1. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Lời mở đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,
ngành điện tử viễn thông đã có những bước phát triển vuợt bậc. Sản phẩm của nó
rất đa dạng và phong phú đã từng buớc đáp ứng đuợc như cầu ngày càng cao của
con nguời về thông tin liên lạc trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Thông tin di
động là một trong những dịch vụ đáp ứng đuợc nhu cầu ngày càng cao của con
người, nó cho phép con người liên lạc với nhau mọi lúc mợi nơi. Ngay từ khi ra
đời thông tin di động đã phát triển rất nhanh cả về quy mô và công nghệ. Tính
đến nay đã có hàng trăm triệu thuê bao trên thế giới. Sự tiến bộ của khoa học kỹ
thuật đã thúc đẩy nền công nghiệp viễn thông phát triển mạnh mẽ từ mạng điện
thoại tương tự sang mạng kỹ thuật số hoàn toàn. Các loại hình dịch vụ ngày càng
phát triển vuợt bậc về số lượng cũng như chất lượng. Mạng điện thoại di động
ngày càng đóng vai trò quan trọng trên mạng viên thông về tốc độ phát triển thuê
bao cũng như doanh thu toàn mạng.
Tại Việt Nam,các nhà cung cấp dịch vụ đang sử dụng hai công nghệ là
GSM (Global System for Mobile Communication – Hệ thống thông tin di dộng
toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access – đa truy nhập phân
chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access – đa
truy nhập phân chia theo mã ). Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống GSM
gồm Mobilephone, Vinaphone, Viettel,.. và các nhà cung cấp dịch vụ di động sử
dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN,…
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
1
2. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Mạng GSM với những ưu điểm nổi bật : dung lượng lớn, chất lượng kết
nối tốt, tính bảo mật cao,… đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị truờng viễn
thông thế giới. Ở Việt Nam, khi chúng ta có những máy sử dụng công nghệ
GSM900 đầu tiên vào năm 1993 đã đánh dấu một bước phát triển vượt bậc về
công nghệ viễn thông của đất nước. Nối tiếp với thành công đó, các nhà mạng đã
đưa ra hàng loạt chương trình khuyến mại, các dịch vụ đi kèm như xem film, tải
nhạc, video call,… trên điện thoại di động để tăng chất lượng dịch vụ và làm sao
để tăng số lượng thuê bao. Chính vì điều đó đã xảy ra tình trạng nghẽn mạng,
chất lượng cuộc gọi kém, sự đầu tư dàn trải không tập trung dẫn đến hao phí trên
đường truyền sóng vô tuyến, thiệt hại về kinh tế,…mà nhiễu là một nguyên nhân
ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cuộc gọi. Vì vậy việc xử lý nhiễu là thực sự
cần thiết.
Chính vì những lý do trên mà em chọn đề tài “Mạng thông tin di động
GSM về phương pháp xử lý nhiễu trạm BTS” .
Vì trình độ hiểu biết của em có hạn nên bài báo cáo này không thể tránh
khỏi những sai xót, vậy mong thầy cô và các bạn giúp đỡ, đóng góp để em có
thêm những kiến thức bổ ích khi ra trường.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
2
3. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Bảng kí hiệu các từ viết tắt
AUC Authentication Center Trung Tâm Nhận Thực
AGCH Access Granted Channel Kênh điều khiển cho phép
thâm nhập
ARFCN Allocated Radio Frequence Channal Kênh tần số cấp cho sóng
vô tuyến
BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit
BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc
BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BSC Base Station Center Bộ điều khiển trạm gốc
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng Trạm gốc
CEPT Confrence European Postal And Hội bưu chính và viễn
Telecommunication Administration thông Châu Âu
CDMA Code Division Multiple Accessing Đa truy nhập phân chia
theo mã
CSPDN Circuit Switching Pulic Mạng số liệu công cộng
Data Network chuyển mạch kênh
CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô toàn cầu
CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
3
4. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
CBCH Cell Broadcast Channel Kênh quảng bá tế bào
CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra theo chu kỳ
DL Downlink Đường xuống
DTX Discontinuous Tranmission Truyền dẫn không liên tục
ETSI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông
Standart Instute Châu Âu
EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo
tần số
FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo
tần số
FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số
FACCH Fast Associcated Control Channel Kênh điều khiển liên kết
nhanh
GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động
communication toàn cầu
GMSC Gate Mobile Swiching Center Tổng đài cổng
HLR Home Location Register Bộ đăng kí định vị thường
trú
HON Hand Over Number Số chuyển giao
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
4
5. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số liệu liên kết đa
dịch vụ
IMEI International Mobile Số nhận dạng thiết bị di
Equipment Identity động quốc tế
IMSI International Mobile Nhận dạng thuê bao
Subcriber Identity di động quốc tế
LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng định vị
LMSI Location Mobile Subcriber Identity Số nhận dạng thuê bao cục
bộ
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MS Mobile Station Trạm di động
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch
dịch vụ di động
MSISDNMobile Station ISDN Number Số nhận dạng ISDN máy di
động
MSRN Mobile Station Roaming Number Số chuyển vùng của thuê bao
di động
NSS Network Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch
OSS Operation and Suport System Trung tâm khai thác và bảo
dưỡng
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
5
6. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
PSPDN Packet Switched Pulic Mạng số liệu công cộng
Data Network chuyển mạch gói
PSTN Publich Switched Telephone Mạng điện thoại
Network chuyển mạch công cộng
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng
mặt đất
SIM Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao
SCH Synchronzation Channel Kênh điều khiển đồng bộ
SACCH Slow Associcated Control Channel Kênh điều khiển liên kết
chậm
TDMA Time Division Multiple Accessing Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
TMSI Temporary Mobile Số nhận dạng thuê bao
Subscriber Identity di động tạm thời
TCH Trafic Channel Kênh logic lưu thông
TRAU Transcode/Rate Adapter Unit Chuyển đổi mã và thích
ứng tốc độ
VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
6
7. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
MỤC LỤC
Chương I: Tổng quan mạng thông tin di động GSM ........................ 11
I. Tổng quan .................................................................................. 11
II. Giới thiệu mạng thông tin di động GSM .................................. 11
1. Lịch sử mạng thông tin di động GSM ................................. 11
2. Mạng thông tin di động GSM .............................................. 13
III. Cấu trúc mạng thông tin di động GSM .................................... 16
1. Cấu trúc hệ thống ................................................................. 16
2. Chức năng các phần tử trong mạng .................................... 16
2.1 Phân hệ chuyển mạch NSS .......................................... 16
2.1.1.Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC ... 17
2.1.2.Bộ ghi định vị thường trú HLR ............................ 18
2.1.3.Bộ ghi định vị tạm trú VLR .................................. 19
2.1.4.Trung tâm nhận thực AuC.................................... 19
2.1.5.Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR .............................. 19
2.1.6.Trung tâm chuyển mạch cổng GMSC .................. 19
2.2. Phân hệ trạm gốc ......................................................... 20
2.2.1.Trạm thu phát gốc BTS ......................................... 20
2.2.2.Bộ điều khiển trạm gốc BSC ................................. 20
2.3. Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS .............................. 21
2.3.1.Trung tâm quản lý mạng NMC ............................ 21
2.3.2.Trung tâm quản lý và khai thác OMC ................. 22
2.4. Trạm di động MS ......................................................... 22
2.4.1.Thiết bị máy di động ME ...................................... 22
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
7
8. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2.4.2.Module nhận dạng thuê bao SIM ......................... 22
IV. Cấu trúc địa lý mạng của GSM ................................................ 23
1. Vùng phục vụ PLMN ........................................................... 24
2. Vùng phục vụ MSC/VRL ..................................................... 24
3. Vùng định vi LA ................................................................... 25
4. Cell (Tế bào).......................................................................... 25
V. Băng tần sử dụng trong mạng thông tin di động GSM ........... 26
VI. Các loại dịch vụ trong mạng GSM ........................................... 27
1. Dịch vụ thoại ......................................................................... 27
2. Dịch vụ số liệu ....................................................................... 27
3. Dịch vụ bản tin ngắn ............................................................ 28
4. Các dịch vụ phụ .................................................................... 28
VII. Giao thức báo hiệu mạng GSM................................................. 29
1. Giao thức báo hiệu................................................................ 29
1.1. Giao diện A ................................................................. 31
1.2. Giao diện Abis............................................................. 31
1.3. Giao diện Um .............................................................. 32
2. Quá trình thiết lập một cuộc gọi trong mạng GSM ............ 35
2.1. Trạm di động MS thực hiện cuộc gọi ........................ 35
2.2. Trạm di động MS nhận một cuộc gọi ........................ 37
VIII. Kết luận chương ........................................................................ 37
Chương II: Giao diện vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM 41
I. Tổng quan ..................................................................................... 41
1. Kênh vật lý ............................................................................ 41
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
8
9. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2. Kênh logic ............................................................................. 44
2.1. Kênh lưu lượng ........................................................... 45
2.2. Kênh điều khiển quảng bá ......................................... 45
II. Các tham số trong mạng thông tin di động GSM ....................... 47
1. Mức chất lượng tín hiệu (RxQual) ....................................... 47
2. Mức thu cường độ tín hiệu (RxLev) .................................... 48
3. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (C/I).............................................. 48
III. Kết luận chương II ....................................................................... 49
Chương III: Phương pháp xử lí nhiễu trạm BTS .............................. 50
I. Tổng quan .................................................................................. 50
II. Giới thiệu TEMS Investigation ................................................. 51
1. Cài đặt ................................................................................... 51
1.1. Yêu cầu cấu hình ........................................................ 52
1.2. Cài đặt ......................................................................... 52
2. Chạy chương trình ............................................................... 53
III. Kết nối ........................................................................................ 53
1. Giao diện của TEMS ............................................................ 53
2. Một số thao tác với bản ghi .................................................. 55
2.1. Bắt đầu ghi .................................................................. 55
2.2. Dừng bản ghi............................................................... 55
2.3. Một số thao tác với mở lại bản ghi ............................. 55
IV. Giao diện với người dùng .......................................................... 56
1. Chế độ người dùng ............................................................... 56
2. Toolbar .................................................................................. 56
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
9
10. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2.1. Equipment control toolbar ......................................... 56
2.2. Connections toolbar .................................................... 57
2.3. Record toolbar ............................................................ 58
2.4. Report toolbar ............................................................ 58
2.5. File anh view toolbar .................................................. 58
V. Một số cửa sổ mặc định của TEMS .......................................... 58
1. GSM ...................................................................................... 59
2. DATA .................................................................................... 60
3. SIGNALLING ...................................................................... 61
4. MAP ...................................................................................... 62
5. CONFIGURATION ............................................................. 63
5.1. Cellfile ......................................................................... 63
6. Control .................................................................................. 64
VI. Ảnh hưởng của nhiễu vào hệ thống GSM ................................ 65
1. Nhiễu trắng ........................................................................... 66
2. Nhiễu đồng kênh ................................................................... 67
3. Nhiễu kênh lân cận ............................................................... 68
VII. Phát hiện, xử lý nhiễu và mô phỏng thực tế ............................. 70
1. Phát hiện, xử lý nhiễu ........................................................... 70
2. Mô phỏng thực tế .................................................................. 73
VIII. Kết luận chương ........................................................................ 74
Kết luận và hướng phát triển đề tài .......................................... 75
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
10
11. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Chương I: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. Tổng quan
Hệ thống thông tin di động hiện nay là hệ thống thông tin di động số. Sự ra
đời của thông tin di động số thay thế cho thông tin di động tương tự là một bước
phát triển lớn, việc số hóa giúp cho các hệ thống có thể đưa ra các dịch vụ mới
với chất lượng cao, dung lượng lớn mà giá thành và kích thước giảm, đáp ứng
được việc tăng tốc tốc độ truyền và các dịch vụ trong mạng. Để tìm hiểu hướng
phát triển của hệ thống thông tin di động hiện nay thì trước hết ta phải tìm hiểu
về kiến trúc của nó.
Chương này trình bày một số vấn đề về:
-Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM
-Cấu trúc địa lý của mạng GSM
-Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM
-Các dịch vụ trong mạng GSM
-Giao thức báo hiệu mạng GSM
II. Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM
1. Lịch sử mạng thông tin di động GSM
Mở đầu cho việc tìm hiểu tổng quan về mạng thông tin di động, chúng ta
cùng nhìn lại lịch sử phát triển của ngành thông tin liên lạc bằng vô tuyến.
Năm 1873 sóng điện từ đã được Maxwell tìm ra nhưng mãi tới năm 1888
mới được Hertz chứng minh bằng cơ sở thực tiễn. Sau đó ít lâu Marcony chứng tỏ
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
11
12. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
được sóng vô tuyến là một hiện tượng bức xạ điện từ. Từ đó ước mơ lớn lao của
con người về một điều kỳ diệu trong thông tin liên lạc không dây có cơ sở để trở
thành hiện thực.
Trải qua thời kỳ phát triển lâu dài, tới nay viêc thông tin liên lạc giữa các
đối tượng với nhau bằng sóng vô tuyến đã được ứng dụng rộng rãi. Với kỹ thuật
liên lạc này, mọi đối tượng thông tin đều có khả năng liên lạc được với nhau ở
bất cứ điều kiện hoàn cảnh, địa hình hay bất cứ điều kiện khách quan nào. Trên
cơ sở những ưu điểm của kỹ thuật liên lạc không dây mà kỹ thuật thông tin ra
đời. Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ điện tử và thông tin,
mạng thông tin di động ngày càng phổ biến, giá cả phải chăng, độ tin cậy ngày
càng cao.
Thế hệ thứ nhất: Xuất hiện sau năm 1946, Với kỹ thuật FM (điều chế tần số)
ở băng sóng 150 MHz, AT T được cấp giấy phép cho điện thoại di động thực sự
ở St.Louis. Năm 1948 một hệ thống điện thoại hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở
Richmond, Indiane. Là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ truy
cập phân chia theo tần số (TDMA) Tuy nhiên, hệ thống này không đáp ứng được
nhu cầu ngày càng tăng trước hết về dung lượng. Mặt khác các tiêu chuẩn hệ thống
không tương thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng như mong muốn (ra
ngoài quốc tế). Những vấn đề này đặt ra cho thế hệ thứ hai thông tin di động
cellular phải giải quyết.
Thế hệ thứ hai: Cùng với sự phát triển của Microprocssor đã mở cửa cho
một hệ thống phức tạp hơn. Thay cho mô hình quảng bá với máy phát công suất
lớn và anten cao là những cell có diện tích bé và công suất phát nhỏ hơn, đáp
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
12
13. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
ứng được nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng. Hệ thống sử dụng công nghệ
đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA)
mà đặc trưng là mạng GSM, EGSM, DS -1800.
Thế hệ thứ ba: Bắt đầu những năm sau của thập kỷ 90 là kỹ thuật CDMA
và TDMA cải tiến, đáp ứng được việc tăng tốc tốc độ truyền và các dịch vụ trong
mạng.
2. Mạng thông tin di động GSM
Công nghệ GSM (Global System for Mobile communication) là công nghệ
thông tin di động số toàn cầu do Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI) đưa
ra năm 1991, hoạt động ở dải tần 900, 1800, 1900 MHz. Hiện tại GSM đã được
phát triển nhanh chóng và đã được tiêu chuẩn hoá, áp dụng công nghệ số đảm
bảo chất lượng thoại và sử dụng hiệu quả tài nguyên hệ thống. Ngày nay, các
mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM đã có mặt tại khoảng 135 nước
trên thế giới.
Từ đầu những năm 1980, sau khi các hệ thống NMT đã hoạt động một cách
thành công thì nó biểu hiện một số hạn chế :
- Vì dung lượng thiết kế có hạn mà số thuê bao không ngừng tăng. Do đó
hệ thống này không còn đáp ứng được nữa .
- Các hệ thống khác nhau đang hoạt động không thể phục vụ cho tất cả các
thuê bao ở Châu Âu, nghĩa là thiết bị mạng NMT không thể thâm nhập vào mạng
TACS và ngược lại.
- Nếu thiết kế một mạng lớn phục vụ cho toàn Châu Âu thì khó thực hiện
được vì vốn đầu tư quá lớn.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
13
14. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu phạm vi sử dụng điện thoại di động được rộng
rãi trên nhiều nước, cần phải có hệ thống chung. Tháng 12-1982, nhóm đặc biệt
cho GSM (thông tin di động toàn cầu) được hội bưu chính và viễn thông Châu
Âu CEPT (Confrence European Postal And Telecommunication Administration)
tổ chức, đồng nhất hệ thống thông tin di động cho Châu Âu lấy dải tần 900MHz.
Cho đến năm 1989, nhóm đặc biệt GSM này đã trở thành một uỷ ban đặc biệt
của viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunication
standart Instute) và các khuyến nghị GSM 900MHz ra đời.
GSM là tiêu chuẩn cho mạng thông tin di động mặt đất công cộng PLMN
(Public Land Mobile Network), với dải tần làm việc (890-960)MHz. Đây là một
tiêu chuẩn chung, điều đó có nghĩa là các thuê bao di động có thể sử dụng máy
điện thoại của mình trên toàn châu Âu.
Giai đoạn một của tiêu chuẩn GSM được ETSI hoàn thành vào năm 1990.
Nó liên quan tới các dịch vụ thông tin cơ bản (thoại, số liệu) và tốc độ thông tin “
Toàn tốc- Full rate”, tín hiệu thoại tương tự đã được mã hoá với tốc độ 13 kb/s.
Giai đoạn hai được hoàn thành vào năm 1994. Nó liên quan dến các dịch
vụ viễn thông bổ sung vào tốc độ thông tin “ bán tốc - Half rate” tín hiệu thoại
tương tự được mã hoá với tốc độ 6,5 kb/s.
Các chỉ tiêu phục vụ :
- Hệ thống được thiết kế sao cho thuê bao di động có thể hoạt động ở tất cả
các nước có mạng GSM.
- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho
các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng đa dịch vụ ISDN.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
14
15. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
- Tạo một hệ thống có thể hoạt động cho các thuê bao trên tàu viễn dương
như một mạng mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất.
- Phải có chất lượng phục vụ ít nhất là tương đương với các hệ thống tương
tự đang hoạt động.
- Hệ thống có khả năng mật mã thông tin người sử dụng để tránh sự can
thiệp trái phép.
- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được
dùng ở các mạng khác nhau.
- Dùng hệ thống báo hiệu được tiêu chuẩn hoá quốc tế. Nếu MS di chuyển
sang vùng định vị mới thì nó phải thông báo cho PLMN về vùng đinh vị mới mà
nó đang ở đó. Khi có cuộc gọi đến MS thì thông báo gọi sẽ được phát trong vùng
định vị mà MS đang ở đó.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
15
16. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
III. Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM
1. Cấu trúc hệ thống
2. Chức năng các phần tử trong mạng
2.1. Phân hệ chuyển mạch NSS
Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của
GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
16
17. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
động của thuê bao. Chức năng chính của hệ thống chuyển mạch là quản lý thông
tin giữa những người sử dụng mạng GSM và các mạng khác.
2.1.1. Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC
Trong SS, chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụ
chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng
mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp
với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC
cổng GMSC.
Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền
dẫn GSM với các mạng đó. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương
tác IWF (Interworking funtions ). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao
thức và truyền dẫn. IWF cho phép kết nối với các mạng PSTN, ISDN, PSPDN,
CSPDN và có thể được thực hiện kết hợp trong cùng các chức năng MSC hay
trong thiết bị riêng.NSS 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 của người sử dụng
hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM.
Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, truớc hết cuộc gọi phải
được định tuyến dẫn đến một tổng đài cổng G-MSC mà không cần biết đến hiện
thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của
thuê bao và định tuyến cho cuộc gọi cho đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở
thời điểm hiện thời (MSC tạm trú ). Để vậy trước hết các tổng đài phải dựa trên
số thoại danh bạ của thuê bao. Để tìm đúng HLR cần thiết này tổng đài cổng có
một giao diện với các mạng bên ngoài GSM.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
17
18. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Hình 2.2 Sơ đồ kết nối mạng GSM
2.1.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR
Ngoài MSC, NSS còn bao gồm các cơ sở dữ liệu. Bất kể vị trí của thuê
bao, mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đều được
lưu giữ trong HLR, kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR thường là một máy tính
đứng riêng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao nhưng không có khả
năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của HLR là nhận dạng thông tin nhận
thực AUC, mà nhiệm vụ của trung tâm này là quản lý số liệu bảo mật về tính
hợp pháp của thuê bao.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
18
19. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2.1.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR
VLR là cơ sở dữ liệu thứ 2 trong GSM, trong đó chứa tất cả các thông tin
thuê bao di động đang nằm trong vùng phủ sóng của MSC. Gán cho các thuê bao
từ vùng phục vụ MSC/VLR khác với một số thuê bao tạm thời VLR còn thực
hiện trao đổi thông tin về thuê bao Roaming giữa HLR. Nơi thuê bao đăng kí chỉ
có thể MSC mới thiết lập được đường ghép nối vô tuyến với MS với các trường
hợp thông tin. Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC
2.1.4. Trung tâm nhận thực AuC
AUC quản lý việc hoạt động đăng ký thuê bao như nhập hay xoá thuê bao
ra khỏi mạng. Nó còn có một nhiệm vụ quan trọng khác nữa là tính cước cuộc
gọi. Cước phí phải được tính và gửi tới thuê bao. AUC quản lý thuê bao thông
qua một khoá nhận dạng bí mật duy nhất được lưu trong HLR, AUC cũng được
giữ vĩnh cữu trong bộ nhớ SIM-CARD.
2.1.5. Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR
EIR có chức năng quản lý thiết bị di động, là nơi lưu giữ tất cả dữ liệu liên
quan đến trạm di động MS. EIR được nối với MSC qua đường báo hiệu để kiểm
tra sự được phép của thiết bị, một thiết bị không được phép sẽ bị cấm.
2.1.6. Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC
Để thiết lập một cuộc gọi phải định tuyến đến tổng đài mà không cần biết
vị trí hiện thời của thuê bao. GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê
bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện
thời. GMSC có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tương tác với các phần tử khác
của hệ thống chuyển mạch.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
19
20. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2.2. Phân hệ trạm gốc BSS
BSS thực hiện kết nối các MS với các tổng đài, do đó liên kết người sử
dụng máy di động với những người sử dụng dịch vụ viễn thông khác. BSS cũng
phải được điều khiển nên được kết nối với OSS.
2.2.1. Trạm thu phát gốc BTS
Một BTS bao gồm các thiết bị phát, thu, anten và khối xử lý tín hiệu đặc
thù cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có
thêm một số chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển
đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit). TRAU thực
hiện quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù cho GSM. Đồng thời ở 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 xa BTS, chẳng hạn đặt giữa BSC và
MSC.
BTS có chức năng sau
+ Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến .
+ Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC .
+ Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS.
+ Cung cấp các thiết bị truyền dẫn .
2.2.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh
điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải
phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
20
21. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
còn phía kia được nối với MSC của NSS. 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.
Một BSC trung bình có thể quản lý hàng chục BTS, tạo thành một trạm
gốc. Tập hợp các trạm gốc trong mạng gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện quy
định giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BSC và BTS là giao
diện Abis.
2.3. Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS
Hiện nay OSS được xây dựng theo nguyên lý của mạng quản lý viễn thông
TMN(Telecommunication Management Network). Lúc này, một mặt hệ thống
khai thác và bảo dưỡng được 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
được thực hiện qua BSC). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được
nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy. OSS thực hiện ba
chức năng chính là : khai thác và bảo dưỡng mạng, quản lý thuê bao và tính
cước, quản lý thiết bị di động.
Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:
2.3.1. Trung tâm quản lý mạng NMC
NMC được đặt tại trung tâm của hệ thống, chịu trách nhiệm cung cấp chức
năng quản lý cho toàn bộ mạng.
- Giám sát các nút trong mạng.
- Giám sát các trạng thái các bộ phận của mạng.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
21
22. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
- Giám sát trung tâm bảo dưỡng và khai thác OMC của các vùng và cung
cấp thông tin đến các bộ phận OMC.
2.3.2. Trung tâm quản lý và khai thác OMC
OMC cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ phận trong
mạng (các BTS, MSC, các cơ sở dữ liệu...). OMC có các chức năng: quản lý cảnh
báo, quản lý sự cố, quản lý chất lượng, quản lý cấu hình và quản lý bảo mật.
2.4. Trạm di động MS
MS là thiết bị đầu cuối chứa các chức năng vô tuyến chung, xử lý giao diện
vô tuyến và cung cấp các giao diện với người dùng (màn hình, loa, bàn phím ...).
Một trạm di động gồm hai phần chính:
2.4.1. Thiết bị máy di động ME
ME có bộ phận đầy đủ phần cứng cần thiết để phối hợp với giao diện vô
tuyến chung, cho phép MS có thể truy cập đến tất cả các mạng. ME có số nhận
dạng là IMEI (International mobile Equipment Identity) nhờ kiểm tra IMEI này
mà ME bị mất cắp sẽ không được phục vụ.
Thuê bao thường chỉ tiếp xúc với ME mà thôi, có 3 loại ME chính:
- Loại gắn trên xe (lắp đặt trong xe, anten ngoài xe).
- Loại xách tay (Anten không được gắn trực tiếp trên thiết bị).
- Loại cầm tay (Anten được gắn trực tiếp trên thiết bị).
2.4.2. Modul nhận dạng thuê bao SIM
SIM là một cái khoá cho phép MS được dùng. Nhưng đó là cái khoá vạn
năng. Dùng để nhận dạng thuê bao và tin tức về dịch vụ mà thuê bao đăng ký. Số
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
22
23. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI là duy nhất và trong suốt quá trình
người dùng GSM thiết lập đường truyền và tính cước dựa vào IMSI.
SIM cũng có phần cứng, phần mềm cần thiết với bộ nhớ lưu trữ 2 loại tin
tức: Tin tức có thể đọc hoặc thay đổi bởi người dùng và tin tức không thể và
không cần cho người sử dụng biết. Các thông số trong SIM được bảo vệ, Ki
không thể đọc, IMSI không thể sửa đổi.
+ Thông tin cố định:
* Số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI. Thuê bao sẽ được kiểm tra tính
hợp lệ trước khi truy nhập vào mạng thông qua số nhận dạng IMSI được thực
hiện bởi trung tâm nhận thực AuC.
* Mã khoá cá nhân Ki.
+ Thông tin thay đổi:
* Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI.
* Số nhận dạng thuê bao tạm thời TMSI.
Một số TMSI sẽ tương ứng với một IMSI được cấp phát tạm thời để tăng
tính bảo mật cho quá trình báo hiệu giữa MS và hệ thống.TMSI sẽ thay đổi khi
MS cập nhật lại vị trí.
IV. Cấu trúc địa lý của mạng GSM
Mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến
tổng đài cần thiết và cuối cùng tới thuê bao bị gọi ở một mạng di động. Cấu trúc
này rất quan trọng do tính lưu lượng của các thuê bao trong mạng. Trong hệ
thống GSM mạng được chia thành các vùng sau:
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
23
24. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Hình 2.3 Cấu trúc địa lý mạng GSM
1. Vùng phục vụ PLMN
Tổng đài vô tuyến cổng( Gate Way _ MSC ) các đường tuyến 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 GSM / PLMN sẽ được
định tuyến đến một hay nhiều tổng đài được gọi là tổng đài vô tuyến cổng(
GMSC ). GSM làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM / PLMN. Đây
là nơi thực hiện các chức năng định tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi kết cuối di
động .
2. Vùng phục vụ MSC/VLR
MSC( Mobile Service Switching Centre ) Trung tâm chuyển mạch các
nghiệp vụ di động gọi tắt là tổng đài di động. Vùng MSC là bộ phận của mạng
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
24
25. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
được một MSC quản lý. Để định tuyến cho một cuộc gọi đến thuê bao di động,
đường truyền qua mạng sẽ nối đến MSC vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó
có thể đặt được như một trạm di động. Nhờ việc trạm MS được ghi ở bộ định vị
tạm trú ( VLR ).
Một vùng mạng GSM / PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục
vụ MSC / VLR.
3. Vùng định vị LA
Mỗi vùng phục vụ MSC / VLR được chia thành một số vùng định vị LA.
Định vị là một phần của phục vụ MSC / VLR mà ở đó trạm di động có thể
chuyển động tự do mà không cần phải nhận thông tin về vị trí cho tổng đài MSC
/ VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là vùng thông báo tìm gọi
sẽ được phát quảng bá để tìm một số thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị LA
được hệ thống sử dụng một thuê bao ở trạng thái hoạt động.
4. Cell( tế bào)
Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì
không cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là vùng đơn vị cơ sở của
mạng, là một vùng được phủ sóng vô tuyến. Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô
tuyến BTS.
Mỗi ô vô tuyến có bán kính từ 350km phụ thuộc vào cấu tạo địa hình và
lưu lượng thông tin. Ở mỗi ô có cấu tạo như sau:
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
25
26. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Hình 2.4 Cấu trúc Cell
Các cạnh của ô là những đường có cường độ trường bằng nhau (về mặt lý
thuyết). Nhiễu không phụ thuộc vào khoảng cách tuyệt đối giữa các ô mà chỉ phụ
thuộc vào tỷ số giữa khoảng các ô và bán kính của ô (D/R). Điều này
cho phép co giãn ô một cách linh hoạt mà vẫn bảo đảm nhiễu cho phép, chỉ
cần đảm bảo tỷ số D/R .
V. Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM
Hệ thống GSM làm việc trong băng tần 890 – 960MHz. Băng tần này được
chia làm 2 phần:
- Băng tần lên (Uplink band): 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ
trạm di động đến hệ thống trạm thu phát gốc.
- Băng tần xuống (Downlink band): 935 – 960 MHz cho các kênh vô tuyến
từ trạm thu phát gốc đến trạm di động.
Mỗi băng rộng 25MHz, được chia thành 124 sóng mang. Các sóng mang
cạnh nhau cách nhau 200KHz. Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng biệt, một cho
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
26
27. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
đường lên, một cho đường xuống. Các kênh này được gọi là kênh song công.
Khoảng cách giữa hai tần số là không đổi và bằng 45MHz, được gọi là khoảng
cách song công. Kênh vô tuyến này mang 8 khe thời gian mà mỗi khe thời gian là
một kênh vật lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động. Ngoài
băng tần cơ sở như trên còn có băng tần GSM mở rộng và băng tần DCS (Digital
Cellular System).
VI. Các dịch vụ trong mạng GSM
1. Dịch vụ thoại
Là dịch vụ quan trọng nhất của GSM. Nó cho phép các cuộc gọi hai hướng
diễn ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một mạng điện thoại nói
chung nào.
Dịch vụ cuộc gọi khẩn là một loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ thoại.
Nó cho phép người dùng có thể liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp như cảnh sát
hay cứu hoả mà có thể có hoặc không SIM Card trong máy di động.
Một dịch vụ khác nữa là VMS, cho phép các bản tin thoại có thể được lưu
trữ rồi lấy ra ở thời điểm bất kỳ.
2. Dịch vụ số liệu
GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều dịch vụ số liệu. Các dịch vụ số liệu
được phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử dụng điện
thoại PSTN, ISDN hoặc các mạng đặc biệt ...), bởi bản chất các luồng thông tin
đầu cuối (dữ liệu thô, Fax, Videotex, Teletex ...), bởi phương tiện truyền dẫn (gói
hay mạch , đồng bộ hay không đồng bộ ...) và bởi bản chất thiết bị đầu cuối.
Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
27
28. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Một trong các vấn đề đó là do yêu cầu thiết bị đầu cuối khá cồng kềnh, chỉ
phù hợp với mục đích bán cố định hoặc thiết bị đặt trên ô tô.
3. Dịch vụ bản tin ngắn
Dịch vụ bản tin ngắn khá phù hợp với môi trường di động. Các bản tin
ngắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất nhỏ.
Có hai loại dịch vụ bản tin ngắn:
- Dịch vụ bản tin ngắn truyền điểm - điểm (giữa hai thuê bao). Loại này
cũng chia làm hai loại:
+ Dịch vụ bản tin ngắn kết cuối di động, điểm - điểm (SMS -MO/PP): cho
phép người sử dụng GSM nhận các bản tin ngắn.
+ Dịch vụ bản tin ngắn khởi đầu từ Mobile, điểm - điểm (SMSMI/PP): cho
phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác.
- Dịch vụ bản tin ngắn phát quảng bá: cho phép bản tin ngắn gửi đến máy
di động trong một vùng địa lý nhất định.
4. Các dịch vụ phụ
Các dịch vụ sửa đổi và làm phong phú thêm các dịch vụ cơ bản, chủ yếu cho
phép người sử dụng lựa chọn cuộc gọi đến và đi sẽ được mạng xử lý như thế nào
hoặc cung cấp cho người sử dụng các thông tin cho phép sử dụng dịch vụ hiệu quả
hơn.
Các dịch vụ thường là:
- Chặn hướng cuộc gọi (CB).
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
28
29. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
- Giữ cuộc gọi (CH).
- Chuyển cuộc gọi (CF).
- Hiển thị số máy chủ gọi (CLIP).
- Cấm hiển thị số máy chủ gọi (CLIR).
- Đợi cuộc gọi (CW).
- Tính cước cho thuê bao.
- Hội nghị (MPTY).
- Nhóm thuê (CUG).
- Cho phép thuê bao chuyển vùng.
- Cho phép thuê bao chuyển mạng.
VII. Giao thức báo hiệu mạng GSM
1. Giao thức báo hiệu
Nhiệm vụ chính của báo hiệu là để thiết lập và xoá kết nối cuộc gọi. Ngày nay
các ứng dụng mới luôn luôn được thêm vào. Trong đó là việc tự động truy cập cơ sở
dữ liệu hoặc Các dịch vụ được mở rộng trên một vùng rộng lớn của mạng viễn
thông.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
29
30. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Hình 2.1: Giao thức báo hiệu trong mạng GSM
Các giao thức thường được sử dụng trong mạng GSM:
Abis: BSC – BTS Um (vô tuyến): MS-BTS
A: BSC – MSC E: MSC – MSC
B: MSC – VLR F: MSC – EIR
C: MSC – HLR G: VLR – VLR
D: VLR – HLR H: HLR – AuC
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
30
31. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
1.1. Giao diện A
Đây là giao diện giữa MSC và BSC của hệ thống trạm gốc BSS và nó được
sử dụng để truyền các bản tin giữa MSC với BSC và MS. Các bản tin giữa MSC
và MS sử dụng các giao thức sau:
- Giao thức quản lý nối thông CM: Giao thức này được sử dụng để điều
khiển thiết lập, giám sát và giải phóng các cuộc gọi. Đồng thời quản lý các dịch
vụ bổ sung và các dịch vụ bản tin ngắn.
- Giao thức quản lý di động MM: Được sử dụng để quản lý vị trí cũng như
tính bảo mật của trạm di động.
Giao thức CM và MM thuộc lớp 3 và được đặt bên trong MSC. Thay cho
việc sử dụng các bản tin ISDN-UP và MAP thì nó được biến đổi và truyền đi các
bản tin CM và MM. Các bản tin điều khiển cuộc gọi như đăng ký các dịch vụ bổ
sung cũng được sắp xếp ở bản tin MAP trong MSC.
Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc BSSAP là giao thức được sử dụng để
truyền các bản tin CM và MM, để điều khiển trực tiếp BSS như khi MSC yêu
cầu BSC ấn định kênh. BSSAP sử dụng các giao thức MTP và SCCP để truyền
các bản tin sau: Các bản tin liên quan đến MS giữa BSC và MSC, các bản tin
tới/từ MS ở chế độ định hướng theo nối thông và các bản tin phân phối dùng để
phân loại giữa các bản tin BSSAP và DTAP.
1.2. Giao diện Abis
Đây là giao diện giữa BSC và BTS, các bản tin được trao đổi ở giao diện
này có nhiều nguồn gốc và nơi nhận khác nhau như: Các bản tin điều khiển BTS,
các bản tin đi từ MS và các bản tin tới MS từ nhiều nguồn khác nhau của mạng.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
31
32. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Các bản tin lớp 3 từ MS được truyền trong suốt (không bị xử lý) qua BTS và
giao diện A-bis tới BSC. Giao thức quản lý tiềm năng vô tuyến RR nằm trong
BSC dùng để thiết lập, duy trì và giải phóng nối thông các tiềm năng vô tuyến ở
các kênh điều khiển dành riêng. Hầu hết các bản tin ở giao thức RR được truyền
đi trong suốt, nhưng cũng có một số bản tin liên quan mật thiết với BTS thì sẽ
được xử lý tại BTS bởi giao thức quản lý BTS (BTSM) như: Bản tin mật mã thì
khóa mật mã chỉ gửi đến BTS mà không gửi đến MS.
Giao thức được sử dụng ở lớp 2 trên giao diện A-bis là các thủ tục thâm
nhập đường truyền ở kênh D (LAPD). Kênh D là kênh báo hiệu dùng để phân
biệt với kênh B là kênh lưu lượng. Giao thức này có chức năng phát hiện lỗi, sửa
lỗi và định hạn khung bằng cách đưa vào các cờ ở đầu khung và cuối khung.
1.3. Giao diện Um
Đây là giao diện rất quan trọng của hệ thống liên quan chặt chẽ tới tốc độ
đường truyền và chất lượng mạng, là giao diện giữa BTS và MS.
Lớp báo hiệu 1: Đây là lớp vật lý trình bày các chức năng cần thiết để
truyền các luồng bit trên các kênh vật lý ở môi trường vô tuyến. Ở giao diện này
các bản tin được gửi đi liên quan đến ấn định kênh vật lý và các thông tin hệ
thống của lớp vật lý bao gồm:
- Sắp xếp các kênh logic trên các kênh vật lý.
- Mã hóa kênh để sửa lỗi trước FEC.
- Mã hóa kênh để phát hiện lỗi CRC.
- Mật mã hóa.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
32
33. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
- Chọn ô ở chế độ rỗi.
- Thiết lập các kênh vật lý dành riêng.
- Đo cường độ trường của các kênh dành riêng và cường độ trường của
trạm gốc xung quanh.
- Thiết lập định trước thời gian và công suất theo sự điều khiển của mạng.
Các cổng mà qua đó lớp này cung cấp dịch vụ cho lớp 2 được gọi là các
điểm thâm nhập dịch vụ SAP. Các cổng này tồn tại dưới dạng khác nhau cho các
bản tin ngắn và cho các bản tin của lớp đường truyền.
Lớp báo hiệu 2: Lớp này sẽ ứng dụng các dịch vụ của lớp báo hiệu 1, với
mục đích là cung cấp đường truyền tin cậy thuê bao và mạng. Giao thức của lớp
này là LAPDm, được xây dựng trên cơ sở giao thức LAPD của ISDN. Tuy nhiên
LAPDm có một vài thay đổi so với giao thức LAPD để phù hợp với môi trường
truyền dẫn vô tuyến và đạt được hiệu suất lớn hơn trong việc tiết kiệm phổ tần
như:
Trong lớp 2 không sử dụng phần kiểm tra tổng, vì mã hóa kênh ở lớp 1 đã
thực hiện chức năng này rồi. Trong lớp 2 thì lại có một số khung điều khiển
mang thông tin về lớp 3 như: SABM và UA. Do đó tiết kiệm được thời gian
truyền dẫn và phổ của tín hiệu.
Lớp báo hiệu 3: Đây là lớp cao nhất của MS đảm bảo các thủ tục báo hiệu
giữa MS và mạng và được chia thành 3 lớp con: Quản lý tiềm năng vô tuyến RR,
quản lý di động MM và quản lý nối thông CM.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
33
34. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
- Quản lý tiềm năng vô tuyến RR: Các bản tin của lớp này được đặt bên
trong BSC và được truyền trong suốt qua BTS. Bao gồm các chức năng cần thiết
để thiết lập, duy trì và giải phóng đấu nối các tiềm năng trên các kênh điều khiển
dành riêng:
+ Thiết lập chế độ mật mã.
+ Thay đổi kênh dành riêng khi vẫn ở ô như cũ.
+ Chuyển giao từ một ô này đến một ô khác.
+ Định nghĩa lại tần số sử dụng cho nhảy tần.
- Quản lý di động MM: Lớp con này chứa các chức năng liên quan đến tính
di động của một thuê bao như: Nhận thực, ấn định lại IMSI và nhận dạng trạm di
động bằng cách yêu cầu IMSI hay IMEI.
- Quản lý nối thông CM: Lớp này gồm có 3 phần tử sau: Điều khiển cuộc
gọi CC, đảm bảo các dịch vụ bổ sung SS và đảm bảo các dịch vụ bản tin ngắn.
+ Điều khiển cuộc gọi CC (Call Control): Cung cấp các chức năng và các
thủ tục để điều khiển cuộc gọi ISDN, các chức năng và các thủ tục này đã được
cải tiến để phù hợp với môi trường truyền dẫn vô tuyến. Việc thiết lập lại cuộc
gọi hay thay đổi trong quá trình gọi các dịch vụ mạng như: Thay đổi từ tiếng tới
số liệu và ngược lại là hai thủ tục đặc biệt mới trong CC, hay báo hiệu giữa các
thuê bao.
+ Phần tử đảm bảo các dịch vụ bổ sung SS (Suppliment Service): Xử lý các
dịch vụ bổ sung không liên quan đến cuộc gọi như: Chuyển hướng cuộc gọi khi
không có trả lời, đợi gọi…
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
34
35. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
+ Phần tử đảm bảo dịch vụ bản tin ngắn SMS (Short Message Service):
Cung cấp các giao thức lớp để truyền tải các bản tin ngắn giữa mạng và thuê bao.
2. Quá trình thiết lập một cuộc gọi trong mạng GSM
2.1. Trạm di động MS thực hiện một cuộc gọi.
MS yêu cầu ấn định kênh: Sau khi thực hiện việc quay số, MS yêu cầu
được ấn định kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH. Khi nhận được yêu cầu này
trạm thu phát gốc BTS sẽ giải mã bản tin. Phần mềm của BSS ấn định kênh điều
khiển dành riêng đứng riêng một mình SDCCH với bản tin ấn định kênh tức thời
gửi trên kênh cho phép truy nhập ngẫu nhiên AGCH.
MS trả lời: MS trả lời bản tin ấn định kênh tức thời trên kênh điều khiển
dành riêng đứng riêng một mình SDCCH. MS sẽ truyền đi các bản tin SABM
(kiểu cân bằng kênh không đồng bộ tổ hợp). Bên trong bản tin SABM bao gồm
các chỉ thị yêu cầu các dịch vụ khác nhau như bản tin yêu cầu thực hiện cuộc gọi
hay cập nhật vị trí. Các bản tin này được xử lý tại trạm gốc BSS và được chuyển
tới trung tâm chuyển mạch MSC thông qua giao diện A-bis.
Yêu cầu nhận thực: Sau khi nhận được các yêu cầu về dịch vụ, trung tâm
chuyển mạch MSC sẽ gửi đi một yêu bản tin yêu cầu nhận thực đối với trạm di
động MS. Các yêu cầu dịch vụ sẽ được gửi tới trạm gốc BSS thông qua đường
báo hiệu CCSN7. Trạm thu phát gốc sẽ làm nhiệm vụ truyền các yêu cầu này tới
MS trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.
MS trả lời nhận thực: Trạm di động MS trả lời yêu cầu nhận thực bằng một
đáp ứng nhận thực. Đáp ứng trả lời nhận thực của MS sẽ được trạm thu phát gốc
BTS chuyển tới trung tâm chuyển mạch MSC trên đường báo hiệu vô tuyến.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
35
36. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Yêu cầu mã hóa: Sau quá trình nhận thực được hoàn thành thì MSC sẽ gửi
đến BSC một lệnh yêu cầu mã hóa quá trình trao đổi thông tin giữa MS và MSC.
Quá trình này có được thiết lập hay không là phụ thuộc vào BSC, và MSC
thiết lập chế độ mã hóa Cipherring Mode là ON hay OFF, nếu là ON thì các
thuật toán hay khóa bảo mật được sử dụng.
Hoàn thành quá trình mã hóa: MS trả lời hoàn thành quá trình mã hóa
bằng cách gửi bản tin thực hiện xong quá trình mã hóa tới MSC.
MS thiết lập cuộc gọi: Trạm di động MS gửi bản tin thiết lập cuộc gọi trên
kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH tới tổng đài di động MSC yêu cầu
dịch vụ thiết lập cuộc gọi.
Yêu cầu ấn định kênh lưu lượng: Sau khi tổng đài MSC nhận được bản tin
yêu cầu thiết lập cuộc gọi thì MSC sẽ gửi lại hệ thống BSS bản tin ấn định kênh
lưu lượng, bản tin này chỉ thị loại kênh lưu lượng yêu cầu là kênh bán tốc hay
toàn tốc hoặc là truyền số liệu. Trạm thu phát gốc BTS sẽ chỉ định và ấn định
cho MS một kênh lưu lượng TCH bằng cách gửi một lệnh ấn định trên kênh
SDCCH.
MS hoàn thành việc ấn định kênh TCH: Để đáp ứng lệnh ấn định thì MS
chiếm lấy kênh TCH và đồng thời gửi bản tin hoàn thành việc ấn định kênh trên
kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH.
Bản tin đổ chuông: MSC gửi bản tin đổ chuông tới trạm di động MS gọi,
bản tin này thông báo cho MS biết hoàn thành việc gọi và có tín hiệu hồi âm
chuông được nghe thấy từ máy MS.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
36
37. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Bản tin kết nối: Khi MS bị gọi nhấc máy trả lời thì một bản tin kết nối
được gửi tới thuê bao gọi, tín hiệu này là trong suốt đối với trạm BSS. Bản tin
kết nối được truyền thông qua kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH. Để trả lời
tín hiệu nối thì MS mở một đường tiếng và truyền đi thông qua kênh FACCH,
bản tin kết nối với tổng đài di động MSC và cuộc gọi được thực hiện.
2.2. Trạm di động MS nhận một cuộc gọi.
Nhắn tin tìm gọi: Khi thuê bao nhận được tín hiệu tìm gọi thì tổng đài di động
MSC sẽ gửi một bản tin “ yêu cầu nhắn tin” đến hệ thống điều khiển trạm gốc BSC.
Khi có tin nhắn đến thì BSC sẽ xử lý bản tin này và truyền chúng trên kênh nhắn tin
PCH.
Thuê bao trả lời: Sau khi thu được bản tin Paging Request thì trạm di động
MS trả lời bằng cách gửi bản tin yêu cầu truyền trên kênh truy nhập ngẫu nhiên
RACH.
Ấn định kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH: Khi nhận được bản
tin ấn định kênh thì BSS sẽ xử lý bản tin và ngay lập tức ấn định một kênh điều
khiển SDCCH. Việc ấn định này sẽ được mã hóa và truyền trên kênh cho phép
truy nhập AGCH. Trạm di động MS được ấn định một kênh SDCCH và truyền
một bản tin kiểu cân bằng không đồng bộ tổng hợp SABM để trả lời nhắn tin.
Mạng sẽ trả lời trên đường lên để thiết lập kết nối vô tuyến lớp thứ hai. Sau khi
được xử lý tại phần BSS thì bản tin trả lời tìm gọi sẽ được gửi tới MSC.
Yêu cầu nhận thực: Sau khi tổng đài di động MSC nhận được bản tin trả
lời tìm gọi thì nó sẽ gửi đi một yêu cầu nhận thực đối với trạm di động MS tới
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
37
38. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
trạm gốc BSS. Tại đây BSS sẽ làm nhiệm vụ truyền các yêu cầu này tới trạm di
động MS trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.
MS trả lời nhận thực: Trạm di động MS trả lời yêu cầu nhận thực bằng một
đáp ứng nhận thực tới trạm thu phát gốc BTS. Sau đó trạm thu phát gốc BTS
chuyển tới trung tâm chuyển mạch MSC trên đường báo hiệu vô tuyến.
Yêu cầu mã hóa: Sau khi quá trình nhận thực được hoàn thành thì MSC sẽ
gửi đến BSC một lệnh yêu cầu mã hóa quá trình trao đổi thông tin giữa MS và
MSC. Quá trình này được thiết lập phụ thuộc vào BSC và MSC đặt ở chế độ ON
hay OFF.
Hoàn thành quá trình mã hóa: MS trả lời hoàn thành quá trình mã hóa
bằng cách gửi đi bản tin “Hoàn thành chế độ mã hóa” tới MSC.
Bản tin thiết lập: MSC gửi bản tin thiết lập tới MS yêu cầu các dịch vụ.
BSS gửi bản tin thiết lập trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.
MS xác nhận cuộc gọi: Khi MS nhận được bản tin thiết lập cuộc gọi, nó sẽ
gửi đi một bản tin xác nhận cuộc gọi và thông báo cho MSC có thể nhận được
cuộc gọi.
Ấn định kênh: Khi nhận được bản tin xác nhận th. tổng đài di động MSC
gửi đi một bản tin ấn định kênh. Hệ thống trạm gốc BSS nhận được bản tin này,
ấn định kênh lưu lượng TCH và gửi đi bản tin ấn định kênh tới trạm di động MS
trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.
Hoàn thành ấn định kênh: Trạm di động MS chiếm lấy kênh TCH và gửi đi
bản tin hoàn thành việc ấn định kênh trên kênh điều khiển liên kết nhanh
FACCH.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
38
39. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Hệ thống trạm gốc sau khi nhận được bản tin này thì gửi nó tới tổng đài di
động MSC.
Bản tin đổ chuông: MS gửi bản tin đổ chuông tới tổng đài di động MSC
trên kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH. Sau đó tổng đài di động MSC gửi
hồi âm chuông này cho máy chủ gọi.
MS thực hiện kết nối: Khi trạm di động bị gọi trả lời thì nó sẽ gửi bản tin
kết nối trên kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH tới MSC, và thiết lập một
đường thoại đến MS gọi. Bản tin kết nối được truyền qua BSS tới tổng đài di
động MSC trên đường báo hiệu. Bản tin xác nhận kết nối được gửi trả lại tổng
đài di động MSC để tìm đến tổng đài của máy chủ gọi.
Thiết lập cuộc gọi thành công: Kết nối cuộc gọi được thiết lập và cuộc gọi
được diễn ra.
Kết luận chương I:
Để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông đa phương tiện trên
phạm vi toàn cầu đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống GSM sẽ được nâng
cấp từng bước lên thế hệ ba. Thông tin di động thế hệ ba có khả năng cung cấp
dịch vụ truyền thông multimedia băng rộng trên phạm vi toàn cầu với tốc độ cao
đồng thời cho phép người dùng sử dụng nhiều loại dịch vụ đa dạng. Việc nâng
cấp được thực hiện theo các tiêu chí sau:
Là mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện trên
phạm vi toàn cầu. Cho phép hợp nhất nhiều chủng loại hệ thống tương thích trên
toàn cầu.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
39
40. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Có khả năng cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu nhằm hỗ trợ
một dải rộng các dịch vụ từ bản tin nhắn tốc độ thấp thông qua thoại đến tốc độ dữ
liệu cao khi truyền video hoặc truyền file. Nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển
mạch cho thoại, các dịch vụ video và khả năng chuyển mạch gói cho dịch vụ số
liệu. Ngoài ra nó còn hỗ trợ đường truyền vô tuyến không đối xứng để tăng hiệu
suất sử dụng mạng (chẳng hạn như tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit
thấp ở đường lên).
Khả năng thích nghi tối đa với các loại mạng khác nhau để đảm bảo
các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính
năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể vùng phủ sóng của các hệ thống di động.
Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để bảo đảm
sự phát triển liên tục của thông tin di động. Tương thích với các dịch vụ trong
nội bộ IMT-2000 và với các mạng viễn thông cố định như PSTN/ISDN. Có cấu
trúc mở cho phép đưa vào dễ dàng các tiến bộ công nghệ, các ứng dụng khác
nhau cũng như khả năng cùng tồn tại và làm việc với các hệ thống cũ.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
40
41. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Chương II: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN
TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. Tổng quan
Giao diện vô tuyến là tên chung của bắt nối giữa trạm di động (MS) và
trạm thu phát gốc(BTS). Giao diện sử dụng khái niệm TDMA với một khung
TDMA cho một tần số song mang. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian (TS-Time
Slot) hướng từ BTS đến MS được định nghĩa là đường xuống và hướng ngược
lại. Tổ chức đa truy nhập bằng cách kết hợp giữa TDMA và FDMA: truyền dẫn
vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm (BURST) chứa hàng trăm bit đã được
điều chế. Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian có đã lâu là 15/26 ms
(577ms) ở một trong kênh tần số có độ rộng 200KHz. Mỗi một kênh tần số cho
phép tổ chức các khung truy nhập theo thời gian, mỗi khung bao gồm 8 khe thời
gian từ 0 đến 7 (TS0, TS1,…, TS7).
Giao diện vô tuyến bao gồm các kênh vật lý và các kênh logic.
1. Kênh vật lý
- Kênh vật lý: được tổ chức theo quan điểm truyền dẫn. Đối với TDMA
GSM kênh vật lý là một khe thời gian ở một sóng mang vô tuyến được chỉ định.
Dải tần số: 890 -915MHz cho đường lên (từ MS đến BTS); 935-960MHz
cho đường xuống (từ BTS đến MS).
Dải thông tần một kênh vật lý là 200KHz, dải tần bảo vệ ở biên là 200KHz.
Vậy GSM900 có 124 dải thông tần bắt đầu từ tần số 890,2 MHz. Mỗi dải thông
tần là một khung TDMA có 8 khe thời gian. Vậy số kênh của GSM là
124*8=992 kênh. Mỗi khe thời gian có độ lâu lớn hơn 577ms. Một khung
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
41
42. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
TDMA có độ lâu 4,62ms. Ở BTS các khung của TDMA ở tất cả các kênh tần số
được đồng bộ.Đông bộ cũng được áp dụng như vậy ở đường lên, tuy nhiên khối
đầu ra của khung đương lên trễ 3 khung so với khung đường xuống. Nhờ trễ thế
này mà MS có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên
lẫn đương xuống để truyền tin bán song công. Về mặt thời gian, các kênh vật lý
ở một dải thông tần vô tuyến được đánh số khung (Frame Number) từ 0 đến
2715647 trong một siêu siêu khung (3h28ph53,76ms). Một siêu siêu khung có
2048 siêu khung (6,12s).
Mỗi siêu khung được chia thành các đa khung: Đa khung 26 khung (51
siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu 120ms và chứa 26 khung. Các đa
khung này được sử dung cho các kênh TCH, SACCH và FACCH. Đa khung 51
khung (26 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu 235,4ms và chứa 51
khung TDMA. Đa khung này sử dụng cho các kênh BCCH, CCCH và SACCH.
Cấu trúc một cụm (Burst):
Một cụm là một khe thời gian có độ dài 577us. Trong hệ thống GSM tồn
tại 4 dạng cụm khác nhau. Nội dung các cụm (hình 1.8) như sau:
- Cụm bình thường (NB: Normal Burst): cụm này được sử dụng để
mang thông tin về các kênh lưu lượng và các kênh kiểm tra. Đối với kênh lưa
lượng TCH cụm này chứa 144 bit được mã mật mã, 2 bit cờ lấy cắp (chỉ cho
kênh TCH) trong 58 bit thông tin, 2 cặp 3 bit đuôi 000 (tail bíts) để đảm bảo rằng
bộ giải mã viterbi bắt đầu và kết thúc trong một trạng thái đã biết, 26 bit hướng
dẫn (phản ánh tương đối đúng tình trạng truyền sóng cho máy thu từ đó bộ cân
bằng viterbi có thể xây dựng mô hình kênh ở các thời điểm để loại bỏ ảnh hưởng
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
42
43. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
của nhiễu pha định đa tia) và khoảng bảo vệ 8,25 bit tránh ảnh hưởng của kênh
lân cận. Tổng cộng có 156,25 bits.
- Cụm hiệu chỉnh tần số (FB: Frequency Correction Bits): Cụm này
được sử dụng để đồng bộ tần số cho trạm di động. Cụm chứa 142 bit cố định bằng
0 để tạo ra dịch tần số +67,7kHz trên tần số định danh, 2 cặp 3 bit đuôi 000 chuỗi
bít không này sau khi sau khi điều chế GMSK cho một sóng hình sin hoàn toàn
quanh tần số 68kHz cao hơn tần số sóng mang RF, 8.25 bit dùng cho khoảng bảo
vệ.
- Cụm đồng bộ (SB: Synchronisation Burst): cụm này dùng để đồng
bộ thời gian cho trạm di động. Cụm chứa 2*39 bit thông tin được mật mã hóa để
mang thông tin chi tiết về cấu trúc khung (về số khung (FN)) của khung TDMA
và BSIC (Base Station Identity Code), 2 căp 3 bit đuôi 000 để đảm báo bắt đầu
và kết thúc của khung mang thông tin cấn thiết, burst đồng bộ là burst đầu tiên
mà MS giải điều chế vì lý do này mà chuỗi hướng dẫn kéo dài 64 bit và nó cũng
cho phép lớn hơn độ rộng trễ đa đường, thêm khoảng bảo vệ 8,25 bit.
- Cụm truy nhập (AB: Access Burst): cụm này được sử dụng bởi MS
để truy nhập ngẫu nhiên khởi tạo mạng và chuyển giao. Nó là burst đầu tiên của
đường lên mà BTS sẽ giải điều chế từ một MS đặc thù. Cùng với burst đồng bộ
cụm chứa 41 bit hướng dẫn để kéo dài thoải mái quá trình giải điều chế, cụm
chứa 36 bit thông tin, 8 bit đuôi đầu, 3 bit đuôi cuối và khoảng bảo vệ 68,25 bit
để bù trễ cho sự lan truyền giữa MS và BTS và cũng để phù hợp với cấu trúc một
cụm cho một khe thời gian.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
43
44. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
- Cụm giả (DB: Dummy Burst): Cụm giả được phát đi từ BTS trong
một số trường hợp để lấp kín những khe thời gian không hoạt động trên kênh
BCCH. Cụm không mang thông tin và có cấu trúc giống như NB nhưng các bít
mật mã được thay thế bằng các bit hỗn hợp.
2. Kênh logic
Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này
được đặt vào các kênh vật lý. Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền
giữa BTS và MS.
Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH
và các kênh báo hiệu điều khiển CCH.
Hình 2.5 Phân loại kênh logic
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
44
45. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2.1. Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng:
Bm hay kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin
tiếng hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s.
Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin
ở tốc độ 11,4 kbit/s.
2.2. Kênh báo hiệu điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:
Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel).
Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).
Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicate Control Channel).
Kênh quảng bá BCH: BCH = BCCH + FCCH + SCH.
Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): cung cấp tần
số tham chiếu của hệ thống cho trạm MS. FCCH chỉ được dùng cho đường xuống.
Kênh đồng bộ (SCH- Synchronization Channel): mang thông tin để đòng bộ
khung cho trạm di động MS và nhận dạng BTS. SCH chỉ sử dụng cho đường xuống.
Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel): phát
quảng bá các thông tin chung về ô, cung cấp các tin tức sau: Mã vùng định vị
LAC (Location Area Code), mã mạng di động MNC (Mobile Network Code), tin
tức về tần số của các cell lân cận.
Kênh điều khiển chung CCCH: CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông
giữa BTS và MS. Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
45
46. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel): đó là
kênh hướng lên để MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu này thể hiện trong
bản tin đầu của MS gửi đến BTS trong quá trình một cuộc liên lạc.
Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel): được BTS truyền xuống để
gọi trạm di động MS.
Kênh cho phép truy nhập AGCH (Access Grant Channel): kênh
hướng xuống, mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênh của
MS để thực hiện một kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao.
Kênh điều khiển riêng DCCH(DCCH- Dedicated Control Channel):
DCCH là kênh dùng cả ở hướng lên và hướng xuống, dùng để trao đổi bản tin
báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký và thiết lập cuộc gọi, phục vụ bảo
dưỡng kênh. DCCH gồm có:
Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình(SDCCH): kênh này chỉ
được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS. SDCCH được sử dụng cho
các thủ tục cập nhật và trong quá trình thiết lập cuộc gọi trước khi ấn định kênh
TCH. SDCCH sử dụng cho cả đường xuống lẫn đường lên.
Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH): kênh này liên kết với một
TCH hay một SDCCH. Đây là một kênh số liệu liên tục để mang các thông tin
liên tục như: các bản tin báo cáo đo lường, định trước thời gian và điều khiển
công suất. SACCH sử dụng cho cả đường lên lẫn đường xuống.
Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH): kênh này liên kết với
một TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng
hay số liệu bằng báo hiệu.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
46
47. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Kênh quảng bá tế bào (CBCH- Cell Broadcast Channel): kênh này
chỉ được sử dụng ở đường xuống để phát quảng bá các bản tin ngắn (SMSCB)
cho các tế bào ở CBCH sử dụng cung kênh vật lý như kênh SDCCH.
II. Một số thông số trong mạng GSM.
1. Mức chất lượng tín hiệu RxQual:
Giá trị: 0-7
* Mỗi giá trị tương ứng với số ước tính của lỗi bit trong số bursts.
- RxQual càng lớn thì phản ánh chất lượng vô tuyến càng tồi và ngược lại.
- Với tỷ lệ RxQual <=4 được coi là chấp nhận được; với RxQual >4 thì
chất lượng cuộc thoại bị ảnh hưởng xấu.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
47
48. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2. Mức thu cường độ tín hiệu (ReLev):
- Là mức cường độ tín hiệu thu được tại MS (đường xuống) hoặc BTS
(đường lên).
- Đơn vị: dBm hoặc W (watt).
- ReLex càng lớn thể hiện mức thu càng tôt và ngược lại.
- Khoảng giá trị: ReLex [từ -110 đến -47 dBm], tương ứng với
RXLEV [từ 0 đến 63]. Với mức thu relex < -110 thì giá trị được quy đổi RXLEX
=0, với mức thu rxlex >-47 thì giá trị được quy đổi RXLEX = 63.
- Viettel định nghĩa relex outdoor < -80dBm (RELEX = 30) là sóng
yếu.
3. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (C/I)
- Là tỷ số công suất sóng mang (RF) và công suất nhiễu trên một kênh
tần số vô tuyến.
- Đơn vị: dB.
- Tỷ số C/I tỷ lệ thuận với chất lượng môi trường vô tuyến có chất
lượng tốt, C/I càng lớn thì môt trường truyền càng tốt và ngược lại.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
48
49. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
- Mạng GSM chấp nhận C/I >= 9 dB ( tiêu chuẩn Viettel là 12 dB) thì
cho chất lượng tốt truyền vô tuyến. Tỷ lệ C/I thấp thường dẫn đến tỷ lệ lỗi bit
tăng cao (BER), gây ra chất lượng sóng vô tuyến tồi.
Kết luận chương II
Trong chương này, chúng ta đã tìm hiểu về giao diện vô tuyến trong mạng
thông tin di động GSM, bao gồm cấu trúc các cụm, các kênh lưu lượng TCH và
các kênh báo hiệu điều khiển; và một số thông số đánh giá chất lượng như
RxQual, RxLev, C/I.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
49
50. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Chương III: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
I. Tổng quan
Như các bạn đã biết, TEMS có khá nhiều dòng sản phẩm nhưng chủ yếu
sản phẩm phù hợp với đa số khách hàng hiện tại được dựa trên TEMS
Investigation và TEMS Pocket:
- TEMS Investigation: phần mềm đo drive test, hỗ trợ các loại công nghệ
khác nhau:GSM/GPRS/EDGE/WCDMA/HSDPA/HAUPA/cdma2000/EV-
DO/LTE/Wimax, ... Hai chức năng chính của phần mềm này bao gồm:
+ Thu thập số liệu đo thực tế từ thiết bị ngoài (External Equipment, có thể
là máy di động, UE hoặc card dữ liệu);
+ Phân tích, phát hiện lỗi (troubleshooting) trong quá trình đo hoặc sau khi
đo. Do TEMS ban đầu được Ericsson phát triển (hiện tại TEMS là một bộ phận
của Ascom - Thụy Sỹ) nên phần mềm này có khá nhiều template hữu dụng khi
sử dụng trong mạng GSM/WCDMA. Đây cũng là một trong những nguyên nhân
làm TEMS trở nên rất thân thiện với hầu hết kĩ sư, cán bộ kĩ thuật làm về lĩnh
vực này.
- TEMS Pocket: phần mềm rút gọn được cài đặt trong máy di động cầm tay,
rất tiện lợi để sử dụng trong điều kiện bị hạn chế về không gian đi lại. TEMS
Pocket có thể ghi được log-file có hầu hết các chỉ tiêu quan trọng của TEMS
Investigation. Tuy nhiên, do các hạn chế của thiết bị, TEMS Pocket gần như không
hỗ trợ về troubleshooting. Log-fle của TEMS Pocket có thể ghi vào bộ nhớ của máy
hoặc thẻ nhớ.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
50
51. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
II. Giới thiệu về TEMS Investigation
TEMS Investigation là một công cụ kiểm tra, phát hiện các bản tin
trên giao diện vô tuyến theo thời gian thực. Nó cho phép bạn giám sát các kênh
thoại cũng như truyền data trên GPRS, EDGE, chuyển mạch kênh (CSD) hay
các kết nối chuyển mạch tốc độ cao (HSCSD). Các phiên data có thể được quản
lý từ trong TEMS Investigation.
TEMS Investigation được trang bị cùng với các chức năng kiểm tra
ưu việt như các phân tích và xử lý.
Dữ liệu được xem xét trong thời gian thực. Điều này tạo cho TEMS
Investigation có thể có các buổi drive test cho khắc phục sự cố, đồng bộ trạng
thái,.. Tất cả dữ liệu có thể được lưu trong logfile cho môc đích xử lý.
1. Cài đặt
1.1. Yêu cầu cấu hình
• PC: Pentium III 800 MHz, 256 MB RAM
• Ports: USB port for hardware key. USB port for Nokia mobile. Two serial
ports for a TEMS mobile (one for TEMS Investigation and one for data
services). One serial port for any other external device.
• Graphics: 1024 _ 768 (SVGA) with at least 16 bit colors (High Color)
• Sound card and loudspeakers for event audio indications
Để đo cho nhiều MS thì cần máy cấu hình mạnh hơn. 2.0 GHz Pentium III
with 512 MB RAM..
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
51
52. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Windows XP, 512 MB RAM
1.2. Cài đặt
Cài TEMS Investigation:
- Double-click the file TEMS Investigation GSM 5.0.msi.
- Coppy các file trong folder Aladin vào thừ mục:
C:WINDOWSsystem32Setupaladdin.
Cài HASP
1. Install HASPEmulPE-XP_2_33_a002W.EXE
2. Run HASPkey.exe, enter your name & click generate. haspemul.reg will
be created.
3. Double click haspemul.reg and confirm with "Yes".
4. Double click investigation50.reg and confirm with "Yes".
Running TEMS Investigation 5 HASP Emulator
1. Double click "HASP Emulator" icon.
2. Click "HASP Emul" button (the top-left button inside HASP Emulator's
window).
Cài USB driver
Update BIOS: chạy file setup với lưu ý trong quá trình update
không được rời để mất nguồn AC (có file gửi kèm theo).
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
52
53. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
2. Chạy chương trình
Chạy HASP:
Start _Programs _ HASP Emulator PE V2.33_ HASP Emulator PE V2.33
Chạy TEMS
Start _Programs _ TEMS Products _ TEMS Investigation GSM 5.0
III. Kết nối
1. Giao diện của TEMS Investigation
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
53
54. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS
Workspace and Worksheet
Thực thể lưu tất cả các cửa sổ và thiết lập người sử dụng trong phiên làm
việc gọi là workspace. Chỉ có thể mở duy nhất 1 workspace tại một thời điểm.
Để quản lý các cửa sổ làm việc của bạn thuận lợi, bạn có thể chia workspace của
bạn thành vài worksheet. Có thể tíi 10 worksheets có thể làm làm việc đồng thời.
Toolbar
Chức năng chủ yếu của tất cả các thanh công cụ có thể được sử dụng. Hầu
hết các nút công cụ được phản ánh trên menus.
Navigator
Từ Navigator, bạn có thể mở các cửa sổ trình diện, thay đổi khoảng mầu
cho các đơn vị thông tin và quản lý các worksheet.
Navigator được sử dụng cho việc thiết lập tại bước đầu tiên của một phiên
làm việc.
Menu Bar
Menu phản ánh hầu hết các thanh công cụ.
Status Bar
Thanh Status biểu diễn ký tự và bản tin chỉ ra trạng thái hiện thời của ứng
dụng.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ
SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
54