Quy hoạch và Nâng cấp mạng thông tin di động GSM

Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
CHƯƠNG i
tổng quan hệ thống thông tin di động Gsm
1-1. Vài nét về lịch sử và ứng dụng của thông tin di động:
Thuật ngữ "Thông tin di động" đã có từ lâu và đợc hiểu nh là có thể thực
hiện một cách lu động trong quá trình thông tin. Thông tin di động có thể thực
hiện đợc nhiều dịch vụ di động nh: thoại, truyền số liệu, nhắn tin v...v... Trớc đây
mạng lới thông tin di động chủ yếu đợc sử dụng trong lĩnh vực quân sự, nghiệp
vụ cảnh sát và ngày nay nó đã đợc thơng mại hoá và đợc đa vào sử dụng rộng rãi.
Mạng viễn thông tổ ong là một trong những ứng dụng của kỹ thuật viễn thông có
nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất . Ngày nay nó chiếm số phần trăm lớn
và không ngừng tăng trong toàn bộ các thuê bao trên thế giới. Trong tơng lai lâu
dài các hệ thông thông tin tổ ong sử dụng kỹ thuật số đầy triển vọng sẽ thành ph-
ơng thức thông tin vạn năng.
Khái niệm cellular bắt đầu từ cuối những năm bốn mơi với Bell. Thay
cho mô hình quảng bá với máy phát công suất lớn và anten cao, là những Cell
diện tích bé có máy thu phát BTS (Base Tranceiver Station) công suất nhỏ, khi
các cell ở cách nhau đủ xa thì có thể sử dụng lại cùng một tần số. Tháng 12/1971
ngời ta đa ra hệ thống cellular kỹ thuật tơng tự, FM ở dải tần số 850 MHz, tơng
ứng là sản phẩm thơng nghiệp AMPS (tiêu chuẩn của Mỹ) ra đời năm 1983.
Đến đầu những năm chín mơi, thế hệ đầu tiên của thông tin di động
cellular đã bao gồm hàng loạt hệ thống ở các nớc khác nhau: ở châu Âu tồn tại
một hệ thống tổ ong tơng tự lớn nh NMT (Nordic MobiTelephone - Điện thoại
di động Bắc Âu) và TACS (Total Access Comunication system - hệ thống thông
tin thâm nhập toàn bộ) ở vơng quốc Anh, NAMTS v...v.... Các nớc Tây Âu cũng
cung cấp các dịch vụ tổ ong. Tuy nhiên, các hệ thống này không thoả mãn đợc
nhu cầu ngày càng tăng, trớc hết về dung lợng. Mặt khác, các tiêu chuẩn hệ
thống không tơng thích nhau (chỉ sử dụng đợc trong nớc) làm cho sự chuyển giao
không đủ rộng nh mong muốn (ra ngoài biên giới). Từ tình trạng này rõ ràng là
cần có một hệ thống chung để sử dụng điện thoại di động rộng rãi trên toàn châu
Âu.

Những vấn đề trên đặt ra cho thế hệ thứ hai thông tin di động cellular phải
giải quyết. Một sự lựa chọn đợc đặt ra: kỹ thuật tơng tự hay kỹ thuật số. Các tổ
chức tiêu chuẩn hoá chọn kỹ thuật số.
GSM (Groupe Specical Mobile - Nhóm đặc trách về di động hay Global
System for Mobile communication - hệ thống thông tin di động toàn cầu) với tiêu
chuẩn viễn thông tổ ong số toàn châu Âu mới sẽ giải quyết sự hạn chế dung lợng
hiện nay, thực chất dung lợng sẽ tăng 2-3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và
kỹ thuật ô nhỏ, do vậy số thuê bao đợc phục vụ sẽ tăng lên. GSM là tiêu chuẩn
điện thoại di động số toàn châu Âu do ETSI (europan Telecomunication Standard
institute - Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu) quy định và là một tiêu chuẩn
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
chung. Nghĩa là các thuê bao di động có thẻ sử dụng các máy điện thoại di động
của họ trên toàn Châu Âu.
Lu lợng (Roaming) ở châu âu là hoàn toàn tự động. bạn có thể đem máy
điện thoại của mình khi đi du lịch và sử dụng nó ở một nớc khác. Hệ thống sẽ tự
động cập nhập thông tin về vị trí của bạn cho hệ thốngtại nhà của bạn. Bạn cũng
có thể gọi đi và nhận cuộc gọi đến mà ngời gọi không cần biết vị trí của bạn.
Ngoài tính lu động quốc tế, tiêu chuẩn GSM còn cung cấp một số tính
năng nh thông tin số liệu tốc độ cao, faxcimile và dịch vụ thông báo ngắn. Các
máy điện thoại di động sẽ nhỏ hơn và tiêu thụ ít công suất hơn các thế hệ trớc
của chúng.
Tiêu chuẩn GSM đợc thiết kế để có thể kết hợp với ISDN và tơng thích
(chừng nào còn phù hợp ) với môi trờng di động. Nhờ vậy tơng tác giữa hai tiêu
chuẩn này đợc đảm bảo. GSM bắt đầu phát triển từ 1982 khi các nớc Bắc Âu gửi
đề nghị đến CEPT (Conference of european Postal and Telecommunications
Administrations - Hội nghị các cơ quan quản lý viễn thông và bu chính châu Âu)
để qui định một dịch vụ viễn thông chung châu Âu ở tần số 900 MHz. Trong
những năm 1982 - 1985 ngời ta bàn luận về nên xây dựng một hệ thống số hay t-
ơng tự. Năm 1985 ngời ta quyết định xây dựng hệ thống số. Trớc hết kỹ thuật số
bảo đảm chất lợng cao hơn trong môi trờng nhiễu mạnh và khả năng tiềm tàng về

một dung lợng lớn hơn. Bớc tiếp theo là lựa chọn giữa giải pháp băng hẹp và
băng rộng. Năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hện trờng đã đợc tổ chức tại Pari,
các hãng khác nhau đã đua tài với các giải pháp của mình. Cho đến nay thông tin
di động GSM đã đợc phát triển ra toàn cầu. ở Việt nam hệ thống thông tin di
động số GSM đợc đa vào từ năm 1993, hiện nay đang đợc Công ty GPC và VMS
khai thác rất hiệu quả.
Do vậy mạng viễn thông quốc gia và của từng vùng lãnh thổ, từng địa ph-
ơng phải từng bớc phát triển mở rộng để đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã
hội, an ninh quốc phòng của đất nớc trong sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại
hoá
Các hệ thống thông tin di động số cellular có những u điểm cơ bản sau:
Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần số cao
hơn.
Mã hoá số tín hiệu thoại với tốc độ bit ngày càng thấp, cho phép ghép nhiều
kênh thoại hơn vào dòng bit tốc độ chuẩn.
Giảm tỷ lệ tin tức báo hiệu, dành tỷ lệ lớn hơn cho tin tức ngời sử dụng.
áp dụng kỹ thuật mã hoá kênh và mã hoá nguồn của truyền dẫn số.
Hệ thống số chống nhiễu kênh chung CCI (Cochannel Interference) và nhiễu
kênh kế ACI (Adjacent - Channel Interference) hiệu quả cao hơn. Điều này
cuối cùng tăng dung lợng hệ thống.
Điều khiển động trong việc cấp phát kênh liên lạc làm cho sử dụng phổ tần số
hiệu quả hơn.
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Có nhiều dịch vụ mới: nhận thực, số liệu, mật mã hoá, kết nối với ISDN.
Điểu khiển truy cập và chuyển giao hoàn hảo hơn. Dung lợng tăng, diện tích
cell nhỏ đi, chuyển giao nhiều hơn, báo hiệu tắt bật đều xử lý bằng phơng
pháp số.
Hệ thống thông tin di động cellular thế hệ thứ hai có 3 tiêu chuẩn chính:
GSM, IS - 54, JDC, trong đó IS - 54 bao gồm trong nó tiêu chuẩn AMPS.
Tháng 5/1987 giải pháp TDMA băng hẹp (đa thâm nhập phân chia theo

thời gian ) đã đợc lựa chọn. Đồng thời 13 nớc (ở Anh hai hãng khai thác ) đã ký
biên bản ghi nhớ MoU đã hứa sẽ có một hệ thông GSM vận hành vào 1/7/1991.
Thế hệ thứ ba bắt đầu từ những năm cuối của thập kỷ 90 sẽ là kỹ thuật số
với CDMA (Đa thâm nhập phân chia theo mã) và TDMA (đa thâm nhập phân
chia theo thời gian) cải tiến.
Chúng ta chứng kiến một sự thật là ngày càng nhiều ngời cần đến thông
tin di động, tỷ lệ máy điện thoại di động so với máy cố định ngày càng tăng lên.
Cùng với nhiều dịch vụ di động phi cellular, nhắn tin, máy vô tuyến cá nhân, hệ
thống thông tin di động qua vệ tinh thế hệ cũ và mới, máy tính cá nhân di động,
chúng ta sẽ tiến tới hệ thống thông tin di động cá nhân trên phạm vi toàn cầu, với
khả năng trao đổi mọi loại tin tức dù ngời dùng vào bất kỳ lúc nào, ở bất kỳ đâu,
một cách nhanh chóng, tiện lợi.
1-2. Các đặc tính của mạng thông tin di động GSM
Từ các khuyến nghị của GSM ta có các đặc điểm sau đây:
- Có nhiều loại hình dịch vụ chất lợng cao và tiện ích cả trong thông tin thoại
và truyền số liệu.
- Sự tơng thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng có sẵn
(PSTN, ISDN) bởi các giao diện tiêu chuẩn chung.
- Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động.
- Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các loại máy đầu cuối thông tin di động
khác nhau nh: cầm tay, trên ô tô...
- Nhận thực thuê bao và bảo mật số liệu của ngời sử dụng ( mật mã hoá) sẽ
tăng cờng bảo vệ chống lại việc sử dụng thuê bao trái phép và nghe trộm ở
đờng truyền vô tuyến.
- Sử dụng băng tần ở 900MHz với hiệu qủa cao bởi sự kết hợp giữa hai ph-
ơng pháp TDMA và FDMA.
- Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao chuyển động 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 .
- Cho phép chuyển mạng quốc tế ( International Roaming)

- Các thiết bị cầm tay gọn nhẹ và tiêu thụ ít năng lợng
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
1.3 Các dịch vụ đựơc chuẩn hoá ở GSM:
*Các dịch vụ điện thoại:
Dịch vụ điện thoại bình thờng đợc thực hiện với khả năng phát hay thu các
cuộc gọi đến thuê bao cố định hay di động, ngoài ra còn có:
- Nhận dạng số gọi.
- Chuyển cuộc gọi.
- Giữ cuộc gọi.
- Cuộc gọi hội nghị.
- Nhóm ngời sử dụng khép kín.
- Nhận dạng cuộc gọi với mục đích xấu.
* Các dịch vụ số liệu:
- Dịch vụ thông báo ngắn khi thiết lập cuộc gọi.
- Truyền dẫn số liệu.
- Phát quảng bá ô.
1.4 Cấu trúc Cellular.
Hệ thống vô tuyến trong GSM làm việc trong một băng tần hẹp từ: 890Mhz
đến 960 MHz. Để truyền sóng băng tần này đợc chia làm hai phần:
- Băng tần lên (Uplink Band): 890 MHz đến 915 MHz cho các kênh vô
tuyến từ MS cho đến trạm thu phát gốc .
- Băng tần xuống ( Downlink Band ) 935 MHz đến 960 MHz cho các kênh
vô tuyến từ trạm gốc đến trạm di động .
- Điều này có nghĩa là băng tần vô tuyến ở GSM đợc chia làm hai phần có
độ rộng 25 MHz bao gồm 124 sóng mang, do vậy khoảng cách giữa các kênh
(khoảng cách giữa hai tần số sóng mang của 2 kênh liền nhau ) là: 200 KHz. Mỗi
kênh sử dụng hai tần số riêng biệt: một truyền từ trạm di động, một truyền từ
trạm gốc, kênh này gọi là kênh song công, khoảng cách giữa hai tần số gọi là cự
ly song công và bằng 45 MHz. Kênh vô tuyến này mang 8 khe thời gian TDMA
và mỗi khe là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa MS và BTS.

Vùng mạng PLMN đợc chia thành nhiều ô vô tuyến có bán kính từ 350 m
đến 35 Km. Kích thớc này còn phụ thuộc vào cấu hình, địa hình và lu lợng thông
tin. Mỗi ô vô tuyến ứng với một trạm gốc ( BTS ), tuỳ vào cấu tạo anten mà có 2
loại trạm BTS:
- BTS omni với anten vô hớng.
- BTS sector với anten định hớng 2 hoặc 3 anten 180
0
hoặc 120
0
.
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Để sử dụng triệt để băng tần, trong GSM đa ra khái niệm sử dụng lại tần số:
124 tần số đợc chia thành các nhóm tần số, nhóm tần số này đợc ấn định cho một
vùng nhiều BTS. Mẫu sử dụng tần số này có thể đem ấn định cho một vùng bên
cạnh mà không gây hiện tợng giao thoa, nhiễu đồng kênh, nhờ đó mà dung lợng
mạng đợc tăng lên.
Sự di chuyển của MS từ vùng MSC/VLR này sang vùng MSC/VLR
khác gọi là: Handover. Tốc độ MS di chuyển cho phép là 300 Km/h nếu lớn hơn
chất lợng kênh vô tuyến giảm nghiêm trọng do hiệu ứng doppler, đây là một hiện
tợng gây ra sự thay đổi tần số do sự chuyển động mà ra. Quá trình Handover
cũng có thể xuất hiện ngay trong cùng một ô khi kênh vô tuyến đang liên lạc
giảm chất lợng để chuyển sang một kênh vô tuyến có chất lợng cao hơn.
1.5 Cấu trúc mạng GSM
Hệ thống GSM Đợc chia thành hệ thống chuyển mạch (SS) và hệ thống trạm
gốc (BSS). Mỗi hệ thống này chứa một số khối chức năng mà ở đó thực hiện tất
cả các chức năng của hệ thống. Hệ thống đợc thực hiện nh là một mạng gồm
nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng
phục vụ. Mỗi ô vô tuyến có một trạm vô tuyến gốc (BTS) làm việc ở một tập hợp
các kênh vô tuyến. Các kênh này đợc sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao
thoa. Một bộ điều khiển trạm gốc (BSC) điểu khiển một nhóm BTS. BSC điều

khiển các chức năng nh chuyển giao và điểu khiển công suất. Một trung tâm
chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC phục vụ một số bộ điều khiển trạm
gốc. MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công
cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng
PLMN, các mạng số liệu công cộng PDN và có thể là các mạng riêng.
1.5.1 Mô hình hệ thống GSM
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM

Hình 1-1: Sơ đồ mô hình hệ thống thông tin di động GSM
Các ký hiệu:
SS : Hệ thống chuyển mạch.
AUC : Trung tâm nhận thực.
HLR : Bộ ghi định vị thờng trú.
VLR : Bộ ghi định vị tạm trú.
EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị.
MSC : T.Tâm chuyển mạch các nghiệp vụ
di động
BSS : Hệ thống trạm gốc.
BTS : Đài vô tuyến gốc.
BSC : Đài điều khiển trạm gốc.
MS : Máy di động.
OMC : Trung tâm khai thác và bảo dỡng.
ISDN : Mạng số liệu 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.

1-5.2 Các thành phần của mạng GSM:
Một mạng GSM bao gồm hai phân hệ chính: Phân hệ vô tuyến BSS (Base
Station System) và hệ thống chuyển mạch SS (Switching System). Tất cả các
cuộc gọi vào cho mạng GSM/PLMN sẽ đợc định tuyến cho tổng đài vô tuyến
cổng GATEWAY - MSC (GMSC). Ngoài ra còn một phần tử mạng nữa là trạm
di động MS thuộc ngời sử dụng.
ISDN
SS
AU
EIRVL
MS
BSS
MS
BTS
BS

PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
OMC
HL

Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
* Trạm di động (Mobile Station):
Trạm di động là một máy đầu cuối di động hay Mobile Phone. Về hình
thức, máy có thể có nhiều dạng khác nhau: máy cầm tay, máy xách tay hay máy
đặt trên ôtô. Trạm di động không hoàn toàn lệ thuộc chặt chẽ vào một ngời sử
dụng mà sự lệ thuộc này thông qua một thẻ nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber
Identity Module) đợc gắn trên máy di động. Sự nhận thực đợc kiểm tra bởi mạng,

xét xem liệu thuê bao có hợp pháp khi sử dụng các dịch vụ của mạng hay không,
sau đó nó mới đợc nhập vào hệ thống. Một mã cá nhân đợc dùng kèm theo SIM -
PIN (Persional Identyti Number Code) để chống sự sử dụng trái phép thẻ SIM.
* Phân hệ vô tuyến bss (phân hệ trạm gốc - Base Station Subsystem):
Có thể nói BSSlà một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất
tổ ong vô tuyến của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động (MS)
thông qua giao diện vô tuyến. Vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đờng vô
tuyến và quản lý chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng
đài SS. Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối
với ngời sử dụng các trạm di động với các ngời sử dụng viễn thông khác. BSS
cũng phải đợc điều khiển và vì vậy nó đợc đấu nối với OSS . Các giao diện bên
ngoài của BSS cho bởi hình 1.2.
Ký hiệu : NSS: Mạng và hệ thống con chuyển mạch
MS : Trạm di động
Hình 1.2 : Các giao diện ngoài BSS
Lồng điều khiển
Luồng lu lợng OSS

MS

Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Phân hệ vô tuyến gồm hai phần: Bộ điều khiển vô tuyến số BSC (Base
Station Controller) và một hay nhiều trạm thu phát gốc BTS (Base Tranceiver
Station). Nếu khoảng cách giữa BSC và BTS nhỏ hơn 10 m, các kênh thông tin có
thể nối trực tiếp (chế độ combine). Nếu khoảng cách này lớn hơn thông tin phải
qua một giao diện A.bis (chế độ Remote). Một BSC có thể quản lí nhiều BTS
theo cấu hình hỗn hợp của hai kiểu trên.
*Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) bao gồm các thành phần
chức năng sau:
-Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, an ten và sử 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 chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder
and Rate Adapter Unit : Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ ). TRAU là
thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM đợc
tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trờng hợp truyền số liệu.
TRAU là bộ phận của BTS, nhng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí
trong nhiều trờng hợp đợc đặt giữa BSC và MSC
- Phần vô tuyến tơng tự để điều chế, khuyếch đại và phối hợp thu phát. -
Khối băng gốc để phối hợp tốc độ truyền thoại, số liệu và mã hoá kênh.
- Khối điều khiển của trạm phục vụ cho chức năng vận hành và bảo d-
ỡng BTS.
- Khối truyền dẫn để ghép tín hiệu trên đờng truyền A-bis trong chế độ
remote.
*Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Bas Station Contronller)
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều
khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là 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 của SS. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng
tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô
tuyến và chuyển giao (Handover). Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài
chục BTS phụ thuộc vào lu lợng của các BTS này. Giao diện giữa BTS và MSC đ-
ợc gọi là Giao diện A, còn giao diện giữa nó với BTS đợc gọi là giao diện Abit.
* Phân hệ mạng chuyển mạch SS :
Là hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của
GSM cũng nh 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 ngời sử
dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
* Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSC:(Gọi tắt: Tổng đài vô
tuyến)
Nhiệm vụ chính của MSC là việc điều phối cuộc gọi đến những ngời sử

dụng mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với hệ thông con BSS , mặt khác giao
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
tiếp với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài đợc gọi là
MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những ngời
sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng (các chức năng tơng tác IWF
:Interworking Function). SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các
khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu cuả ngời sử
dụng báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng
mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS No 7), mạng này đảm bảo hoạt động tơng
tác giữa các phần tử của mạng của SS trong một hay nhiều mạng GSM thờng là
một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc (BSC).
Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân c vào khoảng
một triệu (với mật độ thuê bao trung bình)
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm
truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích này đợc gọi là các chức năng t-
ơng tác. IWF (Interworking Funtion ) bao gồm một thiết bị để thích ứng giao
thức và truyền dẫn. Nó cho phép kết nối với mạng : PSPDN (Packet Switched
Public Data network : mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói ) hay CSPDN
(Circuit Switched Public Data network : mạng số liệu chuyển mạch theo mạch )
nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSDN hay ISDN. IWF có thể
thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trờng hợp hai
giao tiếp giữa MSC và IWF đợc để mở.
Đây là hạt nhân của mạng di động PLMN. Nó làm nhiệm vụ định tuyến và
kết nối các phần tử của mạng, thuê bao di động với nhau hay với thuê bao của
mạng PSTN và ISDN. Các dữ liệu liên quan đến thuê bao di động đợc cung cấp
từ HLR, VLR, AUC, EIR cũng từ các khối này các báo hiệu cần thiết sẽ đợc phát
ra các giao diện ngoại vi của mạng chuyển mạch. MSC có giao diện với tất cả
các phần tử mạng (BSS/HLR/VLR/AUC/EIR/OMC) và với mạng cố định PSTN
hay ISDN. MSC còn thực hiện cung cấp các dịch vụ của mạng cho thuê bao.
Ngoài ra trong MSC còn chứa cả dữ liệu và thực hiện quá trình Handover.

* Bộ ghi định vị thờng trú HLR :
Ngoài MSC, SS bao gồm cả các cở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến
việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đợc lu giữ 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. Thờng HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng
chuyển mạch nhng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức năng
con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiệm vụ của trung tâm
này quản lý an toàn số liệu của các thuê bao đợc phép.
Là cơ sở dữ liệu trung tâm, quan trọng nhất của hệ thống GSM. ở đó lu
giữ các số liệu về thuê bao đăng ký trong mạng của nó và thực hiện một số chức
năng riêng của mạng thông tin di động. Trong đó cơ sở dữ liệu này lu trữ những
số liệu về trạng thái thuê bao, quyền thâm nhập của thuê bao, các dịch vụ mà
thuê bao đăng ký, số liệu động về vùng mà ở đó đang chứa thuê bao của nó
(Roaming). Trong HLR còn tạo báo hiệu số 7 trên giao diện với MSC.
* Bộ ghi định vị tạm trú VLR:
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó đợc nối với một hay nhiều
MSC và có nhiệm vụ lu giữ 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
Đợc kết hợp trong phần cứng của MSC. Trong VLR chứa các thông tin về
tất cả các thuê bao di động đang nằm trong vùng phủ sóng của MSC này, gán
cho các thuê bao từ vùng phục vụ MSC/VLR khác tới một số thuê bao tạm thời.
VLR còn thực hiện trao đổi thông tin về thuê bao roaming với HLR nơi thuê bao
đăng ký.
* Trung tâm nhận thực AUC:
Là khối trung tâm nhận thực đợc nối đến HLR. Chức năng của AUC là
cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và khoá mật mã liên quan đến từng cá
nhân thuê bao dựa trên khoá bí mật này. Trong hệ thống GSM có nhiều biện
pháp an toàn khác nhau đợc dùng để tránh sự sử dụng trái phép, cho phép bám và

ghi lại cuộc gọi. Đờng vô tuyến cũng đợc AUC cung cấp mã bảo mật chống sự
nghe trộm, mã này đợc thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao cơ sở dữ liệu của
AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác về thuê bao và phải đợc bảo vệ
chống mọi thâm nhập trái phép. AUC có thể đặt trong HLR hay MSC hay độc
lập với cả hai . Khoá này cũng đợc lu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ nay có
dạng SIM-CARD có thể rút ra và cắm lại đợc.
* Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR: Là bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR
(Equipment Identity Regiter) thực hiện. EIR lu giữ tất cả các giữ liệu liên quan
đến trạm di động MS. EIR đợc nối đến MSC qua đờng báo hiệu để kiểm tra sự đ-
ợc 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 AUC xác nhận) ở GSM, EIR đợc coi là hệ
thông con SS. Bảo vệ mạng PLMN khỏi sự thâm nhập của những thuê bao trái
phép, bằng cách so sánh số IMEI của thuê bao này gửi tới khi thiết lập thông tin
với số IMEI lu trữ trong EIR. Nếu không tơng xứng thuê bao sẽ không thể truy
nhập đợc.
* Trung tâm vận hành và bảo dỡng OMC:
Cho phép các nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng nh : Tải của hệ
thống, mức độ chặn, số lợng chuyển giao (Handover) giữa hai ô ... , nhờ vậy mà
nhà khai thác có thể giám sát đợc toàn bộ chất lợng dịch vụ mà họ cung cấp cho
khách hàng và kịp thời sử 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 l-
ợng trong tơng lai, để tăng vùng phủ sóng. Việc thay đổi mạng có thể thực hiện
mềm qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số handover để thay đổi biên giới
tơng đối giữa hai ô), hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trờng
(chẳng hạn bổ xung thêm dung lợng truyền dẫn hay lắp đặt trạm mới). ở hệ
thống viễn thông hiện đại khai thác đợc thực hiện bằng máy tính và đợc tập trung
ở một trạm.
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Bảo dỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng
hóc, nó có một số quan hệ khai thác. Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có

khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra.
Trong nhiều trờng hợp ngời ta dự phòng cho thiết bị để khi có sự cố nó có thể
thay thế bằng thiết bị dự phòng. Sự thay thế này có thể tự động, ngoài ra việc
giảm nhẹ sự cố có thể đợc ngời khai thác thực hiện bằng điều khiển từ xa. Bảo d-
ỡng cũng bao gồm cả các hoạt động tại hiện trờng nhằm thay thế các thiệt bị có
sự cố.
Hệ thông khai thác và bảo dỡng có thể đợc xây dựng trên nguyên lý TMN
(Telecommunication Management Network : mạng quản lý viễn thông). Lúc 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 thâm 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 hỗ trợ khai thác OSS: Đợc nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống
chuyển mạch và nối đến BSC.
Các chức năng chính của OSS:
- Quản lý mạng tổ ong.
- Quản lý đăng ký các thuê bao.
- Quản lý chất lợng.
1-5.3 Cấu trúc địa lý của mạng :
Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc
gọi vào đến cổng tổng đài cần thiết và cuối cùng đến các thuê bao bị gọi. ở một
mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lu thông của các thuê bao trong
mạng.
*Vùng mạng:Tổng đài vô tuyến cổng (GATEWAY-MSC) điều khiển
các đờng truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các
mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các
cuộc gọi vào cho mạng GSM/PLMN sẽ đợc định tuyến đến một hay nhiều tổng
đài vô tuyến cổng GMSC. GMSC làm việc nh một tổng đài trung kế vào cho
GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các
cuộc gọi kết cuối di động nó cho phép hệ thống định tuyến đến một tổng đài vô

tuyến cổng GMSC. GMSC có chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi.
ở một vùng mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động sẽ đợc
định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC. GMSC có chức năng hỏi
định tuyến cuộc gọi .

GMSC
GSM-PLMN
ISDM PLMN
PSDN
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Hình 1.3: Vùng mạng GSM/PLMN : Các đờng truyền
giữa các mạng khác nhau và mạng GSM/PLMN
* Vùng phục vụ MSC/VLR:
Vùng MSC là một bộ phận của mạng đợc một MSC quản lý. Để định
tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đờng truyền qua mạng sẽ nối đến
MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở. Một vùng mạng GSM/PLMN đ-
ợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng đợc định nghĩa nh một vùng mà ở đó
có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này đợc ghi lại ở một bộ ghi
định vị khách ( VLR ). ở GSM vùng MSC và vùng phục vụ bao phủ cùng một bộ
phận của mạng (MSC và VLR luôn luôn đợc thực hiện ở cùng một nút. Một vùng
mạng GSM/PLMN đợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.
III IV


I II
MSC MSC
VLR VLR
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Hình 1.4 : Các vùng phục vụ MSC/VLR I - IV

* Vùng định vị (LA-Location Area):
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị. Vùng
định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một trạm di động có
thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài
MSC/VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là một vùng mà ở đó
thông báo tìm gọi sẽ đợc phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị gọi.
Vùng định vị có thể có một số ô và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhng nó chỉ
phụ thuộc một MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử
dụng nhận dạng vùng định vị (LAI - Location Area Identity).
Vùng định vị đợc hệ thống sử dụng để tìm một Mobile Station đang ở
trạng thái hoạt động
Hình 1.5 : Phân chia vùng phục vụ MSC/VLR thnàh các vùng định vị LA
* Ô (Cell):
Vùng định vị đợc chia thành một số ô, là một vùng bao phủ vô tuyến đợc
nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI - Cell Global Identity).
Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm
gốc (BSIC - Base Station Identity Code).
MSC MSC
VLR VLR
GMSC
LA1 LA2 LA3
LA4 LA5 LA6
MSC
VLR
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Hình 1.6 : Phân chia vùng theo các ô
1-6.Cấu hình kênh trên giao tiếp vô tuyến:
Giao tiếp vô tuyến là tên gọi chung của đấu nối giữa trạm di động MS và
trạm thu phát gốc BTS. Giao tiếp sử dụng khái niệm TDMA với một khung
TDMA cho một tần số sóng mang. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian (TS) hớng từ

BTS đến MS đợc định nghĩa là đờng xuống (downlink) và hớng từ MS đến BTS
gọi là đờng lên (uplink).
1.6.1. Khái niệm kênh :
- Kênh vật lý: một khe thời gian của một khung TDMA ở một sóng mang
đợc gọi là một kênh vật lý. Ta có thể so sánh nó với một kênh ở hệ thống FDMA,
trong đó từng ngời sử dụng đợc nối đến hệ thống thông qua một trong số các tần
số, nh vậy có 8 kênh vật lý trên một sóng mang ở GSM, kênh 0 -7 thông tin đợc
phát đi trong một TS (Time Slot) đợc gọi là cụm (Burst) .
- Kênh lôgic: rất nhiều loại thông tin cần truyền giữa BTS và MS, chẳng
hạn số liệu của ngời sử dụng và báo hiệu điều khiển. Ta nói về các kênh logic
khác nhau dựa trên loại thông tin cần truyền, chẳng hạn tiếng đợc gửi đi ở kênh
logic "kênh lu thông", kênh này đợc ấn định một kênh vật lý nhất định trong thời
gian truyền dẫn.
Mạng GSM đợc dành 124 sóng mang song công ở dải tần:
- Đờng lên 890 - 915 Mhz (MS phát, BTS thu).
- Đờng xuống 935 - 960 Mhz (MS thu, BTS phát).
Hiện nay ở nớc ta hệ thống GSM đang sử dụng băng tần:
LA1 LA2 LA3
LA6
LA4 LA5
MSC
VLR
Ô
1
Ô
2
Ô
3
Ô
4

Ô
5
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
- Đờng lên 890,2 - 898,4 Mhz.
- Đờng xuống 935,2 - 943,4 Mhz.
Với mỗi tần số sóng mang dải thông là 200 Khz trên mỗi sóng mang ngời ta sử
dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian: có 8 khe thời gian từ TS 0 - TS 7 trong
một khung TDMA nh vậy số kênh vật lý trong GSM là 124 x 8 = 992 kênh.
1.6.2. Các kênh Logic:
Kênh lôgic là sự phân loại thông tin truyền trên giao diện vô tuyến tức là
các loại thông tin trao đổi giữa BTS và MS. Các kênh logic đợc ấn định ở những
kênh vật lý nhất định và trong những khoảng thời gian nhất định của quá trình
trao đổi thông tin. Có hai loại kênh Logic:
- Kênh lu thông TCH (Traffic Chanel).
- Kênh điều khiển .
1- Kênh lu thông TCH:
Là kênh mang tiếng và số liệu đợc mã hoá của ngời sử dụng. Đây là kênh
ở cả hai đờng lên và xuống, truyền từ điểm tới điểm.
Có hai loại kênh TCH :
- Kênh toàn tốc FR (Full rate) có tốc độ 22,8 Kbit/s.
- Kênh bán tốc HR (Half rate) có tốc độ 11,4 Kbit/s .
2- Các kênh điều khiển :
Có ba loại kênh điều khiển: kênh quảng bá BCH, kênh điều khiển chung
CCCH và kênh điều khiển riêng DCCH.
- Kênh quảng bá BCH bao gồm những kênh sau :
+ Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH mang thông tin của hệ thống để hiệu
chỉnh tần số cho MS. Đây là kênh đờng xuống, điểm tới đa điểm .
+ Kênh đồng bộ SCH mang thông tin đồng bộ khung cho MS và mã nhận
dạng trạm BTS (BSIC). Đây là kênh đờng xuống, điểm tới đa điểm .
+ Kênh điều khiển quảng bá BCCH mang các thông tin của hệ thống nh số

LAI , các thông số của ô v...v.... Đây là kênh đờng xuống, điểm tới đa điểm .
- Kênh điều khiển chung CCCH gồm những kênh sau:
+ Kênh tìm gọi PCH: dùng để phát thông báo tìm gọi MS. Đây là kênh đ-
ờng xuống, điểm tới đa điểm.
+ Kênh thâm nhập ngẫu nhiên RACH là kênh mà MS sử dụng để yêu cầu
đợc cung cấp một kênh DCCH, trả lời thông báo tìm gọi, đồng thời để thực hiện
các thủ tục khởi đầu khi đăng ký cuộc gọi (nhận thực, chuyển số gọi v...v...). Đây
là kênh đờng lên, điểm tới điểm.
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
+ Kênh cho phép thâm nhập AGCH là kênh mà BTS sử dụng thông báo
cho MS để dành một kênh DCCH hay dành trực tiếp một kênh TCH để kết nối
với MS. Đây là kênh đờng xuống, điểm tới điểm.
- Kênh điều khiển riêng DCCH:
+ Kênh điều khiển riêng đứng đơn lẻ SDCCH dùng để báo hiệu hệ thống
khi thiết lập cuộc gọi (đăng ký, nhận thực, quay số v...v...) trớc khi ấn định một
kênh TCH. Đây là kênh đờng lên và xuống, điểm tới điểm.
+ Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH: kênh này không đi một mình
mà liên kết với một kênh SDCCH hoặc một kênh TCH. Đây là kênh số liệu liên
tục mang các thông báo đo đạc từ MS về cờng độ trờng và chất lợng thu của ô
hiện thời và các ô lân cận. Các thông báo này đợc chuyển về BSC để quyết định
Handover. ở đờng xuống nó mang thông tin để hiệu chỉnh công suất phát của
MS và thông số định thời trớc TA để đồng bộ thời gian.
+ Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH liên kết với một kênh TCH
theo chế độ lấy cắp. Khi tốc độ thông tin cần trao đổi lớn hơn nhiều khả năng
trao đổi lớn hơn nhiều khả năng của SACCH, hệ thống sẽ lấy cắp 1 cụm 20
ms của TCH.
Đây là trờng hợp khi Handover, rất nhiều thông tin cần đợc trao đổi với MS.
20ms tiếng hay số liệu bị lấy cắp sẽ đợc thay thế bằng một chuỗi nội suy ở bộ
giải mã.
1.6.3. Ghép các kênh logic trên các kênh vật lý.

Nh ta đã biết việc trao đổi thông tin giữa MS và mạng cần rất nhiều kênh
logic. Nếu mỗi kênh logic chiếm 1 kênh vật lý thì không thể đáp ứng đợc khả
năng thông tin hơn thế nữa luu lợng bản tin cũng rất nhỏ do vậy cần phải thực
hiện ghép nhiều kênh logic trên 1 kênh vật lý. Việc xắp xếp các kênh logic vào
kênh vật lý đợc thực hiện theo cấu trúc đa khung. Các kênh logic phải đợc xắp
xếp sao cho chúng đợc nhận biết trong các đa khung mặt khác số lợng của chúng
phải đảm bảo mang hết thông tin báo hiệu. Ta đã biết có 2 loại đa khung: 51
khung và 26 khung. Ngời ta đã tận dụng 2 loại đa khung này nh sau:
- Các kênh báo hiệu dùng kiểu đa khung báo hiệu (51 khung)
- Các kênh lu thông dùng kiểu đa khung lu thông (26 khung)
Việc thực hiện sắp xếp các kênh logic ở các kênh vật lý nh sau:
Giả sử ở 1 trạm BTS có n sóng mang song công ký hiệu: C0, C1, C2,...,Cn với
mỗi sóng mang có 8 khe thời gian (TS). Việc thực hiện sắp xếp nh sau:
+ Khe thời gian TS0 &TS1 của C0 dùng để sắp xếp các kênh điều khiển.
+ Các khe thời gian TS còn lại của C0 và các tần số khác đợc dùng cho
kênh lu thông TCH. Cụ thể là:
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
- Khe thời gian TS0 của C0 của đờng xuống đợc dùng cho các kênh đờng
xuống là kênh điều khiển: BCCH, CCCH v...v...
- Khe thời gian TS0 của C0 của đờng lên đợc dùng cho các kênh đờng lên
là kênh điều khiển và ở đây chỉ có 1 kênh đờng lên duy nhất là: RACH
- Khe TS1 của C0 đờng lên/xuống đợc dùng cho các kênh đờng lên/xuống
là kênh điều khiển: SDCCH và SACCH. Vì tốc độ bit trong quá trình thiết lập
cuộc gọi và đăng ký khá thấp nên có thể dung 8 kênh SDCCH ở 1 TS gọi là
SDCCH/8 việc sắp xếp các kênh này theo chu kỳ 2 đa khung. Gọi Dx là kênh
SDCCH cho trạm di động X trong quá trình thiết lập và giải phóng cuộc gọi, Ax
là kênh SACCH cho trạm di động đó. Cấu trúc sắp xếp cho đờng lên và xuống
nh sau:
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 A3
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A4 A5 A6 A7

4TS 3TS
Hình 1-7: SDCCH + SACCH trên đờng xuống.
A5 A6 A7 --- D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0
A1 A2 A3 --- D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A4
3TS 4TS
Hình 1-8: DCCH + SACCH trên đờng lên
Các TS còn lại của C0 và các tần số khác đợc dùng cho TCH. Các cụm số
liệu TCH đợc ghép phối hợp với SACCH theo chu kỳ đa khung 26 khung. Trong
quá trình chuyển giao thực hiện trao đổi thông tin giữa MS và mạng là lớn và đòi
hỏi tốc độ nhanh do đó cần sử dụng kênh phối hợp nhanh. Lúc này kênh FACCH
đợc sử dụng dới dạng lấy cắp bằng cách sử dụng 1 số khe của TCH. Bên nhận sẽ
phát hiện và chèn vào khe TCH bị lấy cắp các cụm nội suy. Ký hiệu A(SACCH)
và T(TCH) ta có cấu trúc sắp xếp nh sau:
T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T A
Hình 1-9: Kênh toàn tốc 13kb/s
T
T
T
T

T
T
T
T
T
T
T
T
A
T

T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
A
Hình 1-10: Kênh bán tốc 6,5kb/s
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
1-7. Các số nhận dạng trong GSM :
Nh ta đã biết, mạng GSM gồm hai phần: SS và BSS. Hệ thống chuyển
mạch bao gồm các phần tử MSC, HLR, VLR, AUC và EIR các giao diện với
PSTN, ISDN, PLMN v...v... Để có thể hiểu đợc chức năng của các thiết bị trên rõ
hơn ta sẽ xem xét về các số nhận dạng của GSM đợc sử dụng trong quá trình
chuyển mạch một cuộc gọi
* Số thuê bao di động MSISDN:
Số thuê bao di động dùng khi quay số gọi đợc cấu tạo nh sau:
MSISDN = CC + NDC + SN
Trong đó CC : Mã quốc gia
NDC : Mã vùng quốc gia (Số NDC phân bố tuỳ theo mạng di động)
SN : Số thuê bao di động
Số thuê bao trong nớc
Số thuê bao quốc tế

Hình 1-11: Số MSISDN

Độ dài của MSISDN có thể thay đổi tuỳ theo quốc gia, nhà khai thác nhng
tối đa không vợt quá 15 chữ số (không kể các tiếp đầu nh 00, 01...) Trong một
quốc gia, số thuê bao di động thờng đợc cấu tạo tơng ứng với sơ đồ đánh số của
mạng PSTN
ở Việt Nam , số thuê bao di động đợc cấu tạo nh sau:
MSISDN = CC + NDC + SN
Hà Nội 84 9132 xxxx
TPHCM 84 9138 xxxx
Đà Nẵng 84 9135 xxxx
* Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI
Để nhận dạng chính xác trên đờng vô tuyến cũng nh trong các mạng
PLMN, một số nhận dạng đợc chỉ định cho thuê bao di động. Số này đợc gọi là
số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI và đợc sử dụng trong mọi báo hiệu
trong GSM. Số này đợc lu trữ trong thẻ SIM gắn vào máy thuê bao cũng nh trong
CC
NDC
SN
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
cơ sở dữ liệu của HLR ghi khi thuê bao đăng ký và VLR ghi tạm thời cho các
thuê bao trong vùng phủ.
Cấu trúc của IMSI :
IMSI = MCC + MNC + MSIN
Trong đó: MCC : Mã mạng di động quốc gia trong hệ thống di động toàn cầu
MNC : Mã nhà khai thác mạng di động
MSIN : Số nhận dạng thuê bao di động
3 chữ số 2 chữ số max 10 chữ số

Số nhận dạng t.bao di động quốc gia
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế
Hình1-12: Số IMSI

Trong các cơ sở dữ liệu của GSM, IMSI là địa chỉ của mọi thông tin liên quan
đến thuê bao di động.
* Số Roaming của thuê bao di động MSRN:
Bộ ghi định vị thờng trú nơi thuê bao di động đăng ký để định tuyến cuộc
gọi cần phải biết MS hiện đang ở vùng phục vụ MSC/VLR nào và số thuê bao
tạm thời trong vùng đó. Khi định tuyến cuộc gọi, HLR yêu cầu VLR nơi thuê
bao đang định vị cung cấp số tạm thời này để GMSC chuyển hớng cuộc gọi tới
tổng đài MSC tơng ứng. Số tạm thời này đợc gọi là số Roaming của thuê bao di
động. Chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi này thuộc phần ứng dụng mạng di
động MAP. Các dữ liệu trao đổi giữa các phần tử mạng đều dùng báo hiệu số 7.
Số Roaming có cấu tạo nh sau:
msrn = cc + ndc + sn
Trong đó : CC : Mã quốc gia
NDC : Mã vùng
SN : Số thuê bao Roaming
* Số nhận dạng tạm thời của thuê bao di động TMSI:
Số nhận dạng tạm thời của thuê bao di động đợc sử dụng cho sự bảo mật
thuê bao. Số này đợc cung cấp cho MS bởi MSC hiện thời và chỉ có ý nghĩa trong
vùng này. Số TMSI đợc dùng trong thuật toán mã hoá số liệu. Cấu trúc của TMSI
tuỳ chọn theo nhà khai thác hệ thống GSM.
* Số nhận dạng thiết bị trạm di động quốc tế IMEI:
MNC MCC MSIN
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
IMEI đợc dùng cho sự nhận dạng thiết bị. Mỗi trạm di động tơng ứng duy
nhất với một số IMEI do nhà sản xuất đặt ra. Cấu trúc của số IMEI nh sau:
imei = tac + fac + snr + sp
Trong đó: TAC : Mã công nhận kiểu máy
FAC : Mã hỗn hợp cuối nhận dạng nhà sản xuất
SNR : Số Serie. Mỗi SNR gồm 6 chữ số
SP : Các chữ số để dự phòng

6 chữ số 2 chữ số 6 chữ số 1 chữ số

IMEI 15 chữ số
Hình 1-13: Số IMEI
* Số nhận dạng vùng định vị LAI:
LAI đợc sử dụng cho thủ tục cập nhật vị trí của thuê bao di động. Số nhận
dạng này bao gồm:
lai = mcc + mnc + lac
Trong đó: MCC : Mã di động quốc gia, nhận dạng mạng di động quốc gia
MNC : Mã vùng di động, nhận dạng vùng di động trong quốc gia
LAC : Mã vùng định vị, nhận dạng vùng định vị trong mạng
GSM/PLMN.

3 chữ số 2 chữ số Max 16 bit
Số nhận dạng vùng định vị LAI
Hình 1-14: Số LAI
* Số nhận dạng ô toàn cầu CGI:
CGI đợc sử dụng cho nhận dạng ô trong một vùng định vị. Cấu tạo của số
nhận dạng này bao gồm LAI và số nhận dạng ô Ci
snr
fac
sp
tac
lac
mnc
mcc
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
cgi = mcc + mnc + lai + ci
Trong đó CI có độ dài Max là 16 bit
3 chữ số 2 chữ số max 16 bit max 16 bit

LAI
CGI
Hình 1-15: Số CGI
1-8. Các thủ tục thông tin tiêu biểu :
Các thủ tục khi thiết lập cuộc gọi, kết cuối cuộc gọi Mobile. Một cuộc gọi
tới thuê bao di động luôn đợc định tuyến tới GMSC, ở đó sẽ định tuyến tới MSC
hiện thời của MS, hỏi số Roaming của MS, nó sẽ gửi thông báo địa chỉ khởi đầu
(TUP hay ISUP) tới MSC hiện thời. Trong thông báo này có số MSRN hiện thời
và yêu cầu thiết lập cuộc gọi. Từ đây các thủ tục thông tin sẽ bắt đầu.
1- Paging: MSC/VLR tìm số liệu về thuê bao trong cơ sở dữ liệu của nó và
bắt đầu thủ tục thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi thông báo Paging (tìm gọi) tới
BSC chứa vùng định vị của MS. Thông tin này bao gồm LAI, IMSI, hoặc TMSI.
2- Paging Command: BSC gửi các thông báo tới tất cả các BTS trong vùng
định vị đợc chỉ ra bởi LAI. Thông tin này gồm số IMSI hoặc TMSI, thông báo
nhắn tin, nhận dạng máy phát, loại kênh và số TS.
3- Paging Request: thông báo này đợc gửi trên kênh PCH trên giao tiếp vô
tuyến để tìm gọi MS. Thông tin gồm IMSI hoặc TMSI.
4- Channel Request: MS sau khi nhận đợc thông báo tìm gọi sẽ trả lời
bằng cách gửi một cụm truy nhập ngắn trên kênh RACH. Khi thu thông báo này
BTS sẽ ghi nhận thời gian trễ truyền dẫn.
5- Channel Required: Là thông báo của BTS cho BSC về giá trị trễ thâm
nhập.
6- Channel Activation: BSC chọn một kênh SDCCH còn rỗi và yêu cầu
BTS kích hoạt kênh này.
7- Channel activation acknowledge: BTS trả lời chấp nhận kích hoạt kênh.
8- Immediate Assignment: Thông báo này đợc truyền thông suốt tới MS.
Trên Air Interface nó đợc mang bởi kênh AGCH. Nội dung thông báo này gồm
tần số vô tuyến, số khe thời gian, số kênh SDCCH mà MS có thể sử dụng cũng
nh thông báo trớc thời gian để MS có thể định thời trớc các cụm của nó.
lac ci

mnc
mcc
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
9- Paging Response : Thông báo này sử dụng kênh SDCCH. Nội dung bao
gồm IMSI và TMSI và dấu hiệu lớp trạm di động. Thông báo này đợc gọi là thông
báo MS khởi đầu và đợc gửi tới MSC/VLR. Khi qua BSC sẽ đợc bổ sung thêm CGI.
10- Authentication Request: Là thông báo từ MSC, thông tin quan trọng
nhất trong thủ tục nhận thực này là số ngẫu nhiên RAND. Khi nhận đợc số này,
MS sẽ kết hợp với số Ki (Subcriber Authentication Key) cuả nó đực lu giữ trên
thẻ SIM để tính ra 2 giá trị khác Kc (Ciphering Key) và SRES (Signed
Response). Kc đợc dùng trong thuật toán mã khoá số liệu trên đờng vô tuyến.
11- Authentication Response: MS trả lời nhận thực bằng SRES.
12- Ciphering Mode Command: Đây là lệnh từ MSC/VLR yêu cầu khoá
mã đờng vô tuyến. Lệnh có mang giá trị Kc sẽ đợc lu giữ trong BTS, còn lệnh
không có Kc đợc gửi tới MS trên kênh SDCCH.
13- Ciphering Mode Complete: MS gửi Kc đã tính toán đợc và gửi thông
báo hoàn thành chế độ mã khoá (thông báo này cũng đã đợc mã khoá) trên kênh
SDCCH.
14- Setup: Sự khởi đầu cuộc gọi đợc bắt đầu khi MS gửi thông báo Setup
tới MS. Thông báo này chứa các thông tin yêu cầu dịch vụ thoại, số liệu, fax...
15- Call Confirmed: Nếu MS có các dịch vụ mà MSC yêu cầu nó sẽ gửi
thông báo chấp nhận cuộc gọi tới MSC/VLR .
16- Assignment Request: MSC yêu cầu BSC thiết lập một kênh thoại tới
MS. MSC dành riêng một kênh thoại trên đờng PCM nối với BSC (giao diện A)
để gửi mã nhận dạng mạch CIC.
17- Channel Activation: Nếu BSC tìm thấy kênh TCH trên giao tiếp vô
tuyến nó sẽ gửi thông báo tới BTS yêu cầu kích hoạt kênh.
18- Channel activation acknowledge: BTS trả lời chấp nhận phân bố kênh.
19- Assignment Command: BTS gửi thông báo trên kênh SDCCH yêu cầu
MS chuyển đến kênh TCH đã định.

20- Assignment Complete: MS chuyển đến kênh TCH do BSC ấn định, trớc
tiên nó gửi thông báo cho biết kênh này có dạng chuẩn và xác nhận sự ấn định kênh.
21- Radio Frequency Chanel Release/Release Acknowledgement: Sự huỷ
bỏ kênh vô tuyến mang trên kênh SDCCH khi bắt đầu cuộc gọi và kênh này đợc
đánh dấu rỗi trong BSC.
22- Alert: MS gửi thông báo này tới MSC đồng thời với việc tạo tín hiệu
chuông tại máy di động.
23- Connect: Khi thuê bao di động trả lời ấn phím nhấc máy, chuông báo
ghép nối đợc gửi tới MSC/ VLR. Lúc này cuộc gọi hoàn toàn đợc thiết lập trên
kênh TCH.
*Thông tin hệ thống :
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Mục đích của chức năng này là cung cấp cho trạm di động các thông tin
về hệ thống. Các thông tin này là các số liệu về mạng mà MS cần phải biết trong
các tròng hợp thông tin. Thông tin hệ thống đợc phát liên tục trên kênh BCCH và
SACCH cho tất cả các MS trong vùng phủ sóng. Các thông số trong hệ thống có
thể thay đổi bằng lệnh của ngời vận hành, các số liệu cố định của hệ thống đợc
điều khiển chung trong BSC.
1-9. Các trờng hợp thông tin:
* MS tắt máy hoặc ở ngoài vùng phục vụ:
Mạng không thể tiếp cận đến máy di động vì nó không trả lời thông báo
tìm gọi (Paging), nó cũng không gửi thông báo cập nhật vị trí. Mạng cho rằng
MS đã rời mạng.
* MS bật máy, trạng thái rỗi:
Hệ thống có thể tìm gọi MS, nó đợc coi là đã nhập mạng. Trong khi
chuyển động, MS liên tục kiểm tra xem nó có luôn đợc nối với một kênh quảng
bá BCCH trên TS0 của tần số fo của một ô nào đó hay không. Trong trạng thái
này, MS cũng thông báo cho hệ thống những thông tin về cập nhật vị trí sau
những khoảng thời gian nhất định.
* MS bận:

Có một kênh TCH song công nối giữa mạng và MS. Khi chuyển động MS
có thể chuyển đến một kênh thông tin mới. Quá trình này đợc gọi là Handover đ-
ợc quyết định nhờ những thông số đo đạc từ MS và BTS.
* Cập nhật vị trí:
Khi MS đang ở trạng thái bật máy, rỗi và chuyển động theo một phơng
liên tục. Nó đợc khoá đến một tần số nhất định có CCCH và BCH ở khe thời gian
TS0. Khi rời xa BTS nối với nó thì cờng độ tín hiệu thu sẽ giảm dần. ở một điểm
biên giới lý thuyết giữa 2 ô cờng độ tín hiệu thu đợc sẽ giảm đến mức mà MS sẽ
quyết định chuyển sang một tần số mới thuộc một trong các ô lân cận có cờng độ
tín hiệu lớn hơn tần số cũ. Sau khi tự khoá đến tần số mới này, MS lại tiếp tục
nghe các thông báo tìm gọi và các thông tin hệ thống. Quyết định về việc thay
đổi tần số vô tuyến của MS không cần thông báo cho mạng trừ khi tần số mới và
tần số cũ không cùng thuộc một vùng định vị LA. MS nhận biết điều này khi tìm
hiểu số nhận dạng vùng định vị LAI trong thông tin hệ thống phát trên các kênh
BCH. Khi đó MS sẽ thâm nhập mạng để cập nhật vị trí của mình ở MSC/VLR.
Đó là quá trình cập nhật vị trí. Có 2 trờng hợp phải cập nhật vị trí:
- Di chuyển giữa các vùng định vị khác nhau của cùng một MSC/VLR.
Vùng định vị của MS đợc ghi ở VLR. Vì MS không chuyển đến vùng phục vụ
mới nên quá trình cập nhật vị trí là MS gửi thông báo yêu cầu cập nhật vị trí và
giá trị LAI mới, MSC tiếp nhận thông báo cập nhật giá trị mới này trong cơ sở dữ
liệu của VLR và gửi thông báo cập nhật vị trí.
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
- Roaming giữa 2 vùng phục vụ MSC/VLR. MS gửi thông báo yêu cầu cập
nhật vị trí cho MSC/VLR mới cùng với các số nhận dạng của nó. MSC/VLR sẽ
gửi các thông tin này đến HLR của mạng yêu cầu nhận thực. Sau khi HLR gửi
thông báo xác nhận thuê bao là hợp lệ và đã đăng ký trong mạng cho MSC/VLR
hiện thời đồng thời xoá giá trị vùng phục vụ MSC/VLR cũ thay bằng giá trị mới.
VLR cũng ghi các số liệu của MS vào cơ sở dữ liệu của nó nh là một thuê bao
tạm thời và gửi thông báo xác nhận cập nhật vị trí cho MS.
* Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu:

Khi MS bật máy, nó sẽ quét tất cả 124 tần số trong GSM. Nó chọn tần số
có cờng độ tín hiệu lớn nhất mang kênh BCH/CCCH, hiệu chỉnh lại tần số đúng
và thông tin đồng bộ. Sau đó nó lập tức cố gắng thâm nhập mạng bằng cách gửi
thông báo cập nhật vị trí - nhập mạng đến MSC/VLR. Lúc này MSC/VLR cha có
thông tin gì về MS này. HLR gửi thông báo xác nhận cập nhật vị trí cho
MSC/VLR. Từ đây MSC/VLR coi rằng MS đã hoạt động và đánh dấu trờng dữ
liệu của MS bằng một cờ nhập mạng có địa chỉ theo IMSI.
* Thủ tục rời mạng:
Khi tắt nguồn máy hoặc ra khỏi vùng phủ sóng, MS sẽ gửi thông báo cuối
cùng chứa yêu cầu cho thủ tục rời mạng và các số nhận dạng của nó. Khi thu đợc
thông báo này, MSC/VLR sẽ đánh dấu cờ địa chỉ rời mạng vào địa chỉ IMSI tơng
ứng trong VLR. Trờng hợp này HLR không đợc thông báo và cũng không có
thông báo xác nhận cập nhật vị trí gửi tới MS. Khi có cuộc gọi kết cuối ở MS này
vì có cờ rời mạng nên thông báo tìm gọi sẽ không đợc phát ra và làm giảm tải
trên các trung kế và kênh quảng bá.
* Cuộc gọi từ MS:
Giả sử MS đang hoạt động ở trạng thái rỗi, ngời sử dụng quay tất cả các
chữ số của thuê bao B và bắt đầu các thủ tục cho cuộc gọi bằng cách ấn phím
nhấc máy (Yes). Khi đó MS sẽ gửi thông báo đầu tiên trên kênh RACH để yêu
cầu thâm nhập. MSC nhận thông báo này và yêu cầu BSC cấp cho MS một kênh
SDCCH để cho các thủ tục nhận thực và đánh dấu trạng thái bận cho thuê bao
này tránh việc phát các thông báo tìm gọi lúc này. BSC gửi thông báo chấp nhận
thâm nhập trên kênh AGCH cho MS trong đó có thông tin về kênh SDCCH. Các
số nhận dạng đợc MS gửi đến MSC/VLR trên kênh SDCCH cho các thủ tục nhận
thực. Nếu thuê bao chủ gọi là hợp lệ đã đăng ký sử dụng mạng PLMN thì
MSC/VLR sẽ chấp nhận yêu cầu thâm nhập. Lúc này MS mới gửi thông báo thiết
lập cuộc gọi và các chữ số của thuê bao B. MSC định tuyến cuộc gọi tới GMSC,
tuỳ theo thuê bao B là di động hay cố định mà số của nó sẽ đợc phân tích trực
tiếp ở GMSC hay đợc tiếp tục định tuyến đến tổng đài quá giang của mạng
PLMN. Khi kênh đã nối sẵn sàng thì thông báo thiết lập cuộc gọi từ MS đợc

MSC công nhận và cấp cho MS một kênh TCH riêng. Sau khi đó là đợi tín hiệu
khẳng định từ thuê bao B.
* Gọi đến MS:
Luận văn Tốt nghiệp Quy hoạch mạng Thông tin Di động GSM
Ta lấy ví dụ về một cuộc gọi từ thuê bao A cố định của mạng PSTN tới
thuê bao B của mạng PLMN. Thuê bao A quay mã quốc gia và mã vùng trong n-
ớc theo sơ đồ đánh số của mạng PSTN để đạt đợc mạng PLMN. Nối thông đợc
thiết lập từ tổng đài nội hạt của thuê bao B tới GMSC của mạng GSM/PLMN. ở
GSMC sẽ phân tích số thuê bao di động B - MSISDN do thuê bao A quay. Bằng
chức năng hỏi đáp dùng tín hiệu số 7, GMSC sẽ gửi số MSISDN sang số nhận
dạng thuê bao di động IMSI sau đó sẽ gửi IMSI này đến VLR vùng phục phục vụ
hiện thời của MS (giá trị vùng phục vụ này đợc ghi trong trờng dữ liệu của MS
trong HLR) yêu cầu cung cấp số Roaming MSRN của MS. VLR gửi trở lại MS
số MSRN. HLR lại gửi MSRN đến cho GMSC. Căn cứ vào số MSRN mà GMSC
sẽ tiếp tục định tuyến cuộc gọi tới vùng phục vụ nơi MS hiện đang có mặt. MSC
này hỏi VLR của nó vùng định vị của MS theo địa chỉ IMSI đợc VLR cung cấp
số nhận dạng vùng định vị LAI. Ngoài ra VLR còn kiểm tra các cờ xem MS đang
thâm nhập mạng hay rời mạng, bận hay rỗi. Nếu MS đang ở trạng thái rời mạng
hoặc đang bận thì MSC sẽ gửi thông báo tơng ứng với trạng thái của MS rằng
cuộc gọi không thành công. Ngợc lại nếu MS đang ở trạng thái nhập mạng hay
đang rỗi thì MSC/VLR sẽ gửi thông báo tìm gọi đến MSC chứa vùng định vị có
số nhận dạng LAI. BSC gửi tiếp thông báo này đến tất cả BTS trong vùng định vị
để các BTS phát quảng bá thông báo tìm gọi này trên các kênh PCH. Khi trạm di
động rỗi và đang nghe kênh PCH phát quảng bá ở một trong số các ô trong vùng
định vị, nó sẽ nhận đợc thông báo tìm gọi nhận dạng IMSI trong thông báo này
và trả lời thông báo tìm gọi. Tiếp đó là các thủ tục thiết lập cuộc gọi, ấn định
kênh v...v..và sau khi đợc cung cấp một kênh TCH thì cuộc gọi bắt đầu đợc nối
thông.
* Các trờng hợp Handover:
Khi một trạm di động đang ở trạng thái bận và rời xa dần BTS mà nó đang

nối ở đờng vô tuyến bằng các kênh TCH và SACCH, chất lợng đờng vô tuyến
ngày càng giảm dần. Khi đó mạng sẽ đảm bảo việc chuyển kênh thông tin sang
một kênh vô tuyến mới có chất lợng tốt hơn. Quá trình chuyển cuộc gọi đến một
kênh vô tuyến khác gọi là Handover. Mạng quyết định Handover nhờ các thông
số đo cờng độ và chất lợng truyền dẫn vô tuyến từ MS và BTS (các thông báo
đo). Khi Handover, tốc độ số liệu điều khiển cần trao đổi lớn mà kênh SDCCH
không đáp ứng đợc thì hệ thống sẽ sử dụng kênh FACCH để trao đổi thông tin
điều khiển. Có thể xảy ra các khả năng Handover sau:
+ Handover trong cùng một BSC:
Trong trờng hợp này BSC phải thiết lập đờng nối tới BTS mới, ấn định một
kênh TCH của BTS này để chuẩn bị Handover và lệnh cho MS chuyển tần số
sang kênh vô tuyến mới đồng thời cũng chỉ ra khe thời gian của kênh TCH này.
Handover dẫn đến việc thay đổi vùng định vị, MS sẽ thông báo cho MSC/VLR
để cập nhật vị trí.
+ Handover giữa các BSC cùng một MSC/VLR: