Tối ưu hóa mạng di động gsm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THẾ LẬP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Hà Nội, 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THẾ LẬP

TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS PHẠM VĂN BÌNH

Hà Nội, 2011


MỤC LỤC
Trang

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................................I
T
1
2

21T

DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... VI
T
1
2

21T

DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA .............................................................................. VII
T
1
2

T
1
2

LỜI NĨI ĐẦU ............................................................................................................ VIII
T
1
2

21T

Phần I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM ..................................................................................... 1
T
1
2

T
1
2

Chương 1
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM .................................................................. 1
T
1
2

T
1
2

1.1. Tổng quan về mạng GSM ..................................................................................................................... 1
T
1
2

T
1
2

T
1
2

21T

1.2. Lịch sử phát triển mạng GSM ............................................................................................................... 2
T
1
2

T
1
2

T
1
2

21T

1.3. Mơ hình hệ thống thơng tin di động GSM ............................................................................................. 3
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

1.4. Các thành phần chức năng trong hệ thống ............................................................................................. 4
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

1.1.1. Trạm di động (MS - Mobile Station) ....................................................................................... 4
T
1
2

21T

21T

T
1
2

1.1.2. Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) .................................................................. 5
T
1
2

21T

21T

T
1
2

1.1.2.1. Khối BTS (Base Tranceiver Station) ................................................................................ 5
21T

21T

21T

T
1

2

1.1.2.2. Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit)..................................................................... 8
21T

21T

21T

T
1
2

1.1.2.3. Khối BSC (Base Station Controller) ................................................................................. 8
21T

21T

21T

T
1
2

1.1.3. Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem).................................................................. 9
T
1
2

21T

21T

T
1
2

1.1.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC ............................................................................. 9
21T

21T

21T

T
1
2

1.1.3.2. Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register).............................................10
21T

21T

21T

T
1
2

1.1.3.3. Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register) ...............................................10

21T

21T

21T

T
1
2

1.1.3.4. Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register) ...................................11
21T

21T

21T

T
1
2

1.1.3.5. Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center).................................................11
21T

21T

21T

T
1

2

1.1.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)...................................................................................11
T
1
2

21T

21T

T
1
2

1.1.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng .........................................................................................12
21T

21T

21T

T
1
2

1.1.4.2. Quản lý thuê bao.............................................................................................................12
21T

21T

21T

21T

1.1.4.3. Quản lý thiết bị di động...................................................................................................13
21T

21T

21T

T
1
2

Phần II
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
T
1
2

GSM ............................................................................................................................... 14
T
1
2

Chương 2
CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG ................................................................ 14
T

1
2

T
1
2

2.1. Giới thiệu chung về các chỉ số chất lượng hệ thống .............................................................................14
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

2.1.1. Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công (CSSR) ............................................................................15
T
1
2

21T

21T

T
1
2


2.1.1.1. Tỷ lệ SDCCH thành công (SDCCH Successful Rate (SSR)) ............................................16
21T

21T

21T

T
1
2

2.1.1.2. Tỷ lệ phân định TCH bình thường thành cơng (TCH Normal Assignment Successful Rate
21T

21T

21T

(TASR))17
21T

2.1.2. Tỷ lệ rớt cuộc gọi (DCR) .......................................................................................................17

T
1
2

21T

21T

21T

2.1.3. Tỷ lệ chuyển giao thành công (HOSR) ...................................................................................19
T
1
2

21T

21T

T
1
2

2.1.4. Tỷ lệ nghẽn trên các kênh logic ..............................................................................................20
T
1
2

21T

21T

T
1
2

2.1.5. Chất lượng thoại Qvoice ........................................................................................................21
T
1
2

21T

21T

21T

2.2. Nguyên nhân gây giảm chỉ số KPI và các biện pháp khả dụng nâng cao chỉ số KPI ..............................24
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

2.2.1. Tối ưu hoá khả năng truy nhập ...............................................................................................24
T
1
2

21T

21T

T
1
2

2.2.1.1. Nghẽn kênh SDCCH.......................................................................................................24
21T

21T

21T

21T

2.2.1.2. Nghẽn kênh TCH............................................................................................................25
21T

21T

21T

21T

2.2.2. Tối ưu hoá khả năng duy trì trong hệ thống và chất lượng hệ thống ........................................26
T
1
2

21T

21T

T
1
2

2.2.2.1. Suy giảm chất lượng do tăng đột ngột về số lượng rơi kênh TCH.....................................26
21T

21T

21T

T
1
2

2.2.2.2. Rớt trên kênh TCH do chất lượng tín hiệu đường xuống ..................................................27

21T

21T

21T

T
1
2

2.2.2.3. Rớt kênh TCH do chất lượng tín hiệu đường lên..............................................................27
21T

21T

21T

T
1
2

2.2.2.4. Ngắt kênh TCH do cơng suất tín hiệu ở cả hai đường lên và xuống và do xuất hiện suy hao
21T

21T

21T

T
1

2

28
2.2.2.5. Ngắt kênh TCH do cơng suất tín hiệu đường lên..............................................................28
21T

21T

21T

T
1
2

2.2.3. Tối ưu hoá chất lượng chuyển giao ........................................................................................29
T
1
2

21T

21T

T
1
2

2.2.3.1. Chuyển giao do suy giảm chất lượng tín hiệu ..................................................................29
21T

21T

21T

T
1
2

2.2.3.2. Thiết lập chuyển giao nhưng không thành công ...............................................................30
21T

21T

21T

T
1
2

Chương 3
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG PHỦ SÓNG .............................. 31
T
1
2

T
1
2

3.1. Tổn hao đường truyền sóng vơ tuyến ...................................................................................................31

T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

3.1.1. Tính tốn lý thuyết.................................................................................................................31
T
1
2

21T

21T

21T

3.1.2. Các mơ hình chính lan truyền sóng trong thơng tin di động.....................................................34
T
1

2

21T

21T

T
1
2

3.2. Vấn đề Fading .....................................................................................................................................37
T
1
2

T
1
2

T
1
2

21T

3.3. Ảnh hưởng nhiễu.................................................................................................................................37
T
1
2

T
1
2

T
1
2

21T

3.3.1. Định nghĩa và các dấu hiệu của nhiễu.....................................................................................37
T
1
2

21T

21T

T
1
2

3.3.2. Các loại nhiễu........................................................................................................................38
T
1
2

21T

21T

21T

3.3.3. Các nguyên nhân tiêu biểu của nhiễu......................................................................................38
T
1
2

21T

21T

T
1
2

3.3.3.1. Nhiễu bởi hệ thống GSM ................................................................................................38
21T

21T

21T

T
1
2

3.3.3.2. Nhiễu từ hệ thống không phải GSM ................................................................................41
21T

21T

21T

T
1
2

3.3.4. Xác định nguồn gốc nhiễu .....................................................................................................41
T
1
2

21T

21T

T
1
2

3.3.4.1. Các nguyên nhân nhiễu đường lên...................................................................................42
21T

21T

21T

T

1
2

3.3.4.2. Các nguyên nhân nhiễu đường xuống ..............................................................................43
21T

21T

21T

T
1
2

3.3.5. Một số biện pháp khắc phục nhiễu kênh chung .......................................................................44
T
1
2

21T

21T

T
1
2

3.4. Ngun lý Anten và các mơ hình lựa chọn ...........................................................................................46
T
1

2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

3.4.1. Nguyên lý anten ....................................................................................................................46
T
1
2

21T

21T

21T

3.4.2. Các đại lượng đặc trưng của Anten ........................................................................................47
T
1
2

21T

21T

T
1
2


3.4.2.1. Độ tăng ích của anten......................................................................................................47
21T

21T

21T

T
1
2

3.4.2.2. Góc ngẩng của anten .......................................................................................................48
21T

21T

21T

21T

3.4.2.3. Trở kháng vào của anten .................................................................................................49

21T

21T

21T

T
1
2

3.4.2.4. Tỷ số sóng đứng .............................................................................................................49
21T

21T

21T

21T

3.4.3. Mơ hình lựa chọn anten .........................................................................................................50
T
1
2

21T

21T

21T

3.4.3.1. Các thơng số liên quan đến mơ hình lựa chọn anten .........................................................50
21T

21T

21T

T
1
2

3.4.3.2. Một số mơ hình tiêu biểu ................................................................................................50
21T

21T

21T

T
1
2

Phần III
TỐI ƯU HĨA MẠNG TRUY CẬP VÔ TUYẾN CỦA CÔNG TY VINAPHONE TẠI
T
1
2

TỈNH BÌNH DƯƠNG.................................................................................................... 52
21T

Chương 4
TỐI ƯU HĨA MẠNG TRUY CẬP VƠ TUYẾN CỦA CƠNG TY VINAPHONE TẠI
T
1
2

TỈNH BÌNH DƯƠNG.................................................................................................... 52
21T

4.1. Giới thiệu mục đích, lý do và lợi ích tối ưu mạng vơ tuyến ...................................................................52
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

4.2. Quy trình tối ưu hóa mạng vô tuyến của Công ty VinaPhone ................................................................54
T
1

2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

4.3. Các nội dung cơng việc tối ưu hóa. ......................................................................................................61
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

4.3.1. Các nội dung chuẩn bị trước tối ưu hóa. .................................................................................61
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.3.2. Các nội dung cơng việc tối ưu hóa .........................................................................................62
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.3.3. Kết quả thực hiện tối ưu hóa ..................................................................................................64
T
1

2

21T

21T

T
1
2

4.4. Hiện trạng mạng vơ tuyến tỉnh Bình Dương trước khi thực hiện tối ưu .................................................66
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

4.4.1. Chất lượng mạng vơ tuyến tỉnh Bình Dương trước tối ưu .......................................................66
T
1

2

21T

21T

T
1
2

4.4.2. So sánh kết quả Qvoice của VinaPhone với MobiFone, Viettel trước tối ưu hóa.....................68
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.4.3. Mục tiêu tối ưu hóa mạng ......................................................................................................68
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.4.4. Tồn tại, kiến nghị trong quá trình chuẩn bị trước tối ưu hóa ....................................................69
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.5. Nội dung tối ưu hóa.............................................................................................................................69
T
1
2

T
1
2

T
1

2

21T

4.5.1. Tối ưu hóa phần cứng trạm BTS ............................................................................................69
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.5.2. Tối ưu hóa vùng phủ..............................................................................................................71
T
1
2

21T

21T

21T

4.5.3. Reparenting ...........................................................................................................................79
T

1
2

21T

21T

21T

4.5.4. Tối ưu hóa tham số hệ thống/cấu trúc .....................................................................................79
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.5.5. Tối ưu hóa tần số ...................................................................................................................83
T
1
2

21T

21T

21T

4.6. Kết quả - So sánh trước và sau tối ưu hóa ............................................................................................85
T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

4.6.1. Chất lượng mạng sau tối ưu ở mức Network/BSC/cell ............................................................85
T
1
2

21T

21T

T

1
2

4.6.2. So sánh kết quả Qvoice của VinaPhone tại tỉnh Bình Dương trước và sau tối ưu .....................88
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.6.3. So sánh kết quả Qvoice của VinaPhone với MobiFone, Viettel sau tối ưu ..............................89
T
1
2

21T

21T

T
1
2

4.7. Tồn tại và khuyến nghị sau khi kết thúc tối ưu hóa ...............................................................................89

T
1
2

T
1
2

T
1
2

T
1
2

KẾT LUẬN .................................................................................................................... 92
T
1
2

21T

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 93
T
1
2

21T

Tối ưu hóa mạng di động GSM

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
***
A
ACCH

Associated Control Channel

Kênh điều khiển liên kết

AGCH

Access Grant Channel

Kênh cho phép truy nhập

AMPS

Advanced Mobile Phone System

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến

AMR

Adaptive Multi Rate

Tốc độ đa thích ứng

ARFCH

Absolute Radio Frequency

Kênh tần số tuyệt đối

Channel
AUC

Trung tâm nhận thực

Authentication Center

B
BCCH

Broadcast Control Channel

Kênh điều khiển quảng bá

BCH

Broadcast Channel

Kênh quảng bá

BER

Bit Error Rate

Tỷ lệ lỗi bit

BS

Base Station

Trạm gốc

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

BSIC

Base Station Identity Code

Mã nhận dạng trạm gốc

BSS

Base Station Subsystem

Phân hệ trạm gốc

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát gốc

C
C/A

Carrier to Adjacent

Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận

CCCH

Common Control Channel

Kênh điều khiển chung

CCH

Control Channel

Kênh điều khiển

CCITT

International Telegraph and

Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện thoại và

Telephone Consultative Committee điện báo
Cell

Ô (tế bào)

Cellular
I


Tối ưu hóa mạng di động GSM
CI

Cell Identity

Nhận dạng ơ (xác định vùng LA )

C/I

Carrier to Interference

Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh

CRO

Cell Reselection Offset

Độ lệch chọn lại cell

CS

Circuit Switched

Chuyển mạch kênh

CSSR

Call Setup Success Rate

Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công

D
DCCH

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển dành riêng

DCR

Drop Call Rate

Tỷ lệ rớt cuộc gọi

DL

Downlink

Đường xuống

DR

Dual Rate

Tốc độ kép

E
EIR

Bộ ghi nhận dạng thiết bị

Equipment Identification
Register

ETSI

European Telecommunications

Viện tiêu chuẩn viễn thông

Standard Institute

Châu Âu

F
FDMA

Đa truy nhập phân chia theo tần số

Frequency Division Multiple
Access

FACCH

Kênh điều khiển liên kết nhanh

Fast Associated
Control Channel

FCCH

Frequency Correction Channel

Kênh hiệu chỉnh tần số

G
GMSC

Gateway MSC

Tổng đài di động cổng

GoS

Grade of Service

Cấp độ phục vụ
II


Tối ưu hóa mạng di động GSM
GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vơ tuyến gói chung

GSM

Global System for Mobile

Thơng tin di động toàn cầu

Communication

H
HISR

Handover In Success Rate

Tỷ lệ chuyển giao vào thành công

HLR

Home Location Register

Bộ đăng ký định vị thường trú

HOSR

Handover Out Success rate

Tỷ lệ chuyển giao ra thành công

HR

Half Rate

Bán tốc

HSN

Hopping Sequence Number

Số thứ tự nhảy

HOSR
HIISC

Handover Success Rate
Tỷ lệ chuyển giao thành công
Horizon Macro II Site controller unit Khối điều khiển BTS

I
IMSI

ISDN

International Mobile

Số nhận dạng thuê bao di động

Subscriber Identity

quốc tế

Integrated Service Digital

Mạng số đa dịch vụ

Network
IWF

Chức năng tương tác

Inter working function

K
KPI

Chỉ số đánh giá chất lượng

Key Performance Indicator

L
LA

Location Area

Vùng định vị

LAC

Location Area Code

Mã vùng định vị

LAI

Location Area Identifier

Số nhận dạng vùng định vị

M
MCC

Mã quốc gia của mạng di động

Mobile Country Code

III


Tối ưu hóa mạng di động GSM
MHT

Maintenance Time Holding

Thời gian duy trì trung bình

MNC

Mobile Network Code

Mã mạng thơng tin di động

MOS

Mean Opinion Score

Điểm đánh giá chất lượng

MS

Mobile station

Trạm di động

MSC

Mobile Service Switching Center

Tổng đài di động

N
NMS

Network Management System

Hệ thống quản lý mạng

NMT

Nordic Mobile Telephone

Điện thoại di động Bắc Âu

O
OMC-R

Operation and Maintenance

Trung tâm vận hành và bảo dưỡng

Center – Radio

vô tuyến

OMS

Operation & Maintenace Subsystem Phân hệ khai thác và bảo dưỡng.

OSS

Operation and Support Subsystem

Phân hệ khai thác và hỗ trợ

P
PCH

Paging Channel

Kênh tìm gọi

PESQ

Perceptual Evaluation

Đánh giá cảm nhận chất lượng thoại

of Speech Quality
PLMN

Public Land Mobile Network

Mạng di động mặt đất công cộng

PS

Packet Switched

Chuyển mạch gói

PSPDN

Packet Switch Public

Mạng số liệu cơng cộng

Data Network

chuyển mạch gói

Perceptual Speech

Đo đạc chất lượng thoại cảm nhận

PSQM

Quality Measurement
PSTN

Public Switched Telephone

Mạng chuyển mạch điện thoại công

Network

cộng

IV


Tối ưu hóa mạng di động GSM

R
RACH

Random Access Channel

Kênh truy cập ngẫu nhiên

RNO

Radio Network Optimizer

Tối ưu mạng vô tuyến

Rx

Receiver

Máy thu

RxLev

Receiver Level

Mức thu

RxQual

Receiver Quality

Chất lượng thu

S
SACCH

Slow Associated Control Channel

Kênh điều khiển liên kết chậm

SDCCH

Stand Alone Dedicated

Kênh điều khiển dành riêng

Control Channel

đứng một mình (độc lập)

SIM

Subscriber Identity Modul

Mơ đun nhận dạng th bao

SMS

Short Message Service

Dịch vụ bản tin ngắn

SSR

SDCCH Successful Rate

Tỷ lệ SDCCH thành công

T
TACS

Total Access Communications

Hệ thống thông tin truy nhập tồn bộ

System
TASR

TCH Normal Assignment

Tỷ lệ phân định TCH bình thường

Successfull Rate

thành công

TCH

Traffic Channel

Kênh lưu lượng

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TEMS

Terminal equipment mobile station Thiết bị đo kiểm giao diện vơ tuyến

TRAU

Transcoder/Rate Adapter Unit

Bộ thích ứng tốc độ và chuyển mã

TRX

Transceiver

Khối thu phát vô tuyến

V
VSWR

Voltage Standing Wave Ratio.

V

Hệ số song đứng


Tối ưu hóa mạng di động GSM

DANH MỤC BẢNG
***
Bảng 4.1: Kết quả KPI hiện tại và yêu cầu đạt được sau tối ưu toàn tỉnh .......................... 64
U

T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.2: KPI hiện tại và yêu cầu đạt được sau tối ưu tính theo BSC............................... 64
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.3: Thống kê chỉ số KPI trung bình của tỉnh trước tối ưu....................................... 66
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.4: Thống kê chỉ số KPI trung bình mức BSC trước tối ưu .................................... 67
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.5: So sánh Qvoice của 3 nhà mạng trước tối ưu hóa ............................................. 68
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.6: Chỉ tiêu KPI cần đạt được................................................................................ 68
U
T
1
2

T

1
2
U

Bảng 4.7: Số lượng các cell đã xử lý phần cứng............................................................... 69
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.8: Danh sách một số cell lỗi phần cứng đã được xử lý.......................................... 70
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.9: Mở rộng cấu hình của một số trạm................................................................... 71
U
T
1

2

T
1
2
U

Bảng 4.10: Số lượng các cell đã thực hiện tối ưu hóa vùng phủ ....................................... 71
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.11: Một số điều chỉnh của các cell tối ưu vùng phủ .............................................. 71
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.12: Danh sách một số cell cần reparenting ........................................................... 79

U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.13: LAC của các BSC sau tối ưu ......................................................................... 79
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.14: Số lượng các cell thực hiện tối ưu các tham số ............................................... 80
U
T
1
2

T
1
2

U

Bảng 4.15: Danh sách một số cell kích hoạt Directed Retry ............................................. 82
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.16: Danh sách một số cell tối ưu ngưỡng High_traffic_load_GPRS ..................... 82
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.17: Danh sách một số cell tối ưu độ nhạy thu Rxlev_access_min ......................... 83
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.18: Tần số một số cell sau tối ưu.......................................................................... 83
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.19: Bảng một số neighbor còn thiếu cần bổ sung ................................................. 84
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.20: Tần số một số cell trước và sau tối ưu ............................................................ 84
U
T

1
2

T
1
2
U

Bảng 4.21: So sánh KPI mức network tỉnh Bình Dương trước và sau tối ưu .................... 85
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.22: So sánh chỉ số KPI mức BSC tỉnh Bình Dương trước và sau tối ưu ................ 85
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.23: Thống kê so sánh các cell có CSSR thấp trước và sau tối ưu .......................... 86
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.24: Thống kê so sánh các cell có HOSR thấp trước và sau tối ưu ......................... 87
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.25: Thống kê so sánh các cell có DCR cao trước và sau tối ưu............................. 87
U
T
1
2

T
1

2
U

Bảng 4.26: Thống kê so sánh các cell nghẽn TCH trước và sau tối ưu ............................. 87
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.27: So sánh Qvoice của Vinaphone trước và sau tối ưu hóa ................................. 88
U
T
1
2

T
1
2
U

Bảng 4.28: So sánh Qvoice của 3 nhà mạng sau tối ưu hóa .............................................. 89
U
T
1
2

T
1
2
U

VI


Tối ưu hóa mạng di động GSM

DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA
***
Hình 1.1: Mơ hình hệ thống thơng tin di động GSM .......................................................... 3
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 1.2: Kiến trúc các khối chưc năng của BTS Motorola................................................ 6
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 1.3: Kết nối giữa SURF2 và CTU2 ........................................................................... 7
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 3.1: Truyền sóng trong trường hợp coi mặt đất là bằng phẳng ................................. 32
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 3.2: Vật chắn trong tầm nhìn thẳng ......................................................................... 33
U
T

1
2

T
1
2
U

Hình 3.3: Biểu đồ cường độ trường của OKUMURA ...................................................... 34
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 3.4: Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I ............................................................................... 39
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 3.5: Trường phát xạ của Anten ................................................................................ 46
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 3.6: Dipole 1/2 bước sóng ...................................................................................... 46
U
T
1
2

21T
U

Hình 3.7: Anten outdoor .................................................................................................. 47
U
T
1
2

21T
U

Hình 3.8: Anten indoor .................................................................................................... 47

U
T
1
2

21T
U

Hình 3.9: Các loại anten .................................................................................................. 49
U
T
1
2

21T
U

Hình 3.10: Hệ số sóng đứng ............................................................................................ 50
U
T
1
2

21T
U

Hình 4.1: Quy trình tối ưu hóa mạng vơ tuyến của Cơng ty VinaPhone ........................... 54
U
T
1

2

T
1
2
U

Hình 4.2: Phân bố cấu hình mạng vơ tuyến tỉnh Bình Dương trước tối ưu........................ 66
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.3: Chỉ số KPI tỉnh Bình Dương theo BSC trước tối ưu ......................................... 67
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.4: Kết quả so sánh Qvoice của 3 nhà mạng trước tối ưu hóa ................................ 68

U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.5a: Vùng phủ khu vực Huyện Dĩ An trước tối ưu (Map) ...................................... 72
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.5b: Vùng phủ khu vực Huyện Dĩ An trước tối ưu (Drive test) .............................. 73
U
T
1
2

T
1
2

U

Hình 4.6a: Vùng phủ khu vực Huyện Dĩ An sau tối ưu (Map) ......................................... 74
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.6b: Vùng phủ khu vực Huyện Dĩ An trước tối ưu (Drive test) .............................. 75
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.7: Mức thu khu vực Huyện Dĩ An trước tối ưu ..................................................... 76
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.8: Mức thu khu vực Huyện Dĩ An sau tối ưu ........................................................ 77
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.9: Nhiễu khu vực Huyện Dĩ An trước tối ưu......................................................... 78
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.10: Nhiễu khu vực Huyện Dĩ An sau tối ưu.......................................................... 78
U
T

1
2

T
1
2
U

Hình 4.11: Quy hoạch LAC sau tối ưu ............................................................................. 80
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.12: So sánh chỉ số KPI mức network tỉnh Bình Dương trước và sau tối ưu ........... 85
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.13: Kết quả so sánh Qvoice của Vinaphone trước và sau tối ưu hóa .................... 88
U
T
1
2

T
1
2
U

Hình 4.14: Kết quả so sánh Qvoice của 3 nhà mạng sau tối ưu hóa ................................. 89
U
T
1
2

T
1
2
U

VII


Tối ưu hóa mạng di động GSM

LỜI NĨI ĐẦU
***
Trong cuộc sống hàng ngày thơng tin liên lạc đóng một vai trị rất quan trọng

khơng thể thiếu được. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con
người nắm bắt nhanh chóng tin tức văn hố, kinh tế, khoa học kỹ thuật... vốn rất đa
dạng và phong phú.
Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu công nghệ Điện Tử – Tin
Học – Viễn Thông đã và đang làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ từng
phút, nó tạo ra một trào lưu "Điện Tử – Tin Học – Viễn Thông " trong mọi lĩnh vực
ở thế kỷ 21.
Lĩnh vực thông tin di động cũng không nằm ngồi trào lưu đó. Cùng với
nhiều cơng nghệ khác nhau, thông tin di động đang không ngừng phát triển, đáp
ứng nhu cầu thông tin ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng, tạo nhiều thuận
lợi trong miền thời gian cũng như không gian. Chắc chắn trong tương lai thơng tin
di động sẽ được hồn thiện nhiều hơn nữa để thoả mãn nhu cầu thông tin tự nhiên
của con người.
Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có
những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự
hình thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự cạnh tranh để
thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà mạng. Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa
ra các chính sách khuyến mãi, giảm giá để thu hút khách hàng sử dụng dịch vụ.
Cùng với đó, mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến
cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong các năm gần
đây.
Hiện nay, Việt Nam có tất cả 7 nhà cung cấp dịch vụ di động và đang sử
dụng hai công nghệ là GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống
thông tin di động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa
truy cập phân chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple
VIII


Tối ưu hóa mạng di động GSM
Access - đa truy cập phân chia theo mã). Cụ thể, các nhà cung cấp dịch vụ di động

sử dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM là Vinaphone, Mobifone, Viettel,
Vietnamobile, Beeline và các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng cơng nghệ
CDMA là S-Fone, EVN.
Chính vì sự cạnh tranh khốc liệt đó, vấn đề thu hút khách hàng mới đã khó,
nhưng vấn đề giữa khách hàng đang sử dụng dịch vụ cịn khó khăn gấp bội lần. Để
làm được việc này, các mạng phải tự nhận thấy rằng chỉ có nâng cao chất lượng
dịch vụ, chất lượng phục vụ mới có thể tồn tại và phát triển bền vững được. Tối ưu
mạng di động GSM để nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng, thỏa mãn nhu cầu
ngày càng tăng của khách hàng. Do đó tối ưu hóa mạng di động GSM là việc làm
rất cần thiết và mang một ý nghĩa thực tế cao.
Trên cơ sở những kiến thức đã tích luỹ được trong những năm học tập
chuyên ngành Điện Tử – Viễn Thông tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và sau
3 năm làm việc tại Trung tâm Điều hành Thông tin của Công ty VinaPhone, cùng
với sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Phạm Văn Bình, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và
hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tối ưu hóa mạng di động GSM”.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Phạm Văn Bình đã tận tình hướng
dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của tồn thể anh em kỹ
sư phịng Vơ tuyến - Trung tâm Điều hành Thông tin Vinaphone đã giúp đỡ em rất
nhiều trong q trình hồn thành luận văn.
Hà Nội, Ngày 21 Tháng 09 Năm 2011
Học viên thực hiện

Nguyễn Thế Lập

IX


Chương 1

Hệ thống thông tin di động GSM

Phần I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM
Chương 1
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
1.1. Tổng quan về mạng GSM
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng pháp: Groupe Spécial Mobile
tiếng anh: Global System for Mobile Communications; viết tắt GSM) là một trong
những công nghệ về mạng điện thoại di động phổ biến nhất trên thế giới. Dịch vụ
GSM được sử dụng bởi hơn 4.4 tỷ người, với 838 nhà mạng thuộc 234 quốc gia và
vùng lãnh thổ (cập nhật 1/7/2011). Các mạng thông tin di động GSM cho phép có
thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng
GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới.
Khả năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên
thế giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên
thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất
lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (second
generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd
Generation Partnership Project (3GPP).
Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng
cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều
hành mạng là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng. GSM cho phép
nhà điều hành mạng có thể kết hợp chuyển vùng với nhau do vậy mà người sử dụng
có thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.

1

Chương 1

Hệ thống thông tin di động GSM

1.2. Lịch sử phát triển mạng GSM
Năm 1982, nhóm đặc trách về di động (Groupe Speciale Mobile : GSM)
được thành lập bởi Liên đồn Bưu chính viễn thơng châu Âu CEPT (Confederation
of European Posts and Telecommunications) với nhiệm vụ phát triển một chuẩn
thống nhất cho hệ thống thơng tin di động để có thể sử dụng trên toàn Châu Âu.
Năm 1989, Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) quy định chuẩn GSM là một tiêu chuẩn
chung cho mạng thông tin di động toàn Châu Âu.
Năm 1991, cuộc gọi đầu tiên sử dụng công nghệ GSM được thực hiện bởi
mạng Radiolinja ở Phần Lan (mạng di động GSM đầu tiên trên thế giới).
Năm 1992, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế đầu tiên được ký kết giữa Phần
Lan và viễn thông Vodafone của Anh. Tin nhắn SMS đầu tiên cũng được gửi đi
trong năm này.
Năm 1996, số thành viên GSM MoU đã lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100
quốc gia. 167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đạt 50 triệu.
Năm 2000, GPRS được ứng dụng. Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) được đi
vào hoạt động, số thuê bao GSM đã vượt quá 500 triệu. Năm 2003, mạng EDGE đi
vào hoạt động.
Năm 2008, số thuê bao di động GSM đã lên tới con số gần 3 tỉ.

2


Chương 1

Hệ thống thơng tin di động GSM

1.3. Mơ hình hệ thống thơng tin di động GSM

Hình 1.1: Mơ hình hệ thống thông tin di động GSM

Các ký hiệu:
OSS

: Phân hệ khai thác và hỗ trợ

BTS

: Trạm vô tuyến gốc

AUC

: Trung tâm nhận thực

MS

: Trạm di động

HLR

: Bộ ghi định vị thường trú

ISDN

: Mạng số liên kết đa dịch vụ

MSC

: Tổng đài di động

PSTN (Public Switched Telephone Network):

BSS

: Phân hệ trạm gốc

Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

BSC

: Bộ điều khiển trạm gốc

PSPDN

OMC

: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng CSPDN (Circuit Switched Public Data Network):

SS

: Phân hệ chuyển mạch

Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng

VLR

: Bộ ghi định vị tạm trú

PLMN

EIR

: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

3

: Mạng chuyển mạch gói cơng cộng

: Mạng di động mặt đất công cộng


Chương 1

1.4.

Hệ thống thông tin di động GSM

Các thành phần chức năng trong hệ thống
Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land Mobile

Network) theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính sau:
 Trạm di động MS (Mobile Station)
 Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
 Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)
 Phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem)
1.1.1. Trạm di động (MS - Mobile Station)

Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xun
nhìn thấy của hệ thống. Ngồi việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho
giao diện vơ tuyến, MS cịn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như
micrô, loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với môt số
các thiết bị khác (như giao diện với máy tính cá nhân, Fax…). Trạm di động (MS)
bao gồm thiết bị trạm di động ME (Mobile Equipment) và một khối nhỏ gọi là
mođun nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module). ME là phần cứng để
thuê bao truy cập mạng. ME có số nhận dạng là IMEI (International Mobile
Equipment Identity) được gán bởi nhà sản xuất. Mỗi điện thoại di động được phân
biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International Mobile Equipment
Identity). Nhờ kiểm tra IMEI mà ME bị mất căp sẽ không được phục vụ. SIM là
một card điện tử thông minh cắm vào ME, dùng để nhận dạng thuê bao và tin tức về
loại dịch vụ mà thuê bao đăng ký. SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế
người sử dụng có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy
nhập vào dịch vụ đã đăng ký. SIM lưu giữ các thông tin nhận thực thuê bao và mật
mã/giải mật mã hố. Các thơng tin lưu giữ trong SIM:
 Các số nhận dạng IMSI, TMSI
 Khoá nhận thực Ki
 Khoá mật mã Kc
 Số nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area ID)
 MSISDN: Mobile Station ISDN =>Số điện thoại của thuê bao di động
 Danh sách các tần số lân cận
4


Chương 1

Hệ thống thông tin di động GSM

IMEI và IMSI hồn tồn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân.

Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá
nhân (PIN: Personal Identity Number).
Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng:
− Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường vô
tuyến.
− Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ
gọi là SIM card. Trừ một số trường hợp đặc biệt như gọi cấp cứu… thuê bao chỉ có
thể truy nhập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy.
1.1.2. 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
thơng 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:
 TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và
phối hợp tốc độ.
 BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.
 BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc.
1.1.2.1.

Khối BTS (Base Tranceiver Station)

Một BTS bao gồm các thiết bị thu /phát tín hiệu sóng vơ tuyến, anten và bộ
phận mã hóa 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).
Hiện tại, Vinaphone sử dụng thiết bị Motorola cho tỉnh Bình Dương. Vì vậy
ta sẽ tìm hiểu các khối chức năng của BTS Motorola.

Hình 1.2 thể hiện kiến trúc các khối chức năng của BTS Motorola. BTS
Motorola có các khối chức năng chính, bao gồm :
5


Chương 1

Hệ thống thông tin di động GSM

 Khối RF
 Khối Digital
 Khối nguồn
 Khối làm mát

Hình 1.2: Kiến trúc các khối chức năng của BTS Motorola

6


Chương 1

Hệ thống thơng tin di động GSM

Hình 1.3: Kết nối giữa SURF2 và CTU2
Hình 1.3 thể hiện sơ đồ kết nối giữa SURF2 và CTU2.
 CTU2: cung cấp giao diện vô tuyến giữa BSS và MS với các đặc điểm
sau

o Có khả năng thu phân tập (thu từ 2 anten), điều này làm tăng chất
lượng thu khi có phađinh đa đường và nhiễu.

o Tần số thay đổi trên 1 khe thời gian cơ bản, phục vụ cho nhảy tần và
chia sẻ thiết bị.

o Điều khiển công suất truyền.
 SURF2: thực hiện khuyếch đại tạp âm thấp, lọc thông dải, định tuyến
tín hiệu từ anten thu đến CTU2 thơng qua ma trận chuyển mạch. Một
SURF2 có thể định tuyến 3 anten thu đến 6 CTU2 khác nhau trong
cùng một path chính.
 HIISC:

o Cung cấp chức năng về xử lý cơng suất, về giao diện và khả năng mở
rộng dung lượng cho BTS.

o Xử lý phần mềm và chức năng NIU.
o Có thể lập trình sự thay đổi của các khe thời gian.

7


Chương 1

Hệ thống thông tin di động GSM

o 6 giao diện với đường tích hợp E1/T1( nếu nâng cấp sẽ hỗ trợ 8
đường).

o Có thể lập trình khối đồng bộ, khối định thời để hỗ trợ đa giao diện vô
tuyến, GPS.
Ngồi ra cịn có các Card dùng cho giao tiếp luồng và cảnh báo ngồi.

1.1.2.2.

Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit)

Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các
kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s)
trước khi chuyển đến tổng đài. TRAU là thiết bị mà ở đó q trình mã hố và giải
mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng
tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng
có thể được đặt cách xa BTS và thậm chí cịn đặt trong BSC và MSC.
1.1.2.3.

Khối BSC (Base Station Controller)

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 vơ tuyến và
chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS, cịn phía kia nối với MSC của phân
hệ chuyển mạch SS. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa
BTS và BSC là giao diện A.bis.
Các chức năng chính của BSC:
U

1. Quản lý mạng vơ tuyến: Việc quản lý vơ tuyến chính là quản lý các cell và
các kênh logic của chúng. Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc và
xử lý, chẳng hạn như lưu lượng thông tin ở một cell, môi trường vô tuyến, số lượng
cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành công và thất bại...
2. Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước khi đưa vào khai thác, BSC lập cấu
hình của BTS ( số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm... ). Nhờ đó mà BSC có
sẵn một tập các kênh vơ tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.
3. Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải

phóng các đấu nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC
giám sát. Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc đấu nối được ở máy di động và TRX
gửi đến BSC. Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định cơng suất phát tốt nhất của MS và
8


Chương 1

Hệ thống thông tin di động GSM

TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc đấu nối. BSC cũng điều khiển quá
trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang
cell khác, nhằm đạt được chất lượng cuộc gọi tốt hơn. Trong trường hợp chuyển
giao sang cell của một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Bên cạnh
đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ
cell này sang kênh của cell khác trong trường hợp cell này bị nghẽn nhiều.
4. Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đường
truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin. Trong trường hợp có
sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng.
1.1.3. 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.

1.1.3.1.

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)
9


Chương 1

Hệ thống thông tin di động GSM

 Quản lý di động (Mobility Management)
 Xử lý tính cước (billing)
 Tương tác mạng IWF(Interworking Function): qua GMSC
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm
truyền dẫn của mạng GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng
tương tác IWF (Inter Networking Function). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng
giao thức và truyền dẫn. IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có
thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
1.1.3.2.

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 thơng. HLR khơng phụ
thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của
thuê bao.
HLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN.
 Các thông tin về thuê bao
 Danh sách các dịch vụ mà MS được sử dụng và bị hạn chế
 Số hiệu VLR đang phục vụ MS
1.1.3.3.

Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)

VLR là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng
phục vụ của MSC. Mỗi MSC có một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC.
Ngay cả khi MS lưu động vào một vùng MSC mới. VLR liên kết với MSC sẽ yêu
cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng
MSC nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thơng
tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể coi VLR như
một HLR phân bố. VLR chứa thơng tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC.
Nhưng khi thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên
quan tới nó cũng hết giá trị.

10


Chương 1

Hệ thống thơng tin di động GSM

Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông
tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu
HLR.
VLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI.
 Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS
 Danh sách các dịch vụ mà MS được và bị hạn chế sử dụng
 Trạng thái của MS ( bận: busy; rỗi: idle)
1.1.3.4.

Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register)

EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng
di động quốc tế (IMEI-International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu
về phần cứng của thiết bị. Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:
1. Nếu ME thuộc danh sách trắng (White List) thì nó được quyền truy nhập
và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký.
2. Nếu ME thuộc danh sách xám (Gray List), tức là có nghi vấn và cần kiểm
tra. Danh sách xám bao gồm những ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất thiết
bị) nhưng không nghiêm trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống
3. Nếu ME thuộc danh sách đen (Black List), tức là bị cấm không cho truy
nhập vào hệ thống, những ME đã thông báo mất máy.
1.1.3.5.

Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center)

AuC được nối đến HLR, chức năng của AuC là cung cấp cho HLR các tần số
nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đường vô tuyến cũng được

AuC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho
từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AuC cịn ghi nhiều thơng tin cần thiết khác khi
thuê bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu
cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép.
1.1.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)
OSS (Operation and Support System) thực hiện 3 chức năng chính:
1) Khai thác và bảo dưỡng mạng.
11