BÁO cáo THỰC tập tốt NGHIỆP nội dung mạng thông tin di động GSM

TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Nội dung: Mạng thông tin di động GSM Giáo viên hướng dẫn: TS Phạm Công Hùng Sinh viên thực : : HÀ NỘI, 1- 2005 download by : skknchat@gmail.com Lớp b¸o c¸o thùc tËp MỤC LỤC MỤC LỤC .2 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG CẤU HÌNH MẠNG GSM 1.1 Giới thiệu chung mạng thông tin di động GSM 1.1.1 Vài nét lịch sử mạng GSM 1.1.2 Các tiêu kỹ thuật mạng GSM 1.2 Cấu trúc hệ thống GSM 2.1 Phân hệ chuyển mạch SS 1.2.1.1 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng MSC 1.2.1.2 Bộ ghi định vị thường trú HLR 1.2.1.3 Bộ ghi định vị tạm trú VLR 1.2.1.4 Trung tâm nhận thực AUC 1.2.1.5 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR 1.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS 2.2.1 Trạm thu phát gốc BTS 10 1.2.2.2 Bộ điều khiển trạm gốc BSC 10 1.2.2.3 Bộ chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU 10 1.2.3 Trạm di động MS 10 1.2.4 Phân hệ khai thác OSS 11 CHƯƠNG VÔ TUYẾN SỐ – GIAO TIẾP VÔ TUYẾN SỐ 13 2.1 Vô tuyến số tổng quát 13 1.1 Suy hao đường truyền pha đinh 13 2.1.2 Phân tán thời gian .14 2.1.3 Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn phađinh 16 2.1.4 Phương pháp chống phân tán thời gian 18 2.1.5 Truyền dẫn số tín hiệu tương tự 19 2.2 Nguyên tắc chia kênh theo khe thời gian 20 2.1 Khái niệm kênh 20 2.2.1.1 Kênh vật lý 20 2.2.1.2 Kênh logic 22 2.2.2 Cụm 23 2.2.3 Chia kênh logic theo khe thời gian 24 CHƯƠNG NGUYÊN TẮC SỬ DỤNG TẦN SỐ 28 - CÁC TRƯỜNG HỢP VÀ THỦ TỤC THÔNG TIN- 28 3.1 Nguyên tắc sử dụng tần số theo chia ô 29 1.1 Sử dụng tần số 29 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp 3.1.2 Sự tái sử dụng tần số mạng 29 3.1.2.1 Cơ sở lí thuyết 29 3.2 Các trường hợp thủ tục thông tin 31 2.1 Tổng quan 31 3.2.2 Lưu động cập nhật vị trí: 32 3.2.3 Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu 33 3.2.4 Thủ tục rời mạng .33 3.2.5 Tìm gọi 33 3.2.6 Gọi từ MS 34 3.2.7 Gọi đến thuê bao MS 34 3.2.8 Cuộc gọi tiến hành, định vị .35 CHƯƠNG CÁC DỊCH VỤ CỦA GSM .36 4.1 Dịch vụ thoại 36 4.2 Dịch vụ số liệu 36 4.3 Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS .37 4.4 Dịch vụ Wap .37 4.5 Các dịch vụ GSM 2,5G 37 KẾT LUẬN 38 PHỤ LỤC: CÁC TỪ VIẾT TẮT 39 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp LỜI NĨI ĐẦU Hiện sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng vai trị quan trọng khơng thể thiếu được, định nhiều mặt hoạt động xã hội, giúp người nắm bắt nhanh chóng giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú Bằng bước phát triển thần kỳ, thành tựu công nghệ Điện Tử – Tin Học – Viễn Thông làm thay đổi sống người từng phút , tạo trào lưu "Điện Tử – Tin Học – Viễn Thông " lĩnh vực kỷ 21 Lĩnh vực Thông Tin Di Động không nằm ngồi trào lưu Cùng với nhiều cơng nghệ khác Thông Tin Di Động không ngừng phát triển đáp ứng nhu cầu thông tin ngày tăng số lượng chất lượng, tạo nhiều thuận lợi thời gian không gian Chắc chắn tương lai Thơng Tin Di Động hồn thiện nhiều để thoả mãn nhu cầu thông tin tự nhiên người Trên sở kiến thức tích luỹ qua năm học tập chuyên ngành Điện Tử – Viễn Thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tháng thực tập phịng kỹ thuật cơng ty thơng tin di động VMS, tơi hồn thành báo cáo thực tập tốt nghiệp Để hoàn thành báo cáo xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Phạm Cơng Hùng tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực tập tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình trưởng phòng Đỗ Vũ Anh cán phịng kỹ thuật suốt q trình thực tập download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp CHƯƠNG CẤU HÌNH MẠNG GSM 1.1 Giới thiệu chung mạng thông tin di động GSM 1.1.1 Vài nét lịch sử mạng GSM Hệ thống thông tin di động từ lâu ước mơ lớn người, ước mơ trở thành thực kỹ thuật cho phép Sự thực sóng vơ tuyến thực từ cuối kỷ 19 Tuy nhiên, việc đưa hệ thống thông tin di động vào phục vụ thực sau chiến tranh giới lần thứ 2, mà cơng nghệ điện tử cho phép Đó dịch vụ thơng tin đặc biệt, cho phép nối thơng gọi khơng cần dây dẫn Ngay di chuyển, thuê bao di động trao đổi thông tin với Do phát triển ngày cao công nghệ điện tử thông tin, mạng thông tin ngày phổ biến, giá ngày hạ độ tin cậy ngày tăng lên Q trình phát triển mạng thơng tin trải qua giai đoạn sau: - Giai đoạn thứ nhất: Sau 1946, khả phục vụ nhỏ, chất lượng không cao, giá dắt - Giai đoạn thứ hai: Từ 1970 – 1979, với phát triển thiết bị điện tử tổ hợp cỡ lớn vi xử lý, ta thực hệ thống phức tạp Bởi vùng phủ sóng anten phát máy di động bị hạn chế nên hệ thống chia thành vài trạm nhận cho trạm phát - Giai đoạn thứ ba: Từ1979 -1990, mạng tổ ong tương tự Các trạm thu phát đặt theo ô tổ ong Mạng cho phép sử dụng lại tần số cho phép chuyển giao ô gọi Các mạng điển hình là: + AMPS (Advanced Mobile Phone Service): đưa vào hoạt động Mỹ năm 1979 +NMT ( Nordic Mobile Telephone): hệ thống nước Bắc Âu đưa vào sử dụng vào tháng 12/1981 +TACS ( Total Access Communication System): đưa vào phục vụ Vương quốc Anh năm 1985 Tất mạng dựa mạng truyền điện thoại tương tự điều chế tần số Chúng sử dụng tần số 450 900 Mhz Vùng phủ sóng mức quốc gia phục vụ vài trăm thuê bao Hệ thống lớn Anh TACS đạt triệu thuê bao vào năm 1990 - Giai đoạn thứ tư: Từ đầu năm 1980, sau hệ thống NMT hoạt động thành cơng biểu số hạn chế Một yêu cầu cho dịch vụ di động lớn vượt qua số mong đợi nhà thiết kế hệ thống nên hệ thống không đáp ứng Hai hệ thống khác hoạt động phục vụ cho tất thuê bao châu Âu, nghĩa thiết bị mạng truy nhập vào mạng khác Ba thiết kế mạng lớn phục vụ cho châu Âu khơng nước đáp ứng vốn đầu tư lớn Tất hạn chế dẫn đến download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp nhu cầu phải thiết kế hệ thống loại làm theo kiểu chung để dùng cho nhiều nước Năm 1988, viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu – ETSI (Europe Telecommunication Standard Institute) thành lập nhóm đặc trách di động – GSM (Groupe Special Mobile) GSM cịn có nghĩa hệ thống thơng tin di động toàn cầu (Global System for Mobile Communication) GSM tiêu chuẩn điện thoại di động số toàn châu Âu sử dụng dải tần số 900Mhz Năm 1990, Vương quốc Anh đưa hệ thống DCS (Digital Cellular System) DCS dựa hệ thống GSM với việc sử dụng tần số 1800Mhz Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu ngày tăng dịch vụ viễn thông mới, hệ thống thông tin di động tiến tới hệ thứ ba Ở hệ thứ ba này, hệ thống thơng tin di động có xu hoà nhập thành tiêu chuẩn có khả phục vụ tốc độ lên đến 2Mbit/s Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM đưa vào từ năm 1993, hai công ty VMS GPC khai thác hiệu Trong năm 2004 công ty Vietel cung cấp dịch vụ 1.1.2 Các tiêu kỹ thuật mạng GSM Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự thuê bao châu Âu, có nghĩa thuê bao thâm nhập sang mạng nước khác di chuyển qua biên giới Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả trao đổi thông tin nơi vùng phủ sóng quốc tế · Về khả phục vụ : - Hệ thống thiết kế cho MS dùng tất nước có mạng - Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép linh hoạt lớn cho loại dịch vụ khác liên quan tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN) - Tạo hệ thống phục vụ cho MS tầu viễn dương mạng mở rộng cho dịch vụ di động mặt đất • Về chất lượng phục vụ an toàn bảo mật: - Chất lượng thoại GSM phải có chất lượng hệ thống di động tương tự trước điều kiện vận hành thực tế - Hệ thống có khả mật mã hố thơng tin người dùng mà khơng ảnh hưởng đến hệ thống khơng ảnh hưởng đến thuê bao khác không dùng đến khả • Về sử dụng tần số: - Hệ thống cho phép mức độ cao hiệu dải tần mà phục vụ vùng thành thị nông thôn dịch vụ phát triển - Dải tần số hoạt động 890-915 935-960 Mhz - Hệ thống GSM 900Mhz phải tồn với hệ thống dùng 900Mhz trước • Về mạng: - Kế hoạch nhận dạng dựa khuyến nghị CCITT - Kế hoạch đánh số dựa khuyến nghị CCITT - Hệ thống phải cho phép cấu trúc tỷ lệ tính cước khác dùng mạng khác download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp - Trung tâm chuyển mạch ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu tiêu chuẩn hố quốc tế - Chức bảo vệ thơng tin báo hiệu thông tin điều khiển mạng phải cung cấp hệ thống 1.2 Cấu trúc hệ thống GSM Một hệ thống GSM chia thành nhiều phân hệ sau đây: - Phân hệ chuyển mạch (SS: Switching Subsystem) - Phân hệ trạm gốc (BSS: Base Station Subsystem) - Phân hệ khai thác (OSS: Operation Subsystem) - Trạm di động (MS: Mobile Station) SS ISDN VLR PSPD N BS CSPD N PSTN PLMN MS Hình Mơ hình hệ thống GSM 1.2.1 Phân hệ chuyển mạch SS Hệ thống chuyển mạch bao gồm chức chuyển mạch GSM sở liệu cần thiết cho số liệu thuê bao quản lý di động thuê bao Chức SS quản lý thơng tin người sử dụng mạng GSM với với mạng khác Hệ thống chuyển mạch SS bao gồm khối chức sau: - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC: Mobile Services Switching Center) - Bộ ghi định vị tạm trú (VLR: Visitor Location Register) download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp Bộ ghi định vị thường trú (HLR: Home Location Register) Trung tâm nhận thực (AUC: Authentication Center) Bộ nhận dạng thiết bị (EIR: Equipment Identity Register) Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng (GMSC: Gateway Mobile Services Switching Center) - 1.2.1.1 Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng MSC Ở SS, chức chuyển mạch MSC thực Nhiệm vụ MSC điều phối việc thiết lập gọi đến người sử dụng mạng GSM Một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS, mặt khác giao tiếp với mạng MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng gọi MSC cổng Việc giao tiếp với mạng ngồi để đảm bảo thơng tin cho người sử dụng mạng GSM địi hỏi cổng thích ứng (các chức tương tác IWF: Interworking Function) SS cần giao tiếp với mạng để sử dụng khả truyền tải mạng cho việc truyền tải số liệu người sử dụng báo hiệu phần tử mạng GSM MSC thường tổng đài lớn điều khiển quản lý số điều khiển trạm gốc Để kết nối MSC với số mạng khác, cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn GSM với mạng Các thích ứng gọi chức tương tác IWF (Interworking Function) bao gồm thiết bị để thích ứng giao thức truyền dẫn Nó cho phép kết nối với mạng: PSPDN (Packet Switched Public Data Network: mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói), hay CSPDN (Circuit Switched Public Data Network: mạng số liệu cơng cộng chuyển mạch kênh), tồn mạng khác đơn PSTN hay ISDN IWF thực chức MSC hay thiết bị riêng, trường hợp hai giao tiếp MSC IWF để mở Để thiết lập gọi đến người sử dụng GSM, trước hết gọi phải định tuyến đến tổng đài cổng GMSC mà không cần biết đến thời thuê bao đâu Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thơng tin vị trí thuê bao định tuyến gọi đến tổng đài quản lý thuê bao thời điểm thời (MSC tạm trú) Để trước hêt tổng đài cổng phải dựa số thoại danh bạ thuê bao để tìm HLR cần thiết hỏi HLR Tổng đài cổng có giao diện với mạng bên với mạng GSM Về phương diện kinh tế, tổng đài cổng đứng riêng mà thường kết hợp với MSC 1.2.1.2 Bộ ghi định vị thường trú HLR Là sở liệu quan trọng mạng GSM, lưu trữ số liệu địa nhận dạng thông số nhận thực thuê bao mạng Các thông tin lưu trữ HLR gồm: nhận dạng thuê bao IMSI, MSISDN, VLR thời, trạng thái thuê bao, khoá nhận thực chức nhận thực, số lưu động trạm di động MSRN HLR chứa sở liệu bậc cao tất thuê bao GSM Những liệu truy nhập từ xa MSC VLR mạng download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp 1.2.1.3 Bộ ghi định vị tạm trú VLR VLR sở liệu thứ hai mạng GSM Nó nối với hay nhiều MSC có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao thuê bao nằm vùng phục vụ MSC tương ứng đồng thời lưu giữ số liệu vị trí th bao nói mức độ xác HLR Các chức VLR thường liên kết với chức MSC 1.2.1.4 Trung tâm nhận thực AUC AUC quản lý thông tin nhận thực mật mã liên quan đến cá nhân thuê bao dựa khoá nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo tồn số liệu cho thuê bao phép Khoá lưu giữ vĩnh cửu bí mật nhớ MS Bộ nhớ có dang Simcard rút cắm lại AUC đặt HLR MSC độc lập với hai Khi đăng ký thuê bao, khoá nhận thực Ki ghi nhớ vào Simcard thuê bao với IMSI Đồng thời khố nhận thực Ki lưu giữ trung tâm nhận thực AUC để tạo ba thông số cần thiết cho q trình nhận thực mật mã hố: - Số ngẫu nhiên RAND - Mật SRES tạo từ Ki số ngẫu nhiên RAND thuật toán A3 - Khoá mật mã Kc tạo từ Ki số ngẫu nhiên RAND thuật toán A8 1.2.1.5 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR Quản lý thiết bị di động thực đăng ký nhận dạng thiết bị EIR EIR lưu giữ tất liệu liên quan đến phần thiết bị di động ME trạm di động MS EIR nối với MSC thông qua đường báo hiệu để kiểm tra phép thiết bị cách so sánh tham số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI (International Mobile Equipment Identity) thuê bao gửi tới thiết lập thông tin với số IMEI lưu giữ EIR phòng trường hợp thiết bị đầu cuối bị đánh cắp, so sánh khơng thiết bị khơng thể truy nhập vào mạng 1.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS BSS thực nhiệm vụ giám sát đường ghép nối vô tuyến, liên kết kênh vô tuyến với máy phát quản lý cấu hình kênh Đó là: - Điều khiển thay đổi tần số vô tuyến đường ghép nối (Frequency Hopping) thay đổi cơng suất phát vơ tuyến - Thực mã hố kênh tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền thơng tin - Quản lý q trình Handover - Thực bảo mật kênh vô tuyến Phân hệ BSS gồm hai khối chức năng: điều khiển trạm gốc (BSC: Base Station Controller) trạm thu phát gốc (BTS: Base Transceiver Station) Nếu khoảng cách BSC BTS nhỏ 10m kênh thơng tin kết nối trực tiếp (chế độ Combine), ngược lại phải qua download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp giao diện A-bis (chế độ Remote) Một BSC quản lý nhiều BTS theo cấu hình hỗn hợp loại 1.2.2.1 Trạm thu phát gốc BTS Một BTS bao gồm thiết bị phát thu, anten xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vơ tuyến Có thể coi BTS Modem vơ tuyến phức tạp có thêm số chức khác Một phận quan trọng BTS TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit: khối chuyển đổi mã thích ứng tốc độ) TRAU thiết bị mà q trình mã hố giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM tiến hành, thực thích ứng tốc độ trường hợp truyền số liệu TRAU phận BTS, đặt cách xa BTS chí nhiều trường hợp đặt BSC MSC BTS có chức sau: - Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến - Quản lý giao thức cho liên kết số liệu MS BSC - Vận hành bảo dưỡng trạm BTS - Cung cấp thiết bị truyền dẫn ghép kênh nối giao tiếp A-bis 1.2.2.2 Bộ điều khiển trạm gốc BSC BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến qua lệnh điều khiển từ xa BTS MS Các lệnh chủ yếu lệnh ấn định, giải phóng kênh vơ tuyến quản lý chuyển giao (Handover) Một phía BSC nối với BTS cịn phía nối với MSC SS Trong thực tế, BSC tổng đài nhỏ có khả tính tốn đáng kể Một BSC quản lý vài chục BTS tuỳ theo lưu lượng BTS Giao diện BSC MSC giao diện A, cịn giao diện với BTS giao diện A-bis Nhân viên khai thác từ trung tâm khai thác bảo dưỡng OMC nạp phần mềm liệu xuống BSC, thực số chức khai thác bảo dưỡng, hiển thị cấu hình BSC BSC thu thập số liệu đo từ BTS BIE (Base Station Interface Equipment: Thiết bị giao diện trạm gốc), lưu trữ chúng nhớ cung cấp chúng cho OMC theo yêu cầu 1.2.2.3 Bộ chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU Trong GSM, tín hiệu thoại giao diện vơ tuyến mã hố tốc độ 13Kbps sử dụng mã hoá tiền định tuyến LPC Để thích ứng tốc độ tốc độ mạng hội thoại cố định PSTN cần có chuyển đổi mã TRAU để chuyển đổi 13Kbps PCM MS MSC TRAU đặt BTS, BSC MSC Để giảm thiểu chi phí truyền dẫn, thường TRAU đặt MSC Khi cần thêm báo hiệu bổ xung vào tiếng thoại 13Kbps để truyền thông tin điều khiển từ chuyển đổi mã từ xa đặt BTS đến TRAU 1.2.3 Trạm di động MS Trạm di động thiết bị mà người sử dụng thường xun nhìn thấy hệ thống MS là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt tơ Ngồi việc chứa chức vô tuyến chung xử lý cho giao diện 10 download by : skknchat@gmail.com download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp lượng nhóm tần số cho phép đài tổng số đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng nhóm tần số giảm cự ly đồng bình thấp hệ thống Có ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số phổ cho trạm gốc có anten phát hướng, phương vị phân cách 1200 Mỗi ô sử thu phân tập 600 cho góc phương vị giác, có bán kính R (bằng cạnh hình lục giác trạm) Ta coi lưu lượng phân bố đồng xác định khoảng cách hai Sơ đồ 3/9 ô sử dụng nhóm tần số đài trạm: Hình Mẫu Sơ đồ 4/12 sử dụng nhóm 12 số đài: sử dụng lại tần Hình Mẫu 30 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp Sơ đồ 7/21 sử dụng nhóm 21 tần số, mẫu sử dụng lại tần số đài sau: Hình Mẫu 7/21 Trong thực tế, tăng trưởng dung lượng không ngừng tới mức chất lượng phục vụ giảm sút mức, người ta phải thực việc chia tách ô thành ô nhỏ Với chúng, người ta dùng công suất nhỏ mẫu sử dụng lại tần số dùng tỷ lệ xích nhỏ Thơng thường gọi khơng xong (1 cell), hệ thống thơng tin di động tế bào phải có khả điều khiển, chuyển mạch để chuyển giao gọi từ ô sang ô khác mà gọi chuyển giao khơng bị ảnh hưởng u cầu làm cho mạng di động có cấu trúc khác biệt với mạng cố định 3.2 Các trường hợp thủ tục thông tin 3.2.1 Tổng quan Trước khảo sát thủ tục thông tin khác nhau, khảo sát tình đặc biệt PLMN có tất thuê bao di động, ta quan sát MS số tình sau: - Tắt máy: Mạng khơng thể tiếp cận đến máy MS khơng trả lời thơng báo tìm gọi Nó không báo cho hệ thống vùng định vị (nếu có) MS coi rời mạng - MS bật máy, trạng thái rỗi: 31 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp Hệ thống tìm gọi MS thành công, MS coi nhập mạng Trong chuyển động, MS ln kiểm tra nối đến kênh quảng bá thu phát tốt Quá trình gọi lưu động(Roaming) MS cần thông báo cho hệ thống thay đổi vùng định vị, trình gọi cập nhật vị trí - MS bận: Mạng vơ tuyến có kênh thơng tin (kênh tiếng) dành cho luồng số liệu tới từ MS trình chuyển động MS phải có khả chuyển đến kênh thơng tin khác Q trình gọi chuyển giao (Handover) Để định chuyển giao hệ thống phải diễn giải thông tin nhận đuợc từ MS BTS Quá trình gọi định vị 3.2.2 Lưu động cập nhật vị trí: Coi MS trạng thái tích cực, rỗi chuyển động theo phương liên tục MS khoá đến tần số vơ tuyến định có CCCH BCH TSo Khi MS rời xa BTS nối với cường độ tín hiệu giảm Ở thời điểm khơng xa biên giới lý thuyết hai lân cận cường độ tới mức mà MS định chuyển đến tần số thuộc lân cận Để chọn tần số tốt liên tục đo cường độ tín hiệu tần số số tần số định ô lân cận Thường MS phải tìm tần số BCH/CCCH từ BTS có cường độ tín hiệu tốt tần số cũ Sau tự khoá đến tần số này, MS tiếp tục nhận thơng bao tìm gọi thơng báo quảng bá chừng tín hiệu tần số đủ tốt Quyết định việc thay đổi tần số BCH/CCCH thực mà không cần thông báo cho mạng Nghĩa mạng mặt đất khơng tham gia vào q trình Khả chuyển động vô định đồng thời với việc thay đổi nối thông MS giao tiếp vô tuyến thời điểm cần thiết để đảm bảo chất lượng thu gọi lưu động “Roaming” - Khi MS chuyển động đến hai cell thuộc BTS khác nhau: Ta biết MS khơng biết cấu hình mạng chứa Để gửi cho MS thơng tin vị trí xác hệ thống gửi nhận dạng vùng định vị (LAI) liên tục giao tiếp vô tuyến BCCH Khi vào cell thuộc BSC khác MS nhận thấy vùng cách thu BCCH Vì thơng tin vị trí có tầm quan trọng lớn nên mạng phải thông báo thay đổi này, điện thoại di động trình gọi “ đăng ký cưỡng bức” MS khơng cịn cách khác phải cố gắng thâm nhập vào mạng để cập nhật vị trí MSC/VLR Q trình gọi cập nhật vị trí Sau phát vị trí lên mạng, MS tiếp tục chuyển động vùng mô tả - Khi MS chuyển động hai vùng phục vụ khác nhau: Trong trường hợp có gọi vào cho MS, việc chuyển từ vùng phục vụ MSC/VLR sang vùng phục vụ MSC/VLR khác có nghĩa tuyến thơng tin qua mạng khác Để tìm định tuyến đúng, hệ thống phải tham khảo ghi định vị thường trú HLR MSC/VLR phải cập nhật HLR vị trí MSC/VLR cho MS 32 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp Q trình cập nhật vị trí sau: HLR (3) tiếp MSC VLR (4) Công nhận cập nhật vị trí Sau cập nhật vị trí thành cơng HLR hệ thống huỷ bỏ vị trí cũ, HLR thơng báo huỷ bỏ vị trí cho tổng đài MSC/VLR cũ để xố vị trí cũ MS có liên quan 3.2.3 Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu Khi MS bật máy qt giao tiếp vơ tuyến để tìm tần số đúng, tần số mà MS tìm kiếm chứa thơng tin quảng bá thơng tin tìm gọi BCH/CCCH có MS tự khoá đến tần số nhờ việc hiệu chỉnh tần số thu thơng tin đồng Vì lần đầu MS sử dụng nên phần mạng chịu trách nhiệm xử lý thông tin tới / từ MS hồn tồn khơng có thơng tin MS này, MS khơng có thị nhận dạng vùng định vị Khi MS cố gắng thâm nhập tới mạng thơng báo với hệ thống MS vùng định vị cách gửi thơng báo “ Cập nhật vị trí mạng” đến MSC/VLR Từ trở MSC/VLR coi MS hoạt động đánh dấu trường liệu MS cờ “nhập mạng” cờ liên quan đến IMSI 3.2.4 Thủ tục rời mạng Thủ tục rời mạng liên quan đến IMSI Thủ tục rời mạng IMSI cho phép thông báo với mạng thuê bao di động tắt nguồn , lúc tìm gọi MS thơng báo tìm gọi khơng xảy Một MS trạng thái hoạt động đánh dấu “đã nhập mạng” Khi tắt nguồn MS gửi thông báo cuối đến mạng, thông báo chứa yêu cầu thủ tục rời mạng Khi thu thông báo rời mạng MSC/VLR đánh dấu cờ IMSI rời mạng tương ứng 3.2.5 Tìm gọi Cuộc gọi đến MS định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký Khi MSC/VLR gửi thơng báo tìm gọi đến MS, thông báo phát quảng bá toàn vùng định vị LA nghĩa tất BTS LA 33 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp gửi thơng báo tìm gọi MS Khi chuyển động LA “nghe” thông tin CCCH MS “nghe thấy” thơng báo tìm gọi trả lời 3.2.6 Gọi từ MS Giả sử MS rỗi muốn thiết lập gọi, thuê bao quay tất chữ số thuê bao bị gọi bắt đầu thủ tục cách ấn phím “ phát “ Khi MS gửi thông báo đến mạng CCCH để yêu cầu thâm nhập Trước hết MSC/VLR giành riêng cho MS kênh riêng , kiểm tra thể loại thuê bao bị gọi đánh dấu thuê bao trạng thái bận Nếu thuê bao gọi phép sử dụng mạng MSC/VLR công nhận yêu cầu thâm nhập Bây MS gửi thông báo để thiết lập gọi, tuỳ theo thuê bao bị gọi cố định hay di động số phân tích trực tiếp MSC/VLR gửi đến tổng đài chuyển tiếp mạng PSTN cố định Ngay đường nối đến thuê bao bị gọi sẵn sàng thông báo thiết lập gọi công nhận, MS chuyển đến kênh thông tin riêng Bây tín hiệu cuối khẳng định thuê bao 3.2.7 Gọi đến thuê bao MS Giả sử có thuê bao A thuộc mạng cố định PSTN yêu cầu thiết lập gọi với thuê bao B thuộc mạng di động - Thuê bao A quay mã nơi nhận nước để đạt tới vùng GSM/PLMN Nối thông thiết lập từ tổng đài nội hạt thuê bao A đến GMSC mạng GSM/PLMN - Thuê bao A quay số thuê bao B, số thuê bao phân tích GMSC Bằng chức hỏi đáp GMSC gửi MSISDN với yêu cầu số lưu động (MSRN) đến ghi định vị thường trú (HLR) - HLR dịch số thuê bao MS quay vào nhận dạng GSM/PLMN: MSISDN Þ IMSI - HLR cho MS vùng phục vụ gửi IMSI MS đến VLR vùng phục vụ đồng thời yêu cầu MSRN - VLR tạm thời gán số lưu động MSRN cho thuê bao bị gọi gửi ngược trở HLR, HLR gửi tổng đài cổng GMSC - Khi nhận MSRN tổng đài GMSC có khả thiết lập gọi đến vùng phục vụ MSC/VLR nơi thuê bao B có mặt - VLR cho thuê bao vùng định vị (LAI) giai đoạn trình thiết lập gọi hệ thống muốn thơng báo tìm gọi th bao bị gọi phát quảng bá vùng phủ sóng tất vùng định vị Vì MSC/VLR gửi thơng báo tìm gọi đến tất BTS vùng định vị - Khi nhận thông tin tìm gọi, BTS phát lên đưịng vơ tuyến kênh tìm gọi PCH Khi MS trạng thái rỗi “nghe” kênh PCH số thuộc vùng định vị LA, nhận thơng tin tìm gọi , nhận biết dạng IMSI gửi trả lời thơng báo tìm gọi - Sau thủ tục thiết lập gọi sau gán cho kênh thông tin gọi nói nối thơng đến MS kênh vơ tuyến 34 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp 3.2.8 Cuộc gọi tiến hành, định vị Bây ta xem xét điều xảy trạm di động trạng thái bận chuyển động xa dần BTS mà nối đến đường vơ tuyến Như ta vừa thấy MS sử dụng kênh TCH riêng để trao đổi số liệu/tín hiệu với mạng Khi rời xa BTS, suy hao đường truyền ảnh hưởng phadinh làm hỏng chất lượng truyền dẫn vô tuyến số Tuy nhiên hệ thống có khả đảm bảo chuyển sang BTS bên cạnh Q trình thay đổi đến kênh thơng tin trình thiết lập gọi hay trạng thái bận gọi chuyển giao Mạng định thay đổi MS gửi thơng tin liên quan đến cường độ tín hiệu chất lượng truyền dẫn đến BTS trình gọi cập nhật MS mạng có khả trao đổi thơng tin báo hiệu q trình gọi để đồng chuyển vùng Trong trình hội thoại kênh TCH dành riêng, MS phải tập trung lên TCH khơng thể kênh khác dành riêng cho báo hiệu Một lý khác số lượng kênh có hạn nên hệ thống không sử dụng kênh cho hướng, việc tổ chức truyền dẫn số liệu kênh TCH cho nói chuyện thơng tin báo hiệu gửi kênh Luồng số liệu phát theo trình tự xác để MS lẫn BTS phân biệt nói chuyện thơng tin báo hiệu Bây ta quay lại việc định vị, trước hết BTS thông báo cho MS BTS lân cận tần số BCH/CCCH Nhờ thông tin MS đo cường độ tín hiệu tần số BCH/CCCH trạm gốc lân cận, MS đo cường độ tín hiệu lẫn chất lượng truyền dẫn TCH “bận “ Tất kết đo gửi đến mạng để phân tích sâu Cuối BTS định chuyển vùng BSC phân tích kết đo BTS thực TCH “bận” Tóm lại BSC giải vấn đề : + Khi cần thực chuyển vùng + Phải thực chuyển vùng tới BTS Sau đánh giá xác tình bắt đầu trình chuyển vùng, BSC chịu trách nhiệm thiết lập đường nối thông đến BTS Có trường hợp chuyển vùng sau: - Chuyển giao vùng BSC: Ở trường hợp BSC phải thiết lập đường nối đến BTS mới, dành riêng TCH lệnh cho MS phải chuyển đến tần số đồng thời TCH Tình khơng địi hỏi thơng tin gửi đến phần cịn lại mạng Sau chuyển giao MS phải nhận thông tin ô lân cận Nếu việc thay đổi đến BTS thay đổi vùng định vị MS thơng báo cho mạng LAI yêu cầu cập nhật vị trí - Chuyển giao hai BSC khác MSC/VLR: Trường hợp cho thấy chuyển giao vùng phục vụ hai BSC khác Mạng can thiệp nhiều định chuyển giao BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR Sau có đường nối thơng (MSC/VLR ⇔ BSC ⇔ BTS mới) phải thiết 35 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp lập có TCH rỗi, TCH phải dành cho chuyển giao Sau MS nhận lệnh chuyển đến tần số TCH Ngoài sau chuyển giao MS thông báo ô lân cận Nếu việc thay đổi BTS với việc thay đổi vùng định vị MS gửi yêu cầu cập nhật vị trí trình gọi hay sau gọi - Chuyển giao hai vùng phục vụ MSC/VLR: Đây trường hợp chuyển giao phức tạp nhiều tín hiệu trao đổi trước thực chuyển giao Ta xét MSC/VLR Gọi MSC/VLR cũ (tham gia gọi trước chuyển giao) tổng đài phục vụ MSC/VLR tổng đài đích Tổng đài cũ gửi yêu cầu chuyển giao đến tổng đài đích sau tổng đài đích đảm nhận việc chuẩn bị nối ghép tới BTS Sau thiết lập đường nối hai tổng đài tổng đài cũ gửi lệnh chuyển giao đến MS CHƯƠNG CÁC DỊCH VỤ CỦA GSM 4.1 Dịch vụ thoại Là dịch vụ quan trọng GSM Nó cho phép gọi hai hướng diễn người sử dụng GSM với thuê bao mạng điện thoại nói chung Tốc độ truyền thoại GSM 13kbps Dịch vụ gọi khẩn loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ thoại Nó cho phép người dùng liên lạc với dịch vụ khẩn cấp cảnh sát hay cứu hoả mà có hay khơng có SIM card máy di động 4.2 Dịch vụ số liệu GSM thiết kế để đưa nhiều dịch vụ số liệu Các dịch vụ số liệu phân biệt với người sử dụng phương tiện (người sử dụng mạng điện thoại PSTN, ISDN,…), chất luồng thông tin đầu 36 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp cuối (dữ liệu thơ, fax, videotex, teletex…), phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch, đồng hay không đồng bộ…) chất thiết bị đầu cuối Tốc độ truyền số liệu mạng GSM 9,6kbps 4.3 Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS Là loại dịch vụ số liệu Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS cho phép thuê bao GSM gửi cho tin chữ dài không 160 kí tự Có thể sử dụng trung tâm dịch vụ để thuê bao đọc tin đến Sau tin phát đến thuê bao Nếu thuê bao vùng phủ hệ thống hay tắt nguồn, tin lưu giữ gửi đI thuê bao lại sẵn sàng Có thể thu hay gửi thông báo ngắn trạng tháI rỗi hay trình gọi 4.4 Dịch vụ Wap Dịch vụ Wap bắt đầu xây dựng triển khai lần cách ba năm ( vào năm 1997) Dịch vụ giao thức ứng dụng không (Wap) ngày trở nên phổ biến Tiêu chí dịch vụ đơn giản: cho phép thuê bao dùng điện thoại di động, máy nhắn tin thiết bị viễn thơng khác có hỗ trợ Wap truy cập cách có giới hạn vào trang wed để xem thông tin thị trường chứng khoán, xem tin tức, gửi nhận email v.v… Mặc dù Wap sử dụng công nghệ khái niệm từ giới wed Internet thiết bị Wap truy cập trực tiếp vào nguồn tài nguyên wed Internet mà phải nhờ qua Wap gateway 4.5 Các dịch vụ GSM 2,5G Cuối năm 2003 nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động Việt Nam đưa hai dịch vụ GSM 2,5G dịch vụ vơ tuyến gói chung (GPRS) nhắn tin đa phương tiện (MMS) Dịch vụ vơ tuyến gói chung (GPRS: General Packet Radio Service): GPRS dịch vụ truyền liệu chuyển mạch gói phát triển tảng cơng nghệ GSM, cho phép người dùng chuyển gói liệu tốc độ cao qua máy di động Do GPRS tảng cho việc phát triển ứng dụng thương mại di động dịch vụ MMS, truy cập WAP-Internet tốc độ cao GPRS cho phép truyền liệu đạt tới 171,2kbps Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện (MMS: Multimedia Messaging Service): Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MMS cho phép người dùng điện thoại di động trao đổi ảnh tĩnh (JPG) hình động (GIF), âm giọng nói, đoạn video (Streaming video) văn lên đến 1000 kí tự Với dịch vụ MMS, tin nhắn không gửi máy điện thoại di động mà từ máy điện thoại di động gửi đến email ngược lại 37 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp KẾT LUẬN Mạng thông tin di động số phát triển nhanh chóng Nó dịch vụ khác góp phần khơng nhỏ công đại mạng viễn thông Việt Nam Vì việc nghiên cứu mạng thơng tin di động cần thíêt Tuy nhiên mảng đề tài lớn với thời gian thực tập tháng nên dừng mức đề cập tổng quan Tôi hy vọng phát triển đề tài rộng đồ án tốt nghiệp với trọng tâm vào dịch vụ GSM 2,5G 38 download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp Một lần tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Phạm Cơng Hùng tồn thể kỹ sư phịng kỹ thuật cơng ty VMS giúp đỡ tơi hồn thành báo cáo PHỤ LỤC: CÁC TỪ VIẾT TẮT AB AGCH AMPS Access Burs Access Gran Advanced M System Automatic R Authenticati Broadcast C Broadcast C Bit Error Ra Base Station Base Station Base Station Base Transc ARQ AUC BCCH BCH BER BSC BSIC BSS BTS download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp C/A C/I C/R CCCH CCITT CSPDN DCCH DCS EIR ETSI FACCH FB FCCH FDMA GMSC GPRS GSM HLR IMEI IMSI ISDN ISI IWF LA LAC LAI ME MMS download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp MS MSC MSISDN MSRN NB NMT OMC OSS PCH PCM PIN PLMN PSPDN PSTN RACH RAND SACCH SB SCH SDCCH SIM SMS SRES SS TACS TCH TDMA TMN download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp TRAU VLR WAP 42 download by : skknchat@gmail.com ... trình thực tập download by : skknchat@gmail.com b¸o c¸o thùc tËp CHƯƠNG CẤU HÌNH MẠNG GSM 1.1 Giới thiệu chung mạng thông tin di động GSM 1.1.1 Vài nét lịch sử mạng GSM Hệ thống thông tin di động. .. CHƯƠNG CẤU HÌNH MẠNG GSM 1.1 Giới thiệu chung mạng thông tin di động GSM 1.1.1 Vài nét lịch sử mạng GSM 1.1.2 Các tiêu kỹ thuật mạng GSM 1.2 Cấu trúc hệ thống GSM 2.1 Phân... động VMS, tơi hồn thành báo cáo thực tập tốt nghiệp Để hoàn thành báo cáo xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Phạm Cơng Hùng tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực tập tốt nghiệp Tơi xin chân thành