CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG GSM

CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG GSM
I- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNGTHÔNG TIN DI ĐỘNG
Ngày nay do nhu cầu về thông tin ngày càng tăng và trở nên quan trọng
trong đời sống vật chất cũng như tinh thần của xã hội. Nó đòi hỏi phải được đáp
ứng bởi một công nghệ mới để thoả mãn nhu cầu về dung lượng, chất lượng và các
dịch vụ đa dạng.
Mạng viễn thông tổ ong là một trong những ứng dụng kĩ thuật viễn thông có
nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Nó chiếm số phần trăm lớn và không
ngừng gia tăng trong toàn bộ thuê bao trên toàn thế giới. Trong tương lai các hệ
thống tổ ong sử dụng kĩ thuật số sẽ trở thành phương thức thông tin vạn năng.
GSM-Groupe Special Mobile hay Sytem for Mobile communication-nhóm đặc
trách thông tin di động hay hệ thống thông tin di động toàn cầu .
GSM là tiêu chuẩn điện thoại di động số toàn Châu Âu do viện tiêu chuẩn
viễn thông qui định, là một tiêu chuẩn chung. Nghĩa là các thuê bao di động có thể
sử dụng các máy di động của họ trên toàn Châu Âu.
Với hệ thống GSM mới này bằng việc sử dụng tần số tốt hơn và kĩ thuật chia
ô nhỏ làm cho số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên.
Ngoài ra GSM còn cung cấp một số tính năng như thông tin số liệu tốc độ
cao, faxcimile, và dịch vụ thông báo ngắn. Các máy di động sẽ nhỏ hơn và tiêu tốn
ít công suất hơn các thế hệ trước.
Nước ta ngày nay điện thoại di động ngày càng phổ biến và mạng này phát
triển một cách rất nhanh. Bắt đầu bằng việc phủ sóng các thành phố lớn, đến các
đường cao tốc, các vùng có nhu cầu lưu lượng lớn và dần dần phủ sóng toàn quốc.
Do thời gian có hạn như được sự chỉ bảo tận tình các thầy cô trong tổ bộ
môn và đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn GS.PTS .Vũ Anh Phi và ThS .Nguyễn
Xuân Nghĩa cùng tất cả các anh chị của phòng Kĩ thuật-Khai thác của Trung tâm
thông tin di động VMS Khu vực I, cùng giúp đỡ nhiệt tình của mọi người thân
trong gia đình. Em đã trình bày hoàn thành bản luận văn, đưa ra được các tính năng
mới được cung cấp và giải thích kĩ thuật sử dụng để đảm bảo các tính năng này.
Qua đây em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả thầy cô, bạn bè đã tạo
điều kiện, động viên em trong lúc còn rất bỡ ngỡ làm luận văn.

SS
BSS
BSC
BTS
AUC
HLR
MSC
VLR
EIR
OSS
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
MS
HỆ THỐNG TRẠM GỐC Truyền dẫn tin tức Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tức
HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH
II- CẤU TRÚC TỔNG QUAN CỦA HỆ HỐNG GSM
1- Mô hình hệ thống GSM


Các kí hiệu :
SS : Hệ thống chuyển mạch
AUC : Trung tâm nhận thực
VLC : Bộ ghi định vị tạm trú
HLC : Bộ ghi định vị thường trú
EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị
MSC : Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động
(gọi tắt là : tổng đài vô tuyến)

BSS : Hệ thống trạm gốc
BTS : Đài vô tuyến gốc
BSC : Đài điều khiển gốc
MS : Máy di động
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSPDN:Mạng chuyển mạch công cộng theo gói
CSPDN:Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PSTN:Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
PLMN:Mạng di động mặt đất công cộng
2-Các phần tử của mạng GSM
Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm
gốc BSS . Mỗi hệ thống trên chứa một khối chức năng, ở đó thực hiện tất cả các
chức năng của hệ thống . Các khối chức năng thực hiện ở các thiết bị khác nhau .
a. MOBILE STATION-MS (Trạm di động)
+ Các kiểu trạm di động và công suất của chúng
Máy lắp trên ô tô
Là một thiết bị lắp trên ô tô và thiết bị này anten lắp phía ngoài ô tô.
Các máy xách tay
Là một thiêt bị có thể xách tay và ở thiết bị này về mặt vật lí anten không
gắn với phần thiết bị chứa kết cuối di động . Các máy này có thể thực hiện tất cả
các mức công suất cần thiết trong hệ thống .
Các máy xách tay có thể được lắp trên ôtô và thường gồm một khối cắm rút
mang đi được và một bộ thích ứng lắp trên ôtô.
Các máy cầm tay
Là một thiết bị xách tay và ở đây anten có thể cắm với phần thiết bị chứa
kết cuối di động.
Các máy cầm tay được thiết kế để người sử dụng cầm tay được dễ dàng.
Các máy cầm tay có thể được lắp trên ôtô và thường gồm một máy cầm tay
tiêu chuẩn cắm vào một giao tiếp ở ôtô . Giao tiếp này cho phép nạp acqui và nối

ghép với anten lắp bên ngoài .
GSM, MS được phân thành năm loại theo công suất đỉnh danh định như
sau:

Loại 1 20 w Lắp trên xe và xách tay
Loại 2 8 w Lắp trên xe và xách tay
Loại 3 5 w Cầm tay
Loại 4 2 w Cầm tay
Loại 5 0,8 w Cầm tay

Các máy di động phải có khả năng giảm được công suất ra của máy phát
mỗi nấc 2dB theo lệnh từ trạm gốc.
+ Modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module)
SIM chính là một bộ phận của quản lí thê bao
SIM chứa chức năng bảo mật và để nhận thực thuê bao
SIM là một modun tháo rút để cắm và mỗi khi sử dụng . Có hai phương án
được đưa ra:
SIM card IC
Là một modun có một giao tiếp với bên ngoài theo tiêu chuẩn ISO về các
card IC. SIM có thể là một bộ phận của card đa dịch vụ, trong đó viễn thông di
động GSM là một trong các ứng dụng.
SIM dạng cắm
Là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hoá trong hệ thống GSM.Nó
được dự định lăp đặt bán cố định ở ME(là máy di đọng không có SIM)
SIM sẽ đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác của mạng
GSM:
. Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao và thực hiện các cơ chế
nhận thực và tạo khoá mật mã.
. Khai thác số nhận dạng cá nhân PIN của người sử dụng(nếu cần có PIN )
và quản lí.

. Quản lí thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ có thể thực hiện khai
thác mạng GMS khi SIM có một số IMSI đúng.
SIM phải có khả năng sử lí một số nhận dạng cá nhân PIN, thậm chí cả khi
không bao giờ sử dụng nó.PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban đầu được
nạp bởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng kí. Sau đó người sử dụng có thể
thay đổi PIN cũng như độ dài của PIN. Người sử dụng có thể quyết định có sử
dụng chức năng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME được gọi là chức
năng cấm PIN. Việc cấm nay giữ nguyên cho đến khi người sử dụng cho phép
kiểm tra lại PIN.
Nhân viên được phép của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PIN
khi đăng kí thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN phải sử
dụng PIN.
Nếu đưa PIN sai ,ngưòi sử dụng nhận được một chỉ thị. Sau khi đưa vào ba
lần sai liên tiếp SIM bị chặn, thậm chí cả khi rút SIM ra hay tắt MS.
Việc chặn SIM đặt nó vào trạng thái cấm các khai thác mạng GSM. Dưới sự
điều khiển của khoá giả toả chặn cá nhân có thể giả toả chặn.
Khoá giải toả chặn cá nhân là số có 8 chữ số. Nếu đưa vào chữ số sai ,người
sử dụng nhận được chỉ thị. Sau 10 lần liên tiếp đưa vào sai, SIM bị chặn ngay cả
khi đã rút SIM ra hay tắt MS .
SIM phải có một bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối thông tin như:

. Số seri
. Trạng thái SIM
. Khoá nhận thực
. IMSI
. Khoá mật mã
. Số trình tự khoá mật mã
. Loại điều khiển thâm nhập thuê bao
. PIN
+ Hoạt động của MS

Anten của MS được nối với bộ thu phát qua một bộ ghép đôi cho phép thu
phát cùng lúc bởi một anten. Tín hiệu nhận được ở bộ thu của MS sẽ được chuyển
đổi từ băng VHF (cao tần) 850 MHz thành băng IF (trung tần) qua bộ tổng hợp tần
số. Tín hiệu IF được đưa qua bộ lọc thông qua giải SAW với băng 1,25 MHz và
chuyển đổi thành tín hiệu số qua bộ ADC (biến đổi tương tự thành số), tiếp tục tín
hiệu được gửi đến bốn bộ liên quan (một bộ tìm kiếm để cung cấp đường truyền
dẫn cho ba bộ thu số liệu). Số liệu từ ba bộ thu số liệu được tổ hợp tốc độ lớn nhất
để xác định tỉ lệ tín hiểu trên nhiễu . Đầu ra của bộ tổ hợp với các tốc độ khác nhau
lớn nhất được chuyển tới bộ giải mã lấy ra một tốc độ đã được chèn vào từ các
trình tự tín hiệu được tổ hợp trước đó và đầu ra được giải mã nhờ bộ giải mã chuẩn
hướng hoá hướng đi, sử dụng thuật toán Vitebi. Bít giải mã được sử lí bởi bộ mã
hoá tiếng .
Ngược lại tiếng nói từ MS truyền tới BTS phải qua bộ mã hoá tiếng nói số
và được mã hoá theo sóng mang. Sau đó nó được chuyển thành RF và đưa qua bộ
tổng hợp tần số để sắp xếp tín hiệu theo tần số ra riêng. Các tín hiệu này được
khuếch đại tới mức đầu ra cuối cùng và chuyển tới anten qua bộ ghép đúng .
Tóm lại MS có ba chức năng chính:
-Thiết bị đầu cuối: Để thực hiện các dịch vụ của người sử dụng (thoại,fax, số
liệu) .
- Kết cuối di động: Để thực hiện truyền dẫn ở giao diện vô tuyến và mạng .
- Thích ứng đầu cuối: Bộ thích ứng đầu cuối trong MS có vai trò cửa nối
thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động. Khi lắp đặt các thiết bị đầu cuối trong
môi trường di động MS có bộ thích ứng đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn ISDN. Còn
thiết bị đầu cuối thì có giao diện với Modem .
+ Các tính năng được dùng của máy di động
Tính năng của máy di động được hiểu như một bộ phận của thiêt bị hay chức
năng liên quan trực tiếp đến sự vận hành của MS. Các tính năng này được phân
thành :Bắt buộc và tuỳ chọn. Các tính năng này được nhà sản xuất đảm bảo sẽ
không mâu thuẫn với giao tiếp vô tuyến, cũng như không gây nhiễu đến mạng hoặc
MS khác hay bản thân MS của mình. Do vậy cần có sự phối hợp điều khiển tập

hợp tối thiểu các tính năng .
Các tính năng cơ bản của MS:
.Hiển thị số bị gọi (bắt buộc)
. Hiển thị các tín hiệu trong quá trình cuộc gọi (bắt buộc)
. Chỉ thị Quốc Gia /mạng PLMN (bắt buộc)
. Chọn Quốc Gia /mạng PLMN (bắt buộc)
. Quản lí nhận dạng đăng kí thuê bao
. Hiển thị PIN không đủ năng lực (bắt buộc)
. Nhận dạng thiết bị máy tin di động quốc tế IMEI (bắt buộc)
. Chỉ thị và xác nhận bản tin ngắn
. Chỉ thị thông báo ngắn bị tràn
. Giao tiếp DTE/DCE
. Giao tiếp đầu cuối ISDN ‘S’
. Giao tiếp tương tự
. Chức năng thâm nhập quốc tế (phím”+”)
. Chuyển mạch bật /tắt
. Chỉ thị nghiệp vụ (bắt buộc)
Các tính năng phụ:
. Chỉ thị tính cước
. Điều khiển các dịch vụ phụ
Các tính năng bổ sung :
. Quay số rút gọn
. Gọi số thoại cố định
. Lặp lại số thoại
. Khai thác không nhấc máy
. Cấm các cuộc gọi ra . Chỉ thị chất lượng thu
. Tự kiển tra (bắt buộc)
. Máy đo đơn vị tính cước cuộc gọi
. Máy di động nhiều người sử dụng
b. BASE STATION SUBSYSTEM-BSS (Phân hệ trạm gốc)