Khảo sát mạng thông tin di động, chương 5

CHƯƠNG 5
CẤU TRÚC MẠNG VINAPHONE VÀ CÁC THIẾT BỊ
TRÊN MẠNG
I. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ( tổng quan mạng VINAPHONE )
II. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRÊN MẠNG :
1. BSS ( BTS và BSC )
Hệ thống trạm gốc vô tuyến BSS trong mạng GSM D900 được bao gồm hai phần
BSC và nhiều BTS
* BSC:
_Điều khiển BTS thực hiện xử lý cuộc gọi , vận hành , bảo dưỡng cũng như cung
cấp các giao tiếp ( A – interface ) giữa BSS và MSC .
_Chức năng cơ bản của BSS bao gồm việc quản lý kênh vô tuyến và chuyển tiếp
các thông tin báo hiệu đến MS hoặc ngược lại .
_BSS có một ma trận chuyển mạch số . Không tồn tại một đường thông cố đònh
giữa các kênh vô tuyến và các đường truyền của mạng cố đònh kết nối giữa MSC và
BSS . Trong khi BSC chọn một kênh vô tuyến thì MSC sẽ chọn lựa một đường, mà
kết nối đến MSC. Sau đó ma trận chuyển mạch trong BSC được sử dụng để kết nối
kênh vô tuyến trên đường truyền đã được MSC chọn trước đó .
* BTS :
_Mỗi BTS cung cấp các kênh vô tuyến ( RF carrier ) cho vùng phủ sóng RF xác
đònh. Kênh RF là đường thông tin giữa BSS và MS.
_Một BTS được thiết kế cung cấp vùng phủ sóng đẳng hướng hoặc vùng phủ
sóng theo kiểu sector .
* Speech transcoder
_Bộ chuyển đổi mã tiếng nói được yêu cầu để thích nghi dữ liệu PCMA – Law
của mạng cố đònh với dữ liệu mạng tế bào .
_ Speech transcoder( XCDR) là thiết bò xử lý tín hiệu số thực hiện công việc mã
hóa và giải mã . XCDR là bộ giao tiếp các kênh 64 kbps ở mạng cố đònh với kênh
vocoder 13 kbps được dùng ở “Air “ interface .
_XCDR là một chức năng của BSS và có thể đặt tại MSC, BSC hoặc BTS tùy
theo vò trí đặt, bộ chuyển mã sẽ tác động cách thực hiện việc chuyển mã và số

đường truyền 2Mb/s yêu cầu việc kết nối các BTS đến BSC vàBSC đến MSC ta xét
XCDR đặt ở MSC ( tương ứng với mạng VINAPHONE)
.BTS ghép 4 kênh thoại 16 kbps (tốc độ phù hợp với kênh 13 kbps được dùng ở
Air interface) vào trong một kênh 64 kbps trên giao tiếp BTS và BSC. BSC sẽ đònh
tuyến cho kênh 64kbps đến bộ chuyển mã ở xa (RXCDR) ở trong MSC. Tại đây kênh
64kbps được chuyển thành 4 kênh 16kbps sau đó mỗi kênh 16kbps được chuyển thành
kênh 64kbps A_Law ở giao tiếp RXCDR và chuyển đến MSC.
+Thiết bò BSS : Tất cả các thiết bò cần thiết để cấu hình cho BSS được chứa trong các
cabinet BTS và BSC .
_Một cabinet BTS được trang bò với các bộ thu phát vô tuyến RCU và các
khối giao tiếp vô tuyến mà tạo ra chức năng BTS. Cabinet BTS có thể bao gồm thiết
bò cho 1 đến 5 sóng mang RF thông qua RCU. Mỗi cabinet BTS có thể cung cấp lên
đến 3 vùng phủ sóng .
_ Một cabinet BTS có thể trang bò với các khối cần thiết chỉ cung cấp chức
năng cho BTS. Cấu hình cabinet này cung cấp giao tiếp vô tuyến giữa MS và giao
tiếp đường dây đến MSC ở xa.
_ Một Cabinet BTS có thể được trang bò với các khối cần thiết để cung cấp các
chức năng của BSC. Cấu hình này cho phép những chức năng của BTS /BSC được
tích hợp vào trong một cabinet BTS.
+ Thiết bò BSSC: cabinet này được trang bò để cung cấp các chức năng sau:
_ Chức năng BSC
_ Chức năng RXCDR
_ Chức năng kết hợp giữa BSC và RXCDR
.Thiết bò BSC: cabinet BSSC trang bò để cung cấp các chức năng BSC cho
việc điều khiển BTS và chứa các khối cần thiết cho giao tiếp đường dây giữa BSC –
BTS và giao tiếp đường dây giữa BSC – MSC.
.Thiết bò RXCDR : cabinet BSSC được trang bò để cung cấp chức năng
RXCDR cho việc chuyển mã tiếng nói được đặt tại MSC ở xa và chứa những khối
cần thiết cho giao tiếp đường dây giữa BSC – RXCDR va XCDR như là một phần
giao tiếp đường dây đến MSC .

.BSC – RXCDR : một cabinet được trang bò để cùng cả hai chức năng là chức
năng BSC để điều khiển BTS và chức năng RXCDR để chuyển mã kênh thoại tại
MSC ở xa. Ngăn này bao gồm các khối cần thiết cho việc giao tiếp đường dây giữa
BSC -BTS , BSC – MSC và BSC – RXCDR .
Sơ đồ khối chức năng BSS được biểu diễn như hình 2.1
1.1.D( RCU) : Module này được đặt tại BTS
_Shelf DRCU bao gồm một ngăn để đặt các DRCU và bộ giải nhiệt được đặt
ở trên không khí từ bên dưới ngăn DRCU được đưa qua khung DRCU và các bộ giải
nhiệt nhờ dãy quạt ở trên . Một DRCU là bộ thu phát cung cấp giao tiếp vô tuyến
giữa BSS và MS . Một DRCU có thể ứng dụng việc thu phân tập để hoạt động thu
được ổn đònh hơn chống lại Fading . Một ngăn máy DRCU bao gồm một khung có 6
DRCU . Sáu DRCU cung cấp 6 kênh RF cho tổng cộng 48 kênh khe thời gian .
Các tín hiệu điều khiển và các kênh lưu thông cho một DRCU được đưa qua từ một
module DRIM qua module DRIX và hai sợi cáp quang.
1.1.1. Khối thu phát vô tuyến :
1.1.1.1. Các băng tần vô tuyến BTS :
Các kênh vô tuyến BTS trong DRCU tranciever là song công , thu và phát , và
có những đặc tính sau đây :
. Băng tần phát BTS trong khoảng 935 – 960 Mhz ( độ rộng băng là 25 Mhz )
. Băng tần thu BTS trong khoảng 890 – 915 Mhz ( độ rộng băng là 25 Mhz )
. . Khoảng cách giữa tần số thu và tần số phát là 45 Mhz
. Độ rộng kênh là 200 Khz
. Băng tần BTS được chia thành 124 kênh
. Băng tần trung tâm của mỗi kênh là phần chẵn ở phần thập phân của Mhz (
bắt đầu tại 935,2 Mhz và cuối cùng là 959,8 Mhz cho hướng phát ; và bắt đầu là
890,2 Mhz và cuối cùng là 914,8 Mhz cho hướng thu )
. Băng tần bảo vệ 100 Khz giữa 935 Mhz và 935,1 Mhz và giữa 959,9 và 960,0
Mhz cho hướng phát ; giữa 890,0 Mhz và giữa 941,9 Mhz và 915,0 Mhz cho hướng thu
.
1.1.1.2. Radio channel unit .

_RCU là một bộ thu phát vô tuyến và là thành phần chính trong hệ thống con
RF trong hệ thống trạm gốc BSS , RCU tạo ra tất cả các tần số RF để thực hiện các
chức năng thu , phát và thêm vào các mạch số để thực hiện việc cân bằng tám khe
thời gian và các mạch logic điều khiển RCU …
_RCU cung cấp một sóng mang RF song công ( kênh vô tuyến ) để liên lạc
với các trạm di động . Tần số sóng mang RF là:
. Băng tần phát trong khoảng 935 đến 960 Mhz
. Băng tần thu trong khoảng 980 đến 915 Mhz
_RCU có thể thay đổi tần số RF thu/phát trong một khe thời gian được yêu
cầu cho các ứng dụng nhảy tần và sử dụng chung thiết bò .
Mạch điện RCU bao gồm các module . Mạch này bao gồm :
. Các board bộ thu
. Các board synthesizer
. Các board bộ phát
. Board điều khiển cân bằng CEB
. Board cân bằng EQB
1.1.1.3. Hoạt động phát :
_Tín hiệu sử dụng NRZ ở ngõ vào khối điều chế (8 kênh khe thời gian ) từ
CEB (Control Equalizer Board ) được đưa đến board điều chế số DDS ( Direct Digital
Synthesizer ) . Tín hiệu dữ liệu NRZ này được mã hóa , chuyển đổi nối tiếp sang song
song , lọc Gaussian ở dạng số , và sau đó được chuyển đổi D/A với sóng mang điều
chế ½ GMSK tại tần số trung tần IF 7.2 Mhz. Tín hiệu IF 7.2 Mhz này chuyển đổi lên
một tần số cao với sóng mang điều chế GMSK đầy đủ là trung tần IF 126 Mhz .
_Sóng mang điều chế GMSK 126 Mhz được đưa đến board up converter DDS ,
tại đây tín hiệu sóng mang điều chế được biến đổi lên một tần số kênh phát cuối cùng
ở trong khoảng tần phát GSM từ 935 đến 960 Mhz . Tín hiệu sóng mang điều chế này
có mức công suất thấp được đưa đến bộ kích thích Exciter.
_Mạch Exiter khuếch đại tín hiệu cao tần ngõâ vào ở mức công suất thấp thành
tín hiệu ngõ ra có mức công suất trung bình . Mạch Exciter cũng cung cấp một điểm
điều khiển cho công suất cao tần phát ở ngõ ra cuối cùng của RCU . Công suất ngõ ra

cực đại tại board Exciter là +27 dBm . Tín hiệu ngõ ra mạch Exciter được đưa đến
board khuếch đại công suất PAB.
_PAB khuếch đại tín hiệu cao tần ở ngõ vào có mức công suất trung bình đến
một mức công suất phát cuối cùng . Mạch khuếch đại công suất cũng có một bộ
Detector công suất hướng tới và bộ Isolator và bộ Detector công suất hướng ngược .
Ngõ ra của 2 bộ Detector được đưa đến board điều khiển công suất PCB . Dựa vào
tín hiệu này PCB sẽ quyết đònh mức công suất phát ở ngõû ra cuối cùng của RCU .Sau
đó mạch điều khiển công suất PCB gởi một tín hiệu cho bộ suy giảm điều khiển
được bằng điện áp để đặt mức công suất ngõû ra tương ứng . Công suất ngõû ra cực
đại ở kết nối ngõû ra cao tần phát của RCU là 60W ( 47,78 dBm )
1.1.1.4. Hoạt động thu :
_Phần thu của bộ thu phát RCU nhận một tín hiệu từ anten sau khi đã được
lọc và khuếch đại Preselector qua ma trận thu Receive Matrix hoặc 6way spliter (
phần kết cuối vô tuyến RCU được thiết kế cho hoạt động suy hao của spliter/
Matrix)
_Tín hiệu RF thu từ kết cuối vô tuyến BTS được đưa đến ngõ vào board kết
cuối RCU . Tín hiệu thu ở ngõ vào được chuyển đổi đến một trung tần thứ nhất IF
70.2 Mhz. Tín hiệu baseband được tạo ra để thực hiện lấy mẫu và lọc dạng sóng dễõ
dàng hơn .
_Tín hiệu IF thứ nhất ở ngõû ra được phân thành hai tín hiệu . Một tín hiệu
được đưa đến board chỉ thò cường độ tín hiệu thu RSSI, tín hiệu còn lại được đưa đến
board IF chính (main IF board) .
_Board RSSI chuyển đổi tín hiệu IF thứ nhất 70.2 Mhz thành một tín hiệu IF
RSSI 10.7 Mhz. Các tín hiệu ngõ ra IF RSSI được lọc và phân tích để cung cấp điện
áp dc ở ngõû ra V RSSI . Điện áp này tỉ lệ với công suất tín hiệu RF thu được . Điện
áp V RSSI được đưa đến CEB để cho xử lý RSSI /AGC …
_Board main IF giải điều chế tín hiệu baseband thành các tín hiệu I và Q. Các
tín hiệu Ivà Q được lọc và khuếch đại đến một mức công suất được yêu cầu cho bộ
chuyển đổi A/D trên board CEB.
_Các bộ lọc band / các bộ trộn (trộn RSSI /lọc band 10,7 Mhz , trộn /lọc các tín

hiệu I,Q ) tạo ra để lọc loại trừ hết các tín hiệu nhiễu ngoài band và các kênh kế
cận .
_Mức công suất của tín hiệu thu được điều khiển bởi hai phần AGC . Một phần
là AGC RF và phần kia là AGC IF , AGC RF bao gồm một bộ suy giảm tín hiệu cố
đònh là 35 dBm . Có thể được chuyển “ in “ hoặc “ out “ theo yêu cầu . AGC IF
bao gồm một bộ suy giảm từng nấc số với sự suy hao tín hiệu có thể thay đổi từ 0
đến 80 dBm.

1.1.1.5. Hoạt động của board CEB
_CEB là board điều khiển số cho phần vô tuyến RCU , CEB cũng giao tiếp
hai chiều giữa DRI(M) và RCU để các dữ liệu điều chế và cân bằng có thể truyền
qua được cùng với các dữ liệu trạng thái và điều khiển .
_ CEB bao gồm các mạch số để điều khiển RCU gồm các chức năng sau :
. Giao tiếp với DRI(M )
. Giao tiếp với board RF bao gồm việc xử lý RSSI / AGC
. Giao tiếp cân bằng với board EQB
. Giám sát cảnh báo các thiết bò bên trong và bên ngoài RCU .
. Giao tiếp bảo dưỡng
. Điều khiển các module bên ngoài ( như là bộ kết hợp có thể điều chỉnh từ
xa RTI , Receive Matrix , …)
_ Giao tiếp giữa RCU và DRI(M) là DRIX được đặt bên trong BSU qua đường
kết nối cáp quang tốc độ 2,048 Mbps . Tất cả các dữ liệu kênh và dữ liệu điều khiển
thu phát . Tất cả các dữ liệu trên được trao đổi qua đường truyền này . Tất cả các dữ
liệu được mã hoá Manchester NRZ .Mạch phục hồi đồng hồ của CEB phục hồi tín
hiệu đồng hồ chuẩn 2,048 Mhz từ tín hiệu của luồng dữ liệu ngõ vào 2,048 Mbps để
đồng bộ cho dữ liệu của RCU .
_ Tín hiệu đồng hồ chuẩn 2,048Mhz sau khi được phục hồi cũng được đưa đến
vòng loop tần số chuẩn để tạo ra một tần số chuẩn 2,6 Mhz cho tổng hợp tần số .
Trên đường TX ( downlink ) ,CEB nhận một bản tin đã được đònh dạng từ DRI(M)
qua bộ thu quang . Những bản tin này ở dưới dạng thể loại của dữ liệu điều chế , dữ

liệu điều khiển RCU và dữ liệu điều khiển chậm ( các bản tin để RCU thực hiện
các nhiệm vụ cơ bản của nó )
_ Các bản tin đến CEB và được bộ điều khiển kết nối dữ liệu mức cao HDLC
lưu trữ trong một hàng đợi FIFO 64 bytes . Firmware của CEB lấy các bản tin này
và phân phối chúng đến các đích xác đònh ( như là một bộ điều chế , bộ cân bằng …
) hoặc là thông dòch các bản tin này để thực hiện một vài chức năng cấu hình và
điều khiển chậm khác .
_ Trong trường hợp thông tin hướng Mobile (data , thoại ) bản tin được phân
phối đến giao tiếp của bộ điều chế và hàng đợi của bộ điều chế FIFO Modulator .
Ngõ ra dữ liệu NRZ từ giao tiếp này được đưa đến board điều chế số trực tiếp DDS
Modulator. Dữ liệu được điều chế với sóng mang RF và phát đi đến MS .
_ Ở đường lên RX , các tín hiệu baseband I và Q từ board DIQ được đưa đến
các bộ chuyển đổi A/D trên board CEB . Các bộ chuyển đổi A/D chuyển đổi các tín
hiệu analog I và Q thành các từ số đưa tám khối xử lý tín hiệu số của bộ cân bằng
trên board DEQB . DEQB xử lý tín hiệu baseband thành tám kênh khe thời gian
của dữ liệu cân bằng .
_ Tín hiệu dữ liệu ngõû ra được đưa ngược trở về CEB , qua giao tiếp cân bằng
và được nạp vào hàng đợi FIFO của bộ cân bằng . Bộ xử lý chủ của CEB đọc dữ liệu
đã được cân bằng ra khỏi ngõû ra FIFO của bộ cân bằng và đònh dạng nó thành các
bản tin , các bản tin nạp vào trong một hàng đợi ở ngõ ra 64 bytes trên HDLC ,
HDLC truyền tin đến DRI(M) qua bộ phát quang .
_ Ngay sau bản tin này ( khi yêu cầu ) bộ xử lý chủ đọc dữ liệu điều khiển
uplink từ các thanh ghi của CEB 1,2 và 3 và gởi dữ liệu này như mộât bản tin đến
DRI(M) . Bất kỳ thông tin điều khiển chậm nào cần được gởi theo đường lên , đến
DRI(M) , được phát đi bằng phần dẻo như là một bản tin tách biệt sau các chuyển
giao phần ứng tương ứng được thực hiện .
_ Tất cả các bản tin cho cả đường lên và đường xuống ( như đã đề cập ở trên
) phải được thu nhận bởi một thực thể tương ứng trong một khe thời gian TDMA (
chẳng hạn ở đường xuống downlink dữ liệu điều chế , dữ liệu điều khiển RCU , và
bất kỳ bản tin điều khiển chậm nào , tất cả phải được chuyển đi trong một khe thời

gian ).
_ Sau đây là tóm tắt ngắn gọn về một vài nhiệm vụ chính được thực hiện bởi
Firmware của CEB:
. Thông dòch các bản tin điều khiểm chậm vào bộ xử lý nguồn và loại yêu
cầu
. Quản lý cảnh báo digital và analog
. Chọn lựa và chèn cụm cho cả hoạt động thử và hoạt động bình thường
. Chèn giữa theo một mã chuỗi hướng dẫn đối với bất kỳ một khe thời gian
nào. Đồng thời cũng các bit đuôi, bit an toàn
. Đònh dạng giao thức của các bản tin điều khiển chậm vào trong bộ xử lý
nguồn và loại confirm / response
.Giải ghép các dữ liệu điều chế hướng vào , dữ liệu điều khiển RCU và các
bản tin điều khiển chậm
. Ghép dữ liệu cân bằng , các bản tin điều khiển đường lên và điều khiển
chậm
. Thực hiện giải thuật nhảy tần GSM cho cả đường lên và đường xuống trên
một khe thời gian , vì vậy thực hiện nhảy tần bình thường và dùng chung thiết bò
. Thực hiện tổng hợp tần thu ( 2 cho phát , 2 cho thu để thực hiện nhảy tần
tổng hợp nhanh .)
. Xác đònh việc nhảy tần qua sóng mang BCCH trong các chế độ nhảy tần.
. Điều khiển và kết hợp đònh thời , dựa trên thực hiện điều khiển ngắn.
1.1.1.6. Hoạt động của board EQB.
EQB là một phần của CEB chứa các mạch số để thực hiện :
. Cân bằng kênh của dữ liệu đường lên RX
. Xử lý dữ liệu RSSI
. Chức năng giao tiếp với CEB .
_EQB là một board xử lý tín hiệu số . Do số lượng công việc phải xử lý
lớn được thực hiện nên yêu cầu có 8 khối cân bằng , mỗi khối cho một khe thời
gian TDMA GSM .
_Mỗi khối cân bằng có một bộ xử lý tín hiệu số DSP . Các khối này thì độc lập

với nhau , nhưng truy nhập các bus chung để thông tin với bộ xử lý chủ CEB và các
thiết bò ngoại vì đặt trên CEB . Tất cả các liên lạc với EQB đều phải thông qua CEB
qua giao tiếp giữa CEB và DEQB .
-Các tín hiệu dữ liệu ngõ vào các khối xử lý tín hiệu số cân bằng EQ DSP
được nhận từ CEB và các ngõ ra được gửi đến CEB . Hầu hết các ngoại vi của EQ
DSP được đặt trên CEB . RAM nội bộ , giải mã đòa chỉ các bộ đònh thời giám sát thì
được đặt trên EQB .
_Các tín hiệu Baseband I,Q từ board main IF được đưa các mạch chuyển đổi
A/D tín hiệu I,Q tương ứng và các mạch hàng đợi dữ liệu FIFO trên board CEB . Ngõ
ra của mạch này được xử lý vào trong 8 kênh khe thời gian dữ liệu . Dữ liệu này được
đưa đến EQB . Tín hiệu ngõ ra trung tần IF thứ 2 từ board kết cuối RCU không có
biên độ giới hạn , tuy nhiên các tín hiệu Baseband I,Q có các biên độ khác nhau của
các kênh thu cho phép tín hiệu Baseband được điều chế góc bởi các khối EQDSP .
_Các khối EQDSP sử dụng một giải thuật viterbi , lọc số , và các giải thuật xử
lý tín hiệu khác để cân bằng các tín hiệu thông tin baseband I,Q .
_Các chỉ thò VRSSI từ board RSSI được đưa đến chuyển đổi A/D đệm dữ liệu ,
và các mạch RAM trên board CEB . Ngõ ra của các mạch này được vào 8 kênh khe
thời gian của dữ liệu RSSI dữ liệu này được đưa đến EQB . Mỗi khối EQ DSP xử lý
giá trò RSSI , thực hiện tính toán AGC , timing advance trung bình cho mỗi kênh khe
thời gian xác đònh
_Tín hiệu dữ liệu ngõ ra AGC / timing advance được đưa ngược trở về CEB ,
qua giao tiếp cân bằng và nạp vào hàng đợi FIFO của bộ cân bằng . Bộ xử lý chủ
CEB đọc dữ liệu AGC / timing advance từ ngõ ra hàng đợi FIFO của bộ cân bằng
điều chỉnh đònh thời dữ liệu .
_Bộ xử lý chủ cũng đònh dạng dữ liệu AGC thành một bản tin . Bản tin này
được đưa đến RAM dữ liệu AGC , thanh ghi và các mạch logic AGC RF trên board
CEB . Các tín hiệu điều khiển ở ngõ ra các mạch này được đưa đến các bộ suy giảm
cố đònh trên board front end RCU và các bộ suy giảm biến đổi được trên board main
IF . Các bộ suy giảm điều chỉnh độ lợi tín hiệu thu đúng .
1.2. DRIX : ( Module này trong thiết bò BTS )

_Module DRIX chỉ có trong BTS là giao tiếp vật lý giữa DRIM và DRCU .
DRIX chuyển đổi kết nối điện tại DRI(M) sang kết nối quang tại DRCU .
_Một nhóm bao gồm DRI(M) , DRIX , DRCU tạo thành giao tiếp vô tuyến
cho 8 kênh traffic logic GSM .
1.3. DRI(M) :
Giao tiếp vô tuyến số ( Digital Radio Interface module ):
_Module DRI(M) chỉ có trong BTS cung cấp giao tuyến logic giữa DRCU và
bus DTM . Một DRIM , DRIX và DRCU kết hợp với nhau để thực hiện giao tiếp vô
tuyến cho 8 khe thời gian hoặc kênh lưu thông logic của GSM . DRIM cũng thực