Thông tin di động & tối ưu hóa mạng VINAPHONE

i lần thứ hai. Do sự phát triển của công nghệ điện tử cùng với nhu cầu đòi hỏi của con người ngày càng tăng cao, mạng thông tin di động ngày càng được phổ biến và độ tin cậy ngày càng cao. Mạng viễn thông tổ ong là một trong các ứng dụng của kỹ thuật viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Ngày nay nó được ứng dụng rất rộng rãi, chiếm số phần trăm lớn và không ngừng tăng trong toàn bộ các thuê bao trên thế giới. Trong tương lai lâu dài các hệ thống tổ ong sử dụng kỹ thuật số đầy triển vọng sẽ trở thành phương thức thông tin vạn năng. Thông tin di động được sử dụng đầu tiên cho nghiệp vụ cảnh sát từ những năm 20, qua các thế hệ và nó được phát triển rất mạnh trong giai đoạn hiện nay. Quá trình phát triển của mạng thông tin di động như sau: Thế hệ thứ nhất: Sau năm 1946. Khả năng phục vụ nhỏ, giá cả đắt chất lượng không cao (thế hệ này là thông tin di động tương tự FDMA, đặc trưng là: NMT, AMPS). Thế hệ thứ hai: Là thông tin di động số (1970 - 1979). Cùng với sự phát triển của MicroProcessor đã mở cửa cho việc thực hiện một hệ thống phức tạp hơn. Nhưng về vùng phủ sóng của anten phát của các trạm di động còn bị hạn chế, do đó hệ thống được chia thành các trạm phát và có thể dùng nhiều trạm thu cho một trạm phát. Thế hệ thứ ba: Là mạng tổ ong tương tự (1979 - 1990) một trong các ứng dụng viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Các trạm thu phát được đặt theo hình tổ ong, mỗi ô là một cell(Cell- dùng để chỉ vùng diện tích quản lý, trên sơ đồ địa lý quy hoạch mạng, cell có hình dạng một ô tổ ong hình lục giác, trong một cell có một đài vô tuyến gốc BTS). Mạng này cho phép sử dụng lại tần số, cho phép chuyển giao giữa các vùng trong cuộc gọi. Thế hệ thứ tư: Là thế hệ dựa trên kỹ thuật truyền dẫn số * GSM (Groupe Special Mobile hay Global System for Mobile Communication - Nhóm đặc trách di động hay hệ thống thông tin di động toàn cầu) với tiêu chuẩn viễn thông tổ ong số toàn Châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn chế dung lượng như hiện nay. Hệ thống này được đưa vào hoạt động ở Châu Âu năm 1982. DCS (Digital Cellular System) dựa trên mạng GSM sử dụng tần số 1800 MHz. CDMA (Code Division Multiple Access) sẽ được đưa vào hoạt động trong tương lai. Các mạng điển hình là: AMPS (Advanced Mobile Phone System - Dịch vụ điện thoại cấp cao) là hệ thống điện thoại di động tương tự của các nước Bắc Âu (1981). TACS (Total Access Communication System) nhận được từ AMPS đã được lắp đặt ở Anh năm 1985. Đó là những hệ thống có chất lượng, dung lượng và vùng phủ đa dạng. Song do yêu cầu ngày càng cao, vượt qua dự tính nên cần có một hệ thống chung cho toàn Âu Châu và tương lai được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Ngày nay, hầu hết tất cả các nước Châu Âu đều có một hoặc nhiều mạng tổ ong.Tất cả những hệ thống tế bào này đều dựa trên việc truyền âm tương tự bằng điều tần. Họ thường dùng băng tần xung quanh tần số 450 MHz hoặc 900 MHz, vùng phủ thường là vùng rộng với số lượng thuê bao lên đến hàng trăm ngàn. 1.2. Mạng thông tin di động số GSM Từ năm 1980 sau khi hệ thống NMT( Norie Mobile Telephone - Điện thoại di động Bắc Âu)đã được đưa vào hoạt động một cách thành công, thì nó cũng biểu hiện một số hạn chế sau đây: Thứ nhất: Do yêu cầu về dịch vụ di động quá lớn so với con số mong muốn của các nhà thiết kế hệ thống. Do đó hệ thống này không được đáp ứng. Thứ hai: Các hệ thống khác nhau đang hoạt động không phù hợp với nguồn dùng trong mạng di động. Thứ ba: Nếu thiết kế một mạng lớn cho toàn Châu Âu thì không có một nước nào có thể đáp ứng được vì vốn đầu tư quá lớn. Tất cả những điều đó dẫn đến một yêu cầu là cần phải thiết kế một hệ thống mới, được làm theo kiểu chung để có thể đáp ứng được cho nhiều nước trên thế giới. Trước tình hình đó, vào tháng 09/1997 trong Hội nghị của Châu Âu về Bưu chính- Viễn thông, 17 quốc gia đang sử dụng điện thoại di động đã hội nghị và ký vào một biên bản ghi nhớ làm nền tảng cho một mạng thông tin di động số toàn Châu Âu( ETSI - European Telecommunications Standard Institure) đã thành lập nhóm đặc trách về thông tin di động số GSM. Nhóm này có nhiệm vụ đưa ra tiêu chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin di động số GSM dưới hình thức các khuyến nghị, lấy các tiêu chuẩn này làm cơ sở cho việc xây dựng các mạng thông tin di động và làm cho chúng thống nhất, tương thích với nhau. Về mặt kỹ thuật: Một số mục đích của hệ thống sáng tỏ một trong những mục đích ấy là hệ thống cần cho phép chuyển vùng tự do với các thuê bao trong Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao của các nước này có thể thâm nhập sang một mạng của các nước khác khi di chuyển qua biên giới. Trạm di động GSM - MS (Mobile Station) phải tạo cho người dùng gọi hoặc bị gọi được trong vùng phủ sóng Quốc tế. Các chỉ tiêu phục vụ: Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể được dùng trong tất cả các nước có mạng. Cùng với phục vụ thoại hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại dịch vụ khác liên quan đến mạng liên kết số liệu đa dịch vụ ISDN(Intergrated Services Digital Netword). Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương như một mạng mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất. Về chất lượng phục vụ an toàn và bảo mật: Chất lượng của tiếng thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng các hệ thống di động tương tự trước đó trong điều kiện thực tế. Hệ thống có khả năng mật mã hóa thông tin người dùng mà không ảnh hưởng gì đến hệ thống, cũng như không ảnh hưởng đến thuê bao khác không dùng đến khả năng này. Về mặt sử dụng tần số: Hệ thống cho phép khả năng sử dụng dải tần đạt hiệu quả cao để có thể phục vụ ở cả vùng thành thị lẫn vùng nông thôn cũng như các dịch vụ phát triển. Dải tần số hoạt động 800 á 960 MHz Hệ thống GSM 900 phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng 900 MHz trước đây. Về mạng: Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT (Comite Consultatif International de Telegraphique et Telephonique). 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 dùng trong các mạng khác nhau. Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu đã được tiêu chuẩn hóa Quốc tế. 1.3. Hệ thống tổ ong GSM (GSM Cellular System) Mạng thông tin di động là mạng không dây, các thuê bao là di động do đó có hai vấn đề được đặt ra là: * Quản lý di động ( MM - Mobile Managment). * Quản lý tiềm năng vô tuyến (RM - Radio Resouce Managment ). Việc quản lý di động được tổ chức theo mạng PLMN(Public Land Mobile Netword - Mạng di động công cộng mặt đất). Nói một cách tổng quát thì PLMN hợp tác với các mạng cố định để thiết lập cuộc gọi, PLMN cung cấp cho các thuê bao (người dùng) khả năng truy cập vào mạng thông tin toàn cầu từ MS đến MS, vì MS di động không hạn chế cho nên điểm truy cập thay đổi buộc PLMN phải quản trị di động vì đường truyền dẫn biến đổi ngẫu nhiên, nên PLMN phải quản trị vô tuyến. Tuy nhiên, PLMN chia thành nhiều ô vô tuyến nhỏ có bán kính từ 350m đến 35km, kích thước trên phụ thuộc vào cấu hình và lưu lượng thông tin. Mỗi ô vô tuyến tương ứng với một trạm thu phát cơ sở( BTS - Base Tranceiver Station) tùy theo cấu tạo của anten, ta có hai loại BTS : + BTS Omnidirectional với anten vô hướng, nó bức xạ ra ngoài không gian với góc định hướng là 3600. + BTS Sector với hai hoặc ba anten định hướng 1800 hoặc 1200 các ô vô tuyến này được sắp xếp theo dạng tổ ong( hình vẽ I.1) vì nó dựa vào các lý do sau: 2 3 3 2 3 3 1 2 1 2 2 3 3 Hình I.1: Dạng tổ ong. Thứ nhất: Chúng ta đều biết rằng việc truyền lan của sóng điện từ có một số đặc điểm: Phản xạ khi gặp vật cản. Nhiễu xạ từ các sóng cùng tần số. Tán xạ khi gặp chướng ngại trên đường truyền. Suy hao trong quá trình truyền sóng. Do đó không thể phục vụ quá rộng tại một ô, hơn nữa công suất phát của trạm di động cũng bị hạn chế. Thông tin di động số cellular đời mới hiện nay sử dụng tần số vô tuyến từ 800 MHz trở lên. Với tần số này và giả thiết nguồn phát đặt trong một không gian tự do truyền sóng lý tưởng, suy hao đường truyền sẽ tỷ lệ thuận với bình phương cự ly. Vậy suy hao đường truyền trong thông tin di động cellular tỷ lệ với xấp xỉ d4(ở điều kiện vùng thành phố). Thực tế các máy BTS và MS đều thực hiện tự động điều chỉnh công suất phát để máy thu luôn nhận được công suất tín hiệu cần thiết dù MS ở bất kỳ đâu trong cell. Nhờ vậy, nhiễu lẫn nhau do việc sử dụng lại tần số CCI (Cochanel Interference) được giữ ở mức tối thiểu, và suy hao do mưa cũng bù trừ. Các loại Phađinh xảy ra do gặp chướng ngại vật trên đường truyền hoặc trễ đường truyền. Tuy nhiên, phađinh vẫn tồn tại dù đã điều chỉnh công suất phát, cường độ tín hiệu có chỗ giảm mạnh được gọi là chỗ trũng phađinh. Ta đã biết độ nhạy máy thu là giá trị cực tiểu của tín hiệu đầu vào đảm bảo một đầu ra đảm bảo một hiệu ra quy định. Nếu muốn có đường truyền dẫn không bị gián đoạn bởi phađinh thì việc thiết kế hệ thống di động phải có dự trữ phađinh, nghĩa là giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ nhạy máy thu một lượng bằng chỗ trũng phađinh sâu nhất. Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu vào yếu nhất cần thiết cho một tín hiệu ra quy định. Khi quy hoạch hệ thống để chống lại phađinh thì giá trị trung bình chung được lấy hơn độ nhạy máy thu lượng YdB bằng chỗ trũng phađinh mạnh nhất YdB được gọi là dự trữ phađinh. Giá trị trung bình cục bộ Cường độ tín hiệu thu được Độ nhạy máy thu Chỗ trũng Phađinh Tham số không gian, thời gian(X,t) Giá trị trung bình chung (dB) Dự trữ Phađinh Hình I.2: Tín hiệu thu được vẫn bị phađinh. Thứ hai: (về dải tần) Các trạm thu phát của cell chỉ được cung cấp một tần số giới hạn. Với hệ thống GSM dải tần cơ bản từ 890 MHz á 960 MHz được chia làm hai băng: + Băng tần lên (Upbank) dải tần từ 890 MHz á 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ BTS - MS. + Băng tần xuống (Downbank) dải tần từ 915 MHz á 960 MHZ cho các kênh vô tuyến từ MS - BTS. Tx Rx CU 45 MHz Hình I.3 CU: Control Unit Khoảng cách giữa hai tần số sóng mang của hai kênh liền nhau là 200KHz. Mỗi kênh sử dụng hai tần số riêng biệt cho đường lên và đường xuống, khoảng cách giữa hai tần số này là 45 MHz. 1.4. Các loại đặc tính và phục vụ của GSM 1.4.1. Các loại đặc tính của thông tin di động số GSM Từ các khuyến nghị của GSM ta có thể tổng hợp nên các đặc tính chủ yếu sau: Nhờ sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ, dung lượng tăng lên 2 á 3 lần giúp tăng số thuê bao phục vụ cả trong thông tin thoại và số liệu. Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng có sẵn(PSTN),(ISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung. Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động. Các máy di động nhỏ hơn với công suất tiêu thụ ít hơn. Tính bảo mật cho thuê bao. Do linh hoạt cao nhờ sử dụng các đầu cuối thông tin di động khác nhau như máy xách tay, cầm tay, đặt trên ô tô…. Sử dụng băng tần ở 900 MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp giữa TDMA( Time Division Multilpe Access) và FDMA ( Frequency Division Multiple Access). Giải quyết sự hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn. Hiện nay người ta phân loại cùng các đặc tính của thông tin di động mặt đất. Các loại và đặc tính của thông tin di động mặt đất: Thông tin di động mặt đất thường được phân nhóm thành hệ thống công cộng và dùng riêng. Hệ thống công cộng có nghĩa là hệ thống thông tin có thể truy nhập tới mạng điện thoại chuyển mạch công cộng( PSTL - Public Switched Telephone Network) có điện thoại xe cộ, điện thoại không dây, chuông bỏ túi…Trong hệ thống dùng riêng cả hai loại hệ thống. Hệ thống thứ nhất là: Hệ thống dịch vụ công cộng, chẳng hạn như cảnh sát, cứu hỏa cấp cứu điện lực và giao thông. Hệ thống thứ hai là: Dùng cho các cá nhân hay công ty. ở đây, ngoài dịch vụ kinh doanh dịch vụ sóng vô tuyến dành riêng còn có hệ thống MCA hệ thống kinh tế truy nhập đa kênh, sử dụng các kênh vô tuyến trong thông tin vô tuyến nội bộ công ty và cá nhân. Chẳng hạn, như máy bộ đàm vô tuyến nghiệp dư…Ngoài những dịch vụ kể trên còn có dịch vụ thông tin di động mặt đất khác mới xuất hiện như chuông bỏ túi có màu hiện hình, đầu cuối xa. 1.4.2. Các dịch vụ GSM đã được tiêu chuẩn hóa Các dịch vụ điện thoại phụ được đảm bảo bởi hệ thống CME 20 cho GSM: Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện. Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận. Chuyển hướng cuộc gọi khi không trả lời. Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được MS. Chuyển hướng cuộc gọi khi ứ nghẽn vô tuyến. Cấm tất cả các cuộc gọi ra. Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế. Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các cuộc gọi đến nước có PLMN thường trú. Cấm tất cả các cuộc gọi đến. Cấm tất cả các cuộc gọi đến khi lưu động ở ngoài nước có PLMN thường trú. Chuyển vùng gọi quốc tế. Giữ cuộc gọi. Nhắn tin ngắn. Đợi gọi. Hộp thư thoại. Chuyển giao cuộc gọi. Hoàn thành các cuộc gọi đến thuê bao bận. Nhóm người sử dụng khép kín. Dịch vụ ba phía. Thông báo cước phí. Dịch vụ điện thoại không trả cước. Nhận dạng số chủ gọi. Hạn chế việc đưa ra nhận dạng số thoại được nối. Báo hiệu người sử dụng tới người sử dụng. * Các dịch vụ số liệu. Truyền dẫn số liệu. Dịch vụ thông báo ngắn. Phát quảng bá trong ô. Dịch vụ hộp thư thoại. 1.5. Kết luận ở chương này chủ yếu nghiên cứu về lịch sử dịch vụ thông tin di động và các đặc tính cũng như các tính năng của mạng thông tin di động số GSM. Bên cạnh đó cũng tìm hiểu về hệ thống tổ ong GSM đang được sử dụng rộng rãi. Chương 2 cấu trúc và các thành phần mạng GSm 2.1. Cấu trúc mạng GSM Theo khuyến nghị của GSM cấu trúc chung của một mạng thông tin di động số có dạng như sau: OSS VLR SS HLR EIR AUC MSC BSS BSC BTS MS ISDN PSPDN PSTN PLMN CSPDN Hình I.4: Mô hình hệ thống GSM Các ký hiệu: SS : Hệ thống chuyển mạch. AUC: Trung tâm nhận thực. VLR: Bộ ghi định vị tạm trú. HLR: Bộ ghi định vị thường trú. EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị. MSC: Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động( gọi tắt: tổng đài vô tuyến) BSS: Hệ thống con trạm gốc truyền dẫn tin tức. BTS: Đài vô tuyến gốc kết nối cuộc gọi. MS: Máy di động. BSC: Điều khiển trạm gốc. OSS hay OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng. ISDN: Mạng số liệu đa dịch vụ. PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói. CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo gói. PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng. PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng. 2.2. Cấu trúc các hệ thống con 2.2.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS) Hệ thống con chuyển mạch SS của CME20 trên cơ sở công nghệ cho phép độ linh hoạt cao, giá thành hạ nhờ cấu trúc Module AXE SS của CME20 hỗ trợ các giao tiếp ứng dụng của tiêu chuẩn GSM. Bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao, chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác. Đặc tính và chức năng của từng khối ở SS: MSC ( Mobile Services Switching Center - Tổng đài di động) ở 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 trong 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- Gateway Mobile Services Switching Center ). Trong thực tế MSC là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc (BSC). HLR ( Home Location Register - Bộ đăng ký định vị thường trú). HLR là cơ sở dữ liệu trọng tâm quan trọng nhất của hệ thống GSM, ở đó lưu giữ mọi thông tin về thuê bao liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. 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 do AUC cung cấp. VLR( Visitor Location Register - Bộ đăng ký định vị tạm trú). VLR là một cơ sở dữ liệu được nối với một hay nhiều MSC lưu giữ tạm thời dữ liệu thuê bao về vị trí hiện thời của MS đang thuộc vào vùng phục vụ MSC nào, mọi MSC có một VLR và VLR được kết hợp trong phần cứng của MSC. VLR có thể coi như một HLR phân bố. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí của MS ở vùng MSC. Trường hợp MS lưu động và vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC lấy số liệu về MS này từ HLR và thông báo cho HLR vị trí của MS. Sau đó VLR có thể thiết lập cuộc gọi cho MS mà không cần đến HLR. Các chức năng của VLR thường được liên kết với chức năng MSC. MSC Cổng( GMSC) Tổng đài cổng MSC 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( MSC tạm trú). Do vậy trước hết tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết. Tổng đài cổng có một giao diện với các mạng bên ngoài thông qua giao diện của nó nhiệm vụ cổng để kết nối với mạng bên ngoài. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện số 7(CCSN7) để có thể tương tác với các phần tử khác của SS. CCSN7 ( Báo hiệu số 7) Phụ thuộc vào quy định của từng nước, một hãng khai thác GSM có thể có mạng báo hiệu số 7 riêng hay chung. EIR ( Equipment Identity Register - Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị) EIR bảo vệ mạng PLMN khỏi bị sự thâm nhập của các thuê bao trái phép bằng cách so sánh số IMEI của thuê bao này gửi tới khi thiết lập thông tin với số IMEI lưu giữ trong EIR. Nếu không tương ứng thuê bao sẽ không thể truy nhập vào mạng được. EIR kiểm tra tính hợp pháp của ME thông qua số nhận dạng IMEI, ME phụ thuộc vào 1 trong 3 danh sách sau đây: Danh sách trắng (White list) ME được quyền truy nhập và sử dụng dịch vụ đăng ký. Danh sách xám (Gray list) Nghi vấn kiểm tra. Danh sách đen (Black list) Cấm không được truy nhập vào mạng. AUC ( Authencation Center - Trung tâm nhận thực). AUC là một bộ phận trong phần cứng của HLR, AUC có nhiều biện pháp an toàn khác nhau để tránh sự sử dụng trái phép, cho phép bám và ghi lại cuộc gọi. Đường vô tuyến cũng được AUC cung cấp mã bảo mật chống lại sự nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin quan trọng khác về thuê bao và phải được bảo vệ chống lại mọi sự thâm nhập trái phép. Sử dụng bộ mã khóa để nhận thực quyền sử dụng và dịch vụ của thuê bao, bộ ba(Triples) bao gồm: + RAND (Random Number): Số ngẫu nhiên. + SRES ( Signed Response): Mật khẩu. + KC ( Ciphering key): Số mã khóa. + KI ( Subcriber Authentication key): Khóa nhận thực thuê bao. 2.2.2. Hệ thống con trạm gốc (BSS) Ký hiệu: RBS: Trạm vô tuyến gốc. BSC: Đài điều khiển trạm gốc Cấu hình hệ thống: BSC AXE10 RBS200 RBS200 RBS200 Giao tiếp A Giao tiếp A SS Hình I.5: Cấu trúc hệ thống trạm gốc BSS. 4 BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động thông qua giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS. Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với các người sử dụng viễn thông khác. BSS cũng được điều khiển bởi OSS. BSS bao gồm hai loại thiết bị là: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC. BSS cũng điều khiển các mức công suất ở trạm điều khiển cũng như trạm di động. BSS chứa một trạm điều khiển gốc BSC(Base Stution Controller) và một hay nhiều trạm thu phát gốc BTS ( Base Tranferver Station). Khoảng cách giữa hai trạm BSC và BTS nhỏ hơn 10m thì các kênh thông tin có thể nối trực tiếp (chế độ Combine), nếu khoảng cách này lớn hơn thì thông tin truyền giữa BTS và BSC phải thông qua một giao diện Abis (chế độ Remote), một BSC có thể quản lý nhiều BTS theo các cấu hình sau đây: Cấu hình đẳng hướng hình sao (Star Omnidirectional Configuration) Đây là cấu hình BSC điều khiển một số BTS đặt ở xa và dùng anten đẳng hướng. Cấu hình này được sử dụng cho vùng có mật độ thấp.(hình I.6) BTS BTS BTS BTS BTS Hình I.6: Cấu hình đẳng hướng hình sao. Cấu hình MultiDrop Loop. Một số BTS có thể được nối với nhau, đồng bộ 2 hoặc 3 BTS là có thể được nếu như chúng đặt cách nhau không quá 100m. Cấu hình này cũng được sử dụng cho vùng có mật độ, lưu lượng thấp và cho một số giới hạn các BTS. Cấu hình này hơi dư thừa về đường truyền, tuy nhiên trong trường hợp đường nối bị hỏng thì đường lưu thông có thể định tuyến ngược lại( hình I.7) BTS BTS BTS BTS BTS BTS MultiDrop Loop Hình I.7: Cấu hình MultiDrop Loop. Cấu hình phân nhỏ hình sao (Star Sectorised Configuration) Các BTS đặt kiểu định hướng được nối với một BSC, cấu hình này cho phép phục vụ vùng có mật độ cao(hình I.8). BTS BTS BTS BSC BTS BTS BTS BTS BTS BTS Hình I.8: Cấu hình phân nhỏ hình sao. a. Chức năng và đặc tính của BSC Bộ điều khiển trạm gốc (BSC) ở CME20 được thực hiện theo công nghệ AYE điều này làm cho BSC thích hợp và linh hoạt, thích hợp với toàn bộ giải dung lượng từ các ứng dụng nông thôn nhỏ đến thành phố lớn. Khi BSC đủ mạnh điều khiển số lượng lớn RBS(đến 256 ô) nên nó quản lý hiệu quả các tiềm năng vô tuyến BSC ở CME20 được ổn định các chức năng trách nhiệm chính. * Chức năng của BSC. BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một phía của BSC được nối với BTS còn phía kia được nối với MSC của SS. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ với vai trò chủ yếu là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS. Quản lý mạng vô tuyến: Mạng vô tuyến luôn luôn bị sức ép nặng nề về lưu lượng cũng như tốc độ do việc thuê bao ngày càng tăng, nên đòi hỏi phải tổ chức lại cấu hình để quản lý ngày càng tăng, cũng như các thống kê khác nhau được thu thập ở BSC thì các phép đo là số lượng của các cuộc gọi bị mất các chuyển giao thành công và thất bại, lưu lượng của một ô, môi trường vô tuyến…Các chức năng này theo giải đặc biệt để theo dõi các sự kiện được sử dụng để phát hiện các sự cố của mạng vô tuyến. Quản lý trạm vô tuyến: BSC quản lý các tiềm năng vô tuyến của RBS và điều khiển chất lượng RBS bằng cách kiểm tra phần mềm và phần đầu P vòng ở đường tiến. Điều khiển nối thông máy di động: Thiết lập, nối thông, chuyển giao và giải phóng các cầu nối. Quản lý mạng truyền dẫn: BSC lập cấu hình, dành và giám sát các mạch 64Kbit/s đến các trạm vô tuyến gốc, nó cũng điều khiển trực tiếp một chuyển mạch ở xa nằm trong RBS để sử dụng hiệu quả các mạch 64Kbit/s. BSC chịu trách nhiệm giám sát các mạch đến MSC và ra lệnh chặn các mạch bị sự cố. Tập trung lưu lượng: BSC cũng có thể tự cân đối, phân bố của các tải giữa các ô của mình. * Đặc tính của BSC. Cấu hình của BSC cực đại phục vụ tới 512 máy thu ở 256 ô tương đương với 100.000 thuê bao. Một BSC với 30 TRX(Transceiver - máy thu phát là kích thước tối thiểu phù hợp đặt vào 3 tủ máy). b. Chức năng và đặc tính của BTS Một BTS bao gồm các thiết bị thu, phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU(Transcoder and Rate Adaptation Unit). TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù cho GSM được tiến hành. * Chức năng của BTS: Các chức năng tiềm năng chung (quảng bá qua thông tin hệ thống, tìm gọi yêu cầu kênh từ MS, ấn định tức thời). Các chức năng tiềm năng riêng(đưa kênh vào hoạt động, hủy hoạt động kênh khởi đầu một mã, phát hiện chuyển giao). Các chức năng kênh mặt đất (chuyển đổi mã hóa tiếng, thích ứng tốc độ, điều khiển trong băng tải của TRAU ở xa VAD/DTX, truyền dẫn không liên tục DTX). Mã hóa và ghép kênh (ghép kênh ở cường độ vô tuyến, mã hóa và ghép xen kênh, mật mã, giải mã). Điều khiển hệ thống con vô tuyến(đo chất lượng, đo đồng bộ thời gian, điều khiển công suất của TRS và MS, phát, thu, sự cố đường truyền vô tuyến). Điều khiển TRX(LAPD, báo cáo lỗi, sự cố lỗi thông, chuẩn tần số, số khung). Khởi động hệ thống và nạp phần mềm(khởi động hệ thống, khởi động lại). Lập cấu hình (phát vô tuyến, thu vô tuyến, điều khiển vô tuyến, kết hợp kênh lôgíc ấn định nhận dạng ô). Điều khiển bảo dưỡng tại chỗ: chức năng này để khai thác, bảo dưỡng tại chỗ có thể sử dụng không cần nối với BSC. * Đặc tính của BTS: Tính tin cậy: Tính modul và chất lượng sản phẩm cao đảm bảo mức độ tin cậy cao. Tính bảo dưỡng: Tăng nên nhờ việc đánh dấu hợp lý các khối phòng ngừa được và giữ ở mức tối thiểu nhờ hệ thống có giám sát tự động. Giá thành của chu kỳ tuổi thọ: việc giảm giá thành của chu kỳ tuổi thọ đạt được nhờ sự kết hợp của giải pháp hệ thống với giám sát tự động, tính modul, tính dự phòng và tính tin cậy cao. 2.2.3. Trạm di động (MS - Mobile Station) * Cấu hình của MS: Tổ hợp nghe nói Phần thao tác Loa Micro Phần điều khiển Phần vô tuyến Bộ lọc sông công Hình I.9:Sơ đồ khối của MS. Phần thao tác nó được thực hiên bởi MP được kết hợp với tổ hợp nghe nói, phần này chứa bàn phím và màn hiển thị. Phần điều khiển có các chức năng sau: + Sigrathing số liệu ở đường vô tuyến. + Điều khiển vô tuyến (chọn kênh, mở đường kênh…). + Thông tin với phần thao tác. Phần vô tuyến gồm máy thu, máy phát, kênh khuyếch đại công suất có chức năng như phần vô tuyến cơ sở(giao tiếp vô tuyến tổng đài EIR, nguồn nuôi). Bộ lọc song công để sử dụng đồng thời thu phát chung một Anten. Loa và Micro có thể lắp bổ sung khi không nhấc máy. * Công suất - chế độ sử dụng: Trạm di động MS của GSM được phân ra thành 5 loại với công suất đỉnh danh định như sau: Loại 1 20W Lắp trên xe - xách tay Loại 2 8W Lắp trên xe - xách tay Loại 3 5W Cầm tay Loại 4 2W Cầm tay Loại 5 0,8W Cầm tay Các máy di động phải có khả năng giảm công suất ra của máy phải mỗi nấc 2dB theo lệnh từ một trạm gốc. Trạm di động được chia làm 3 loại chính + Loại lắp trên xe: Loại này có anten lắp ngoài vỏ xe. + Loại xách tay: Loại này anten không gắn với phần thiết bị chưa kết cuối di động (Mobile Tepmination) loại này có thể thực hiện tất cả các mức công suất cần thiết trong hệ thống. + Các máy cầm tay: Anten có thể gắn với phần thiết bị chứa kết cuối di động, loại này có thể lắp trên ô tô với một bộ giao tiếp ở ô tô. Giao tiếp này cho phép nạp ắc quy và nối ghép với anten lắp bên ngoài. Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhận thấy của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô, thiết bị xách tay hoặc thiết bị cầm tay. Loại thiết bị nhỏ cầm tay là phổ biến nhất có thể kết nối với máy tính cá nhân, máy fax… Cấu trúc của MS : MS = ME + SIM Thiết bị di động ME: ME ( Mobile Equipment) được phân bố bằng IMEI. IMEI = TAC + FAC + SNR + SP TAC: Terminal Approval Code FAC: Finally Assmbly Code SNR: Serial Number SP : Spare bit Thiết bị di động là phần cứng được thuê bao sử dụng để truy nhập vào mạng như máy điện thoại, máy fax, máy tính…Mỗi phần cứng lưu giữa một số nhận dạng IMEI (International Mobile Equipment Identity) duy nhất cho phép phát hiện ra thiết bị di động khi bị đánh cắp. ME thực hiện một số chức năng sau đây: Kết cuối truyền dẫn vô tuyến. Quản lý kênh truyền dẫn vô tuyến. Cung cấp giao tiếp người - máy cho người sử dụng. Mã hóa/giải mã thoại. Bảo vệ, chống lỗi cho tất cả các thông tin được gửi qua đường vô tuyến. Điều khiển và sắp xếp báo hiệu của người sử dụng đến từ PLMN. Điều khiển số liệu người sử dụng và sắp xếp điều khiển luồng cho các dịch vụ số liệu dị bộ xuyên suốt. Thích ứng giữa tốc độ kênh vô tuyến và tốc độ người sử dụng. Hỗ trợ đầu cuối. Quản lý di động. Khối nhận dạng thuê bao(SIM - Subscriber Identity Module): SIM là một card thông minh được chế tạo theo tiêu chuẩn ISO chứa các thông tin liên quan đến thuê bao và bảo mật. Khi không có SIM thì MS không thể thâm nhập được vào mạng trừ trường hợp cuộc gọi khẩn cấp được mạng cho phép. Một số định nghĩa về SIM : SIM card IC là một modul có một giao tiếp với bên ngoài theo tiêu chuẩn ISO về card IC SIM có thể là một bộ phận của card đa dịch vụ, trong đó viễn thông di động GSM là một trong các ứng dụng. SIM dạng cắm, một modul riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hóa trong hệ thống GSM, nó được dự định lắp bán cố định ở ME. ME di động không có SIM. Khai thác mạng GSM là khai thác khi thiết lập hoạt động xóa một cuộc gọi ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau khi nó nằm trong khai thác mạng GSM. + Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao thực hiện cơ chế nhận thực, tạo khóa mật mã. + Khai thác quản lý PIN người sử dụng. + Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao. Quản lý PIN (Personal Identification Number - Số nhận dạng cá nhân): SIM phải có khả năng xử lý một số nhận dạng cá thể quyết định có sử dụng chức năng PIN bằng một chức năng cấm PIN - SIMME. Chức năng này có thể bị chặn khi đăng ký thuê bao PIN sai nhiều lần làm chặn SIM cả khi rút SIM ra hay tắt MS. Chặn giải tỏa SIM: Khóa giải tỏa chặn có nhận là số có 8 chữ số. Nếu đưa liên tiếp 10 lần chữ sai vào, SIM bị chặn ngay cả khi rút SIM ra hay tắt MS . Trong SIM lưu giữ một số thông tin sau đây: Số sêri: là số đơn trị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản xuất, hệ điều hành. Trạng thái SIM ( chặn hay không chặn). Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI. Khóa nhận thực: mục đích của việc nhận thực là bảo vệ mạng chống lại việc sử dụng trái phép. Khóa mật mã: khóa được tính khi diễn ra thủ tục nhận thực rồi được lưu giữ ở MS và BTS để mật mã/giải mật mã luồng bít trên kênh vô tuyến. Số trình tự khóa mật mã CKSN: được MSC/VLR cung cấp dùng để kiểm tra xem có sự mâu thuẫn giữa khóa mật mã ở MS và khóa mật mã ở thiết bị mạng hay không. Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời IMSI: được MSC/VLR tạo lập và cung cấp cho mỗi IMSI khi một thuê bao di động yêu cầu mọi thủ tục để đảm bảo an toàn do không phải giữ lại IMSI trên đường truyền. Loại điều khiển thâm nhập thuê bao: cho biết khả năng thâm nhập vào mạng của MS khi mạng bị quá tải. Mã số nhận dạng cá nhân PIN: ban đầu được nạp ở thời điểm đăng ký, sau đó người sử dụng có thể thay đổi tùy ý để đảm bảo quyền sở hữu. Khi PIN bị đưa vào sai 3 lần liên tiếp thì SIM sẽ bị chặn. Số nhận dạng._. vùng định vị LAI: nhận dạng vùng định vị hiện thời của thuê bao. Số thuê bao di động MSISDN: bao gồm mã vùng, mã quốc gia và số máy thuê bao. Tính năng máy di động(MS): MS có 2 tính năng, tính năng bắt buộc và tính năng tùy chọn. Tính năng bắt buộc phải được thực hiện chức năng chúng còn là tính năng của MS. Việc thực hiện các tính năng tùy chọn được dành cho ý muốn của nhà sản xuất. Đối với mọi tính năng MS như hiện nay và trong tương lai, các nhà sản xuất phải có trách nhiệm đảm bảo cho các tính năng MS sẽ không gây mâu thuẫn với giao tiếp vô tuyến, cũng như không gây nhiễu đến mạng và các MS khác hay bản thân MS của mình, để sử dụng các tính năng MS một cách đơn giản và thống nhất độc lập với kiểu MS mà hãng sản xuất MS cần có sự phối hợp điều khiển tập hợp các tính năng phù hợp do các nhà sản xuất cùng kết hợp lại với nhau. Các tính năng bắt buộc. Hiển thị số bị gọi. Hiển thị các tín hiệu trong quá trình tiến hành cuộc gọi. Chỉ thị quốc gia / mạng PLNM. Chọn quốc gia / mạng PLMN. Chỉ thị nghiệp vụ. Các tính năng tùy chọn. Quản lý nhận dạng đăng ký thuê bao. Chỉ thị thông báo ngắn. Gọi số thoại cố định. Lặp lại số thoại. Khai thác không nhấc máy. Cấm các cuộc gọi ra. Cấm sử dụng trái phép. Chỉ thị chất lượng thu. Máy đo các đơn vị tính các cuộc gọi. Máy di động nhiều người sử dụng(MNMS). 2.2.4. Hệ thống con khai thác và hỗ trợ (OSS) OSS thực hiện 3 chức năng chính sau đây: a. Khai thác và bảo dưỡng mạng Khai thác là các hoạt động cho phép các nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao(Handover) giữa hai ô…Nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố. ở hệ thống viễn thông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm. Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố hỏng hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác, các thiết bị hiện đại có thể tự phát hiện một sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra các công việc trên có thể thực hiện tự động. Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý 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, mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy sử dụng phần mềm có khả năng xử lý mạnh, nhanh và chính xác. Theo tiêu chuẩn của GSM hệ thống này được gọi là OMC( Operation and Mainternance Center - Trung tâm khai thác và bảo dưỡng). b. Quản lý thuê bao Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao, có nhiệm vụ nhập và xóa thuê bao khỏi mạng, đăng ký thuê bao cũng khá phức tạp vì nó bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung, nhà khai thác phải thâm nhập được các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng nữa của nhà khai thác là vấn đề tính cước cuộc gọi, cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng. Chẳng hạn nối HLR với các giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao. SIM card cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao. c. Quản lý thiết bị di động Được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị (EIR) thực hiện. EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS .EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị di động, một thiết bị không được sẽ bị cấm. 2.3. Cấu trúc địa lý mạng Mạng thông tin di động là mạng không dây, các thuê bao là di động nên có hai vấn đề lớn được đặt ra là quản lý di động MM (Mobility Management ) và quản lý tiềm năng vô tuyến (Radio resource Management). Mọi mạng điện thoại đều cần một cấu trúc nhất định để định tuyến cho các cuộc gọi đến và đi tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi, ở một mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. 2.3.1. Tổng đài vô tuyến cổng ( Gateway - MSC) PSTN X GSM - PLMN GMSC X X PLMN Hình I.10: Vùng mạng GSM/PLMN các đường truyền giữa các mạng khác nhau. Tổng đài vô tuyến cổng( Gateway - MSC) làm việc như một tổng đài trung kế vào cho mạng GSM/PLMN. Nó thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi kết cuối di động, cho phép hệ thống định tuyến các cuộc gọi đến nơi nhận cuối cùng của chúng là các trạm di động bị gọi .Tất cả các cuộc gọi đến GSM/PLMN sẽ được định tuyến đến một hay nhiều GMSC. 2.3.2. Vùng phục vụ MSC/VLR Vùng MSC là một bộ phận mạng của một MSC quản lý. Để định tuyến cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ nối đến MSC ở vùng phục vụ mà thuê bao đang ở trong vùng phủ sóng. Vùng phục vụ là một bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm này được ghi lại ở một bộ định vị tạm trú VLR, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR. 2.3.3. Vùng định vị (Location Area) Vùng định vị là một phần cứng của vùng MSC/VLR, mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành nhiều vùng định vị, mà ở đó trạm di động có thể tự do di chuyển không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR, vùng định vị có nhiệm vụ khi có thông báo tìm gọi nó sẽ phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị có thể có một số ô và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng chỉ một MSC/VLR. Vùng được nhận dạng bởi hệ thống bằng LAI (nhận dạng LAI và được hệ thống sử dụng tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động). * Ô(Cell): Ô là một phần của vùng định vị, vùng định vị được chia thành nhiều ô, ô là một vùng bao phủ vô tuyến được nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu(CGI). Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc vì mỗi ô là một BTS. 2.4. Kết luận Chương này chủ yếu nghiên cứu về cấu trúc mạng GSM. Trong đó đã đi sâu nghiên cứu về các hệ thống con của mạng GSM, và tìm hiểu về cấu trúc hệ thống trạm gốc BSS cũng như đưa ra được một số cấu hình đang được sử dụng. Chương 3 giao diện trong mạng 3.1. Phân bố giao diện Giao diện là nơi mà hai các thực thể chức năng trao đổi thông tin với nhau qua một giao thức nhất định. VLR MSC HLR EIR VLR MSC BSC BTS D B G E AUC HLR Abis Um A C B F MS Hình I.11: Các giao diện trong một mạng. 3.2. Các chức năng thực hiện tại các giao diện a. Giao diện Um ( Giao diện vô tuyến - Air Interface) Là giao diện quan trọng nhất trong thông tin di động dùng lớp giao thức truy nhập liên kết LAPDm thực hiện trao đổi thông tin: thiết lập cuộc gọi, cập nhật, chuyển giao…. b. Giao diện Abis . Sử dụng lớp giao thức LAPD trao đổi thông tin điều khiển giữa BTS và BSC. c. Giao diện A. Sử dụng lớp giao thức BSSAP ( phần ứng dụng trạm gốc ), trao đổi thông tin giữa MSC ô BSC. d. Giao diện B. Sử dụng lớp giao thức MAP ( phần ứng dụng di động), trao đổi thông tin giữa VLR ô MSC. e. Giao diện C. Sử dụng lớp giao thức MAP, trao đổi thông tin giữa HLR ô MSC( thông tin thường trú) hoặc lấy thông tin từ AUC. f. Giao diện D. Sử dụng lớp giao thức MAP, trao đổi thông tin giữa HLR ô VLR. g. Giao diện E. Sử dụng lớp giao thức MAP/ISUP, trao đổi thông tin giữa các MSC với nhau. h. Giao diện F. Sử dụng giao thức MAP, trao đổi thông tin giữa EIR ô MSC, kiểm tra thiết bị. 3.3. Kết luận Chương này chủ yếu tìm hiểu vế giao diện trong mạng trong đó có phân bố về giao diện và các chức năng để có thể thực hiện tại các giao diện như giao diện Um, giao diện Abis , giao diện A… Chương 4 Giao tiếp vô tuyến - Giao tiếp vô tuyến số Giao tiếp vô tuyến là tên chung của đầu nối giữa MS và BTS, giao tiếp sử dụng khái niệm TDMA với một khung TDMA cho một tần số sóng mang. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian( từ Ts0 đến Ts7 ) hướng từ BTS đến MS là đường xuống và đường lên. 4.1. Khái niệm về các kênh trên giao tiếp Vô tuyến Mạng GSM được dành 124 sóng mang song công khoảng cách giữa 2 sóng mang đường lên xuống là 45MHz, khoảng cách giữa 2 sóng mang cùng chiều là 200MHz. Đường lên các sóng mang nằm ở dải tần (890 á 915)MHz. Đường xuống các sóng mang nằm ở dải tần (935 á 960)MHz. Mỗi sóng mang lại được chia thành các kênh vật lý theo kỹ thuật TDMA. Có tất cả các kênh vật lý trên một sóng mang mỗi kênh ứng với 1 khe thời gian được đánh số từ Ts0 đến Ts7. ở Việt Nam, GSM sử dụng băng tần đường lên 890,2 á 898,4 MHz và đường xuống 935,2 á 934,4 MHz. Mỗi tần số sóng mang 200 MHz trên mỗi sóng mang thực hiện ghép kênh theo thời gian, ứng với mỗi khung TDMA ta có số kênh bằng: 124*8 = 992(kênh). 4.2. Kênh vật lý Một Ts của một khung TDMA ở một sóng mang là một kênh vật lý thì một sóng mang ở GSM có 8 kênh vật lý, thông tin phát đi từ một Ts gọi là cụm Burst. 4.3. Kênh lôgic Có nhiều loại kênh thông tin được truyền giữa trạm thu, trạm phát từ (BTS) và thuê bao(MS). Mỗi kênh lôgic được dùng cho một loại thông tin cụ thể, có thể chia loại kênh lôgic thành 2 loại kênh lưu thông và kênh điều khiển. 4.3.1. Kênh lưu thông TCH ( Tranffic Channel) Kênh này mang tiếng được mã hóa hay số liệu của người sử dụng là kênh đường lên và xuống điểm tới điểm. Hai dạng kênh được định nghĩa: + Bm hay kênh TCH toàn quốc mang thông tin hay số liệu ở tốc độ 22,8Kbit/s. + Lm hay kênh TCH bán tốc độ mang thông tin hay số liệu ở tốc độ 11,4Kbit/s. 4.3.2. Kênh điều khiển CCH(Control Channel) Kênh điều khiển CCH gồm 3 loại kênh đó là kênh quảng bá, kênh điều khiển chung, kênh điều khiển riêng. + Kênh quảng bá BCH (Broatcast Channel): * Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel) kênh này mang thông tin để hiệu chỉnh tần số của MS, là kênh đường xuống điểm tới đa điểm. * Kênh đồng bộ SCH (Synchronization Channel) kênh này mang thông tin để đồng bộ khung(số khung TDMA) của MS và nhận dạng BTS (BSIC) kênh đường xuống điểm tới đa điểm. * Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broatcast Control Channel) kênh này phát quảng bá thông tin chung trên cơ sở một kênh cho BTS( thông tin riêng của ô) kênh đường xuống điểm tới đa điểm. + Kênh điều khiển chung CCCH(Common Control Channel). * Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel) kênh này dùng để tìm gọi MS, kênh đường xuống điểm tới điểm. * Kênh thâm nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel) kênh này được MS sử dụng để yêu cầu dành một SDCCH hoặc để trả lời tìm gọi, hoặc để thâm nhập khi khởi đầu hoặc đăng ký cuộc gọi, kênh đường lên điểm tới điểm. * Kênh cho phép thâm nhập AGCH( Access Grant Channel) kênh này được sử dụng để dành một SDCCH cho một MS là kênh đường xuống điểm tới điểm. + Kênh điều khiển dành riêng DCCH( Dedicated Control Channel). * Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH (Stand Dedicated Control Channel) được dùng cho báo hiệu hệ thống khi thiết lập cuộc gọi trước khi ấn định một TCH. Quá trình đăng ký và nhận thực được tiến hành ở đây, kênh đường lên xuống điểm tới điểm. * Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH( Slow Associated Control Channel) được liên kết với một TCH hay một SDCCH. Đây là kênh số liệu liên tục, mạng thông tin liên tục như thông báo đo đạc từ trạm di động về cường độ tín hiệu từ ô hiện thời và ô lân cận. Thông tin này cần cho chức năng chuyển giao, nó cũng được dùng để điều khiển công suất và đồng bộ thời gian, là kênh đường lên điểm tới điểm. * Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH(Fast Associated Control Channel) được liên kết với một TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp. Điều này có nghĩa là nếu trong quá trình truyền dẫn bỗng nhiên cần trao đổi thông tin báo hiệu với hệ thống ở tốc độ cao hơn nhiều so với khả năng của của SACCH. Khi đó các cụm 20ms được lấy cắp cho mục đích báo hiệu. Đây là trường hợp cho chuyển giao(handover), người sử dụng sẽ không nghe thấy giai đoạn khi bộ giải mã tiếng thay thế 20ms tiếng thiếu bằng một chuỗi nội suy. 4.4. Cụm (Burst) Cụm là một khuôn mẫu thông tin ở một khe thời gian trên kênh TDMA, cứ 8 khe thời gian một lần TDMA được phát đi thì có một cụm của một loại hệ thông tin (xét từ MS). * Cụm bình thường NB (Normal Burst). Cụm này được dùng để mang thông tin ở TCH và các kênh điều khiển trừ RACH, SCH, FCCH. TB3 Các bít được mật mã 58 Chuỗi hướng dẫn 26 Các bít được mật mã 58 TB3 GP 8,25 0,577ms 156,25 bít Các bít được mật mã gồm 57 bít số liệu hay tiếng và một “cờ lấy cắp” chỉ thị xin cụm này có bị cờ lấy cắp cho FACCH hay không. Chuỗi hướng dẫn là một mẫu bít biết trước để bộ cân bằng có thể thành lập một mô hình kênh. Sở dĩ chuỗi hướng dẫn được đặt ở giữa vì kênh này luôn luôn thay đổi. Khi đặt nó ở đây có thể hy vọng rằng kênh này không quá khác khi nó tác động lên chuỗi thông tin. Nếu ta đặt chuỗi hướng dẫn ở đầu cụm thì mẫu kênh do ta tạo ra sẽ không đúng đối với các bít cuối cụm. Các bít đuôi TB luôn là “ 0,0,0, ” các bít này giúp bộ cân bằng xác định đầu vào, đầu cuối của mẫu bít. Khoảng bảo vệ GP là một khoảng trống cho phép máy phát dịch lên dịch xuống trong giới hạn do khuyến nghị của GSM quy định( với 8,25 bít tương ứng với 30micro giây). * Cụm hiệu chỉnh tần số: Cụm này sử dụng để điều chỉnh tần số của MS, nó tương đương sóng mang chưa bị điều chế. Lặp lại của một cụm gọi là FCCH (Frequency Correction Channel). TB 3 Các bít cố định 0 142 GP 8,25 TB 3 0,577ms 156,25bít Các bít cố định đều là “ 0 ” nên bộ điều chế sẽ cung cấp sóng mang không bị điều chế. * Cụm đồng bộ SB: Cụm này dùng để đồng bộ thời gian của MS, nó chứa một chuỗi đồng bộ dài dễ dàng nhận biết và mang thông tin của khung TDMA cùng với mã nhận dạng cơ sở BSIC. Các lặp lại của cụm này được gọi là SCH. Số khung giúp MS biết loại kênh lôgic đang được truyền ở bảng điều khiển. Một chu trình đánh số khung là 3,5 giờ, với mỗi khung TDMA thời gian là 6,615ms. TB 3 Các bít được mật mã 39 GP 8,25 TB 3 0,577ms 156,25bít Chuỗi đồng bộ 64 Các bít được mật mã 39 * Cụm thâm nhập(AB): sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và có GP để dành cho phát cụm từ trạm di động. TB 3 Các bít cố định 41 GP 68,25 TB 3 0,577ms 156,25bít Các bít được mật mã 36 * Cụm giải mã: Cụm này được phát đi từ BTS trong khi không mang thông tin. Khuôn mẫu giống như cụm bình thường với các bít mật mã được thay bằng các bít hỗn hợp có một mẫu bít xác định. 4.5. Kết luận Chương này nghiên cứu về giao diện vô tuyến hay giao tiếp vô tuyến số. Trong đó tìm hiểu về một số kênh như kênh vật lý, kênh logic. Cơ bản đã nghiên cứu được 2 kênh đó là kênh điều khiển và kênh lưu thông. Chương 5 Số nhận dạng trong GSM 5.1. Kế hoạch đánh số Toàn bộ mạng GSM/PLMN được chia thành các vùng theo kế hoạch đánh số. Trong từng vùng có thể tiếp cận mọi thuê bao bằng cách quay số thuê bao SN( Subcriber Number). Mọi thuê bao thuộc một mạng GSM/PLMN được đăng ký tại bộ ghi định vị thường trú HLR. Phụ thuộc vào kế hoạch lập mạng, số HLR có thể lớn hơn một có nghĩa là sự phân chia đầu tiên của mạng sẽ ở mức HLR các vùng HLR khác nhau đánh số khác nhau. Lưu ý rằng sự phân chia mạng chỉ cần để đánh số địa chỉ cho các HLR khác nhau, không liên quan đến các vùng phục vụ của MSC/VLR. Có thể tách riêng cho kế hoạch đánh số cho mạng GSM/PLMN bằng một mã trung kế, mã nơi nhận trong nước NDC( National Destination Code) riêng hay kết hợp chung vào kế hoạch đánh số mạng điện thoại ở mức hợp lý. 5.2. Số ISDN của máy di động (MSI - SDN) Theo khuyến nghị của CCITT có thể trình bày số điện thoại di động hay số danh bạ cần quay như sau: Mã quốc gia + Mã vùng nhận + Số thuê bao (CC) trong nước(NDC) (SN) MSISDN = CC + NDC + SN MSISDN là số nhận dạng duy nhất của một thuê bao ở kế hoạch đánh số mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. Mỗi thuê bao được nối đến một bộ ghi định vị thường trú (HLR). Theo khuyến nghị của CCITT độ dài MSISDN sẽ phụ thuộc vào cấu trúc và kế hoạch đánh số của từng hãng khai thác. 5.3. Nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI) Để nhận dạng đúng trên đường vô tuyến và trong cả mạng GSM/PLMN mỗi thuê bao được dành riêng cho một nhận dạng hệ thống. Nhận dạng này được lưu ở Modul nhận dạng thuê bao (SIM) cũng như là ở bộ ghi định vị thường trú(HLR). Đăng ký ở hệ thống và ở VLR là đăng ký tạm thời. IMSI bao gồm 3 phần sau: Mã quốc gia + Mã mạng + Số nhận dạng di động(MCC) di động(MDC) trạm di động(MSIN) IMSI = MCC + MDC + MSIN IMSI: Nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI là thông tin để nhận dạng duy nhất một thuê bao cho GSM/PLMN theo khuyến nghị của GSM. IMSI có độ dài cực đại là 15 số. (MCC :3; MNC:1-2; MSIN: cực đại là 11 số). Tất cả các thông tin về thuê bao liên quan đến mạng thuê bao đều được chứa ở IMSI. 5.4. Số lưu động của trạm di động(MSRN) và chức năng hỏi đáp định tuyến cuộc gọi HLR biết rằng MS đang ở MSC/VLR vào, để cung cấp một số tạm thời cho việc định tuyến HLR yêu cầu MSC/VLR hiện thời gắn một số lưu động của trạm di động(MSRN) cho thuê bao di động và gửi lại cho nó. Khi nhận được MSRN, HLR gửi nó đến MSC cổng, lúc này là tổng đài cổng có thể hướng cuộc gọi đến tổng đài MSC/VLR nơi thuê bao bị gọi hiện đang đăng ký. Chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi là một phần của phần ứng dụng MAP. Toàn bộ số liệu trao đổi giữa GMSC - HLR - MSC/VLR để hỏi đáp được gửi đi ở mạng báo hiệu số 7(CCSN7). Số lưu động MSRN bao gồm: Mã quốc gia + Mã vùng nhận + Số thuê bao. (CC) trong nước(NDC) (SN) (SN trong trường hợp này là địa chỉ của tổng đài MSC) MSRN = CC + NDC + SN 5.5. Định nghĩa tất cả các số nhận dạng của mạng Các số của GSM/PLMN. + Số ISDN của MS (MSISDN). Đây là số nhận dạng một đăng ký thuê bao của GSM/PLMN trong kế hoạch đánh số mạng PSTN/ISDN. MSISDN = CC + NDC + SN NDC : Mã vùng trong nước. SN : Số thuê bao nhận dạng thuê bao. CC : Mã quốc gia để nhận dạng nước. + Số lưu động của máy di động(MSRN). MSRN = CC + NDC + SN + SN: Số thuê bao (nhận dạng MSC/VLR). Các nhận dạng thuê bao di động Quốc tế(IMSI). Đây là nhận dạng riêng của thuê bao ở mạng GSM/PLMN IMSI = MCC + MNC + MSIN MCC : Mã quốc gia( 3 số ) để nhận dạng quốc gia có thuê bao bị gọi. MNC: Mã của mạng di động(1 - 2 số) để nhận dạng mạng di động được gọi trong nước. MSIN: Số nhận dạng MS( 11 số) để nhận dạng một thuê bao di động trong một mạng GSM/PLMN. Nhận dạng thuê bao sử dụng tạm thời( TMSI ) được sử dụng bí mật riêng cho các thuê bao. Cấu trúc: Do cơ quan quản lý chọn không quá 4 byte. Nhận dạng thiết bị trạm di động quốc tế (IMEI) được sử dụng để nhận dạng thiết bị. IMEI = TAC + FAC +SNR +SP TAC : Mã công nhận kiểu do bộ phận GSM trung tâm xác định. FAC : Mã lắp ráp lần cuối để xác định nhà sản xuất. SNR : Số xê ry máy. SP : Dự phòng. Nhận dạng vùng định vị (LAI) được sử dụng để định vị thuê bao di động. LAI = MCC + MNC + LAC LAC: Mã vùng định vị để xác định vùng định vị ô của một mạng GSM/PLMN Nhận dạng ô toàn cầu(CGI). CGI = MCC + MNC + LAC + CI CI: Nhận dạng ô để xác định một ô định vị ở một vùng định vị. Nhận dạng trạm gốc cho phép MS phân biệt các BTS khác nhau. BSIC = MNC + BCC + MNC BCC : Mã màu trạm gốc để nhận dạng gốc. 5.6. Các trường hợp và thủ tục thông tin 5.6.1. Tổng quan Trước khi khảo sát các thủ tục thông tin khác nhau, hãy khảo sát các tình huống đặc biệt của một PLMN có tất cả các thuê bao di động vì thế ta quan sát một MS ở một số tình huống sau đây: + MS tắt máy : Mạng không tiếp cận đến máy vì MS không trả lời thông báo tìm gọi. Nó sẽ không thông báo cho hệ thống về sự thay đổi vùng định vị(nếu có), và MS được coi là rời mạng. + MS bật máy trạng thái dỗi: Hệ thống có thể tìm gọi MS thành công, MS được coi là nhập mạng. Trong khi chuyển động MS luôn luôn kiểm tra rằng nó luôn được nối đến một kênh quảng bá được thu tốt nhất. Quá trình này được gọi là lưu động(Roaming). MS cần thông báo cho hệ thống về các thay đổi vùng định vị, quá trình này được gọi là cập nhật vị trí. + MS bận: Mạng vô tuyến có một kênh thông tin (kênh tiếng) dành cho luồng số liệu mới và từ MS trong quá trình chuyển động MS phải có khả năng chuyển đến một kênh thông tin khác. Quá trình này gọi là chuyển giao(Handover). Để quyết định chuyển giao hệ thống diễn giải thông tin nhận được từ MS và BTS, quá trình này gọi là định vị. 5.6.2. Lưu động và cập nhật vị trí Khả năng chuyển động vô định đồng thời với việc thay đổi “nối thông” MS ở giao diện vô tuyến, ở thời điểm cần thiết để đảm bảo chất lượng thu được gọi là Roaming. Trong trường hợp này MS dỗi và chuyển động liên tục xa rần BTS của ô làm cho tín hiệu yếu dần. MS sẽ tìm chọn một tần số tốt nhất BCH/CCCH từ BTS thuộc ô lân cận và tự khóa đến tần số này. Sau đó MS sẽ tiếp nhận thông báo quảng bá khi tín hiệu tần số mới còn đủ tốt. Mạng mặt đất sẽ không tham gia quá trình thay đổi tần số BCH/CCCH. Roaming giữa các vùng định vị khác nhau của cùng một vùng phục vụ MSC/VLR và cập nhật vị trí. VLR MSC (1) Yêu cầu cập nhật vị trí (2) (3) Công nhận cập nhật vị trí Hình I.12: Cập nhật vị trí khi lưu động ở cùng một vùng phục vụ. (2): Cập nhật vị trí ở MS, MS thuộc về LA mới (Location Area). Roaming giữa các vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau và cập nhật vị trí. Với cuộc gọi vào cho MS, tuyến đi qua mạng khi MS di chuyển đến một vùng MSC/VLR khác cũng sẽ khác nhau. Để tìm được tuyến đúng MSC/VLR sẽ phải cập nhật HLR về vị trí của MSC/VLR cho MS. Sau khi quá trình này thành công, hệ thống sẽ hủy bỏ vị trí cũ và từ thông báo hủy bỏ của HLR, MSC/VLR cũ sẽ xóa vị trí cũ của MS. HLR HLR MSC HLR MSC (3) Tiếp nhận vị trí (5) Xoá vị trí (6) Tiếp nhận xoá (4) Công nhận cập nhật vị trí (1) Yêu cầu cập nhật vị trí Hình I.13: Cập nhật vị trí khi lưu động giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau. 5.6.3. Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu - Rời mạng Sau khi bật máy MS sẽ quét hết 124 tần số trong GSM tìm ra tần số chứa thông tin quảng bá và thông tin tìm gọi BCH/CCCH. Sau đó MS sẽ tự khóa đến tần số này nhờ hiệu chỉnh tần số thu và thông tin đồng bộ. Vì là lần đầu nhập mạng lên MS không có chỉ thị nào về nhận dạng vùng định vị mới MS gửi đi một thông báo cập nhật vị trí nhập mạng đến MSC/VLR để thâm nhập mạng. MSC/VLR sẽ đánh dấu trường dữ liệu của MS bằng một cờ nhập mạng có liên quan tới IMSI. * Thủ tục rời mạng(liên quan đến IMSI) cho phép MS thông báo với mạng là thuê bao di động sẽ tắt nguồn - chấm hết tìm gọi thuê bao. Khi thu được thông báo đã rời mạng MSC/VLR đánh dấu với IMSI đã rời mạng tương ứng. HLR MSC BSC MS IMSI rời mạng Tắt nguồn Hình I.14: Thủ tục rời mạng. 5.6.4. Gọi đến MS Xét trường hợp một cuộc gọi đến MS từ một thuê bao PSTN. ( PSTN GSM/PLMN GMSC HLR VLR MSC BSC B A Hình I.15: Đường nối được thiết lập từ MSC/VLR đến MS, từ thuê bao A đến thuê bao B hoàn thành. Lần lượt các thông tin được trao đổi phân tích từ GMSC đến VLR của vùng phục vụ. Nhờ báo hiệu số 7 và bộ ghi định vị thường trú HLR đường nối sẽ được thiết lập từ GMSC đến MSC/VLR. Sau đó MSC/VLR gửi thông báo tìm gọi đến các BTS trong vùng định vị và được BTS phát đi trong đường vô tuyến. MS nhận đủ được thông báo này sẽ trả lời và được gán vào một kênh thông tin àcuộc gọi được nối thông đến MS ở đường vô tuyến. 5.6.5. Gọi từ MS Sau khi thâm nhập mạng bằng thông báo trên CCCH, MS được dành một kênh riêng. Khi được phép của MSC/VLR, MS gửi đi một thông báo thiết lập cuộc gọi cùng các chữ số của số thuê bao B. Số này được phân tích tại MSC/VLR hoặc ở tổng đài chuyển tiếp PSTN. Sau khi đường nối đến thuê bao B đã sẵn sàng, MS được chuyển đến một kênh thông tin riêng. Cuộc gọi được tiến hành. Tổng đài chuyển tiếp PSTN PLMN VLR MSC Hình I.16: Gọi từ MS đến thuê bao B cố định. 5.6.6. Tìm gọi Cuộc gọi đến MS sẽ được định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký. Khi đó MSC/VLR sẽ gửi đi một thông báo tìm gọi đến MS. Thông báo này được phát đi quảng bá trên toàn vùng định vị LA nghĩa là tất cả các BTS trong LA sẽ gửi thông báo tìm gọi đến MS. Khi chuyển động ở LA và “nghe” thông tin CCCH, MS sẽ nghe thấy thông báo tìm gọi và trả lời ngay lập tức. 5.6.7. Các trường hợp chuyển giao khác a. Chuyển giao trong cùng một BSC ở trường hợp này BSC phải thiết lập một đường nối đến BTS mới, dành riêng một TCH của mình và lệnh cho MS phải chuyển đến một tần số mới đồng thời cũng chỉ ra một TCH mới. Tình huống này không đòi hỏi thông tin gửi đến phần còn lại của mạng. Sau khi chuyển giao MS phải nhận được thông tin mới về ô lân cận. Nếu như việc thay đổi đến BTS mới cũng là sự thay đổi vùng định vị thì MS sẽ thông báo cho mạng về LAI mới của mình và yêu cầu cập nhật vị trí. VLR MSC BSC MS Hình I.17: Chuyển giao trong cùng một BSC. b. Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau nhưng trong cùng một vùng phục vụ MSC/VLR Trường hợp này cho thấy một sự chuyển giao trong cùng một vùng phục vụ nhưng giữa hai BSC khác nhau. Mạng sẽ can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyển giao. BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR. Sau đó có một đường nối thông mới (MSC/VLR ô BSC mới ô BTS mới ) phải được thiết lập và nếu có TCH dỗi, TCH này phải dành cho chuyển giao. Sau đó khi MS nhận được lệnh chuyển đến tần số mới và TCH mới. Ngoài ra sau khi chuyển giao MS sẽ được thông báo về các ô lân cận mới. Nếu việc thay đổi BTS đi cùng với việc thay đổi vùng định vị MS sẽ gửi đi yêu cầu cập nhật vị trí trong quá trình cuộc gọi hay sau cuộc gọi. VLR MSC BSC BSC MS Hình I.18: Chuyển giao giữa hai BSC cùng thuộc MSC/VLR c. Chuyển giao giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau Đây là trường hợp chuyển giao phức tạp nhất nhiều tín hiệu được trao đổi trước khi thực hiện chuyển giao. Ta xét 2 MSC/VLR. Gọi MSC/VLR cũ( tham gia cuộc gọi trước khi chuyển giao) là tổng đài phục vụ và MSC/VLR mới là tổng đài đích. Tổng đài cũ sẽ gửi yêu cầu chuyển giao đến tổng đài đích sau đó sẽ đảm nhận việc chuẩn bị ghép nối đến BTS mới. Sau khi thiết lập đường mắc nối giữa hai tổng đài, tổng đài cũ sẽ gửi lệnh chuyển giao đến MS. VLR MSC BSC MS Hình I.19: Chuyển giao giữa hai vùng MSC/VLR khác nhau. VLR MSC 5.7. Kết luận Chương này nghiên cứu về số nhận dạng trong GSM, trình bày số ISDN của máy di động, nhận dạng thuê bao di động quốc tế. Tìm hiểu thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu và đưa ra một số trường hợp chuyển giao. Phần II Quy hoạch ô Chương 1 Các thiết bị của một ô Ô là một vùng phủ vô tuyến có một hệ thống trạm gốc vô tuyến riêng. Thiết bị được sử dụng cho trạm BTS (GSM) là trạm vô tuyến gốc RBS 200 là một sản phẩm của Ericsson. RBS 200 gồm các thiết bị giao tiếp truyền dẫn và vô tuyến cần thiết ở trạm vô tuyến khi trạm phủ một hay nhiều ô. BSC TRI TRS LMT TG TG RBS 200 Hình II.1: Sơ đồ khối. 1.1. Cấu trúc RBs Sơ đồ khối: Ký hiệu: BSC : Trạm (đài) điều khiển trạm gốc. RBS : Đài vô tuyến gốc. TRI : Khối giao tiếp thu phát ở xa. LMT : Khối đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ. TRS : Hệ thống con thu phát. TG : Nhóm thu phát. 1.1.1. Giao tiếp thu phát ở xa - TRI TRI lấy các khe thời gian ở mạch 2Mb/s dành cho các khối của RBS và gửi các khe còn lại đến RBS tiếp theo. Đường PCM 2Mb/s nối từ BSC đến ETB (một PCM/ETB). Khe thời gian để điều khiển được nối qua đầu cuối báo hiệu vùng(STR) đến bộ xử lý vùng modul mở rộng EMRP, LMT và cảnh báo ngoài. Các khe thời gian số liệu được rẽ tới TRX hay một đường 2Mb/s rồi mới đi đến RBS tiếp theo. Ba hay tám TRX có thể nối đến một đầu cuối truyền dẫn vô tuyến. RBS có thể là GSM, TACS hay NMTRBS. Có thể nối hai STR đến EMRP để điều khiển dự phòng TRI và BSC được xử lý bởi hệ thống xử lý đường thông tin giữa TRI và BSC được xử lý bởi hệ thống xử lý đường LHS (một giao tiếp 2Mb/s) sử dụng theo khuyến nghị CCITT G703. Khe thời gian 0 dùng cho đồng bộ, khe 1 đến khe 15, 17 đến 31 dùng cho các TCH, còn khe 16 dùng cho: + Báo hiệu. + Chương trình nạp của TRI. + Thông tin MMN. + Cảnh báo truyền dẫn Trạm thu phát gốc có công suất đỉnh được đo tại đầu vào của bộ kết hợp được chia nhóm như sau: Tổ hợp công suất TRX Giá trị công suất đỉnh nhỏ Sai số 1 320 - 0, +3 2 160 - 0, +3 3 80 - 0, +3 4 40 - 0, +3 5 20 - 0, +3 6 10 - 0, +3 7 5 - 0, +3 8 2.5 - 0, +3 Công suất ra có thể giảm lớn nhất là 6 mức với mỗi mức là 2dB sai số cho phép (- 0,5 ….+ 0,5). BSC có thể điều chỉnh được 15 mức, mỗi mức cách nhau 2dB. Công suất ra của BTS ở mạng GSM = -104dB ( tính cả nhiễu do phađinh Raile). 1.1.2. Hệ thống con thu phát - TRS TRS gồm các thiết bị vô tuyến ở trạm và bao gồm: * Nhóm thu phát: Chứa 16 TRX nối đầu mỗi anten một TG phục vụ một hay một bộ phận của ô. Máy thu phát TRX có thể phục vụ 8 kênh song công toàn tốc, mỗi TRX được xây dựng bởi 5 bộ phận. + Bộ điều khiển (TRXC). + Khối xử lý tín hiệu (SPU). + Máy phát vô tuyến(TRX). + Máy thu vô tuyến (RRX). + Chuyển mạch băng tần cơ sở. TRXC 4xSPU 0 TRXC 4xSPU 1 TRXC 4xSPU N BASE BAND SWITCH Chuyển mạch băng gốc. TRX 0 TRX 1 TRX M RRX 0 RRX N0 3x64 Kb/s 3x64 Kb/s 3x64 Kb/s f0 f1 fM B A A B f 0 - 45 f 0 - 45 M > = N Hình II.2: Cấu trúc TRX. * Đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ: Là giao tiếp người máy với TG cho các chức năng khai thác và bảo dưỡng. Có thể nối LMT đến BSC qua TMI để đạt được các chức năng 0 và MS ở BSC. 1.2. Chức năng và đặc tính của RBS 200 1.2.1. Chức năng Kích hoạt hay không kích hoạt các kênh vô tuyến đã được yêu cầu nhưng chưa được đáp ứng. Truyền và nhận thông tin gửi trên các kênh lôgic giữa MSC/BSC và MS. Định dạng truy nhập ngẫu nhiên. Định dạng chuyển giao: Khi một kênh được định cho việc chuyển giao RBS theo dõi việc truy nhập ngẫu nhiên. Tìm gọi: Bản tin tìm gọi được phân bố đi bởi RBS. Chất lượng đo đạc, sắp xếp thời gian đo và cường độ tín hiệu đo. Nhẩy tần. Phát hiện các kênh vô tuyến hỏng. 1.2.2. Đặc tính Tính tin cậy, tính modul và chất lượng sản phẩm cao. Tất cả các kênh ở RBS được trang bị như nhau, nếu một sự cố xảy ra ở kênh điều khiển , một TRX khác sẽ tự động đảm nhiệm kênh điều khiển. Tính bảo dưỡng: OMS tìm ra các sự cố ở thiết bị, các khối sự cố được định vị để có thể thay thế tại chỗ. Tính bảo dưỡng tăng nhờ đánh số các khối hợp lý rõ ràng. Bảo dưỡng phòng ngừa giữ ở mức tối thiểu nhờ hệ thống có giám sát tự động. Giá thành của chu kỳ tuổi thọ: Việc giảm giá thành chu kỳ tuổi thọ là tiêu chuẩn quan trọng trong thiết kế. Việc này thực hiện được nhờ kết hợp các giải pháp hệ thống tr._.nối tới tổng đài MSC. * Thông tin về nhóm trung kế ở BSS: Số kênh mặt đất sẵn có, lưu lượng nghẽn. * Thông tin về Radio của cell: mang nhiều thông tin liên quan đến cell như: Thông tin về lưu lượng nghẽn: + Số trung bình của TCH bận. + Số TCH bận lớn nhất trong giờ cao điểm. + Số SDCCH trung bình sẵn có. + Số CCCH trung bình sẵn có. + Tổng số thời gian bận trong một khoảng thời gian. + Số lần chiếm SDCCH cho cuộc gọi tới MS thành công, thất bại. + Số lần chiếm SDCCH từ MS thành công, thất bại. + Số lần chiếm TCH cho chuyển giao thành công, thất bại. Thông tin số cuộc gọi bị bỏ rơi. Thông tin về mức độ nhiễu. * Thông tin về chuyển giao: Gồm 4 loại thông tin về chuyển giao cho các loại chuyển giao đến và đi một cell. Số cuộc gọi chuyển giao thành công. Số cuộc gọi chuyển giao không thành công vì thiếu kênh mặt đất hoặc thiếu kênh vô tuyến. Số chuyển giao không thành công vì lỗi đường nối thông. Số chuyển giao không thành công vì lý do kích hoạt hoặc điều khiển sai ở BSS. Bên cạnh đó là các thông tin cho biết thành phần phần trăm cho mỗi nguyên nhân chuyển giao trong một cell. Nguyên nhân chuyển giao do chất lượng đường lên, đường xuống. Nguyên nhân chuyển giao do mức độ tín hiệu đường lên, đường xuống. Nguyên nhân chuyển giao do bị yêu cầu bởi MSC, BSC để tìm ra một cell tốt hơn. * Thông tin về mạng báo hiệu: bao gồm các thông tin liên quan đến mạng báo hiệu như: Số SU bị mắc lỗi, số lần truyền lại, cấp độ dỗi trạng thái đường nối. * Các thông tin tổng thể về BSS như: Tổng số về lưu lượng. Tổng số thuê bao. Số Erlang / thuê bao. Sáu loại thông tin trên được lưu trữ vào bộ nhớ máy tính để đưa ra các báo cáo từng ngày, từng tuần hay theo tháng. 3.1.1. Giám sát trên A.Interface Giám sát trên A.Interface bằng các phương pháp phân tích báo hiệu số 7. Đo đạc và phân tích các thể thức của nó với mục đích kiểm tra chất lượng hệ thống theo hai phần BSS, MSC chất lượng truyền trung kế và A.Interface các số liệu được ghi vào file. Thời gian phân tích có thể vào một ngày hay một giờ cao điểm. Số liệu cung cấp tất cả các loại tỷ lệ có thể chia nhỏ chi tiết về tỷ lệ thành công, thất bại do BSS hay NSS, chi tiết hơn về nguyên nhân, có thể giám sát tổng quát về hệ thống nhờ bảng phân tích. 3.1.2. Giám sát trên A bit.Interface Sử dụng các công cụ cần thiết để khảo sát các bản tin qua LAPD để biết về thông số giá trị thực hiện của một cell như chất lượng, mức tín hiệu trên đường vô tuyến, sự cân bằng giữa đường lên và đường xuống, theo dõi cuộc gọi. 3.1.3. Giám sát trên giao tiếp vô tuyến Kiểm tra bằng các phương tiện thu phát sóng trên xe ca để xác định vùng phủ sóng của mạng và đo đạc trực tiếp các giá trị về công suất truyền sóng. Ngoài ra còn phải căn cứ từ các ý kiến như: + Bộ phận chăm sóc khách hàng. + Các chuyên gia. + Những người trực tiếp vận hành theo dõi khai thác. 3.2. Các vấn đề kỹ thuật 3.2.1. Các chỉ tiêu chất lượng chính Các chỉ tiêu chất gồm các số liệu về chất lượng của một phần mạng trong sự quan hệ với toàn mạng. Các chỉ dẫn thường là tỷ lệ thành công, thất bại, mức nghẽn, thông thường các chỉ dẫn sau được sử dụng: Tỷ lệ cuộc gọi từ MS thành công. Tính số cuộc gọi đạt được tới rung chuông. Tỷ lệ cuộc gọi thất bại do hệ thống BSS thất bại trong quá trình thiết lập cuộc gọi hoặc tỷ lệ thất bại do vô tuyến. Tỷ lệ rơi cuộc gọi: Số cuộc gọi bị ngắt trong quá trình đang thông tin. Tỷ lệ HO thành công và thất bại bao gồm các tỷ lệ Handover đến, tỷ lệ Handover đi trong một cell. Tỷ lệ Handover thất bại phải quay trở về kênh cũ. Đây là tỷ lệ của các số Handover đi ra khỏi cell bị thất bại và MS có thể trở lại cell cũ. Phân tích phần trăm của các nguyên nhân Handover tỷ lệ của số Handover/ nguyên nhân: Như nguyên nhân chất lượng nhiễu, khoảng cách, chuyển tới cell tốt hơn, nhiễu. Số Erlang một cell/ một BSC được đánh bằng số kênh trung bình được sử dụng trong một cell hay trong BSC giờ cao điểm. 3.2.2. Phân tích các thống kê chính Để có mạng tối ưu hóa hơn cần phải thay đổi một thông số hoặc tiến hành lắp đặt thêm các trạm BTS cũng như cài đặt thêm phần mềm. Do đó không thể đưa ra một quyết định ngay sau khi thấy có hiện tượng xảy ra đối với cell hay một vùng mạng, mà phải phân tích chúng trong cùng một khoảng thời gian. Căn cứ đánh giá là dựa vào các báo cáo theo tuần các số liệu đánh giá. Thống kê và vẽ biểu đồ các số liệu chủ chốt của 10 cell xấu với vùng thành phố và 5 cell xấu vơí các vùng nông thôn. Các chỉ dẫn chính là: Số phần trăm cuộc gọi bị rơi, chuyển giao bị rơi. Số phần trăm thiết lập cuộc gọi bị thất bại. Mức nghẽn trong một cell. Vấn đề chất lượng. Số liệu tính toán trung bình theo tuần hoặc cho các giờ cao điểm của tuần. Bảng thống kê những chỉ tiêu chất lượng sẽ cho phép phân tích và đặt ra các vấn đề kỹ thuật. Các vần đề có thể cấp thiết hoặc chưa mức cấp thiết. Khi đặt vấn đề phải sắp xếp theo độ quan trọng của vấn đề, trong khi điều chỉnh tối ưu hóa phải đảm bảo các nguyên tắc sau: Giải quyết vấn đề theo mức độ ưu tiên. Thể hiện các thông số chỉ dẫn chất lượng rõ ràng để nhận biết xu hướng thay đổi. Đưa ra các ngưỡng giải quyết. Tránh thay đổi các thông số lặp lại trong các lần thay đổi. So sánh các giá trị chỉ dẫn sau mỗi lần thay đổi. 3.2.3. Đưa ra các vấn đề kỹ thuật Việc đưa ra các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết là một công việc rất khó khăn và phức tạp cần có sự phối hợp của các chuyên gia. Phân tích phán đoán nguyên nhân đòi hỏi các kiến thức sâu, toàn diện tổng hợp để phán đoán. Điều đó còn liên quan đến hiệu quả kinh tế cho khai thác mạng. Các nguyên nhân có thể là: ảnh hưởng của đường vô tuyến như nhiễu đồng kênh do quy hoạch tần số chưa hợp lý, công suất phát không hợp lý gây ảnh hưởng tới các kênh khai thác trong vùng. ảnh hưởng của phân bố lưu lượng không như thiết kế dẫn đến nghẽn vượt quá mức cho phép. ảnh hưởng quy hoạch theo cấu hình mạng theo PLMN, MSC, BSC, LAC dẫn đến khả năng báo hiệu lớn hoặc không chính xác, khả năng chuyển giao thất bại ở mức cao là không thể tránh khỏi. 3.3. Phương thức thực hiện 3.3.1. Giải quyết tình trạng tắc nghẽn Mức độ nghẽn lớn xảy ra khi cell phục vụ không thể đáp ứng vấn đề lưu lượng. Các phương pháp sau có thể giảm nghẽn trong cell phục vụ: Thu nhỏ kích thước phục vụ cell: Giải pháp này thực hiện khi cell này bị nghẽn trong khi các cell lân cận còn ở mức dỗi cao. Thay đổi kích thước cell cũng đồng nghĩa với giảm công suất phát, tăng các ngưỡng chuyển giao tới cell này. Tăng lưu lượng phục vụ: Tăng lưu lượng phục vụ bằng cách tăng FU trong cell này, trong trường hợp cần thiết sử dụng mở rộng mạng bằng cách Sector hóa. Giải pháp này thực hiện khi nhiều cell lân cận cho chuyển giao đi. 3.3.2. Giải quyết nhiễu đồng kênh lớn Nhiễu có thể là nguyên nhân gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hệ thống, gây ra số cuộc gọi bị rơi lớn, chiếm kênh TCH thất bại cao, chất lượng thông tin cuộc gọi thấp. Phương pháp giải quyết bằng cách thay đổi tần số trong trường hợp nhiễu đồng kênh xảy ra cho nhiều cell những vùng cần có kế hoạch thay đổi quy hoạch tần số. Phương pháp thay đổi công suất phát lớn nhất và nhỏ nhất cho MS và TRX cũng cho phép giảm nhiễu đồng kênh, khả năng này còn phụ thuộc vào kích thước phục vụ của cell. 3.3.3. Thay đổi thông số hệ thống - Tối ưu hóa mạng Việc tính toán thay đổi thông số hệ thống cho phép tiến tới một mạng tối ưu hơn. Các thông số cho điều khiển lưu lượng BCCH, CCCH. Thông số LAC: Xác định số cell cùng LAC để cân bằng giữa báo hiệu cập nhật vị trí và tìm gọi. Với một mức tối ưu có thể làm tăng tỷ lệ chiếm kênh thành công, số lần thiết lập cuộc gọi thành công. 3.3.4. Thay đổi thông số chuyển giao Các thông số chuyển giao góp phần rất quan trọng xác định sự quyết định chuyển giao một cách hợp lý, tránh rơi cuộc gọi cũng như chuyển giao thất bại. 3.4. Thực hiện Sử dụng thiết bị của Acatel để nâng cao dung lượng của mạng và nâng cao chất lượng của mạng tức là nâng cao khả năng phục vụ của mạng ta có ba phương án thực hiện sau đây: Phương án 1 Sử dụng nhà trạm sẵn có để mở rộng khả năng phục vụ mạng bằng cách nâng cấp cấu hình của các trạm này. Đối với các trạm Omni có cấu hình hiện tại một BTS với anten vô hướng ta sẽ chuyển thành trạm Sectorize tức là gồm 3 BTS với 3 anten, mỗi anten có góc định hướng 1200 hoặc 2 BTS với 2 anten phục vụ theo hai hướng chính. Đối với các trạm Sectorize với cấu hình hiện tại 3 BTS ta sẽ tăng cấu hình của các BTS này bằng cách lắp thêm các FU vào mỗi BTS theo hướng phục vụ căn cứ vào góc của anten. Phương pháp này có ưu điểm là tận dụng cơ sở nhà trạm sẵn có, đường truyền dẫn sẵn có cho nên việc thi công lắp đặt mở rộng mạng không phức tạp, dễ dàng đỡ tốn kém, dễ bảo dưỡng và khai thác. Phương pháp này cho phép đáp ứng được lưu lượng tại các khu vực có mật độ sử dụng di động cao đồng thời tăng chất lượng phủ sóng tại các vùng trước đây có cường độ tín hiệu yếu và lưu lượng thấp. Nhược điểm của phương án này là nếu chỉ mở rộng các trạm có sẵn mà chưa được phủ sóng, mặt khác chất lượng phủ sóng Indoor cho máy đầu cuối di động 2W sẽ không được đảm bảo tại các vùng chưa được phủ sóng hoặc cường độ tín hiệu thu được là rất yếu. Phương án 2 Bổ xung thêm một số trạm mới tại các khu vực có lưu lượng cao và nơi có chất lượng phủ sóng yếu cùng với những khu vực chưa được phủ sóng thường phải sử dụng các trạm ở xa. Đồng thời với việc giảm kích thước cell các trạm sẵn có bằng cách giảm công suất phát anten của các trạm đó để đảm bảo chất lượng phục vụ và tính đồng đều về chất lượng phủ sóng của toàn mạng, ưu điểm của phương án này là nâng cao được dung lượng của toàn mạng và đảm bảo chất lượng phủ sóng Indoor cho các máy đầu cuối 2W tại các nơi có cường độ tín hiệu yếu. Tuy nhiên nhược điểm của phương án này là rất khó thực hiện trên cả hai phương diện kỹ thuật và kinh tế. Về mặt kỹ thuật thì việc thiết kế các site mới đòi hỏi phải khảo sát lựa chọn một cách kỹ lưỡng trước khi lắp đặt các trạm để vừa thuận lợi cho việc bảo dưỡng tối ưu hóa mạng và vừa thuận tiện về mặt nhà trạm, truyền dẫn và nguồn điện lưới cung cấp để vận hành mạng. Về mặt kinh tế mà nói thì việc đầu tư cho lắp đặt quá nhiều trạm sẽ gây tốn kém rất lớn về mặt kinh phí, trong đó các kinh phí về truyền dẫn, về thiết bị, nguồn điện cung cấp và kinh phí cho thuê nhà trạm và phân công lắp đặt để bảo dưỡng. Phương án 3 (Phương án tối ưu) Đây là phương án tổng hợp của hai phương án trên bằng cách lựa chọn các ưu điểm và loại trừ các khuyết điểm của chúng. Phương án tối ưu là thực hiện Sector và tăng cấu hình BTS tại các trạm sẵn có đồng thời lắp đặt các trạm mới cần thiết tại các khu vực có lưu lượng cao và các nơi có chất lượng phủ sóng yếu nhằm đáp ứng nhu cầu về lưu lượng và chất lượng phủ sóng đồng đều của mạng. Phương án tối ưu không những đáp ứng được nhu cầu thông tin di động Hà Nội trong những năm tới mà còn đơn giản hóa các vấn đề kỹ thuật và tiết kiệm tối đa chi phí khi mở rộng mạng. Phương án tối ưu thể hiện tính logic và biện chứng của vấn đề. Xét về mặt kỹ thuật mạng mới được mở rộng vừa là sự kế thừa của mạng cũ, vừa là sự phát triển có tính lâu dài. 3.5. Kết luận Chương này mục đích đưa ra chỉ tiêu về kỹ thuật để thực hiện quá trình tối ưu hóa tốt hơn và một số phương thức thực hiện trong đó có 3 phương án để nâng cao chất lượng khả năng phục vụ của mạng. Chương 4 Giải pháp cho mạng vinaphone hà nội 4.1. Thiết kế mạng vinaphone Mạng Vinaphone Hà Nội nằm trong phạm vi hoạt động của MSC1. Mạng bao gồm 23 site ( 23 BTS, sử dụng 40 tần số được điều khiển bởi hai BSC: BSC1; BSC8). Do phân bổ lưu lượng không đều nên thường xảy ra hiện tượng quá tải ở một số nơi, trong khi đó lại dư thừa kênh lưu lượng ở một số nơi khác. Do vậy việc tối ưu hóa là một vấn đề nóng hổi đòi hỏi cần phải được thực hiện một cách nhanh chóng để thực hiện giải quyết vấn đề về lưu lượng. Một điểm khác khi thiết kế mạng là ta cần phải quan tâm đến tính mềm dẻo của mạng, tức là độ linh hoạt để thích ứng với nhu cầu của thuê bao đang tăng nhanh ở Hà Nội. Mặt khác do đặc tính di động của thuê bao dẫn đến mật độ cuộc gọi không đều ở một số nơi, nên việc bố trí các đài trạm và ấn định tần số cho mỗi trạm là hết sức khó khăn. Giải pháp duy nhất để mạng thích ứng với nhu cầu tăng nhanh của thuê bao là phải xây dựng thêm một số trạm thu phát tại những vùng thường xảy ra nghẽn. Việc ấn định tần số cho các trạm mới cần phải được tính toán một cách kỹ lưỡng để có thể dễ dàng bố trí thêm các đài trạm mới trong tương lai một khi nhu cầu thuê bao phát triển nhanh hay nói cách khác việc tổ chức các đài trạm cho mạng hiện tại phải là nền móng vững chắc cho sự phát triển trong tương lai. Với điều kiện kinh tế nước ta còn hạn hẹp nên việc chấp nhận tồn tại một mức nghẽn nào đó ở một số vùng. Hơn nữa công ty GPC vẫn còn đang trong giai đoạn vừa xây dựng vừa hoạt động và vừa tối ưu, nên tại một số địa điểm khi nhu cầu thuê bao giảm ta có thể giảm cầu hình của đài trạm để nâng cao hiệu suất sử dụng mạng. Việc tăng hoặc giảm cấu hình phụ thuộc vào khả năng đáp ứng hiện thời của trạm. 4.2. Thiết kế tối ưu cho mạng vinaphone - hà nội Mục tiêu phát triển của mạng Vinaphone - Hà nội là phủ sóng Indoor cho máy 2w trong khu vực nội thành và đảm bảo dung lượng để đáp ứng cho nhu cầu thông tin di động ngày càng tăng. Nhưng do cơ cấu bố trí các cơ quan hành chính không đều dẫn đến mật độ dân cư ở các vùng là khác nhau. Điều này đã làm ảnh hưởng đến sự tập trung của thuê bao di động tại một số nơi mà dung lượng của mạng không đủ khả năng phục vụ. Đây cũng chính là nguyên nhân chủ yếu gây ra nghẽn hệ thống và điều này cũng tạo ra hiện tượng dư thừa về lưu lượng. Với số lưu lượng đài trạm không nhiều, phạm vi phủ sóng rộng hơn nữa. Do tình hình đô thị hóa phát triển mạnh trong những năm gần đây, nhiều nhà cao tầng được xây dựng điều này đã làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng phủ sóng ở một số vùng. Nguyên nhân chất lượng phủ sóng chưa đạt yêu cầu là do độ cao anten của trạm thấp hơn các tòa nhà ở xung quanh. Vậy để đánh giá về chất lượng phủ sóng tốt hay xấu ta căn cứ vào các chỉ tiêu chất lượng sau: Suy hao do truyền sóng xuyên qua tòa nhà( Indoor Pennetrasion Loos) theo như khuyến nghị của GSM là 15dB. Suy hao do truyền qua cơ thể (Body Loos ): 3dB. Độ dự trữ nhiễu (Interfacence Margin): 5dB. Độ dự trữ phađinh( Phađinh Margin): 5dB. Độ nhạy của máy di động theo khuyến nghị của GSM là -102dB với máy 2w. Tuy nhiên do ảnh hưởng của các yếu tố đã nêu ở trên nên độ nhạy của máy di động: Ngoài trời ( Outdoor Service): Prx min (outdoor) > -102 + 3 + 3 +5 = -91dB Trong nhà ( Indoor Service): Prmin(Indoor) ³ Prmin (outdoor) + Indoor Pennetration Loss = -91 + 15 =-76dB 4.3. Kết luận Chương này tìm hiểu về giải pháp cho mạng Vinaphone Hà Nội, đưa ra một số chỉ tiêu để đánh giá về chất lượng phủ sóng. Lời Kết luận Công việc tối ưu hóa là một công việc rất khó đòi hỏi vừa có trình độ cao, nắm bắt thật chắc hệ thống và các quan hệ thiết lập giữa MS và mạng, cũng như sự liên quan giữa các phần khác nhau của mạng. Nhiều bài toán đặt ra không phải lúc nào cũng tìm ra giải pháp đúng mà như ta đã biết việc tối ưu hóa đòi hỏi rất nhiều các yếu tố phối hợp một cách đồng thời. Ngoài những kiến thức về tối ưu hóa ra ta còn phải có sự giúp đỡ của rất nhiều phương tiện hiện đại để khảo sát, đo đạc, phân tích và kiểm tra. Trong điều kiện hiện nay chúng ta chưa có số liệu đầy đủ chính xác và nhất là hiện nay do việc xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng phát triển do đó công việc tối ưu hóa ngày càng gặp nhiều khó khăn, bên cạnh việc dựa trên cơ sở công nghệ hiện có ta cần phải nghiên cứu các công nghệ mới nhằm khắc phục những nhược điểm trên thực tế, trong điều kiện số thuê bao di động ngày càng tăng và yêu cầu chất lượng tốt hơn. Trong những năm gần đây trên mặt trận cách mạng thông tin xuất hiện công nghệ đa truy nhập phân kênh theo mã CDMA. Công nghệ này được xem như là công nghệ đột phá với dung lượng rất lớn và đem lại lợi ích cho tất cả các ứng dụng trong thông tin vô tuyến vì CDMA là công nghệ cho phép tất cả các thuê bao truy nhập vào một băng tần có độ rộng giới hạn theo toàn bộ thời gian. Đặc điểm riêng biệt của công nghệ CDMA là sử dụng 100% dải tần dành cho tất cả các thuê bao trong toàn bộ thời gian. Trong CDMA, mỗi tín hiệu của người sử dụng được gán cho một mật mã riêng biệt và phân biệt người sử dụng này với người sử dụng khác. Như vậy băng tần của tín hiệu phải nhỏ hơn nhiều lần băng tần của tín hiệu CDMA, đối với một tín hiệu nhất định thì các tín hiệu khác được xem như là nhiễu trắng. Qua lý thuyết và thực nghiệm người ta chứng minh rằng hệ thống CDMA có ưu điểm là: Vùng phủ sóng rộng, giá thành hệ thống hạ, khả năng linh hoạt trong khai thác, vận hành, đặc bịêt là chất lượng dịch vụ của hệ thống cao so với công nghệ khác. Bản đồ án này được thực hiện một cách nghiêm túc và trân trọng, song vì thời gian và kiến thức có hạn cho nên bản đồ án của em chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo để bản đồ án của em ngày càng được hoàn thiện hơn góp phần bổ sung cho kiến thức chuyên môn sau này. Hà nội, tháng 05 năm 2002 Phụ lục Số kênh Cấp bậc phục vụ Bảng Erlang - B 0,007 0,008 0,009 0,01 0,02 0,03 0,05 0,1 0,2 0,4 0,00705 0,00806 0,00908 0,0101 0,02041 0,03093 0,05263 0,11111 0,25 0,66667 0,126 0,13532 0,14416 0,15255 0,22347 0,28155 0,38123 0,59543 1 2 0,39664 0,41757 0,43711 0,45549 0,60221 0,71513 0,8994 1,2708 1,9299 3,4798 0,77729 0,81029 0,84085 0,86942 1,0923 1,2589 1,5246 2,0454 2,9452 5,021 1,2362 1,281 1,3223 1,3608 1,6571 1,8752 2,2185 2,8811 4,0104 6,5955 1,7531 1,8093 1,861 1,909 2,2759 2,5431 2,9603 3,7584 5,1086 8,1907 2,3149 2,382 2,5009 2,5009 2,9354 3,2497 3,7378 4,6662 6,2302 9,7998 2,9152 2,9902 3,1276 3,1276 3,6271 3,9865 4,543 5,5971 7,3692 11,419 3,5395 3,6274 3,708 3,7825 4,3447 4,7479 5,3702 6,5464 8,5217 13,045 4,1911 4,2889 4,3784 4,4612 5,084 5,5294 6,2157 7,5106 9,685 14,677 4,8637 4,9709 5,0691 5,1599 5,8415 6,328 7,0764 8,4871 10,857 16,314 5,5543 5,6708 5,7774 5,876 6,6147 7,141 7,9501 9,474 12,036 17,954 6,2607 6,3863 6,5011 6,6072 7,4015 7,9667 8,8349 10,47 13,222 19,593 6,9811 7,1154 7,2382 7,3517 8,2003 8,8035 9,7295 11,473 14,413 21,243 7,7139 7,8568 7,9874 8,108 9,0096 9,65 10,633 12,484 15,608 22,891 8,4579 8,6092 8,7474 8,875 9,8284 10,505 11,544 13,5 16,807 24,541 9,2119 9,3714 9,6171 9,6516 10,656 11,368 12,461 14,522 18,01 26,192 9,9751 10,143 10,296 10,437 11,491 12,238 13,385 15,548 19,216 27,844 10,747 10,922 11,802 11,23 12,333 13,115 14,315 16,579 20,424 29,498 11,526 11,709 11,876 12,031 13,182 13,997 15,249 17,613 21,635 31,152 12,312 12,503 12,667 12,838 14,036 14,885 16,189 18,651 22,848 32,808 13,105 13,303 13,484 13,651 14,896 15,778 17,132 19,692 24,064 34,464 13,904 14,11 14,297 14,47 15,761 16,675 18,08 20,737 25,281 36,121 14,709 14,922 15,116 15,295 16,631 17,577 19,031 21,784 26,499 37,779 15,519 15,739 15,939 16,125 17,505 18,483 19,985 22,833 27,72 39,437 16,334 16,561 16,768 16,959 18,383 19,392 20,943 23,885 28,941 41,096 17,153 17,387 17,601 17,797 19,265 20,305 21,904 24,939 30,164 42,755 17,977 18,218 18,438 18,64 20,15 21,221 22,867 25,995 31,388 44,414 18,805 19,503 19,279 19,487 21,039 22,14 23,833 27,053 32,614 46,074 19,637 19,891 20,123 20,337 21,932 23,062 24,802 28,113 33,84 47,735 20,473 20,734 20,972 21,191 22,827 23,987 25,773 29,174 35,067 49,395 21,312 21,58 21,823 22,048 23,725 24,914 26,746 30,237 36,295 51,056 Các chữ viết tắt Chữ viết tắt Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép thâm nhập Arq Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động Auc Authentication Center Trung tâm nhận thực Bcch Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá Bch Broadcast Channel Kênh quảng bá Bib Backward Indicator bit Bit chỉ thị hướng ngược Bsic Base station Indentity Code Mã nhận dạng gốc Bsn Backward Sequence Number Số tuần tự ngược Bss Base station System Phân hệ trạm gốc BSSAP Base station application part Phần ứng dụng BSS Bssmap Base station application management part Phần ứng dụng quản lý BSS Bts Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc CDMA Code Division Access Truy nhập phân chia theo mã Cc Country Code Mã quốc gia Ccch Common Control Channel Kênh điều khiển chung Ccs Common Channel Signalling Báo hiệu kênh chung Cic Circuit Indentification Code Mã nhận dạng mạch C/a Carrier to Adjacent Vatio Tỷ số sóng mang/sóng lân cận C/i Carrier to Interference Vatio Tỷ số sóng mang/ nhiễu Cgi Cell Global Indentity Nhận dạng ô toàn cầu C/r Carrier to Reflection Vatio Tỷ số sóng mang/sóng phản xạ CCItt Comite Consultatif International de Telegraphique et Telephonique Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện thoại, điện báo Cspdn Circuit Switched Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch Cgi Cell Global Indentity Nhận dạng ô toàn cầu Dtx Discontinuous Transmission Truyền dẫn không liên tục Dcch Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng Dpc Destination Point Code Mã điểm nhận Dtap Direct Transfern Application Part Phần ứng dụng truyền trực tiếp Dup Data uses Part Phần người sử dụng số liệu Ds Data Store Lưu giữ số liệu Dci Data Channel Interface Giao tiếp kênh số liệu Eir Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị Etsi European Telecommunication Standard Institute Viện tiêu chuẩn Viễn Thông Châu Âu Etb Exchange Termnal Board Phiếu đầu cuối tổng đài Fcch Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số Facch Fast Assciated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh Fdma Frequency Division Multiple Access Đa thâm nhập phân chia theo tần số Fcs Frame Check Sum Tổng kiểm tra khung Fib Forward Indicator Bit Bít chỉ thị hướng ngược Grr Gateway Roaming Rerouting Định lại tuyến lưu động cổng Gmsc Gateway MSC MSC cổng Gss Group Switch Subsystem Hệ thống con chuyển mạch nhóm Gt Global Title Tên toàn cầu GSM Groupe Special Mobile or Global System for Mobile Communication Nhóm đặc trách di động hay hệ thống thông tin di động toàn cầu Gos Grade of Service Cấp độ phục vụ Imei International Mobile Equipment Identity Nhận dạng thiết bị trạm di động Quốc Tế Imsi International Mobile Station Identity Nhận dạng trạm di động Quốc Tế Isdn Intergrated Services Digital Netword Mạng số liên kết đa dịch vụ Isi Inter Symbol Interference Nhiễu giao thoa giữa các tín hiệu La Location Area Vùng định vị Lac Location Area Code Mã vùng định vị Lai Location Area Indentity Nhận dạng vùng định vị Lapd Link Access Protocol on D - Channel Giao thức thâm nhập đường truyền ở kênh D Lmt Local Maititenance Terminar Đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ Mcc Mobile Country Code Mã quốc gia di động Me Mobile Equiment Thiết bị di động Mnc Mobile Network Code Mã mạng di động Map Mobile Application Part Phấn ứng dụng di động MP Mobile Paging Tìm gọi di động Ms Mobile Station Trạm di động Msc Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động Msin Mobile Station Indentification Number Số nhận dạng trạm di động Mgt Mobile Global Title Tên toàn cầu di động Mm Mobility Management Quản lý di động Msisdn Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động Mt Mobile Termination Kết cuối di động Msrn Mobile Station Roaming Number Số lưu động trạm di động Mux Multiplexer Bộ ghép kênh Ndc National Destination Code Mã nơi nhận trong nước Nmt Norie Mobile Telephpne Điện thoại di động Bắc Âu Ncc National Color Code Mã mầu quốc gia Omc Operation and Maintenance Center Trung tâm khai thác và bảo dưỡng Oss Operation and Support System Hệ thống khai thác và hỗ trợ Osi Open System Interconnection Nối ghép tương hỗ các hệ thống mở Pch Paging Channel Kênh tìm gọi Pin Personal Identification Number Số nhận dạng cá nhân Plmn Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng Pspdn Packet Switched Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói Pstn Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Pcm Pulse Code Modulation Điều chế xung mã Rbs Radio Base Station Trạm vô tuyến gốc Rach Random Acces Channel Kênh thâm nhập ngẫu nhiên Rx Receiver Máy thu Rr Radio Resource management Quản lý tiềm năng vô tuyến Sdcch Standalone Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình Sacch Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậm Sn Subscriber Number Số thuê bao Sch Synchronization Channel Kênh đồng bộ Sim Subscriber Identity Module Modun nhận dạng thuê bao Spu Signal Procesing Unit Khối xử lý báo hiệu Ss Switching System Hệ thống chuyển mạch Sp Signaling Point Điểm báo hiệu Snr Seri Number Số seri Sl Signal Link Đường báo hiệu Tacs Total Access Communication System Hệ thống thông tin thâm nhập toàn bộ Tch Trafic Channel Kênh lưu thông Tdma Time Division Multiple Access Đa thâm nhập phân chia theo thời gian Tri Transceiver Remote Interface Giao tiếp thu phát từ xa Tg Transceiver Group Nhóm thu phát Trs Transceiver Subsystem Hệ thống con thu phát từ xa Trx Transceiver Máy thu phát Ts Time Slot Khe thời gian Tmsi Temporary Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động tạm thời Trau Transcoder Rate Adptation Unit Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ Vlr Visitor Location Register Bộ định vị tạm trú Vad Voice Activity Detection Phát hiện tích cực tiếng Tài liệu tham khảo STT Tên tài liệu Thông tin di động số - Tổng cục Bưu Điện. GSM - Groupe Special Mobile or Global System for Mobile Communication. CME - 20 ericsson. Thông tin di động tổ ong. Đề tài Thông tin di động và tối ưu hóa mạng vinaphone Phần I: Tổng quan về thụng tin di động Chương 1: lịch sử dịch vụ thụng tin di động và giới thiệu về đặc tớnh, tớnh năng của mạng thụng tin di động số GSM 1.1. Lịch sử dịch vụ thụng tin di động 1.2. Mạng thụng tin di động số GSM 1.3. Hệ thống tổ ong GSM (GSM Cellular System) 1.4. Cỏc loại đặc tớnh và phục vụ của GSM 1.4.1. Cỏc loại đặc tớnh của thụng tin di động số GSM 1.4.2. Cỏc dịch vụ GSM đó được tiờu chuẩn húa 1.5. Kết luận Chương 2: cấu trỳc và cỏc thành phần mạng GSm 2.2. Cấu trỳc cỏc hệ thống con 2.2.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS) 2.2.2. Hệ thống con trạm gốc (BSS) 2.2.3. Trạm di động (MS - Mobile Station) 2.2.4. Hệ thống con khai thỏc và hỗ trợ (OSS) 2.3. Cấu trỳc địa lý mạng 2.3.1. Tổng đài vụ tuyến cổng ( Gateway - MSC) 2.3.2. Vựng phục vụ MSC/VLR 2.3.3. Vựng định vị (Location Area) 2.4. Kết luận Chương 3: Giao diện trong mạng 3.1. Phõn bố giao diện 3.2. Cỏc chức năng thực hiện tại cỏc giao diện 3.3. Kết luận Chương 4: Giao tiếp vụ tuyến - Giao tiếp vụ tuyến số 4.1. Khỏi niệm về cỏc kờnh trờn giao tiếp Vụ tuyến 4.2. Kờnh vật lý 4.3. Kờnh lụgic 4.3.1. Kờnh lưu thụng TCH ( Tranffic Channel) 4.4. Cụm (Burst) 4.5. Kết luận Chương 5: Số nhận dạng trong GSM 5.1. Kế hoạch đỏnh số 5.2. Số ISDN của mỏy di động (MSI - SDN) 5.3. Nhận dạng thuờ bao di động quốc tế (IMSI) 5.4. Số lưu động của trạm di động(MSRN) và chức năng hỏi đỏp định tuyến cuộc gọi 5.5. Định nghĩa tất cả cỏc số nhận dạng của mạng 5.6. Cỏc trường hợp và thủ tục thụng tin 5.6.1. Tổng quan 5.6.2. Lưu động và cập nhật vị trớ 5.6.3. Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu - Rời mạng 5.6.4. Gọi đến MS 5.6.5. Gọi từ MS 5.6.6. Tỡm gọi 5.6.7. Cỏc trường hợp chuyển giao khỏc 5.7. Kết luận Phần II: Quy hoạch ụ Chương 1: Cỏc thiết bị của một ụ 1.1. Cấu trỳc RBs 1.1.1. Giao tiếp thu phỏt ở xa - TRI 1.1.2. Hệ thống con thu phỏt - TRS 1.2. Chức năng và đặc tớnh của RBS 200 1.2.1. Chức năng 1.2.2. Đặc tớnh 1.3. Kết luận Chương 2: Giới thiệu về ụ 2.1. Giới thiệu về tổ chức ụ 2.2. Kớch thước của ụ 2.3. Phõn bổ ụ 2.4. Hệ dạng ụ 2.5. Cỏc ụ trựm nhau 2.6. Kết luận 3.1. Yờu cầu cho quy hoạch 3.2. Khảo sỏt mạng 3.3. Tớnh toỏn lưu lượng cho một ụ 3.4. Nhiễu giao thoa đồng kờnh 3.5. Sử dụng lại tần số 3.6. Tớnh toỏn với mẫu ụ 3.7. Phõn bổ kờnh 3.8. Quy định kờnh logic ở CME - 20 3.9. ảnh hưởng của địa hỡnh truyền súng 3.10. Định vị 3.10.1. Cỏc thụng số định vị 3.10.2. Định vị và đồng bộ thời gian 3.11. Kết luận Phần III: Phần thiết kế Chương 1: Giới thiệu 1.1. Sơ lược tỡnh hỡnh phỏt triển thụng tin núi chung và mạng thụng tin di động núi riờng ở Việt Nam 1.2. Mục đớch và cơ sở tối ưu húa 1.3. Chất lượng dịch vụ 1.4. Lưu lượng phục vụ 1.5. Dự đoỏn đường truyền (C/I; C/A; C/R) 1.6. Đặt cỏc thụng số thiết kế một cell 1.7. kết luận Chương 2: Cơ sở của tối ưu húa 2.1. Cỏc vấn đề nảy sinh khi trao đổi thụng tin giữa MS và BTS 2.1.1. Suy hao đường truyền và phađinh 2.1.2. Cỏc phương phỏp phũng ngừa suy hao truyền dẫn do phađinh 2.1.3. Phương phỏp chống phõn tỏn thời gian 2.1.4. Quy hoạch ụ 2.2. Vị trớ anten trong hệ thống GSM 2.3. Kết luận Chương 3: Thực hiện quỏ trỡnh tối ưu húa 3.1. Giỏm sỏt chất lượng phục vụ 3.1.1. Giỏm sỏt trờn A.Interface 3.1.2. Giỏm sỏt trờn A bit.Interface 3.1.3. Giỏm sỏt trờn giao tiếp vụ tuyến 3.2. Cỏc vấn đề kỹ thuật 3.2.1. Cỏc chỉ tiờu chất lượng chớnh 3.2.2. Phõn tớch cỏc thống kờ chớnh 3.2.3. Đưa ra cỏc vấn đề kỹ thuật 3.3. Phương thức thực hiện 3.3.1. Giải quyết tỡnh trạng tắc nghẽn 3.3.2. Giải quyết nhiễu đồng kờnh lớn 3.3.3. Thay đổi thụng số hệ thống - Tối ưu húa mạng 3.3.4. Thay đổi thụng số chuyển giao 3.4. Thực hiện 3.5. Kết luận Chương 4: Giải phỏp cho mạng vinaphone hà nội 4.1. Thiết kế mạng vinaphone 4.2. Thiết kế tối ưu cho mạng vinaphone - hà nội 4.3. Kết luận Lời Kết luận Phụ lục Cỏc chữ viết tắt Tài liệu tham khảo ._.