môi trờng có nhiều vật chắn (toà nhà, đối
núi ..), giữa nó và BTS. Điều này dẫn đến hiện tợng che tối làm giảm cờng độ
điện trờng thu. Khi MS chuyển động cờng độ trờng lúc tăng, lúc giảm do lúc có,
lúc không, có vật chắn giữa anten phát thu vô tuyến. ảnh hởng của Pha đinh
này làm cho cờng độ tín hiệu lúc tăng, lúc giảm. Vùng giảm tín hiệu đợc gọi là
chỗ trũng của pha đinh, chuẩn logarit, loại này có dạng phân bố chuẩn xung
quanh một giá trị trung bình nếu ta lấy logarit cờng độ tín hiệu. Thời gian giữa

hai chỗ trũng pha đinh thờng là vài giây khi MS là loại lắp trên xe và chuyển
động (di động).

23
Pha đinh chuẩn logarit


ở thành phố một ảnh hởng nghiêm trọng đến chất lợng truyền dẫn là pha
đinh đa tia hay pha đinh Rayleigh

Pha đinh đa tia(pha đinh Rayleigh)

Trong trờng hợp này anten thu máy thu di động nhận đợc tín hiệu từ nhiều
đờng truyền phản xạ từ các toà nhà khác nhau. Điều này cón ghĩa là tín hiệu thu
đợc sẽ là tổng vectơ của cùng một tín hiệu nhng khác pha. Nếu các tín hiệu này
đồng pha với nhau thì ta đợc cờng độ tín hiệu rất lớn. Ngợc lại nếu chúng ngợc
pha thì tín hiệu tổng rất nhỏ và có thể bị triệt tiêu: xảy ra trũng pha đinh sâu: thời
gian giữa hai trũng pha đinh phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của MS và tần số
phát.
1.3.3 Các biện pháp chống pha đinh:
Mã hoá kênh chống lỗi kết hợp với đan xen tín hiệu
Trải phổ
Bộ cân bằng thích ứng: áp dụng cho GSM đợc gọi là bộ cân bằng Viterbi.
Nó cho phép xử lý tín hiệu phản xạ trễ đến 15às (4bit). Các máy thu CDMA
không sử dụng các bộ cân bằng này mà thay voà đó chúng sử dụng máy thu
RAKE cho phép cân bằng pha của các tín hiệu đến từ các đờng khác nhau và tổ
hợp chúng thành một tín hiệu tốt nhất. Biện pháp này không những chống đợc
pha đinh mà còn lợi dụng đợc nó.
Kỹ thuật phân tập: đợc sử dụng từ lâu trong thông tin vô tuyến để chống pha
đinh. Tồn tại các phơng pháp phân tập sau ở các hệ thống truyền dẫn Vibasố

Phân lập không gian, Phân tập tần số, Phân tập theo thời gian, Phân tập
góc, Phân tập phân cực
1.3.4 Đồng chỉnh thời gian và giảm nhiễu do hiện tợng gần-xa
Hiện tợng gần xa là hiện tợng xảy ra khi MS di động thay đổi khoảng
cách so với BS phục vụ nó. Hiện tợng này gây ra các ảnh hởng khác nhau ở hệ
thống thông tin di động ĐMS và TDMA. ở TDMA hiện tợng này làm mất đồng
chỉnh pha của các khe thời gian thu đợc ở BTS, còn ở hệ thống CDMA hiện tợng
này làm tăng nhiễu đồng kênh.
Đồng chỉnh thời gian:
Việc sử dụng TDMA ở vô tuyến truyến dẫn đến vấn đề gần xa vì MS
chỉ đợc phát trong khoảng khe thời gian dành cho nó và chỉ thu ở thời gian còn
lại. Nếu không nó sẽ gây nhiễu cho các cuộc gọi từ các MS khác sử dụng các
khe thời gian khác nhng cùng tần số. Vì thế trong quá trình gọi, thời gian đến
BTS của khe thời gian đợc giám sát và BTS sẽ phát đi các lệnh để các MS phát
sớm hơn khi chúng rời xa BTS. Quá trình này đợc gọi là định thời trớc (Timing
Advance)

CHƯƠNG 2.
24


truyền dẫn và giao diện vô tuyến ở
hệ Thống thông tin di động
2.1 Truyền dẫn thông tin từ đầu cuối này đến đầu cuối kia của
mạng thông tin di động

2.1.1 Truyền dẫn tín hiệu thoại
Truyền dẫn tín hiệu thoại giữa một thuê bao di động và một thuê bao
PSTN có thể đợc trình bày theo cấu trúc nhiều mặt phẳng truyền dẫn với một
mặt phẳng thể hiện một dạng tín hiệu thoại nh hình vẽ dới

Mệng người





Bộ chuyển
đổi mã
tiếng
bts

Tai người



Mặt phẳng âm thanh
Mặt phẳng tương tự
Mặt phẳng số13kbps
Mặt phẳng 64kbps

Trình bày tiếng

Từ hình vẽ ta thấy tín hiệu phát ra từ miệng của thuê bao di động ở dạng
âm thanh đợc biến đổi vào tín hiệu số 13kbps, sau các quá trình biến đổi số khác
nó điều chế sóng mang rồi đợc phát vào không trung, dợc thu lại ở anten BTS, đợc xử lý để khôi phục lại tín hiệu số ban đầu, đợc bộ chuyển đổi mã tiếng biến
đổi vào tín hiệu số 64kbps cho phù hợp với tổng đài số, đợc chuyển mạch đến
thuê bao PSTN, đợc biến đổi vào tín hiệu điện tơng tự và cuối cùng đợc biến đổi
ngợc trở lại thành âm thanh đến tai ngời thuê bao PSTN . Trong cùng một mặt
phẳng truyền dẫn, phơng tiện truyền dẫn có thể thay đổi từ giao diện này đến
giao diện khác

Biên giới thông tin di động và thế giới bên ngoài đợc xác định bằng hai
điểm chuẩn:
* Giữa miệng của thuê bao di động và micro
* Giữa tổng đài MSC với tổng đài hay mạng truyền dẫn của mạng công
cộng cố định PSTN. Đối với mạng PSTN số( hay ISDN trong tơng lai) thì truyền
dẫn dựa luồng số PCM 64kbps cho chất lợng tốt hơn vì tiếng nói đợc xử lý số bởi
mạng thông tin di động ngay từ đầu trớc các mạng khác có thể xảy ra hiện tợng
gây méo. Ngoài ra khi đấu nối với mạng di động với các mạng khác có thể xảy
ra hiện tợng hồi âm( hiện tợng này thờng thấy ở các đờng truyền dẫn dài do biến
đổi 2 dây/4 dây) gây khó chịu đặt biệt khi trễ lớn 25 ms. Vì vậy ở biên giới giữa
mạng di động và PSTN phải có chức năng xử lý hồi âm
25


2.1.2 hệ thống truyền tải dịch vụ phi thoại ở thông tin di động
2.1.2.1 C ấu hình chung truyền tải các dịch vụ số liệu
Mạng thông tin di động cung cấp các dịch vụ không trong suốt và trong
suốt . Các dịch vụ mang: mang thông tin giữa MT của MS và chức năng IWF của
MSC . Để thực hiện dịch vụ mang các khối của hệ thống phải thực hiện một số
chức năng sau :
* Thích ứng tốc độ RA(Rate Adaptation)
* Sửa lỗi trớc FEC
* Sửa lỗi bằng cách phát lại tự động ( ARQ EC ) nhờ giao thức đoạn nối
vô tuyến RLP
* Giao thức thích ứng L2R (chuyển tiếp lớp 2 )
Đầu cuối - đầu cuối
Các dịch vụ số liệu và xa
Hỗ trợ các dịch vụ viễn tin

Gmsc/msc

Thích ứng

Rlp và l2r

te

tốc độ bit

mt

isdn

(Các dịch vụ mang trong suốt)
Thích ứng tốc độ
bit và FEC

modem

pstn

Mạng thông tin di động cung cấp các dịch vụ không trong suốt và trong suốt

ở GSM để truyền dẫn số liệu trong suốt và không trong suốt, cần có một
tầng thích ứng tốc độ các dịch vụ mang với các tốc độ số liệu kênh của giao diện
vô tuyến và với tốc độ truyền dẫn của cácbss
đờng thông tin cố định . Trớc hết các
tín hiệu số liệu đợc đổi mã từ tốc độ số liệu của ngời sử dụng ( 9,6kbps; 4,8kbps;
Giaocủa
thứckênh
gói X lu lợng , sau đó tốc độ số liệu của kết nối cố

2,4kbps) vào tốc độ số liệu
địnhL3giữa BSS và MSC (64kbps)và cuối
cùng trở lại tốc độ số liệu của ngời sử
Chuyển tiếp lớp 2
Giaoứng
thức định
hướngvới
theo RLP
bit
dụng. Giao tiếp
giao
của các lớp 1 và
lapbL2R thực hiện thích
lapb2 tại
L2r
L2
Giao
thức
đoạn
nốivô
tuyến
(RLP)
L2r
giao diện ngời sử dụng . Cuối cùng số liệu đi qua IWF của MSC hoặc GMSC để
đến các kết nối số liệu tơng ứng .ở IWF các dịch vụ mạng của PSTN dợc biến
đổi vào các dịch vụ mangcủa ISDN hoặc PSTN . Đối với ISDN chỉ cần thích ứng
Trạng thái
tốc
độ , còn PSTN cần có MODEM để biến đối số liệu số vào tín hiệu băng tần
Ra

tiếng ( 3,1khz )
ra
Ra1 dịch vụ sốRa1
Ra1
2.1.2.2 Các
liệu đồngRa1
bộ
Các dịch vụ số liệu động bộ cho phép truy nhập đến các MODEM đồng
Ra2nh mạng số
fecliệu mạchfec
Ra2
bộ ở ISDN , Ra2
PSTN cũng
kênh CSDN
.TruyềnRa2
dẫn các dịch
vụ đồng bộ không
cầnS RAo , nhng cần các MODEM đồng bộ đậc biệt ở IWF
Giao diện
Do sử dụng thủ tục truyền dẫn không trong
tục truy nhập
bsssuốt , nên thủ
Msc/iwf
Mt1
Te
đoạn nối X.25 phải kết cuối ở MT cũng nh ở IWF vì Giao
LAPB
giao X.25 làm
diện của
BSC-MSC

.25

1

1

1

ms

26

Giao diện vô tuyến

Mô hình truyền dẫn số liệu đồng bộ không trong suốt bằng giao truy nhập số liệu gói
theo tiêu chuẩn X. 25 của ITU -T tại giao diện ISDN S


viêc ở chế độ định hớng theo bit nên cần có giao định hớng theo bit của lớp 2
(L2R BOP)

2.1.2.3 Các dịch vụ số liệu dị bộ
a) Nguyên lý truyền dẫn số liệu dị bộ trong suốt ( với MODEM )
GMSC và khối chuyển
mạch giữa các mạng


S

PSPDN

mt

TE

plmn

TE

PAD

ta

MSC

MODEM

PSTN

mt

MODEM
R

v.24
RA2

RA1

v.24

ISDN

IWF
RA0

MODEM

NT

PAD ( Packet Assembler/ Disassembler ): Bộ đóng/ tháo gói
Nguyên lý truyền số liệu dị bộ trong suốt ( với MODEM)

27

TE

TA


MODEM

R

v.24

TE