Dịch vụ trả tiền trước của Mạng VINAPHONE

và đã chứng tỏ được tính ưu việt của hệ thống. Và trong thập kỷ 90 này, ngành Bưu Điện Việt Nam tuy chưa phát triển như các nước trong khu vực cũng như trên thế giới song TTDĐ ở Việt Nam đã sớm phát triển và ứng dụng những công nghệ mới nhất, đã đáp ứng được nhu cầu thông tin di động của xã hội; phục vụ cho công tác lãnh đạo của Đảng, nhà nước nói chung và ngành Bưu Điện nói riêng. Qua một thời gian tìm hiểu về TTDĐ,em đã có một số kiến thức nhất định về hệ thống TTDĐ-GSM cũng như về mạng điện thoại di động toàn quốc VinaPhone; Và ngoài việc hiểu sâu thêm về hoạt động của mạng VinaPhone, em còn được hiểu sâu thêm về lý thuyết quy hoạch ô trong mạng VinaPhone. Dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình tìm hiểu và thực tập tại Ct. GPC song vẫn khó tránh khỏi những thiếu sót trong bản Đồ án tốt nghiệp này. Vậy, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp, nhận xét của các thầy cô giáo và toàn thể các bạn. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy giáo LÂM HồNG THạCH Mục Lục Lời nói đầu Trang 1 Mục lục 2 Chương 1: Lịch sử về TTDĐ và Nguyên lý thông tin tổ ong 9 I. Lịch sử về TTDĐ 9 1. Thế hệ thứ nhất 9 2. Thế hệ thứ hai 9 3. Thế hệ thứ ba 9 4. Thế hệ thứ tư 10 II. Nguyên lý thông tin tổ ong 10 1. Tổng quan 10 2. Các thành phần mạng 10 3. Tần số ấn định cho GSM 11 4. Ô vô tuyến 13 4.1. Ô và sự hình thành ô vô tuyến 13 4.2. Phân loại ô 13 4.2.1. Ô vô hướng 13 4.2.2. Ô rẻ quạt 14 4.2.3. Ô trùm 14 4.3. Kích thước ô 15 4.4. Các thông số của ô 16 5. Mẫu sử dụng lại tần số 16 6. Chuyển mạch và điều khiển 17 Chương 2: Cấu trúc các thành phần của mạng TTDĐ GSM 18 I. Giới thiệu về mạng GSM 18 II. Các thành phần của mạng GSM 19 1. Trạm di động-MS 19 1.1. Thiết bị di động-ME 19 1.2. Module nhận dạng thuê bao-SIM 20 2. Hệ thống trạm gốc-BSS 20 2.1. Bộ điều khiển trạm gốc-BSC 21 2.2. Trạm thu phát vô tuyến gốc-BTS 21 2.3. Bộ chuyển mã-XCDR 22 3. Hệ thống chuyển mạch mạng-NSS 23 3.1. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động-MSC 23 3.2. Bộ ghi định vị thường trú-HLR 24 3.3. Bộ ghi định vị tạm trú-VLR 24 3.3.1. Nhận dạng vùng định vị-LAI 25 3.3.2. Nhận dạng thuê bao di động tạm thời-TMSI 25 3.3.3. Số lưu động trạm di động-MSRN 25 3.4. Bộ ghi nhận dạng thiết bị-EIR 25 3.5. Trung tâm nhận thực-AUC 26 3.6. Chức năng tương tác-IWF 27 3.7. Bộ triệt tiếng vọng-EC 27 4. Hệ thống khai thác và bảo dưỡng-NMS 28 4.1. Trung tâm quản lý mạng-NMC 28 4.2. Trung tâm khai thác và bảo dưỡng-OMC 29 Chương 3: Giao diện mặt đất, giao diện vô tuyến và Mã hoá kênh trên giao diện vô tuyến 30 I. Tổng quan 30 II. Các giao diện mặt đất 30 1. Trung kế 2 Mbps-30 kênh PCM 30 2. Giao diện X-25 32 3. Hệ thống báo hiệu ITU-TS#7 33 4. Giao diện Abis (LAPD) 34 5. Các liên kết 35 III. Truyền dẫn tín hiệu số và tương tự 36 1. Kỹ thuật điều chế 36 2. Truyền dẫn tín hiệu số 36 2.1. Khoá dịch pha 36 2.2. Khoá dịch cực tiểu GAUSS 37 IV. Các kênh vật lý, logic và các đa khung 37 1. Các kênh vật lý PCH-GSM 37 2. Các kênh logic LCH-GSM 38 2.1. Các kênh lưu lượng-TCH 38 2.2. Các nhóm kênh điều khiển GSM 39 2.2.1. Nhóm BCCH 39 2.2.2. Nhóm CCCH 39 2.2.3. Nhóm DCCH 40 2.2.4. Các kênh điều khiển 40 2.2.4.1. Kênh điều khiển quảng bá-BCCH 40 2.2.4.2. Kênh hiệu chỉnh tần số-FCCH 40 2.2.4.3. Kênh đồng bộ-SCH 41 2.2.4.4. Kênh điều khiển chung-CCCH 41 2.2.4.5. Kênh điều khiển dành riêng-DCCH 41 2.2.4.6. Kênh điều khiển kết hợp-ACCH 42 2.2.5. Các kết hợp kênh 42 2.2.6. Kết hợp kênh và các khe thời gian 42 3. Các đa khung và sự định thời 43 3.1. Đa khung (Multi Frames) 44 3.1.1. Đa khung kênh lưu lượng 26 khung 44 3.1.2. Đa khung kênh điều khiển 51 khung 44 3.2. Siêu khung và siêu siêu khung 47 V. Cụm GSM 48 1. Giới thiệu chung về cụm 48 2. Các loại cụm 49 2.1. Cụm bình thường-NB 49 2.2. Cụm hiệu chỉnh tần số-FB 49 2.3. Cụm đồng bộ-SB 50 2.4. Cụm thâm nhập-AB 50 2.5. Cụm giả-DB 50 VI. Mã hoá kênh 51 1. Chống và phát hiện lỗi 51 2. Mã hoá các kênh 52 2.1. Mã hoá kênh thoại 52 2.2. Mã hoá kênh điều khiển 52 2.3. Mã hoá kênh số liệu 53 Chương 4: Tổng quan về mạng TTDĐ VinaPhone 55 I. Các loại hình TTDĐ ở Việt Nam 55 II. Tổng quan về mạng TTDĐ VinaPhone 55 1. Giới thiệu về mạng TTDĐ VinaPhone 55 2. Cấu trúc mạng TTDĐ VinaPhone 56 2.1. Hệ thống khai thác và bảo dưỡng 56 2.2. Hệ thống chuyển mạch mạng 56 2.3. Hệ thống trạm gốc 59 2.4 Trung tâm dịch vụ khách hàng 60 2.5. Các dịch vụ khác trong mạng TTDĐ VinaPhone 60 2.6. Vùng phủ sóng của mạng VinaPhone 60 2.6.1. Khu vực I 61 2.6.2. Khu vực II 62 2.6.3. Khu vực III 64 III. Tổng quan về mạng TTDĐ MobiPhone 65 1. Giới thiệu về mạng TTDĐ MobiPhone 65 2. Các sơ đồ 65 3. So sánh giữa mạng VinaPhone và mạng MobiPhone 65 Chương 5: Dịch vụ trả tiền trước trong mạng TTDĐ VinaPhone 69 I. Giới thiệu về các dịch vụ trong mạng VinaPhone 69 1. Các dịch vụ cơ bản 69 1.1. Dịch vụ thoại 69 1.2. Dịch cuộc gọi khẩn 69 1.3. Dịch vụ nhắn tin ngắn 69 1.4. Dịch vụ Fax\Data 69 2. Các dịch vụ cộng thêm 69 2.1. Dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi 69 2.2. Dịch vụ chờ cuộc gọi 70 2.3. Dịch vụ chặn cuội gọi 70 2.4. Dịch vụ hiện số chủ gọi\cấm hiện số chủ gọi 70 3. Các dịch vụ cộng thêm không phải GSM 70 3.1. Dịch vụ tính cước nóng 70 3.2. Dịch vụ hộp thư thoại 70 3.3. Dịch vụ trả tiền trước (PPS) 70 II. Các giải pháp kỹ thuật cung cấp dịch vụ PPS 71 1. Những thuận lợi của dịch vụ PPS 71 2. Những yêu cầu cơ bản của dịch vụ PPS 71 3. Các giải pháp cung cấp dịch vụ PPS 72 3.1. Giải pháp sử dụng dịch vụ tính cước tức thời 72 3.2. Giải pháp sử dụng dịch vụ tính cước nhanh 73 3.3. Giải pháp sử dụng Nút dịch vụ 74 3.4. Giải pháp sử dụng mạng thông minh 76 3.5. Giải pháp sử dụng Simcard có mệnh giá 78 III. Giới thiệu về tổ chức dịch vụ ở MobiPhone 80 1. Cấu trúc hệ thống PPS trong mạng MobiPhone 80 1.1. Cấu trúc phần cứng 80 1.2. Phần mềm hệ thống 82 1.3. Dung lượng hệ thống 82 1.4. Đấu nối hệ thống PPS với mạng GSM 82 2. Hoạt động của hệ thống PPS trong mạng GSM 83 IV. Cấu trúc hiện tại của hệ thống PPS trong mạng VinaPhone 86 1. Tổng quan 86 2. Cấu trúc hệ thống PPS 88 2.1. Cấu trúc phần cứng 88 2.1.1. Bộ điều khiển Nút dịch vụ-SNCP 88 2.1.2. Bộ phận giao diện mạng-NIU 90 2.1.3. Thiết bị trả lời tương tác thoại-IVRU 91 2.1.4. Bộ phận quản lý TRM 91 2.1.5. Một số bộ phận khác trong hệ thống 92 2.1.5.1. Module điều khiển trung tâm-ICCM 92 2.1.5.2. Trung tâm điều khiển dịch vụ nhắn tin ngắn thông minh 92 2.1.5.3. Bộ phận điều khiển cuộc gọi-CCS 92 2.1.5.4. Mạng đường truyền tốc độ cao-HSBN 92 2.1.5.5. Quản trị mạng LAN 93 2.1.6. Các giao diện 93 2.2. Phần mềm hệ thống PPS 95 2.2.1. Giới thiệu chung 95 2.2.2. Phân cấp phần mềm 95 2.2.2.1. Phần mềm SNCP 95 2.2.2.2. IVRU (MMU\MSU) 96 2.3. Hoạt động của thuê bao trong hệ thống 96 2.3.1. Các trạng thái của thuê bao 96 2.3.1.1. Module trạng thái tài khoản 96 2.3.1.2. Các chuyển đổi từ trạng thái IDLE 98 2.3.1.3. Các chuyển đổi từ trạng thái ACTIVE 98 2.3.1.4. Các chuyển đổi từ trạng thái SUSPENDED 100 2.3.1.5. Các chuyển đổi từ trạng thái DISABLED 100 2.3.2. Mô tả cuộc gọi trong hệ thống 101 2.3.2.1. Thuê bao di động trả tiền sau 101 2.3.2.2. Thuê bao di động trả tiền trước 102 2.3.3. Các quy định về khai thác dịch vụ PPS 103 3. Nhận xét và kiến nghị 104 3.1. Những tồn tại của hệ thống 104 3.2. Những phương pháp phát triển hệ thống PPS 105 Lời kết 108 Phụ Lục 109 Chương 1 Lịch sử về thông tin di động và nguyên lý thông tin tổ ong I. lịch sử về thông tin di động 1. Thế hệ thứ nhất Xuất hiện năm 1946, sử dụng công nghệ Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Tần Số (FDMA-Frequency Division Multiple Access). Khả năng phục vụ của hệ thống là nhỏ, chất lượng không cao và giá thành cao. 2. Thế hệ thứ hai Từ năm 1970á1979 cùng với sự ra đời và phát triển của các bộ vi xử lý (mR-micro Rrocessing) đã mở ra một trang mới cho thông tin di động. Đây là một mạng tương tự sử dụng FDMA và TDMA (Time Division Multiple Access-Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Thời Gian). Do hạn chế bởi vùng phủ sóng của các anten phát và sử dụng nhiều trạm phát thu cho một trạm phát. 3. Thế hệ thứ ba Đã xuất hiện mạng tổ ong tương tự (1979á1990). Các trạm thu phát này được đặt theo các ô hình tổ ong, mỗi ô được gọi là một cell. Mạng này sử dụng kỹ thuật TDMA và cho phép sử dụng lại tần số, cho phép chuyển giao giữa các cell trong cuộc gọi. Với tần số 450á900 MHz có các mạng điển hình là: ã AMPS (Advanced Mobile Phone System - Hệ Thống Điện Thoại Di Động Tiên Tiến) đưa vào hoạt động tại Mỹ năm 1979. ã NMT (Nordric Mobile Telephone System - Hệ Thống Điện Thoại Di Động Bắc  u) hệ thống của các nước Bắc Âu. ã TACS (Total Access Communication System - Hệ Thống Thông Tin Thâm Nhập Toàn Bộ) sử dụng tần số 900 MHz là mạng thiết kế cho số lượng lớn thuê bao di động vận hành vào năm 1985. Tất cả các mạng trên đều được dựa trên mạng truyền thoại tương tự bằng điều chế tần số. Vùng phủ sóng của nó ở mức quốc gia và việc phục vụ đạt tới vài trăm thuê bao. Hệ thống lớn nhất ở Anh với khả năng phục vụ 1 triệu thuê bao năm 1990. 4. Thế hệ thứ 4 Là thiết kế dựa trên truyền dẫn số, điển hình là các mạng: ã GSM_900 ( Global System for Mobile Communications - Hệ Thống Thông Tin Di Động Toàn Cầu) là hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ FDMAvàTDMA băng tần 900 MHz được đưa vào hoạt động năm 1992 tại Châu Âu. ã DCS (GSM_1800 - Digital Cellular System - Hệ Thống Tổ Ong Số) dựa trên mạng GSM sử dụng băng tần 1800 MHz. ã CDMA (Code Division Multiple Access - Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Mã) là hệ thống thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã. Hệ thống này đã được sử dụng tại Bắc Mỹ và một số nước Châu á - Thái Bình Dương đã cho hiệu quả đáng kể. ii. nguyên lý thông tin tổ ong 1. Tổng quan Một hệ thống điện thoại tổ ong kết nối các thuê bao Trạm Di Động (MS - Mobile Station) với hệ thống điện thoại công cộng hoặc với thuê bao MS của hệ thống tổ ong khác. Thông tin được truyền giữa thuê bao MS và mạng tổ ong sử dụng thông tin vô tuyến. Nhờ đó, loại bỏ được sự cần thiết các dây nối cố định sử dụng trong khi lắp đặt điện thoại truyền thông. Do đó, thuê bao MS có thể di chuyển xung quanh và trở thành hoàn toàn di động, có thể đi trên xe hay đi bộ. Ngoài ra các mạng tổ ong còn có nhiều thuận lợi hơn các mạng điện thoại “mặt đất” đang có như là: có tính di động, có tính mềm dẻo, tiện lợi (đối với thuê bao di động); có tính mềm dẻo trong việc mở rộng mạng, có lợi nhuận cao, hiệu quả... 2. Các thành phần mạng Các mạng GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ Thống Thông Tin Di Động Toàn Cầu) được tạo ra bởi các MSC (Mobile Services Switching Centre_Trung Tâm Chuyển Mạch Các Nghiệp Vụ Di Động), BSS (Base Station System_Hệ Thống Trạm Gốc) và MS. Ba thành phần này có thể chia thành những phần tử nhỏ hơn, ví dụ như: trong BSS ta có các BSC (Base Station Controller_Bộ Điều Khiển Trạm Gốc), các BTS (Base Transceiver Station_Trạm Thu Phát Vô Tuyến Gốc) và XCDR (Trascoder_Bộ Chuyển Mã). PSTN MSC BSS BSS BSS BSS BSS BSS BSS BSS BSS MS PSTN_Mạng Điện Thoại Chuyển Mạch Công Cộng. MSC_Trung Tâm Chuyển Mạch Các Nghiệp Vụ Di Động. MS_Trạm Di Động. Vùng phủ sóng của ô. Hình-1: Tổng quan về hệ thống tổ ong số GSM Với MSC, BSS và MS chúng ta có thể gọi điện thoại, trả lời điện thoại, thực hiện việc tính cước vv...như bất kỳ một mạng PSTN (Public Switching System_Mạng Điện Thoại Chuyển Mạch Công Cộng) bình thường nào có thể làm. Chỉ có một vấn đề đối với MS là tất cả các cuộc gọi đến và gọi đi là từ MS khác. Vì vậy cũng cần phải kết nối mạng GSM với PSTN. MS trong mạng tổ ong được đặt ở trong các ‘ô’ (cell), các ô này được cung cấp bởi các BSS. Mỗi BSS có thể cung cấp một hay nhiều ô, dựa vào thiết bị của nhà sản xuất. Ô bình thường được vẽ theo hình lục giác nhưng trong thực tế chúng không có hình dáng đúng như vậy, đây là kết quả do ảnh hưởng của địa hình xung quanh hoặc do sự thiết kế bởi nhà quy hoạch mạng. 3. Tần số ấn định cho GSM Chỉ có các khe hẹp của băng tần được ấn định cho thông tin tổ ong. Danh sách ở dưới đây trình bày số lượng các tần số và phổ được phân bổ cho GSM_900, GSM mở rộng 900 (Extended GSM_900-EGSM_900), GSM_1800 (DCS_1800-Digital Cellurlar System 1800) và PCS_1900. Số Thứ Tự Kênh Tần Số Vô Tuyến Tuyệt Đối (ARFCN_Absolute Radio Frequency Channel Number) hay một sóng mang RF(Radio Frequency) trong thực tế là một cặp tần số, mỗi tần số được sử dụng cho một hướng (phát và thu). Điều này cho phép thông tin được truyền qua theo hai hướng. Với GSM_900 và EGSM các tần số này được chia cặp cách biệt nhau 45 MHz, với DCS_1800 sự cách biệt là 95 MHz và với PCS_1900 là 80 MHz. Với mỗi ô trong mạng GSM ít nhất là 1 ARFCN được ấn định cho nó và nhiều ARFCN có thể được phân bổ để cung cấp một dung lượng lớn hơn. sóng mang RF trong một mạng GSM có thể hỗ trợ tới 8 khe thời gian TDMA. Theo đó, dựa vào lý thuyết mỗi sóng mang RF có khả năng hỗ trợ tới 8 cuộc gọi điện thoại đồng thời; nhưng như chúng ta sẽ thấy sau này (mặc dù điều đó là có thể) thì việc thông báo (messaging) và báo hiệu (signalling) có thể làm giảm số lượng 8TS (Time Slot_Khe Thời Gian) trên mỗi sóng mang RF xuống còn 6 hay 7_TS trên mỗi sóng mang RF, vì vậy làm giảm số lượng máy di động có thể được hỗ trợ. Không giống như mạng PSTN, nơi mà mọi máy điện thoại được liên kết với mạng mặt đất bằng một cặp dây cố định, mỗi MS khi được yêu cầu chỉ kết nối với mạng qua giao diện vô tuyến. Vì vậy, một sóng mang RF đơn có thể hỗ trợ nhiều trạm di động hơn 8 khe TDMA của nó ban đầu mà ta đã khẳng định. Sử dụng các thống kê, có thể thấy rằng một sóng mang RF điển hình có thể hỗ trợ tới 15, 20 hoặc 25 MS. Hiển nhiên là không phải tất cả các thuê bao MS này có thể gọi điện thoại đồng thời. Vì vậy, các MS chia sẻ cùng tài nguyên vật lý ở các thời điểm khác nhau. Các dải tần số: * GSM-900: ã Thu (hướng lên) 890-915 MHz. ã Phát ( hướng xuống) 935-960 MHz. ã 124 Kênh tần số vô tuyến tuyệt đối (ARFCN). * EGSM-900: ã Thu (hướng lên) 880-915 MHz. ã Phát (huớng xuống) 925-960 MHz. ã 175 Kenh Tần Số Vô Tuyến Tuyệt Đối. * GSM-1800 (DCS-1800): ã Thu (hướng lên) 1710-1785 MHz. ã Phát (hướng xuống) 1805-1880 MHz. ã 374 Kênh Tần Số Vô Tuyến Tuyệt Đối. * PCS-1900: ã Thu (hướng lên) 1850-1910 MHz. ã Phát (hướng xuống) 1930-1990 MHz. ã 299Kênh Tần Số Vô Tuyến Tuyệt Đối. * ARFCN: ã Độ rộng băng tần bằng 200 MHz. ã 8 khe thời gian TDMA. 4. Ô vô tuyến 4.1. Ô và sự hình thành ô vô tuyến Vùng bao phủ sóng của một trạm thu phát vô tuyến gốc được gọi là một ô. Hình dạng của các ô phụ thuộc vào vị trí địa lý của nơi đặt BTS, công suất phát của từng trạm BTS là dạng angten phát. Có 2 loại angten phát: angten đẳng hướng và angten vô hướng; angten đẳng hướng là angten có hướng tập chung năng lượng ở các dẻ quạt; nếu chúng ta có 2 BTS với các angten vô hướng và ta yêu cầu danh giới giữa vùng phủ sóng của 2 BTS là tập hợp mà các điểm mà ở đó tín hiệu của cả 2 BTS là như nhau thì nó được danh giới là một đường thẳng (Hình-2). ở hình 3; Nếu ta lặp lại phương thức nói trên bằng cách đặt xung quanh 1 BTS bởi 6 BTS khác thì vùng phủ sóng của nó nhận được có dạng hình lục giác (hình lục giác này trở thành một dạng ký hiệu cho một ô ở trong mạng TTDĐ). Hình-2: Ăng ten vô hướng BTS BTS BTS BTS BTS BTS BTS BTS BTS BTS Hình-3 4.2. Phân loại ô 4.2.1. Ô vô hướng ở trong ô vô hướng, BTS được trang bị một angten vô hướng bức xạ đều ở mọi phương. Khi đó vùng phủ sóng ở ô vô hướng có dạng hình tròn với BTS đặt tại tâm(vùng địa lý bằng phẳng không có chướng ngại vật); để tượng trưng cho ô vô hướng người ta sử dụng hình lục giác (Hình-4). BTS BTS Hình-4 4.2.2. Ô rẻ quạt BTS BTS BTS BTS BTS BTS Hình-5 Trong trường hợp này, BTS được trang bị angten đẳng hướng; mỗi angten phủ một vùng hình quạt với góc mở là 120°, cứ 3 trạm BTS là một nhóm khối kênh được nối với nhau. ở trường hợp khác, người ta chỉ dùng một ô rẻ quạt nào đó để phục vụ cho một vùng nào đó, để tượng trưng người ta sử dụng 3 hình lục giác (Hình-5). 4.2.3. Ô trùm Khi kỹ thuật tách các ô lớn thành các ô nhỏ nhằm tăng dung lượng kênh ở những nơi có mật độ lưu lượng thoại cao được áp dụng những người điều hành mạng thấy rằng sự chuyển động của các trạm di động với tốc độ lớn trên các xa lộ gây ra một số lượng lớn các chuyển giao giữa các ô nhỏ nằm kề cận nhau bao phủ trên xa lộ. Vì mỗi lần chuyển giao dẫn đến tăng công việc điều khiển trong mạng nên người ta không muốn gia tăng các sự kiện chuyển giao như vậy; để giải quyết vấn đề này, người ta đưa ra khái niệm ô chùm. TRạm Ô Ô Ô Ô Ô Ô Hình-6 Trong một ô chùm, công suất mà BTS phát ra ở mức cao hơn so với các BTS ở các ô nhỏ tại một tần số khác và khi MS di chuyển với tốc độ cao được phát hiện trên xa lộ, nó được chuyển giao tới ô chùm chứ không chuyển giao qua các ô nhỏ. MS như vậy được phát hiện từ các đặc tuyến truyền lan của nó hay được phân biệt bởi yêu cầu chuyển giao quá nhiều và MS có thể ở trong ô chùm trong một thời gian khá dài; do vậy giảm được số công việc điều khiển cho mạng. 4.3. Kích thước ô Độ lớn của vùng phủ sóng hay kích thước của ô chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố sau là: ã Công suất ra của máy phát vô tuyến. ã Băng tần được sử dụng. ã Chiều cao và vị trí của tháp angten. ã Kiểu loại angten. ã Địa hình của vùng phủ sóng. ã Độ nhạy của máy thu vô tuyến. Thông thường độ nhạy của máy thu và băng tần được cố định; cho nên ở các hệ thống TTDĐ, vùng phủ sóng hữu hiệu nhất nhận được từ trạm BTS cao và công suất máy phát lớn nhưng quan niệm này không thể được sử dụng ở nơi có mật độ lưu lượng thoại cao. Hiện nay, có hai dạng angten (phụ thuộc vào dạng ô và kích thước ô) thường được sử dụng đó là angten vô hướng và angten đẳng hướng. Bằng cách điều chỉnh công suất phát ra của các máy phát ở BTS ta có thể làm thay đổi vùng phủ sóng theo yêu cầu. Đặc biệt là khi số lượng thuê bao tăng nhanh, mật độ lưu lượng trong mạng trở nên lớn nhất là ở các thành phố đông dân trên thế giới dẫn đến việc người ta phải tìm kiếm thêm các nguồn kênh mới; nhưng hiệu quả nhất là sự phân chia khoảng không gian hiện tại của các ô thành các phần nhỏ hơn, do vậy số ô trong toàn mạng sẽ tăng lên nhân với số kênh hiện có ở một ô và do đó ta sẽ có dung lượng lớn hơn cho toàn bộ mạng. Và vì thế mức công suất dùng ở các ô sẽ giảm xuống để tránh nhiễu cho các ô lân cận dẫn đến giảm kích cỡ của ắc quy dùng cho MS và yêu cầu MS giảm kích cỡ và trọng lượng. Điều này làm cho mạng di động trở nên hấp dẫn hơn đối với người sử dụng mới. 4.4. Các thông số của ô Đối với từng ô được thiết kế, người ta phải điền vào một mẫu biểu có chứa các thông tin được gọi là các thông số của ô. Các thông tin này được chuyển vào một bản sao số liệu trên băng từ và được nạp vào BSC. Các thông số của ô là: ã Các thông số nhận dạng ô. ã Số liệu về cấu hình kênh. ã Số liệu về thông tin hệ thống được phát quảng bá ở SACCH. ã Các thông số định vị cho ô và các ô lân cận. ã Các suy hao phần cứng. ã Các thông tin về angten và thiết bị thu phát vô tuyến. ã Các thông số chung cho tất cả các ô ở cùng một mạng. 5. Mẫu sử dụng lại tần số GSM chuẩn có tổng số 124 tần số sẵn dùng trong một mạng. Hầu hết các nhà cung cấp mạng chắc chắn không thể sử dụng tất cả các tần số này và thông thường chỉ được phân bổ một tập con của 124. Hệ thống TTDĐ_GSM hay dùng 3 mẫu sử dụng lại tần số sau: ã Mẫu ô 7/21: sử dụng nhóm gồm 21 tần số, mỗi nhóm sử dụng 7 trạm gốc. ã Mẫu ô 4/12: sử dụng nhóm gồm 12 tần số, mỗi nhóm sử dụng 4 trạm gốc. ã Mẫu ô 3/ 9 : sử dụng nhóm gồm 9 tần số, mỗi nhóm sử dụng 3 trạm gốc. Các mẫu này sử dụng cho các trạm gốc có các angten phát 3 hướng, mỗi hướng dành cho 1 ô và có góc phương vị phân cách nhau 120°. Mỗi ô có hình dạng tương tự như một hình lục giác, có bán kính bằng 1\3 khoảng cách giữa các trạm gốc. 6. Chuyển mạch và điều khiển Thành lập vùng phủ sóng vô tuyến qua việc sử dụng các ô (cả vô hướng lẫn có hướng). Khi MS có khuynh hướng di chuyển từ vùng phủ sóng của ô này sang vùng phủ sóng của ô khác thì việc chuyển giao sẽ được điều khiển bởi một vài thành phần và trong GSM thành phần đó gọi là MSC. Để thực hiện việc chuyển giao, mạng phải biết ô lân cận nào để MS chuyển giao tới và để đảm bảo có thể chuyển giao tới ô tốt nhất thì MS sẽ thực hiện việc đo các ô lân cận của nó và báo cáo kết quả về mạng; các kết quả này sẽ được phân tích cùng với phép đo mà mạng thực hiện và một quyết định được tạo ra trên nền tảng chung cần phải chuyển giao. Nếu một sự chuyển giao được yêu cầu thì các giao thức báo hiệu có liên quan được thành lập và sự chuyển giao được điều khiển bởi MSC; sự chuyển giao này sẽ phải trong suốt với thuê bao MS và có nghĩa là thuê bao không nhận thức được rằng có một sự chuyển giao đang xảy ra. Chương 2: cấu trúc các thành phần của mạng TTDĐ-GSM I. Giới thiệu về mạng TTDĐ-GSM 1. Sơ đồ cấu trúc mạng TTDĐ-GSM ISDN PSTN CSPDN PLMNN PSPDN NSS AUC HLR VLR MSC EIR BSS BSC BTS MS giao tiếp VT OMS Truyền dẫn tin tức và kết nối cuộc gọi. Hình-7: Các thành phần mạng GSM *ISDN_Intergrated Service Digital Network Mạng tổ hợp số đa dịch vụ. *PSTN_Public Switching Telephone Network Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng. *PLMN_Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng. *PSPDN_Packet Switching Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói. *CSPDN_Circuit Switching Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh. 2. Mạng TTDĐ-GSM có bốn thành phần cơ bản sau ã NSS_Network Switching System: là hệ thống chuyển mạch mạng. Hệ thống này bao gồm Trung Tâm Chuyển Mạch Các Nghiệp Vụ Di Động (MSC) và các Cơ Sở Dữ Liệu điều khiển hệ thống được liên kết của nó và các bộ vi xử lý với các giao diện được yêu cầu. Đây là một phần mà cung cấp kết nối giữa mạng GSM và PSTN. ã BSS_Base Station System: là Hệ Thống Trạm Gốc và là một phần của mạng mà cung cấp liên kết vô tuyến từ MS tới thiết bị chuyển mạch. ã OMS_Operation and Maintenance System: là Hệ Thống Khai Thác và Bảo Dưỡng, thành phần này tạo điều kiện cho nhà cung cấp mạng cấu hình và bảo dưỡng từ một vị trí của thiết bị. ã MS_Mobile Station: là Trạm Di Động, thành phần này bao gồm điện thoại di động, máy fax...Đây là một phần của hệ thống mà thuê bao sẽ nhìn thấy. II. Các thành phần của mạng TTDĐ-GSM 1.trạm di động MS ME SIM Hình-8: Trạm di động (MS- Mobile station) MS bao gồm: 1.1. Thiết bị di động (ME-Mobile Equipment) ME là phần cứng được thuê bao sử dụng để thâm nhập vào mạng, nó có một số định dạng riêng, độc lập cho thiết bị đó và được lưu giữ cố định trong máy. 1.2. Module nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module) SIM là một thẻ cắm vào ME có chức năng nhận dạng thuê bao di động và cung cấp thông tin mà theo đó thuê bao di động sẽ nhận được thông tin. Trong SIM có một số thông tin chủ yếu được lưu giữ là: ã IMSI_International Mobile Subscriber Identity: là số Nhận Dạng Thuê Bao Di Động Quốc Tế, số này nhận dạng thuê bao và chỉ được gửi đi vào không trung trong suốt quá trình khởi tạo. ã TMSI_Temporary Mobile Subscriber Identity: là số Nhận Dạng Thuê Bao Di Động Tạm Thời, số này nhận dạng thuê bao và được thay đổi định kỳ bởi hệ thống để bảo vệ thuê bao khỏi bị nhận ra bởi một ai đó đang cố giám sát giao diện vô tuyến. ã LAI_Location Area Identity: là số Nhận Dạng Vùng Định Vị; nhận dạng vị trí hiện tại của thuê bao và được cập nhật liên tục. ã Ki_Authentication Key: là Khoá Nhận Thực Thuê Bao, khoá này được sử dụng để nhận thực thẻ SIM. ã MSISDN_Mobile Station International ISDN Number: là Số ISDN Quốc Tế của Trạm Di Động. Đây là số điện thoại của thuê bao; nó bao gồm mã nước, mã vùng và số điện thoại của thuê bao. 2. Hệ thống trạm gốc (Hình-9) (BSS-Base Station System) BSS là thiết bị được đặt ở một trạm ô, nó bao gồm sự kết hợp giữa thiết bị số và thiết bị vô tuyến. BSS cung cấp đường truyền giữa MS và MSC. BSS liên kết với MS qua giao diện vô tuyến và với MSC qua đường truyền 2 Mbps. BSS bao gồm 3 thành phần sau: ã Trạm Thu Phát Vô Tuyến Gốc (BTS): bao gồm các thành phần vô tuyến mà cung giao diện vô tuyến cho một ô nào đó. Đây là một phần của mạng GSM mà thông tin với MS, Anten là một phần của BTS. ã Bộ Điều Khiển Tram Gốc (BSC): cung cấp sự điều khiển cho BSS, thông tin trực tiếp với MSC, có thể điều khiển 1 hay nhiều BTS. ã Bộ Chuyển Mã (XCDR):được sử dụng để nén tín hiệu từ MS, để chúng được gửi đi một cách hiệu quả trên giao diện mặt đất. Mặc dù XCDR được coi là một phần của BSS, nhưng nó lại được đặt gần MSC hơn để sử dụng các đường truyền mặt đất một cách hiệu quả hơn. BSS XCDR BSC BTS BTS BTS Hình-9: Hệ thống trạm gốc 2.1. Bộ điều khiển trạm gốc (BSC_Base Station Controller) BSC quản lý giao diện vô tuyến thông qua các kênh điều khiển, nó ra lệnh ấn định hay giải phóng kênh vô tuyến và quản lý việc chuyển giao. BSC được nối với BTS ở một phía và nối với MSC ở phía kia; BSC cũng có vai trò như là một tổng đài nhỏ có khả năng điều khiển nhất định, vai trò chủ yếu của BSC là: điều khiển cuộc nối của trạm di động, quản lý mạng vô tuyến, quản lý các BTS, chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ, tập chung lưu lượng, quản lý và truyền dẫn đến BTS. Ngoài ra BSC kết hợp với Ma Trận Chuyển Mạch Số để kết nối tới các kênh vô tuyến trên giao diện vô tuyến với các mạch mạch mặt đất. Ma trận chuyển mạch BSC cũng cho phép BSC thực hiện “chuyển giao” giữa các kênh vô tuyến trên các BTS, dưới sự điều khiển của nó mà không cần tới MSC. 2.2. Trạm thu phát vô tuyến gốc (BTS_Base Transceiver Station) BTS bao gồm các trạm thu/ phát, angten và một khối sử lý tín hiệu cho giao diện vô tuyến, có thể coi BTS như một modem vô tuyến phức tạp. BTS làm việc ở 1 tập hợp các kênh vô tuyến, các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa. BTS cung cấp sự nối thông giao diện vô tuyến với MS. BTS cũng có một số lượng có hạn các chức năng điều khiển mà làm giảm lưu lượng qua lại giữa BTS và BSC. BTS còn có một số chức năng sau: chứa phần cứng của một sóng mang, chức năng điều khiển bị hạn chế, hỗ trợ 1 hay nhiều ô. 2.3. bộ chuyển mã (Hình-10) (XCDR-Transcoder) Bộ chuyển mã được yêu cầu để chuyển đầu ra số liệu hay thoại từ MSC (64 kbps PCM) thành dạng đặc tả bởi các đặc tuyến truyền dẫn của GSM trên giao diện vô tuyến giữa BSS và MS (64 kbps thành 16 kbps và ngược lại). Mạch PCM 64 kbps từ MSC nếu được phát trên giao diện vô tuyến mà không có thay đổi gì thì sẽ chiếm một số lượng băng tần rất lớn. Mạch này sẽ sử dụng phổ của vô tuyến sẵn có không hiệu quả; vì vậy giảm đi bằng việc sử lý các mạch 64 kbps để số lượng thông tin được yêu cầu phát thoại số hóa giảm xuống con16 kbps ( đã mã hóa ). Chức năng chuyển mã có thể định vị ở MSC, BSC và BTS. Nội dung số liệu 16 kbps dựa vào thuật toán mã hoá được sử dụng. Có hai thuật toán mã hoá sẵn có và lựa chọn một trong chúng để sử dụng dựa vào khả năng của thiết bị di động và cấu hình mạng. TCH TCH 31 TCH SIG TCH 0 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã 1 TCH = 64 kbit/s MSC XCDR BSS Đường truyền 1*2 Mbps 30 TCH 30 TCH 30 TCH 30 TCH Đường truyền 4*2 Mbps 1 TCH = 16 kbps 120 Kênh Lưu Lượng GSM 0 1 16 31 TCH TCH TCH TCH Thông tin được chuyển mã từ bốn cuộc gọi (4*16 kbps được ghép kênh vào một kênh 64kbps C7 Thông tin điều khiển Hình-10: Nguyên lý của bộ chuyển mã Thuật Toán Thoại Toàn Tốc được hỗ trợ bởi tất cả các máy di động và mạng. Nó sinh ra dữ liệu điều khiển mà được tham khảo chung tới như dữ liệu TRAU (Transcoder Rate Adaption Unit_Đơn Vị Thích ứng Tốc Độ và Chuyển Mã). Dữ liệu TRAU trên đường xuống sẽ được sử dụng bởi BTS và vì vậy được loại bỏ khỏi dữ liệu thoại 13 kbps trước khi truyền dẫn trên giao diện vô tuyến. Số liệu thoại 13 kbps được xử lý ở BTS để tạo ra tốc độ sau mã hóa là 22,8 kbps trên giao diện vô tuyến mà bao gồm hiệu chỉnh lỗi trước. Trong đường lên, BTS cộng thêm dữ liệu TRAU mà sẽ được sử dụng bởi Bộ Chuyển Mã. EFR (Enhanced Full Rate_Toàn Tốc Cải Tiến) là một thuật toán mã hóa thoại cải tiến và chỉ được hỗ trợ bởi máy di động Pha 2+ và là tuỳ chọn của mạng. Nó sinh ra tín hiệu 12,2 kbps từ mỗi kênh PCM 64 kbps. Dữ liệu TRAU trong trường hợp này được tạo ra với tốc độ kênh từ và tới BTS bằng 16 kbps với FR. Nhưng với FR, dữ liệu TRAU được sử dụng ở BTS và XCDR. Để truyền dẫn số liệu không được chuyển mã nhưng tốc độ số liệu được thích ứng từ 9,6 kbps lên tới tốc độ sau điều chế là 16 kbps để truyền qua giao diện mặt đất, tín hiệu 16 kbps lại bao gồm TRAU 3 kbps. 3. hệ thống chuyển mạch mạng (NSS-Network Switching System) NSS bao gồm các chức năng chính của mạng GSM. Hệ thống này cũng chứa các cơ sở dữ liệu được yêu cầu về thuê bao và quản lý di động. Chức năng chính của hệ thống nàylà quản lý sự thông tin giữa mạng GSM và các mạng viễn thông khác. NSS có các thành phần chính sau: 3.1. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC-Mobile Services Switching Centre) MSC nằm trong hệ thống GSM để chuyển mạch cuộc gọi. Mục đích chính của MSC đều giống như bất kỳ một tổng đài điện thoại nào; ở đây, MSC sẽ thực hiện một số chức năng khác nhau dựa trên vai trò của nó ở trong mạng. Khi MSC cung cấp giao diện giữa mạng chuyển mạch điện thoại công cộng với các hệ thống điều khiển trạm gốc trong mạng GSM thì nó sẽ được biết tới như một tổng đài cổng Gate_MSC. Trong chức năng này, MSC sẽ cung cấp sự chuyển mạch mà thuê bao di động cần thiết. Mỗi MSC cung cấp dịch vụ cho các MS định vị trong một vùng phủ sóng được xác định. Các chức năng được thực hiện bởi MSC là: ã Xử lý cuộc gọi: bao gồm việc điều khiển thiết lập cuộc gọi điện thoại, truyền số iệu, chuyển giao thông tin giữa các BSS và MSC; và điều khiển quản lý thuê bao di động. ã._. Hỗ trợ việc khai thác và bảo dưỡng. ã Liên kết giữa các mạng. ã Tính toán cước phí. 3.2. bộ ghi định vị thường trú (HLR-Home Location Register) HLR là cơ sở dữ liệu tham khảo về thông số thuê bao; cũng như các thông số nhận thực thuê bao, các số nhận dạng khác nhau và các địa chỉ được lưu giữ. Các thông số này được đưa vào cơ sở dữ liệu khi có một thuê bao mới đăng ký. Các thông số được lưu giữ trong thanh ghi định vị thường trú là: ã Số ID của thuê bao (IMSI và MSISDN). ã Vị trí hiện tại của thuê bao. ã Thông tin dịch vụ bổ xung. ã Tình trạng của thuê bao ( mở/ khoá). ã Chức năng của trung tâm nhận thực AUC. ã Số Lưu Động Trạm Di Động (MSRN_Public Station Roaming Number). Cơ sở dữ liệu của HLR bao gồm những thông số cần thiết cho mọi thuê bao của mạng di động mặt đất công cộng. Những thông tin mà nó chứa đều có thể truy nhập từ bất kỳ nơi phủ sóng nào bởi tất cả các MSC và HLR trong mạng. Thông tin về thuê bao đều có thể truy cập được bằng tất cả các số liệu nhận dạng thuê bao di động quốc tế và cả mạng tổ hợp số đa dịch vụ của trạm di động. Ngoài ra, thông tin dữ liệu cũng có thể được truy cập bởi một MSC hay bằng thanh ghi định vị tạm trú_VLR của một mạng di động mặt đất công cộng khác. 3.3. bộ ghi định vị tạm trú (VLR-Visitor Location Register) VLR bao gồm một bản sao chép hầu hết dữ liệu được lưu trữ ở HLR; Tuy vậy, nó chỉ là dữ liệu tạm thời mà tồn tại đến khi nào thuê bao còn hoạt động trong vùng phục vụ của VLR. VLR cung cấp một cơ sở dữ liệu tại chỗ cho thuê bao, ở bất cứ đâu thì thuê bao đều được định vị vật lý trong một PLMN; VLR này có thể hoặc không thể là hệ thống “thường trú”. Chức năng này loại bỏ sự cần thiết phải tham khảo tới cơ sở dữ liệu HLR “thường trú ” vào mọi lúc. Các dữ liệu bổ xung được lưu giữ trong VLR là: 3.3.1. nhận dạng vùng định vị (LAI- Location Area Identity) Các ô trong PLMN được gộp lại thành nhóm trong một vùng địa lý. Mỗi vùng địa lý được gán với một LAI, mỗi vùng định vị điển hình có thể bao gồm 30 ô. Mỗi VLR điều khiển một vài LAI và khi một thuê bao di chuyển từ một vùng định vị tới một vùng định vị khác, LAI được cập nhật vào VLR. Khi thuê bao di chuyển từ VLR này tới VLR khác, địa chỉ VLR được cập nhật tại HLR. 3.3.2. nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI-Temporary Mobile Subscriber Identity) VLR điều khiển việc phân bổ các TMSI và báo cáo các số này cho HLR biết. TMSI sẽ được cập nhật thường xuyên, việc này làm cho các cuộc gọi rất khó bị lần theo và vì vậy cung cấp một mức độ bảo mật cao cho thuê bao. TMSI có thể được cập nhật trong bất kỳ các tình huống sau: ã Thiết lập cuộc gọi. ã Vào vùng LAI mới. ã Vào VLR mới. 3.3.3. số lưu động trạm di động (MSRN-Mobile Station Roaming Number) Khi một thuê bao muốn hoạt động ngoài hệ thống “thường trú” của nó trong một thời gian nào đó, VLR cũng có thể phân bổ một MSRN. Số này được gán từ một danh sách các số được lưu trữ ở VLR(MSC). MSCR sau đó được sử dụng để định tuyến cuộc gọi tới MSC mà điều khiển trạm gốc ở vị trí hiện tại của MS. Cơ sở dữ liệu trong VLR có thể được truy cập bằng IMSI, TMSI hay MSRL. Điển hình sẽ có một VLR tương ứng với một MSC. 3.4. bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR- Equipment Identity Register) EIR bao gồm một cơ sở dữ liệu được tập chung hoá để xác nhận đúng nhận dạng thuê bao di động quốc tế(IMEI). Cơ sở dữ liệu EIR được cập nhật từ xa bởi các MSC trong mạng và cũng có thể truy cập bởi một MSC trong PLMN khác. Giống như HLR, một mạng có thể bao gồm hơn một EIR với mỗi EIR quản lý một khối các IMEI. 3.5. trung tâm nhận thực (Hình-11) (AUC-AUthentication Centre) AUC là một hệ thống xử lý, nó thực hiện chức năng nhận thực. AUC lưu giữ và liên tục chuyển các bộ ba (tam tố) cho từng thuê bao. Bộ ba này cũng được coi như là số liệu thuê bao và được sử dụng để nhận thực thuê bao và mật mã hóa thông tin truyền trên giao diện vô tuyến giữa MS và BTS. Ngoài ra khi đăng ký thuê bao, khóa nhận thực thuê bao Ki cùng với IMSI được chuyển cho thuê bao. Khóa nhận thực thuê bao được lưu giữ ở trung tâm nhận thực và được sử dụng để chuyển bộ ba cho hệ thống. Ki A3 A8 Bộ ba số được tạo ra A5, Số siêu siêu khung A3, A8, A5,Ki Số TT Siêu Siêu Khung SRES = A3(RAND,Ki) Kc = A8(RAND,Ki) RAND, Kc, SRES Kc SRES = SRES Kiểm Tra Nhận Thực RAND SRES SRES HLR AUC VLR BTS MS Hình-11: Quá trình nhận thực Quá trình nhận thực: ã Bộ ba số (Kc, SRES, RAND) được lưu trữ ở VLR. ã VLR gửi RAND qua MSC và BSC tới MS (không được mật mã hoá). ã MS sử dụng thuật toán A3 và A8 và tham số Ki lưu trữ trên thẻ SIM của MS,cùng với RAND nhận được từ VLR, tính ra giá trị của SRES và Kc. ã MS gửi SRES không được mật mã hoá tới VLR. ã Trong VLR giá trị của SRES được so sánh với SRES nhận được từ máy di động. Nếu hai giá trị này phù hợp, thì nhận thực thành công. ã Nếu mật mã được sử dụng, Kc từ bộ ba được gửi qua BTS. ã Máy di động tính Kc từ RAND, A8 và Ki trên SIM. ã Sử dụng Kc, A5 và số thứ tự siêu siêu khung GSM, mật mã hoá giữa MS và BSS bây giờ có thể xảy ra qua giao diện vô tuyến. Chú ý: Bộ ba số được gán ở AUC là ã RAND : Số được phát ra một cách ngẫu nhiên. ã SRES : Nhận được từ A3(RAND,Ki). ã Kc : Nhận được từ A8(RAND,Ki). ã Ki : Khóa nhận thực được gán ngẫu nhiên cùng với A3 và A8. ã A3, A8: 1 trong 16 thuật toán có thể có xác định trong thời gian phân bổ IMSI và làm thẻ SIM. 3.6. chức năng tương tác (IWF-InterWorking Funtion) IWF cung cấp chức năng để tạo điều kiện cho hệ thống GSM giao tiếp với các thành phần của mạng số liệu công cộng. Có các chức năng sau: ã Thích ứng tốc độ số liệu. ã C huyển đổi giao thức. 3.7. bộ triệt tiếng vọng (Hình-12) (EC-Echo Canceller) Một EC được sử dụng ở bên phía PSTN của MSC cho tất cẩ các mạch thoại. Khống chế tiếng vọng được đòi hỏi ở phần chuyển mạch bởi vì độ trễ vốn có của hệ thống GSM có thể gây ra một điều kiện trễ không thể chấp nhận thậm chí trên các kết nối ngắn của mạch PSTN. Trễ toàn vòng xuất hiện bởi hệ thống GSM (trễ tăng dần gây ra bởi việc xử lý cuộc gọi, mã hoá và giải mã thoại vv...xấp xỉ 180 ms. Độ trễ này sẽ không thấy rõ ở thuê bao MS, trừ khi có sự xuất hiện ở bộ chuyển đổi 2 dây sang 4 dây. Bộ chuyển đổi này được yêu cầu ở chuyển mạch nội phía mặt đất bởi vì kết nối điện thoại chuẩn là 2 dây. Bộ chuyển đổi này gây ra tiếng vọng, tiếng vọng này không ảnh hưởng tới thuê bao mặt đất. Trong suốt cuộc gọi bình thường giữa thuê bao mặt đất PSTN, không có tiếng vọng nào được nhận ra bởi vì trễ rất nhỏ và người sử dụng không thể phân biệt giữa tiếng vọng và ‘side tone’ của điện thoại bình thường, tuy nhiên nếu trong hệ thống GSM không có EC thì trễ vòng có thể xảy ra và sẽ ảnh hưởng tới thuê bao cho nên trong hệ thống GSM cần phải có bộ EC. 2 dây Tx/Rx Tiếng vọng Tx 4 dây (Rx) Phía Mặt Đất Phía Di Động Hybrid Hình-12: Tiếng vọng 4. hệ thống khai thác và bảo dưỡng (NMS-Network Management System) NMC cung cấp khả năng quản lý mạng từ xa. Vùng mạng GSM hiện tại không được đặc tả chặt chẽ bởi các đặc tả GSM, để lại cho nhà cung cấp mạng quyết định những khả năng nào họ muốn có nó. NMC bao gồm hai phần sau: ã Trung Tâm Quản Lý Mạng (NMC): NMC có cái nhìn tổng thể về PLMN và có trách nhiệm quản lý toàn bộ mạng. ã Trung Tâm Khai Thác và Bảo Dưỡng (OMC): là một tiện ích tập chung hóa để hỗ trợ quản lý mạng tổ ong hàng ngày cũng như cung cấp cơ sở dữ liệu cho các công cụ quy hoạch dài hạn. Một OMC quản lý một vùng PLMN vì vậy nó mang lại sự quản lý mạng theo từng vùng. 4.1. Trung tâm quản lý mạng (NMC-Network Management Centre) NMC mang lại khả năng cung cấp sự quản lý theo cấu trúc phân cấp theo vùng của một hệ thống GSM hoàn chỉnh. NMC có trách nhiệm khai thác và bảo dưỡng ở mức mạng, được hỗ trợ bởi OMC có trách nhiệm quản lý trong một vùng. NMC là một chức năng logic nằm trên đỉnh của cấu trúc quản lý mạng phân cấp. Và có tầm nhìn ở mức cao như một loạt các nút mạng và sự thuận lợi trong việc liên kết thông tin. Ngoài ra còn được OMC hỗ trợ như là lọc thông tin từ thiết bị mạng cho NMC. NMC có thể nhận trách nhiệm trong một vùng khi một OMC không hoạt động. Lúc đó OMC hoạt động như một điểm quá giang giữa NMC và thiết bị mạng. NMC cung cấp khả năng điều hành quản lý, điều hành tương đương OMC. Chức năng của NMC: ã Giám sát các nút trên mạng. ã Giám sát các thống kê phần tử trên mạng. ã Giám sát các vùng OMC và cung cấp thông tin cho nhân viên OMC. ã Gửi thông tin thống kê từ một vùng OMC này tới vùng OMC khác để cải thiện chiến lược giải quyết vấn đề. ã Tạo điều kiện quy hoạch dài mạng. 4.2. Trung tâm khai thác và bảo dưỡng (OMC-Operation and Maintenance Centre) OMC cung cấp một điểm trung tâm từ nó điều khiển và giám sát các thành phần mạng khác (ví dụ như các trạm gốc, chuyển mạch, cơ sở dữ liệu vv..) cũng như giám sát chất lượng dịch vụ được cung cấp bởi mạng. Có 2 loại OMC: ã OMC_R: OMC điều khiển BSS. ã OMC_S : OMC điều khiển hệ thống chuyển mạch. OMC sẽ hỗ trợ các chức năng sau: ã Quản lý dữ kiện và cảnh báo. ã Quản lý lỗi. ã Quản lý hiệu suất. ã Quản lý an ninh. Chương 3: giao diện mặt đất, giao diện vô tuyến Và mã hóa kênh trên giao diện vô tuyến I. Tổng quan Giao Diện Mặt Đất (Terrestrial Interface) bao gồm tất cả các kết nối giữa các thành phần GSM, trừ Um, hay còn gọi là Giao Diện Vô Tuyến. Các Giao Diện Mặt Đất GSM và phần trung gian chuyển giao báo hiệu tuân theo các khuyến nghị ITU-TS được sử dụng rộng rãi khắp trên toàn thế giới. Việc sử dụng các giao diện đã được tiêu chuẩn hóa sẽ dẫn đến sự mềm dẻo của hệ thống GSM. Giao Diện Mặt Đất tải lưu lượng của hệ thống và cho phép hàng ngàn bản tin số liệu cần thiết để tạo ra các chức năng hệ thống. Chúng tải số liệu tải lên và tải xuống phần mềm, thu thập các thông tin thống kê và thực hiện các lệnh khai thác và bảo dưỡng. Các giao diện chuẩn được sử dụng: ã 2 Mbps. ã Hệ Thống Báo Hiệu ITU-TS # 7 (C7 hay S7-Signalling System # 7). ã X.25-Mạng số liệu chuyển mạch gói (LAPB). ã Abis sử dụng giao thức LAPD (Link Access Procedure Data Channel_Thủ Tục Truy Cập Đường Truyền trên Kênh Dữ Liệu). II. Các giao diện mặt đất GSM 1. Trung kế 2 Mbps - 30 kênh PCM (Hình-13) Các đường truyền 2 Mbps mang lưu lượng từ PSTN tới MSC, từ MSC tới BSC, từ BSC tới các BTS được đặt ở xa và giữa các MSC với nhau. Các đường truyền này cũng được sử dụng giữa MSC và IWF. Mỗi đường truyền 2,048 Mbps cung cấp 30 kênh 64 kbps sẵn có để mang thông tin thoại, số liệu và điều khiển. Thông tin điều khiển có thể bao gồm C7, LAPD hoặc thông tin đã được định dạng X.25; Các đường truyền này hoạt động chung trên cùng một cáp vật lý cho các giao diện được sử dụng giữa các thành phần hệ thống GSM. NMC EC XCDR VLR MSC OMC IWF VLR XCDR BSS AUC HLR MS xcdr MSC BSC IWF EC BSC ms PSTN BTS BTS BTS BTS BTS BTS ms ms MS ms ms eir Hình-13: Đường truyền 2 Mbps trong mạng Số thứ tự TS 0 1á15 16 17á31 Được sử dụng để Sắp xếp khung/Kiểm tra lỗi/Báo hiệu/Cảnh báo Lưu lượng Báo hiệu ( các TS khác có thể sử dụng) Lưu lượng TS 0 TS 16 TS 1á15 TS 17á31 TS_Time Slot: Khe Thời Gian Cấu hình điển hình 2. Giao diện X-25 (Hình-14) Cờ Cờ Chuỗi Kiểm Tra Khung Thông Tin Địa Chỉ Điều Khiển (Khung LAPD) Các bit cuối cùng Các bit đầu tiên NMC EC XCDR VLR MSC OMC IWF VLR XCDR BSS AUC HLR MS xcdr MSC BSC IWF EC BSC ms PSTN BTS BTS BTS BTS BTS BTS ms ms MS ms ms eir Hình-14: Giao diện X-25 trong mạng Các gói X-25 cung cấp cho OMC các thông tin từ toàn bộ các thành phần mà chúng điều khiển và quản lý. Các kết nối X-25 thông thường sẽ được chứa trong các đường truyền 2 Mbps sử dụng một khe thời gian dành riêng. Chú ý: kết nối X-25 từ OMC tới BSS có thể được kết nối cố định bằng phần mềm ở MSC hoặc có thể được hỗ trợ bởi một đường truyền vật lý hoàn toàn độc lập. 3. Hệ thống báo hiệu ITU - TS # 7: (Hình-15) Trong hệ thống GSM, C7 đươc sử dụng để mang các thông tin báo hiệu và điều khiển giữa hầu hết các thành phần chính và tới PSTN. NMC EC XCDR VLR MSC OMC IWF VLR XCDR BSS AUC HLR MS xcdr MSC BSC IWF EC BSC ms PSTN BTS BTS BTS BTS BTS BTS ms ms MS ms ms eir Hình-15: Báo hiệu số 7 trong mạng Các giao thức bản tin sau đây là một phần của C7 được sử dụng để thông tin giữa các thành phần khác nhau của mạng GSM: ã Ghép nối với PSTN, MSC thực hiện các chức năng báo hiệu cuộc gọi sử dụng Phần Người Sử Dụng Điện Thoại (TUP-Telephone User Part) hoặc ghép nối với ISDN, sử dụng Phần Người Sử Dụng ISDN (ISUP- ISDN User Part). ã Giữa MSC và BSC, Phần ứng Dụng Quản Lý Hệ Thống Trạm Gốc được sử dụng (BSSMAP-BSS Management Application Part). Phần ứng Dụng Chuyển Trực Tiếp được sử dụng (DTAP-Direct Transfer Application Part) để gửi các bản tin giữa MSC, MS và MAP (Mobile Application Part-Phần ứng Dụng Di Động) được sử dụng giữa MS, VLR, EIR và HLR. 4. Giao diện Abis (LAPD): (Hình-16) Vì bản chất đặc biệt của thông tin báo hiệu đươc chuyển qua các đường truyền 2 Mbps giữa BSC và BTS đặt ở xa, một loại giao diện khác được đòi hỏi. GSM đã đặc tả việc sử dụng LAPD, giao diện này sử dụng cấu trúc khung chuẩn như ta thấy bên dưới. Cờ bit cuối Cờ bit đầu Địa Chỉ Chuỗi Kiểm Tra Khung Thông Tin Điều Khiển (Khung LAPD) Các đặc tả GSM cho giao diện này (gọi là Abis) không được rõ ràng cho lắm và vì vậy các cách hiểu về giao diện này cũng thay đổi. Điều này có nghĩa là BTS của nhà sản xuất sẽ không làm việc với BSC của một nhà sản xuất khác. Như chúng ta đã đề cập, phân chia chức năng giữa BTS và BSC cũng khác nhau giữa các nhà sản xuất và vì vậy không thích hợp nếu chúng hoạt động với nhau, thậm chí nếu giao diện này được mô tả thành các đặc tả một cách rõ ràng. NMC EC XCDR VLR MSC OMC IWF VLR XCDR BSS AUC HLR MS xcdr MSC BSC IWF EC BSC ms PSTN BTS BTS BTS BTS BTS BTS ms ms MS ms ms eir Hình-16: Giao diện Abis (LAPD) trong mạng 5. Các liên kết: (Hình-17) Giao diện giữa BSC và MSC là một giao diện hệ thống báo hiệu được tiêu chuẩn hóa ITU - TS số 7. Giao diện hỗ trợ các kết nối sau: ã BSC - MSC, BSC - BTS, MSC - MS. ã Giao diện Khai Thác và Bảo Dưỡng. ã Tất cả các chức năng xử lý cuộc gọi. Các giao diện này thông thường được chuyển vận trên một đường truyền vật lý, đường truyền 2 Mbps. Mỗi đường truyền 2 Mbps cung cấp 32 kênh 64kbps (các khe thời gian) kênh đầu tiên (TS 0) được sử dụng để xắp xếp khung, còn lại 31 kênh sẵn có để mang các “kênh lưu lượng” và “giao tiếp báo hiệu”. Giao thức báo hiệu được sử dụng giữa các mạng GSM là: ã X-25 (LAPB), một khe thời gian 64 kbps. ã C7 (SS7), một khe 64 kbps (BSSAP, MAP, TACP, SCCP, MTP)> ã LAPD, một khe 64 kbps. Giao thức X-25 được sử dụng giữa BSC - OMC. MSC RXCDR OMCR BSC CBC BTS BTS BTS Hình-17: Các kết nối với BSC RSL (LAPD) RSL (LAPD) RSL (LAPD) MTL (C7) CBL OML (X-25) Đường truyền C7 giữa BSC - MSC, độc lập với loại báo hiệu được đòi hỏi sẽ dựa trên phần nào của giao thức C7 sẽ được sử dụng (ví dụ: MSC - MS sẽ sử dụng một tập con của BSSAP được gọi làDATP để chuyển tin báo). Giao thức LAPD được sử dụng giữa BSC - BTS, giao thức này bình thường như đã được xác định là 64 kbps. Đường truyền giữa BSC- CBC không sử dụng giao thức được đặc tả. Sự lựa chọn giao thức được quyết định giữa nhà cung cấp PLMN và nhà cung cấp CBC (điển hình X-25 và C7 có thể sử dụng). III. Truyền dẫn tín hiệu số và tương tự Giao diện vô tuyến (Air Interface) được sử dụng trong mạng GSM là vì: ã Có tính chống nhiễu tốt, tạo điều kiện sử dụng các mẫu tái sử dụng tần số chặt chẽ hơn và giảm thiểu vấn đề giao thoa. ã Có kết hợp chống lỗi, bởi vậy bảo vệ lưu lượng mà nó mang. ã Mang lại cho thuê bao tính bảo mật tốt hơn và an ninh cho nhà cung cấp mạng. ã Tương thích với ISDN, sử dụng các giao diện mở được chuẩn hoá và mang lại một loạt các dịch vụ được nâng cao cho thuê bao của mạng. 1. Kỹ thuật điều chế: * Có 3 phương pháp điều chế tín hiệu phát qua không trung: ã Điều Biên (AM_Amplitude Modulation) AM thực hiện rất đơn giản với các tín hiệu tương tự nhưng tính chống nhiễu kém. ã Điều Tần (FM_Frequency Modulation) FM thực hiện phức tạp hơn nhưng cung cấp tính chống nhiễu tốt hơn. ã Điều Pha (PM_Phase Modulation) PM cung cấp tính chống nhiễu tốt nhất nhưng với các tín hiệu tương tự nó ít khi được sử dụng vì thực hiện rất phức tạp. * Tín hiệu số có thể sử dụng bất cứ phương pháp điều chế nào, nhưng PM cung cấp tính chống nhiễu tốt nhất. Vì PM có thể được thực hiện dễ dàng với tín hiệu số nên đây là phương pháp sử dụng cho giao diện vô tuyến. PM được biết tới như là Khoá Dịch Pha (PSK_Phase Shift Keying) khi áp dụng cho tín hiệu số. 2. Truyền dẫn tín hiệu số 2.1. Khoá dịch pha PSK Điều pha cung cấp mức độ chống nhiễu cao. Tuy nhiên, có một vấn đề xảy ra khi điều chế theo cách này: đó là khi một tín hiệu thay đổi pha đột ngột thì các thành phần tần số cao được sinh ra cho nên đòi hỏi một băng tần rộng để truyền dẫn. GSM phải càng có hiệu quả với băng tần sẵn có càng tốt. Vì vậy, nó không sử dụng kỹ thuật này nhưng có một sự phát triển của kỹ thuật này giúp cho điều pha có hiệu quả hơn được sử dụng trong thực tế bởi giao diện vô tuyến GSM, nó gọi là Khoá Dịch Cực Tiểu Gauss (GMSK_Gaussian Minimum Shift Keying). 2.2. Khoá dịch cực tiểu Gauss Với GMSK, pha thay đổi đại diện cho sự thay đổi từ một số ‘1’ hay ‘0’ không xảy ra tức thì như khi Khóa Dịch Pha Nhị Phân (BPSK_Binary Phase Shift Keying). Thay vào đó nó xảy ra trong một khoảng thời gian và vì vậy việc xuất hiện các thành phần tần số cao sẽ giảm đi. Với GMSK, đầu tiên tín hiệu số được lọc qua Bộ Lọc Gauss. Bộ lọc này gây ra sự méo dạng tín hiệu, các góc vuông được bo tròn. Tín hiệu bị méo dạng sau đó được sử dụng để dịch pha tín hiệu mang. Vì vậy sự thay đổi pha tức thì không lâu hơn mà được trải ra. IV. Các kênh vật lý,logic và các đa khung ã Kênh vật lý là kênh trung gian mà qua đó thông tin được mang đi, trong trường một giao diện mặt đất thì nó là cáp. ã Kênh logic là các loại thông tin được mang qua kênh vật lý. 1. Các kênh vật lý GSM (Physical CHannel) Một sóng mang RF_GSM đơn có thể hỗ trợ tới 8 thuê bao MS cùng một lúc. Hình vẽ dưới đây cho thấy làm thế nào để thực hiện được việc này. Mỗi kênh chiếm một sóng mang cho 1/8 thời gian. Kỹ thuật này được gọi là Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Thời Gian (TDMA). 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 Khung TDMA 1 Khung TDMA 2 Khe Thời Gian Cụm Khe Thời Gian Hình-18: Khe thời gian và khung TDMA Thời gian được chia thành các khoảng gián đoạn được gọi là ‘Khe Thời Gian’. Các khe thời gian được xắp xếp thành chuỗi và được đánh số theo quy ước từ 0á7. Mỗi sự lặp lại của chuỗi này đươc gọi là một khung TDMA. Mỗi cuộc gọi điện thoại của MS chiếm một khe thời gian (0á7) trong khung cho đến khi cuộc gọi được kết thúc hoặc có sự chuyển giao xảy ra. Các khung TDMA sau đó được xây dựng thành các cấu trúc khung lớn hơn theo loại kênh. Để một hệ thống nào đó hoạt động đúng, sự định thời truyền dẫn tới và từ máy di động được thưc hiện chăt chẽ . MS và BSS phải phát thông tin liên quan tới một cuộc gọi vào đúng thời điểm chính xác nếu không khe thời gian sẽ bị thiếu. Thông tin được mang trên một khe thời gian được gọi là ‘cụm’. Mỗi cụm số liệu chiếm khe thời gian được phân bổ cho nó trong các khung TDMA kế tiếp, cung cấp một kênh vật lý GSM đơn mang một số kênh logic khác nhau giữa BTS và MS. 2. Các kênh logic GSM (Logical CHannel) Có 2 nhóm kênh logic chính là nhóm kênh lưu lượng và nhóm kênh điều khiển. 2.1. Các kênh lưu lượng Kênh lưu lượng là kênh mang thông tin thoại hoặc số liệu. Có một số loại kênh lưu lượng sau: ã Toàn tốc: TCH/FS : Thoại (trước mã hóa 13 kbps; sau mã hóa 22,8 kbps). TCH/EFR : Thoại (trước mã hóa 12,2kbps; sau mã hóa 22,8 kbps). TCH/F 9,6 : Số liệu 9,6 kbps. TCH/F 4,8 : Số liệu 4,8 kbps. TCH/F 2,4 : Số liệu 2,4 kbps. ã Bán tốc: TCH/HS : Thoại (trước mã hóa 6,5 kbps; sau mã hóa 11,4 kbps). TCH/H 4,8 : Số liệu 4,8 kbps. TCH/H 2,4 : Số liệu 2,4 kbps. Với: TCH : Traffic CHannel - Kênh Lưu Lượng TCH/FS : Full Rate Speech CHannel - Kênh Thoại Toàn Tốc TCH/HS : Hall Rate Speech CHannel - Kênh Thoại Bán Tốc TCH/EFR : Enhanced Full Rate Speech - Kênh Thoại Toàn Tốc Cải Tiến TCH/9,6 : Data CHannel 9,6 kbps - Kênh số liệu 9,6 kbps TCH/4,8 : Data CHannel 4,8 kbps - Kênh số liệu 4,8 kbps TCH/2,4 : Data CHannel 2,4 kbps - Kênh số liệu 2,4 kbps Các kênh thoại này được hỗ trợ bởi hai phương pháp mã hóa khác nhau được biết tới là Toàn Tốc (FR) và Toàn Tốc Cải Tiến (EFR). Mã hóa EFR cung cấp dịch vụ thoại có chất lượng tiếng được cải thiện hơn mã hóa thoại FR nguyên thuỷ, trong khi đó vẫn sử dụng cùng một băng tần ở giao diện vô tuyến. EFR sử dụng một thuật toán mã hóa thoại mới và bổ xung cho thuật toán mã hóa kênh toàn tốc để hoàn chỉnh dịch vụ thoại được cải thiện này. Tuy nhiên, nó sẽ chỉ được hỗ trợ bởi di động pha 2+ trở đi. Ngoài ra các kênh thoại có thể mã hoá bán tốc (HS - Half Speech). Đây là tuỳ chọn của mạng, nó có thể hỗ trợ 2 máy di động. 2.2.Các nhóm kênh điều khiển GSM Gồm có: ã Nhóm Kênh Điều Khiển Quảng Bá (BCCH_Broadcast Control CHannel). ã Nhóm Kênh Điều Khiển Chung (CCCH_ Common Control CHannel). ã Nhóm Kênh Điều Khiển Dành Riêng (DCCH_Dedicated Control CHannel). 2.2.1. Nhóm BCCH: Các Kênh Điều Khiển Quảng Bá chỉ dùng trong hướng xuống (BSS tới MS) và bao gồm các kênh sau: ã BCCH mang thông tin về mạng, ô hiện tại và các ô xung quanh MS. Nó được phát liên tục vì vậy cường độ tín hiệu của nó đo bởi tất cả MS trên các ô xung quanh. ã Kênh Đồng Bộ (SCH - Synchronizing CHannel) mang thông tin đồng bộ khung. ã Kênh Hiệu Chỉnh Tần Số (FCCH_Frequency Correction CHannel) cung cấp thông tin đồng bộ sóng mang. 2.2.2. Nhóm CCCH: Nhóm Kênh Điều Khiển Chung làm việc trong cả hai chiều ( hướng lên và hướng xuống): ã Kênh Truy Cập Ngẫu Nhiên (RACH_Random Access CHannel) được sử dụng bởi MS để đạt được sự truy cập tới hệ thống. ã Kênh Tìm Gọi (PCH_Paging CHannel) và Kênh Cho Phép Truy Cập (AGCH _Access Granted CHannel) hoạt động ở chiều hướng xuống. AGCH được sử dụng để gán tài nguyên cho MS, ví dụ như gán một Kênh Điều Khiển Đứng Riêng Một Mình (SDCCH_Stanh-alone Dedicated Control CHannel).PCH được sử dụng bởi thống để tìm gọi MS. PCH và AGCH không bao giờ được sử dụng đồng thời. ã Kênh Quảng Bá Ô (CBCH_Cell Broadcast CHannel) được sử dụng để phát các bản tin quảng bá tới mọi MS trong một ô; ví dụ thông tin về giao thông trên đường... 2.2.3. Nhóm DCCH: Các Kênh Điều Khiển Dành Riêng được gán cho một MS đơn để thiết lập cuộc gọi và xác nhận tính hợp lệ của một thuê bao. DCCH bao gồm: ã Kênh Điều Khiển Đứng Riêng Một Mình (SDCCH) hỗ trợ truyền dữ liệu từ và tới MS trong suốt quá trình thiết lập cuộc gọi và xác nhận tính hợp lệ. ã Kênh Điều Khiển Kết Hợp (ACCH_Associated Control CHannel): kênh này bao gồm Kênh Điều Khiển Liên Kết Chậm (SACCH_Slow ACCH) được sử dụng để đo các đường truyền vô tuyến và các bản tin điều khiển công suất; Và Kênh Điều Khiển Liên Kết Nhanh (FACCH_Fast ACCH) được dùng để mang các bản tin loại ‘dữ kiện’, ví dụ như các bản tin chuyển giao. Cả hai kênh FACCH và SACCH hoạt động ở chiều hướng lên và hướng xuống. 2.2.4. Các kênh điều khiển: 2.2.4.1. Kênh Điều Khiển Kiểu Quảng Bá - BCCH BCCH được phát liên tục bởi BTS. Sóng mang RF được sử dụng để phát BCCH được gọi là sóng mang BCCH. Thông tin mang trên BCCH được giám sát định kỳ bởi MS (ít nhất 30s/lần), khi nó được bật nguồn rỗi. BCCH mang các thông tin sau đây: ã Nhận dạng vùng định vị (LAI). ã Danh sách các ô kế cận được giám sát bởi MS. ã Danh sách các tần số được sử dụng trong ô. ã Nhận dạng ô (Cell Identity). ã Chỉ thị điều khiển công suất. ã Cho phép gián đoạn. ã Điều khiển truy cập. ã Mô tả CBCH. BCCH được phát liên tục ở một công suất không đổi và cường độ tín hiệu của nó được đo bởi mọi MS mà có thể tìm thấy để sử dụng nó. Cụm ‘bù nhìn’ hay cụm giả được phát để đảm bảo tính liên tục khi không có lưu lượng sóng mang BCCH. 2.2.4.2. Kênh Hiệu Chỉnh Tần Số - FCCH Kênh này được phát thường xuyên trên khe thời gian BCCH và cho phép máy di động đồng bộ tần số của riêng nó với trạm gốc đang phát. FCCH chỉ có thể được gửi trong suốt thời gian 0 trên tần số sóng mang BCCH và vì vậy nó hoạt động như một cờ để nhận dạng khe thời gian 0. 2.2.4.3. Kênh Đồng Bộ - SCH SCH mang thông tin để tạo điều kiện cho MS đồng bộ tới cấu trúc khung TDMA và biết được sự định thời của các khe thời gian riêng. Các thông số sau được gửi đi là: Số Thứ Tự Khung và Mã Nhận Dạng Trạm Gốc (BSIC_Base Site Identity Code). MS sẽ giám sát thông tin BCCH từ các ô xung quanh và lưu thông tin từ 6 ô tốt nhất. Thông tin SCH trên các ô này cũng được lưu trữ để MS có thể nhanh chóng tái đồng bộ khi nó vào ô mới. 2.2.4.4. Kênh Điều Khiển Chung - CCCH CCCH có trách nhiệm chuyển thông tin điều khiển giữa tất cả các MS và BTS. Việc này cần thiết để thực hiện chức năng ‘khởi đầu cuộc gọi’ và ‘nhắn tìm cuộc gọi’. Nó bao gồm các kênh sau: ã Kênh Truy Cập Ngẫu Nhiên (RACH): Được sử dụng bởi máy di động khi nó yêu cầu đạt tới sự truy cập vào hệ thống. Việc này xảy ra khi máy di động khởi đầu cuộc gọi hoặc trả lời nhắn gọi. ã Kênh Tìm Gọi (PCH): Được sử dụng bởi BTS để tìm gọi MS ( tìm gọi có thể được thực hiện bằng IMSI, TMSI hoặc IMEI). ã Kênh Cho Phép Truy Cập (AGCH): Được sử dụng bởi BTS để gán một Kênh Điều Khiển Dành Riêng cho máy di động trả lời một bản tin truy cập được phát trên Kênh Truy Cập Ngẫu Nhiên. Máy di động sẽ chuyển tới Kênh Dành Riêng để tiếp tục thiết lập cuộc gọi hay trả lời bản tin nhắn, cập nhật vùng định vị hoặc dịch vụ Bản Tin Ngắn (SMS - Short Message Service). ã Kênh Quảng Bá Ô (CBCH): Kênh này được sử dụng để phát các tin quảng bá tới mọi MS trong một ô.CBCH sử dụng một kênh điều khiển dành riêng để gửi các bản tin của nó; tuy nhiên nó được coi như một kênh chung vì các bản tin có thể nhận được bởi mọi máy di động trong ô. Các MS hoạt động phải thường xuyên giám sát cả BCCH và CCCH. CCCH sẽ phát trên sóng mang RF với BCCH. 2.2.4.5. Kênh Điều Khiển Dành Riêng - DCCH DCCH là một khe thời gian đơn trên sóng mang RF mà được sử dụng để mang 8 Kênh Điều Khiển Đứng Riêng Một Mình (SDCCH). SDCCH được sử dụng bởi một MS đơn để thiết lập cuộc gọi, nhận thực, cập nhật vị trí và SMS điểm tới điểm. Như chúng ta thấy sau này, SDCCH có thể cũng được tìm thấy trên một khe thời gian BCCH/CCCH, cấu hình này chỉ cho phép 4 SDCCH. 2.2.4.6. Kênh Điều Khiển Kết Hợp (ACCH) Các kênh này có thể kết hợp với một SDCCH hay với một TSH. Chúng được sử dụng để mang thông tin kết hợp với tiến trình đang được thi hành trên cả SDCCH và TCH. ã Kênh Điều Khiển Liên Kết Chậm (SACCH): Mang thông tin điều khiển công suất và định thời trong chiều hướng xuống (về phía MS) và RSSI (Receive Signal Strength Indicator - Chỉ Thị Cường Độ Tín Hiệu Thu) và báo cáo chất lượng đường truyền ở chiều hướng xuống. ã Kênh Điều Khiển Liên Kết Nhanh (FACCH): FACCH được phát thay vì một TCH, nó ‘lấy lén’ cụm TCH và chèn thông tin riêng của nó vào. FACCH được sử dụng để thi hành việc nhận thực người sử dụng, chuyển giao và gán trực tiếp. Tất cả các kênh điều khiển được yêu cầu cho sự hoạt động của hệ thống; Tuy nhiên theo cùng một cách mà chúng ta cho phép người sử dụng khác chia sẻ các kênh vô tuyến bằng việc sử dụng khe thời gian khác để mang số liệu hội thoại, kênh điều khiển chia sẻ khe thời gian trên kênh vô tuyến ở những thời điểm khác nhau. Điều này cho phép truyền qua một cách hiệu quả các thông tin điều khiển mà không làm phí dung lượng có thể được sử dụng cho lưu lượng cuộc gọi. Để làm được điều này, chúng ta phải tổ chức khe thời gian giữa việc sử dụng cho lưu lượng và mang báo hiệu điều khiển. 2.2.5. Các kết hợp kênh Các loại kênh logic khác nhau đã đề cập đến được sắp vào thành nhóm được gọi là kết hợp kênh. Có 4 kết hợp kênh thông dụng nhất: - Kết Hợp Kênh Lưu Lượng Toàn Tốc: TCH8/FACCH + SACCH - Kết Hợp Kênh Quảng Bá: BCCH + CCCH - Kết Hợp Kênh Dành Riêng: SDCCH8 + SACCH8 - Kết Hợp Kênh Kết Hợp: BCCH + CCCH + SDCCH4 + SACCH4 2.2.6. Kết hợp kênh và các khe thời gian Kết hợp kênh mà chúng ta đã xác định ở trên được gửi qua giao diện vô tuyến trong một khe thời gian được lựa chọn. Một số kết hợp kênh có thể được gửi trên bất cứ khe thời gian nào, nhưng một số kênh khác phải được gửi trên các khe thời gian đặc biệt. Dưới đây là bảng ánh xạ các kết hợp kênh vào các khe thời gian riêng: Chú ý: - Chỉ một khe thời gian BCCH/CCCH được yêu cầu cho mỗi ô (không phải cho mỗi sóng mang RF). - Nếu quảng bá chỉ được gán cho các khe 2, 4, 6 thì FCCH và SCH sẽ được thay thế bằng các cụm bù nhìn vì các kênh điều khiển này chỉ được gán trên khe thời gian. Kết Hợp Kênh Lưu Lượng Quảng Bá Dành Riêng Kết Hợp Khe Thời Gian Bất cứ khe nào. 0,2,4,6 (0 phải được sử dụng đầu tiên) Bất cứ khe nào Chỉ khe 0 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 Kết hợp BCCH/CCCH/DCCH BCCH/CCCH DCCH Lưu Luợng Cấu trúc kết hợp (áp dụng cho ô có dung lượng thấp) Cấu trúc không kết hợp (áp dụng cho ô có dung lượng cao) Hình-19: Các kết hợp kênh trên cấu trúc khung TDMA 3. Các đa khung và sự định thời Có 8 khe thời gian trong mỗi khung TDMA, tạo điều kiện cho 8 kênh vật lý chia sẻ một tài nguyên vật lý đơn - một sóng mang RF. Về phía mình, mỗi kênh vật lý có thể được chia sẻ bởi một số kênh logic. Để hiểu một kênh vật lý đơn chia sẻ bởi các kênh logic khác nhau như thế nào, cần thiết phải giới thiệu cấu trúc đa khung GSM có thể có. 3.1. Đa khung (Multi Frames) Trong nguyên lý mật mã đường truyền vô tuyến có sử dụng một thông số là số khung. Do vậy TS phải đánh số các khung ở dạng chu trình ( vì không thể đánh số khung đến vô tận được ). Số khung trong một chu trình là 2715648. Khung TDMA ( 3h 28min 53sec 7._.t cả các hệ thống trong mạng Infinity (vô tận), quản lý cảnh báo đối với tất cả các cảnh báo hệ thống trên ICCM và truy nhập từ xa tới các bộ phận riêng biệt của các hệ thống Infinity tại các trạm khác nhau trong mạng. 2.1.5.2. Trung tâm điều khiển dịch vụ nhắn tin ngắn thông minh-ISMSC ISMSC quản lý việc phát bản tin ngắn tới thiết bị có khả năng hiển thị các bản tin ngắn như vậy (ví dụ như máy nhắn tin, máy điện thoại di động). ISMSC chạy trên platform giống hệt như CCS và cũng giống như CCS, nó được xây dựng trên nền OMMI Signalware bằng cách sử dụng các tấm adapter cho các giao diện mạng SS7. Nó nhận các yêu cầu về bản tin ngắn từ TRM và chuyển tới MSC qua mạng SS7 bằng cách sử dụng MAP hay IS-4 và các lớp TCAP, SCCP và MTP. ISMSC được dự phòng 1+1 trên cơ sở 2 CE hoạt động theo cơ chế active\standby. Khi CE active gặp sự cố thì CE standby trở thành CE active và tiếp tục cung cấp dịch vụ. 2.1.5.3. bộ phận điều khiển cuộc gọi-CCS CCS cung cấp các giao tiếp báo hiệu SS7 tới mạng. CCS được tạo bởi 2 phần tử máy tính (CE) và sử dụng OMMI Signalware để thực hiện các chức năng giao tiếp. Các tấm Adapter cung cấp giao diện cho các kết nối báo hiệu tới mạng và điều khiển các lớp dưới của giao thức SS7. Giao thức SS7 sẽ hỗ trợ MTP-ITU và ANSI (MTP lớp 1, 2, 3) và UP thích ứng (ISUP, IUP, TUP..) để quản lý việc điều khiển cuộc gọi kênh lưu lượng. CCS dựa trên cơ sở 2 CE chạy theo kiểu chia tải và tương tự như SNCP (ISMSC nếu môt CE gặp sự cố thì CE còn lại sẽ nhận nốt tải của CE bị sự cố. 2.1.5.4. Mạng đường truyền tốc độ cao-HSBN HSBN cung cấp đấu nối tốc độ cao giữa các thành phần SN với các dữ liệu khẩn quan trọng. HSBN được xây dựng trên Hub Ethernet chuyển mạch phân đoạn. Các khối dự phòng được kết nối tới 2 cổng Ethernet riêng biệt để có thể duy trì các chức năng khi có lỗi với một bộ phận. Số lượng các đoạn và việc phân bổ các khối thành các đoạn được thực hiện để phân bố lưu lượng đồng đều và bảo vệ tránh các lỗi tại các điểm đơn lẻ. 2.1.5.5. Quản trị mạng LAN AD_LAN được sử dụng để chuyển dữ liệu quản trị và các lệnh qua TCP/IP. AD_LAN được thực hiện cùng Hub chuyển mạch sử dụng cho HSBN nhưng hoàn toàn cô lập với HSBN 2.1.6. Các giao diện 2.1.6.1. Các giao diện mạng Các kênh thoại nối tới SN là từ MSC, điểm chuyển mạch dịch vụ (SSP) hay cả hai. Các kênh thoại được ghép kênh thành một dòng dữ liệu TDM ở 1 trong 2 dạng: E1/CEPT tốc độ 2,048 Mbps được miêu tả trong khuyến nghị của ITU_G.704 và T1 tốc độ 1,544 Mbps được miêu tả trong khuyến nghị ITU_G.703. Báo hiệu kênh thoại có thể chuyển tới SN qua các giao thức In-band hoặc qua một kênh chung. Các lập trình báo hiệu In-Band được hỗ trợ bao gồm FGD và MFC/R2. Báo hiệu out-of-band hay kênh chung được hỗ trợ bởi các đường truyền báo hiệu SS7. Hai lối giải thích trên dựa trên các khuyến nghị của ITU_Q.700 (C7) hoặc các tiêu chuẩn của uỷ ban T1_ANSI (A7). Một vài dạng khác của giao thức SS7 ITU của một số nước trên thế giới cũng được hỗ trợ. Chức năng điều khiển cuộc gọi được cung cấp bởi các UP khác nhau (ví dụ ISUP, TUP) là các lớp trên của MTP. Một cách vật lý, đường truyền SS7 được chuyển tới platform qua một khe thời gian trong dòng dữ liệu TDM hoặc qua một đường truyền dữ liệu nối tiếp riêng biệt. Khi một kết nối báo hiệu được chuyển qua dòng dữ liệu TDM nó được lấy ra và chuyển đổi bởi MMU tới giao diện RS-530 và nối cáp đến CCS. 2.1.6.2. Các giao diện OMAP Giao diện tới hệ thống OMAP bao gồm một tập hợp các kết nối Ethernet sử dụng giao thức tiêu chuẩn TCP/IP, và các giao diện X-29 bằng cách sử dụng giao thức X-25. Các giao diện TCP/IP sử dụng AD_LAN để ngăn ngừa việc tắc nghẽn các bản tin khẩn. 2.1.6.3. Các giao diện khai thác viên Mỗi Module chính của hệ thống được trang bị với một màn hình hiển thị và một giao diện màn hình. Chúng được sử dụng để thiết lập và yêu cầu cũng như hiển thị các tính toán/đánh giá, các cảnh báo và các log-file khác nhau. Một Module có thể truy nhập vào các giao diện hiển thị từ một ICCM; việc yêu cầu và hiển thị được thực hiện từ ‘máy tính’ trung tâm và các ‘máy tính’ nội bộ chỉ được sử dụng để bảo dưỡng và kiểm tra. Hơn nữa, một số yêu cầu có thể thực hiện từ một ‘máy tính’ ở xa. Các ‘máy tính’ trung tâm ở bộ phận quản lý TRM bao gồm 2 ‘máy tính’ loại VT để thực hiện các chức năng đến ‘nền hoạt động’(platform) và các máy tính mạng PC để thực hiện một số chức năng liên quan đến dịch vụ. 2.1.6.4. Giao diện Terminal Logic SNCP Giao diện này cho phép người sử dụng: - Soạn thảo file cấu hình ‘nền hoạt động’ và định dạng SNCP. - Kiểm soát tài nguyên bao gồm các ‘tài nguyên cổng’, các ‘cổng’ và đấu nối các bộ phận. - Điều khiển bao gồm các bảng định tuyến và các nhóm trung kế. - Hiển thị các cảnh báo và sự kiện SNCP và các NIU từ các log-file (tập tin nhật ký). - Hiển thị ‘nền hoạt động’ SNCP và các tính toán/đánh giá dịch vụ từ các log-file. - Điều khiển và hiển thị trạng thái hoạt động của các ‘cổng’ và các tiến trình phần mềm. - Cung cấp một số liệu dữ liệu liên quan đến dịch vụ. - Thực hiện các công việc ‘bachup’ và ‘restore’. 2.1.6.5. Giao diện Terminal Logic CCS Giao diện này cho phép người sử dụng: - Kiểm soát tài nguyên của các cổng SS7 và các kết nối Ethernet. - Yêu cầu các yếu tố SS7 bao gồm điểm báo hiệu, các kết nối, tập hợp kết nối và các hướng. - Hiển thị các sự kiện và cảnh báo từ các ‘log-file’. - Điều khiển và hiển thị trạng thái hoạt động của các yếu tố SS7 và các tiến trình phần mềm. - Thực hiện các công việc ‘backup’ và ‘restore’. 2.1.6.6. Giao diện Terminal Logic NIU Giao diện này cho phép người sử dụng: - Yêu cầu các nhóm tài nguyên. - Hiển thị trạng thái nội bộ. - Đặt cấu hình E1/T1 cho IVRU hay báo hiệu. - Cung cấp kết nối chéo báo hiệu qua giao diện E1/T1 từ mạng. 2.1.6.7. Giao diện Terminal Logic TRM Giao diện này cho phép người sử dụng: - Đặt ngày tháng thời gian hệ thống. - Truy nhập tới HIA để thực hiện yêu cầu liên quan đến dịch vụ. - Truy nhập tới gói cảnh báo tích hợp (IAP) 2.2. Phần mềm hệ thống PPS 2.2.1. Giới thiệu chung: Hệ thống PPS là một bộ phận hợp thành của các SW (SoftWare-Phần mềm) thường trú ở tất cả các CE trong hệ thống. Quản lý PPS và phần mềm xử lý hệ thống cũng được lưu trữ trong SNCP. 2.2.2. Phân cấp phần mềm (SW_Hierarchy) PPS SW-Hierarchy SS7 Translation CCS Appl.. Management SNCP System Management TRM IVRU MMU\MSU Lược đồ trên cho ta thấy được sự phân cấp phần mềm trong hệ thống PPS; ở đây, sự phân cấp được chia làm 4 phần: - Applcation Management SNCP_AM-SNCP:Yêu cầu về quản lý SNCP. - System Management TRM_SM-TRM: Hệ thống quản lý TRM. - IVRU (MMU\MSU): Thiết bị trả lời tương tác thoại.- SS7 Translation CCS: Bản dịch báo hiệu số 7. 2.2.2.1. Phần mềm SNCP: SNCP hoạt động trên OMNI và một hệ điều hành UNIX; ở đây SNCP bao gồm một số khối chức năng sau: - SLF (Service Logic Function-Chức Năng Logic Dịch Vụ): được xếp là lớp cao nhất trong SNCP; và nó bao gồm một hay nhiều dịch vụ ứng dụng (ví dụ như: Dịch vụ số cá nhân (PNS-Personal Number Service), mạng cá nhân Vitural (VNP-Vitural Personal Network).. - IPF (Intelligent Peripheral Function-Chức Năng Ngoại Vi Thông Minh): bao gồm những phương pháp kiểm soát cuộc gọi, giao diện với những thành phần SN khác và cung cấp những tính năng như tính cước và cảnh báo.. - Khối bảo vệ (Treatment). - Khối kiểm soát cuộc gọi (Call Control). - Khối kiểm soát tài nguyên ( Resource Control). - Khối kiểm soát ‘nền hoạt động’ tài nguyên - Khối cảnh báo. - Khối kiểm soát cách dùng đĩa. - Khối giao diện NIU, CCS, TRILOGUE. - Khối kiểm soát thời gian hệ thống. - Khối dịch vụ theo yêu cầu (sự cung cấp, cảnh báo, tính cước, đo lường). 2.2.2.2. IVRU (MMU\MSU) ở đây ta chỉ giới thiệu về MMU (trong IVRU). MMU chứa một vài thành phần phần mềm và cơ sở dữ liệu cho việc đáp ứng những yêu cầu ‘nóng’ của khách hàng. MMU chạy trên MCM qua hệ thống hoạt động IRMX. MMU bao gồm: - Phần mềm Bộ Xử Lý Tín Hiệu Số: xử lý đường truyền tín hiệu, tìm ra sự trao đổi và phát sinh tín hiệu thoại, Fax. Và hoạt động trên MCM cùng với phần mềm yêu cầu MMU qua hệ thống hoạt động IRMX. Ngoài ra còn có 3 chức năng chính sau là: lấy mẫu, quản lý, thông tin. - Phần mềm Định Tuyến Cuộc Gọi: cũng chạy trên MCM cùng với phân mềm yêu cầu MMU qua hệ thống hoạt động IRMX. Cũng cho phép khởi tạo và kết thúc việc xử lý cuộc gọi, hộp thoại, fax. 2.3. hoạt động của thuê bao pps trong hệ thống Việc xử lý cuộc gọi theo quy định của hệ thống và các tham số dịch vụ quyết định việc chuyển đổi giữa các trạng thái tài khoản do đó dẫn tới thuê bao PPS có một số điểm chủ yếu sau: 2.3.1. Các trạng thái của thuê bao: 2.3.1.1. Module trạng thái tài khoản: Dữ liệu tài khoản dịch vụ Pre-Paid và dữ liệu hoạt động của nhà cung cấp dịch vụ (mà ta đã giới thiệu ở mục ‘các giải pháp’) xác định tiến trình được thực hiện cho mỗi yêu cầu sử dụng chung dịch vụ với một tài khoản. Trong trường hợp bình thường, hệ thống xử lý theo module trạng thái tài khoản cơ bản sẽ được mô tả ở mục tiếp theo. Hệ thống có các trạng thái tài khoản như sau: - Rỗi (Idle): đây là trạng thái đầu tiên, sau khi tạo tài khoản ở cơ sở dữ liệu trong hệ thống. Trạng thái này chỉ ra rằng hệ thống chưa xử lý bất cứ một cuộc gọi đi nào thuê bao. - Chờ Kích Hoạt (Awaiting Activation): đây là trạng thái sau Idle trước Active. Hệ thống không chấp nhận các cuộc gọi từ tài khoản này trừ các cuộc gọi đến dịch vụ khách hàng. Trạng thái này tồn tại khi có dịch vụ khách hàng. - Chờ Nạp Lần Đầu (Awaiting First Recharge): trạng thái này trước Active và Idle. Hệ thống sẽ không chấp nhận các cuộc gọi liên quan đến tài khoản trừ các cuộc gọi đến ‘hệ thống nạp tiền’(Recharge Server), trạng thái này tồn tại khi có Recharge Server. - Hoạt động (Active): khi tài khoản ở trạng thái này thì hệ thống sẽ chấp nhận mọi cuộc gọi liên quan đến tài khoản. - Treo (Suspended): khi một tài khoản ở trạng thái này thì hệ thống sẽ không chấp nhận tất cả các cuộc gọi liên quan đến tài khoản trừ các cuộc gọi đến dịch vụ khách hàng. -Huỷ Bỏ (Disabled): khi một tài khoản ở trạng thái này thì hệ thống không chấp nhận tất cả các cuộc gọi có liên quan đến tài khoản. Sơ đồ minh hoạ: AFR ACT... A.A DIS... SUS... IDLE Tự động Nhân công - IDLE: Trạng thái Rỗi. - A.A_Awaiting Activation: Trạng thái Chờ Kích Hoạt. - AFR_Awaiting First Recharge: Trạng thái Chờ Nạp Lần Đầu. - ACT..._Active: Trạng thái Hoạt Động. - SUS.._Suspended: Trạng thái Treo. - DIS..._Disabled: Trạng thái Huỷ Bỏ. 2.3.1.2. Các chuyển đổi từ trạng thái Idle Idle là trạng thái đầu tiên của tài khoản sau khi tài khoản được tạo ra trong cơ sở dữ liệu hệ thống. Trạng thái này chỉ ra rằng hệ thống không xử lý bất cứ cuộc gọi nào từ thuê bao. Lược đồ sau miêu tả các trạng thái chuyển đổi từ trạng thái Idle: IDLE ACTIVE DISABLE SUSPEND A.A Customer Care AFR Recharging Server Recharging Server AFR Customer Care A.A First Call First Call First Call - ‘a’ Chuyển đổi tự động từ Idle sang Active, hệ thống thực hiện việc chuyển đổi từ Idle sang Active khi xử lý cuộc gọi đầu tiên liên quan tới tài khoản. - ‘b’ Chuyển đổi nhân công từ Idle sang Active; khi nhận được một lệnh điều khiển hợp lệ, hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi từ trạng thái Idle sang Active cho tài khoản. - ‘c’ tự động chuyển đổi từ Idle sang Awaiting Activation. Khi không sử dụng dịch vụ khách hàng, hệ thống thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Idle sang Awaiting Activation cho tài khoản; khi xử lý cuộc gọi đầu tiên liên quan đến tài khoản và chuyển cuộc gọi đến dịch vụ khách hàng. - ‘d’ chuyển đổi tự động từ trạng thái Idle sang AFR, nếu không cho phép gọi đến RS (Recharging Server) nhưng cho phép gọi đến dịch vụ khách hàng, hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Idle sang AFR cho tài khoản khi xử lý cuộc gọi đầu tiên liên quan đến tài khoản và và chuyển cuộc gọi (forward) tới RS. - ‘e’ chuyển đổi trạng thái tự động từ Idle sang AFR, nếu không cho phép gọi đến dịch vụ khách hàng và RS thì khi xử lý cuộc gọi đầu tiên liên quan tới tài khoản, hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi từ trạng thái Idle sang Awaiting Activation và ‘forward’ cuộc gọi tới RS. - ‘f’ chuyển đổi nhân công từ Idle sang Disabled, khi nhận được lệnh hợp lệ từ quản trị viên, hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Idle sang Disabled cho tài khoản. - ‘g’ chuyển đổi nhân công từ Idle sang Suspended, khi nhận được lệnh hợp lệ từ quản trị viên, hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Idle sang Suspended cho tài khoản. 2.3.1.3. Chuyển đổi từ trạng thái Active Trạng thái này miêu tả việc chuyển đổi từ trạng thái Active và các sự kiện, hoạt động liên quan. Lược đồ diễn tả: Active Disabled Suspened a b c - ‘a’ chuyển đổi từ trạng thái Active sang Suspended, hệ thống thực hiện chuyển đổi trạng thái từ Active sang Suspended cho một tài khoản khi các sự kiện sau đay xảy ra: + Nếu khoảng thời gian tính từ hệ thống xử lý cuộc gọi tính cước cuối cùng hoặc lần nạp thành công cuối cùng vượt quá giá trị tham số cài đặt. + Nếu 2 cuộc gọi được thực hiện đồng thời bởi cùng một thuê bao (gian lận). - ‘b’ chuyển đổi nhân công từ Active sang Suspended, khi nhận được lệnh hợp lệ từ quản trị viên thì hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Active sang Suspended cho tài khoản. - ‘c’ chuyển đổi nhân công từ Active sang Disabled, khi nhận được lệnh từ quản trị viên thì hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Active sang Disabled cho tài khoản. 2.3.1.4. Các chuyển đổi từ trạng thái Suspended Lược đồ bên dưới diễn tả việc chuyển đổi từ trạng thái Suspended: Suspended Disable Active a b Nếu một tài khoản ở trạng thái Suspended và không cho phép gọi đến dịch vụ khách hàng thì tất cả các cuội gọi sẽ được chuyển tới dịch vụ khách hàng. Nếu cho phép gọi đến dịch vụ khách hàng thì chỉ các cuộc gọi đến dịch vụ khách hàng mới được chấp nhận. - ‘a’ chuyển đổi nhân công từ Suspended sang Active, khi nhận được lệnh hợp lệ từ quản trị viên thì hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Suspended sang Active. - ‘b’ chuyển đổi nhân công từ Suspended sang Disabled, khi nhận được lệnh hợp lệ từ quản trị viên thì hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi trạng thái từ Suspended sang Disabled. 2.3.1.5. Các chuyển đổi từ trạng thái Disabled Nếu một tài khoản ở trạng thái Disable (có nghĩa là tài khoản này đã được dùng hết) và không cho phép gọi đến dịch vụ khách hàng thì tất cả các cuộc gọi sẽ được chuyển tới dịch vụ khách hàng và nếu muốn thiết lập cuộc gọi thì sẽ phải nạp tiền. - ‘a’ chuyển đổi nhân công từ Disabled sang Active, khi nhận được lệnh hợp lệ từ quản trị viên thì hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi sang Active cho tài khoản - ‘b’ chuyển đổi nhân công từ Disabled sang AFR, khi nhận được lệnh hợp lệ từ quản trị viên thì hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi sang Active cho tài khoản. Lược đồ bên dưới diễn tả việc chuyển đổi từ trạng thái Disabled: Disabled Active AFR a b 2.3.1.6. Ngoài các trạng thái trên thì còn có hai trạng thái đóng vai trò trung gian sau là: - Trạng thái Chờ Kích Hoạt (A.A): là trạng thái đầu tiên hoặc trạng thái trung chuyển giữa Idle và Active. Nó chỉ tồn tại khi cho phép gọi đến dịch vụ khách hàng; khi cuộc gọi đầu tiên được thực hiện, trạng thái này sẽ được chuyển tới RS. Và có thể chuyển nhân công trạng thái này sang Active, AFR hoặc Disabled. - Trạng thái Chờ Nạp Lần Đầu (AFR): là trạng thái thứ 2 và cũng là trạng thái trung chuyển giữa Idle và Active. Nó chỉ tồn tại khi cho phép gọi đến RS và ta cũng có thể chuyển nhân công trạng thái này sang Active hoặc Disabled. 2.3.2. Mô tả cuộc gọi trong hệ thống 2.3.2.1. Thuê bao di động trả tiền sau (PostPaid-MS) Khi PP_MS bấm số gọi thuê bao bị gọi, các thông tin dữ liệu sẽ qua hệ thống BSS (cụ thể là qua BTS tới BSC tới TRAU) tới MSC. Tại đây, MSC sẽ trao đổi thông tin dữ liệu với HLR, VLR để xác định các thông số, quyền truy nhập, dịch vụ sử dụng và vị trí hiện tại của thuê bao chủ gọi, bị gọi và sau đó sẽ điều khiển nối mạch cuộc gọi. Lược đồ bên dưới diễn tả cuộc gọi của PP_MS: MSC HLR VLR SMS VMS BSS TRAU BSC BTS PP-MS Trung kế 2.3.2.2. Thuê bao di động trả tiền trước (PPS-MS) Lược đồ bên dưới diễn tả cuộc gọi PPS_MS: MSC HLR VLR SMS VMS BSS TRAU BSC BTS PPS-MS SN Trung kế Khi thuê bao PPS_MS bấm số gọi thuê bao bị gọi, các thông tin dữ liệu sẽ qua hệ thống BSS (qua BTS tới BSC tới TRAU) tới MSC. MSC sẽ trao đổi thông tin với HLR,VLR để xác định quyền truy nhập, dịch vụ sử dụng và vị trí hiện tại của thuê bao chủ gọi, bị gọi. ở đây, bởi vì là một thuê bao PPS_MS (đã được khai báo trước trong hệ thống) và được đánh dấu trong HLR; Lúc này MSC sẽ định tuyến cuộc gọi về tổng đài SN, tại SN sẽ xác định về các thông tin về tài khoản và hạn sử dụng; nếu PPS_MS còn tiền trong tài khoản và hạn sử dụng thì SN sẽ nối mạch tiếp để dẫn cuộc gọi đi về phía MSC để nối mạch cuộc gọi theo yêu cầu, nếu PPS_MS không còn tiền trong tài khoản hoặc hết hạn sử dụng thì SN sẽ thông báo cho MSC và sẽ không thiết lập cuộc gọi nữa. Trong trường hợp các cuộc gọi SMS đối với PPS _MS hoàn toàn do MSC khống chế không liên quan tới SN; Nếu thuê bao PPS hết thời hạn hoặc hết tiền trong tài khoản thì tổng đài SN sẽ đưa ra thông báo dưới dạng File (về các thuê bao loại này) tới MSC và MSC sẽ căn cứ vào thông báo đó để phát lệnh cấm sử dụng SMS và nhận cuộc gọi đến đối với PPS_MS. Nói tóm lại, tổng đài SN trong mạng VinaPhone chỉ quản lý cuộc gọi đi (có cước) còn các dịch vụ SMS, VMS và cuộc gọi đến do MSC quản lý. 2.3.3. Các quy định về khai thác dịch vụ PPS * Hiện tại mạng VinaPhone phát hành các sản phẩm của dịch vụ PPS (gọi tắt là VinaCard) như sau: - Hộp VinaKit: Gồm một thẻ Sim ‘mặc định’ có khai báo sẵn một tài khoản với mệnh giá có thể là 300000đ hoặc 500000đ...Riêng đối với MobiCard (dịch vụ trả trước của MobiPhone) thì không phát hành Sim ‘mặc định’. - Thẻ Cào: + Dùng để nạp hay nạp thêm tiền vào tài khoản VinaCard. + Thẻ VinaCard có nhiều mệnh giá khác nhau. + Thời hạn sử dụng tài khoản (gọi đi) phụ thuộc vào mệnh giá của loại thẻ trả trước được sử dụng. Ngoài ra sau khi sử dụng hết số tiền trả trước có trong tài khoản thì thuê bao PPS cũng sẽ nhận được cuộc gọi trong một thời gian nhất định (phụ thuộc mệnh giá từng loại thẻ). Ví dụ: + Loại thẻ 300000đ: ngoài 45 ngày sử dụng tài khoản thì sẽ có thêm 15 ngày để nhận cuộc gọi sau khi tài khoản đã hết tiền hoặc hết hạn sử dụng. + Loại thẻ 500000đ: ngoài 60 ngày sử dụng tài khoản thì sẽ có thêm 30 ngày để nhận cuộc gọi sau khi tài khoản đã hết tiền hoặc hết hạn sử dụng. - Chú ý: + Việc sử dụng bản tin ngắn (SMS) được thực hiện miễn phí với điều kiện thuê bao chưa hết hạn, hết tiền. + Chưa sử dụng dịch vụ hộp thư thoại cho PPS_MS. Trong tương lai có thể phát hành thêm nhiều loại mệnh giá thẻ khác theo yêu cầu của thị trường. * Giá cước của dịch vụ PPS và PP trong mạng VinaPhone: Thuê bao PP Thuê bao PPS Nội vùng 1800 đ 3500 đ Cận vùng 3200 đ 6000 đ Cách vùng 4600 đ 8000 đ Quốc tế 1800 đ + IDD 3500 đ + IDD 3. Nhận xét và kiến nghị Sau khi nghiên cứu về hệ thống PPS thuộc mạng VinaPhone và qua thực tế thực tập, em có một số nhận xét và kiến nghị sau: 3.1. Những tồn tại của hệ thống PPS a) Về cấu trúc lớp dịch vụ trong hệ thống (class of service) chưa đảm bảo các quy định về khai thác do ngành ban hành. Trong hệ thống chỉ có cấu trúc một lớp dịch vụ sau ngày thuê bao, hết tiền, hết hạn; tức là thời hạn nhận cuộc gọi đến sau khi thuê bao hết chỉ đặt được một mức 15 hoặc 30 hoặc một mức khác mà ta chọn. Để giải quyết vấn đề này phải xử lý về cấu trúc phần mềm theo hướng sau: Đầu vào: - Gọi y1 là thời hạn gọi đi. - Gọi y2 là thời hạn nhận cuộc gọi đến. - Gọi x là mệnh giá của thẻ cào. Đầu ra : - y1 phụ thuộc vào x (đã làm được). - y2 phụ thuộc vào x (chưa làm được). Trong phần mềm mà hãng COMVERSE đang sử dụng chỉ mới sử dụng tương quan x với y1 còn họ coi y2 là một hằng số. b) Về cước phí của hệ thống PPS + Hệ thống tính cước ở MSC và PPS không đồng nhất ở dạng: - Tính quá số tiền thuê bao đã sử dụng dẫn đến thuê bao hết hạn sớm (số xử lý khiếu nại mỗi ngày khoảng 5, 6 trường hợp). - Tính hụt số tiền thuê bao đã sử dụng (thuê bao dùng nhiều, hệ thống trừ ít) thậm chí hết tiền rồi vẫn nối mạch. + Yêu cầu tính cước với 900\1 (kiểm tra tài khoản) chưa thực hiện được mà quy định của Tổng Công ty là cho phép mỗi ngày thuê bao gọi 900\1 được 2 lần miễn cước và từ lần thứ 3 thì sẽ tính cước 500đ\cuộc. Hệ thống của COMVERSE chỉ thực hiện được theo phương án hoặc là tính cước tất cả các cuộc gọi vào 900\1 hoặc là không tính. + Chương trình tính cước của PPS không có trường quy đổi VND sang USD vì vậy khi thay đổi tỷ giá USD thì phải lập lại bảng cước chi tiết gây tốn kém về chi phí khai thác. c) Về trạng thái của thuê bao Về cấu trúc các trạng thái (như đã trình bày ở mục 2.3.1.) thì chưa chuẩn xác. Lấy ví dụ ở loại thẻ 300000đ để minh họa: Idle Active Suspended Disabled Xóa (Rỗi) (Hoạt động) (Treo) (Huỷ) ở giai đoạn Disabled thì thuê bao không gọi được 900\1, 900\3 để nạp tiền. d) Về phần mềm quản lý trạng thái thuê bao Khi chuyển các giai đoạn theo mục ‘c’ thì có tới 10% số thuê bao ở trạng thái chuyển giại đoạn bị lỗi nên phải can thiệp và sửa nhân công. Điều này chứng tỏ rằng phần mềm thiếu độ tin cậy (lỗi cao). e) Về quản lý tài khoản và thẻ cào - Chưa có mã bí mật cho số thẻ cào. - Giới hạn của thẻ cào dưới 1triệu. - Việc nạp bù cũng chỉ thực hiện được khi số dư tài khoản và số tiền nạp bù là =< 1triệu. f) Về thông báo thời hạn sử dụng (thời hạn nhận cuộc gọi đến); theo hợp đồng hệ thống sẽ thông báo bằng SMS nhưng nhà cung cấp dịch vụ chưa đáp ứng được. g) Về phần cứng và hệ thống cảnh báo + Phần cứng: - TRM (Hà Nội) Server_A hoạt động kém. - CCS (Hà Nội) báo hiệu C7 có 2 hộp hoạt động theo chế độ phân tải nhưng thực tế khi CCS (active) không hoạt động thì CCS (standup) không hoạt động thay. + Hệ thống cảnh báo: Bộ NIU ở Đà Nẵng xuất hiện cảnh báo giả. 3.2. Phương hướng phát triển hệ thống PPS 1) Cần khắc phục 7 sự tồn tại ở mục ‘3.1’. 2) Phương hướng phát triển 2.1) Về công nghệ SN (Service Node) trên thế giới đã được một số nước áp dụng, tổng dung lượng hệ thống có nước đã đưa tổng dung lượng thuê bao SN lên đến khoảng 1 triệu. Vì vậy việc áp dụng công nghệ SN ở mạng VinaPhone là một giải pháp có thể chấp nhận được trên cơ sở khắc phục một số tồn tại ở mục ‘3.1’. 2.2) Về phát triển hệ thống * Hiện tại hãng COMVERSE nâng cấp hệ thống lên 100k thuê bao. * Theo nhu cầu thị trường năm 2000 sẽ phải nâng cấp lên 200k thuê bao. * Dự báo tới năm 2003, số thuê bao có thể lên đến khoảng 1 triệu. Vì vậy nếu tiếp tục phát triển công nghệ thì có thể có những giải pháp sau: a) + Chuyển đổi từ phương thức quản lý tập chung bằng TRM (Hà Nội) sang hình thức quản lý phân tán (tức là thiết lập thêm 2 TRM ở Đà Nẵng và tp-HCM và từ đó sẽ quản lý 3 tổng đài SN khu vực). Điều này có lợi là số liệu trao đổi giữa SN_2, SN_3 với TRM (Hà Nội) không tăng vì dùng phương pháp quản lý theo khu vực nên độ an toàn của mạng cao hơn, không tốn kém thiết kế kết nối giữa SN_, SN_3 với SN_1 (Hà Nội). + Công nghệ SN không giải quyết được những dịch vụ tiên tiến (gia tăng); nếu muốn giải quyết được thì giữa hãng COMVERSE và SIEMENS phải có sự trao đổi protocol mới có thể phát triển các dịch vụ gia tăng trong tương lai. b) Chọn giải pháp quá độ tiến tới mạng IN Cung cấp dung lượng khoảng 300k thuê bao và sau đó VinaPhone sẽ đưa mạng IN vào HN hoặc HCMC trước, dồn thiết bị SN theo các bước: + Chuyển SN_2 ra HN để tăng dung lượng SN_1 đưa mạng IN vào HCMC. + Chuyển SN_ vào Đà Nẵng để tăng dung lượng Đà Nẵng và đưa mạng IN vào HN. + Sau khi khai thác đủ thu hồi vốn, chấm dứt công nghệ SN, đưa mạng IN vào Đà Nẵng. Phương pháp này được gọi là thay đổi công nghệ theo phương pháp ‘cuốn chiếu’. Khi dùng giải pháp mạng IN cho dịch vụ PPS, số lượng thuê bao phát triển sẽ không hạn chế và tạo điều kiện thuận lợi để phát các dịch vụ gia tăng. c) Về đánh số mạng TTDĐ * Hiện tại ở Việt Nam có 2 mạng TTDĐ, nên cách phân số như sau: - Mạng VinaPhone: 091_xxxxxx. - Mạng MobiPhone: 090_xxxxxx. * Về lý thuyết mỗi giải số này có thể đáp ứng được sự đánh số là 1 triệu số. Nhưng thực tế từ kinh nghiệm của các nước thì hiệu xuất đánh số chỉ đạt khoảng 50% bởi vì: - Có các số dịch vụ đặc biệt. - Các thuê bao chiếm số không sử dụng liên tục. * Hiện tại tính đến tháng 2\2000, mạng VinaPhone đã có 160000 thuê bao (cả thuê bao trả tiền trước và trả tiền sau). Các giải số của VinaPhone đã sử dụng gồm: - Khu vực 1: 091_2xxxxx và 091_5xxxxx. - Khu vực 3: 091_4xxxxx. - Khu vực 2: 091_7xxxxx, 091_8xxxxx và 091_9xxxxx. Còn lại là các dải số sau: 091_0xxxxx, 091_1xxxxx và 091_6xxxxx; là chưa sử dụng nên phân bổ tiếp và có thêm phương pháp đánh số cho việc phát triển sau này. Lời kết Trong thời gian thực tập và làm Đồ án tốt nghiệp, nhờ có sự giúp đỡ của khoa, trường cùng một số cán bộ của Cty-GPC và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của hai thầy giáo: - PGS_PTS_Trần Đức Hân, giảng viên khoa ĐT-vô tuyến, trường ĐH-BK. - Ks_Phạm Quang Hảo, Phó Giám Đốc Cty-GPC. đã giúp em có đủ kiến thức để hoàn thành bản Đồ án tốt nghiệp này. Trong bản Đồ án tốt nghiệp này, em đã tìm hiểu về tổng quan Hệ thống TTDĐ Toàn Cầu (GSM), đi sâu tìm hiểu về mạng điện thoại di động toàn quốc VinaPhone và Hệ thống dịch vụ trả tiền trước (PPS) trong mạng VinaPhone . Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian tìm hiểu, trình độ và kinh nghiệm có nhiều hạn chế nên em không thể tránh khỏi những thiếu sót trong bản Đồ án tốt nghiệp này. Vậy em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy, cô giáo và toàn thể các bạn. Em xin trân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 2\2000. SV. Phạm Đức Hưng Phụ Lục A AB ABC Access Burst Aministrative Billing Centre Cụm Truy Nhập. Trung tâm Dịch vụ Khách hàng . Abis Giao diện giữa BSC và BTS ACCH Associated Control CHannel Kênh Điều Khiển Liên Kết. AGCH Access Grant CHannel Kênh Cho Phép Truy Nhập. AM Amplitude Modulation Điều Biên. AUC AUthentication Centre Trung tâm Nhận Thực. B BCCH Broadcast Control CHannel Kênh Điều Khiển Quảng Bá. BS Base Station Trạm Gốc. BSC Base Station Controller Bộ Điều Khiển Trạm Gốc. BSS Base Station System Hệ thống Trạm Gốc. BTS Base Transceiver Station Trạm Thu Phát Vô Tuyến Gốc. C CB CD CW Call Baring Call Divert Call Wait Dịch vụ Chặn Cuộc Gọi. Dịch vụ Chuyển Tiếp Cuộc Gọi Dịch vụ Chờ Cuộc Gọi. C7 Signalling System # 7 Hệ thống Báo Hiệu Số 7. CCCH Common Control CHannel Kênh Điều Khiển Chung. CCITT Uỷ ban Tư vấn Quốc tế về Điện Thoại Điện Báo. CDMA Code Division Multiple Access Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Thời Gian. D DB Dummy Burst Cụm Giả. DCCH Dedicated Control Channel Kênh Điều Khiển Rành Riêng. DCS Digital Cellular System Hệ thống Tổ Ong Số. E EC Emergency Call Dịch vụ Cuộc Gọi Khẩn. EFR Enhanced Full Rate Toàn Tốc Cải Tiến. EGSM Extended GSM GSM mở rộng. EIR Equipment Identity Register Bộ Ghi Nhận Dạng Thiết Bị. F FACCH Fast Associated Control Channel Kênh Điều Khiển Liên Kết Nhanh. FB Frequency Burst Cụm Tần Số. FCCH Frequency Correction CHannel Kênh Hiệu Chỉnh Tần Số. FDMA Frequency Division Multiple Access Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Tần Số. FM Frequency Modulation Điều Tần. FR Full Rate Toàn Tốc. FS Full rate Speech Thoại Toàn Tốc. G GoS Grade of Service Cấp bậc phục vụ. GMSC Gateway MSC Tổng đài MSC cổng. GSM Hệ thống TTDĐ Toàn Cầu. H HLR Home Location Register Bộ ghi Định Vị Thường Trú. HSBN HS High Speed Backbone Network Hall rate Speech Mạng đường Truyền Tốc Độ Cao. Thoại bán tốc. I IMEI International Mobile Equipment Identity Nhận Dạng Thiết Bị Di Động Quốc Tế. IMSI International Subscriber Equipment Identity Nhận Dạng Thuê Bao Di Động Quốc Tế. ITU IT_Union Liên đoàn Viễn thông Quốc Tế. IWF InterWorking Function Chức Năng Tương Tác. K Kc Ki Criphering Key Subscriber Authentication Key Khoá Mật Mã. Khoá Nhận Thực Thuê Bao. L LAI LAPB LAPD Location Area Identity Link Access Produce B Channel LAP_Data Channel Nhận Dạng Vùng Định Vị. Thủ tục Truy Nhập Đường Truyền kênh ‘B’ và ‘D’. M ME MS MSC MTL MTP Mobile Equipment Mobile Station Mobile Service Switching Centre MTL Transport Layer Message Transfer Part Thiết Bị Di Động. Trạm Di Động. Trung tâm Chuyển Mạch Các Nghiệp vụ Di Động. Lớp chuyển vận MTP. Phần Chuyển Giao Tin Báo. N NB NMC NSS Normal Burst Network Management Centre Network Switching System Cụm Bình Thường. Trung tâm Quản lý mạng. Hệ thống Chuyển Mạch Mạng. O OMC OML OMS Operations and Maintenance Centre Operations and Maitenance Link Operations and Maitenance System Trung Tâm Vận Hành và Bảo Dưỡng. Đường truyền Khai Thác và Bảo Dưỡng. Hệ thống Vận Hành và Bảo Dưỡng. P PCH PCM Paging CHannel Pulse Code Modulation Kênh Nhắn Tìm. Điều Xung Mã. R RACH RAND RF RSL Random Access Channel Random Number Radio Frequency Radio Signalling Link Kênh Truy Cập Ngẫu Nhiên. Số Ngẫu Nhiên. Tần Số Vô Tuyến. Đường truyền Báo Hiệu Vô Tuyến. S SACCH SB SCH SIM SMSSRESSS7 Slow Associated Control Channel Synchronization Burst Synchronization Channel Subscriber Identity Module Short Massage Service Kênh Điều Khiển Liên Kết Chậm Cụm Đồng Bộ. Kênh Đồng Bộ. Module Nhận Dạng Thuê Bao. Dịch Vụ Nhắn Tin Ngắn. Mật Khẩu. Hệ Thống Báo Hiệu Số 7. T TRM TCH TDMA TRAU TRX TS TRILOGUE Traffic Channel Time Division Multiple Access Transcoder Rate Adaption Unit Transceiver Time Slot Hệ Quản Lý TRILOGUE. Kênh Lưu Lượng. Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Thời Gian. Đơn Vị Thích Ưng Tốc Độ và Chuyển Mã. Bộ Thu Phát. Khe Thời Gian. V VLR VMS Visitor Location Register Voice Mail Service Bộ Ghi Định Vị Tạm Trú. Dịch Vụ Hộp Thư Thoại. X XCDR Transcoder Bộ Chuyển Mã ._.