Câu trả lời ôn tập thông tin di động

Câu trả lời ôn tập thông tin di động

TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG

Câu 1: Trình bày nguyên lý vận hành và chức năng các thành phần thiết bị trong phân hệ

Trả lời:

Phân hệ BSS (Base Station Subsystem):

 Trạm thu phát gốc (BTS: Base Transceiver Station)

 Bộ điều kiển trạm gốc (BSC: Base Station Controller)

 Bộ chuyển dổi mã và phối hợp tốc độ (TRAU: Trancoding and Rate Adapter Unit)

1 Trạm thu phát gốc BTS

BTS bao gồm các thiết bị phát thu, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực phủ sóng nhất định gọi là cell BTS có các chức năng sau:

 Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến

 Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC

 Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS

 Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A-bis

2 Bộ điều khiển trạm gốc 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 (handover) Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia nối với MSC của SS Các chức năng chính của BSC:

 Quản lý mạng vô tuyến: là quản lý các cell và các kênh logic Các số liệu quản lý được đưa về BSC để xử lý

 Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: trước khi đưa vào khai thác, BSC lập cấu hình của BTS nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi

 Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đấu nối tới máy MS Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC giám sát

 Điều khiển quá trình chuyển giao nhằm đạt chất lượng cuộc gọi tốt nhất

 Quản lý mạng truyền dẫn: quản lý cấu hình các đường truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin Khi có sự cố sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng

3 Bộ chuyển dổi mã và phối hợp tốc độ TRAU

Thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyến (16Kbps) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại (64Kbps) trước khi chuyển đến tổng đài

Tốc độ 16Kbps được tạo thành từ 260 bit/segment 20ms (tốc độ 13 Kbps) thêm vào 60 bit/segment 20ms (các bit đồng bộ hệ thống 3Kbps) tạo thành từ 320 bit/segment 20ms (tốc

độ 16 Kbps)

TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu

TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa các BSC và MSC

***SC

Câu 2: Trình bày nguyên lý vận hành và chức năng các thành phần thiết bị trong

phân hệ chuyển mạch mạng NSS (GSM)?

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các khối chức năng:

 Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC

 Thanh ghi định vị thường trú HLR

 Thanh nghi định vị tạm trú VLR

 Trung tâm nhận thực AuC

 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR

 Getway MSC

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao, quản lý thông tin giữa người dùng với nhau và với mạng khác

1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile service Swiching Center)

MSC là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý các bộ phận điều khiển trạm gốc BSC MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, MSC giao tiếp với phân hệ BSS và cổng GMSC Chức năng chính của MSC:

 Xử lý cuộc gọi (Call Processing)

 Điều khiển chuyển giao (Handover Control)

 Quản lý di động (Mobility Management)

 Tương tác mạng IWF (Interworking Funtion): qua GMSC

2 Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register)

HLR là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu trữ lâu dài các thông tin về thuê bao, các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao HLR gồm:

 Các số nhận dạng : IMSI, MSISDN

 Các thông tin về thuê bao

 Danh sách các dịch vụ mà MS được sử dụng và bị hạn chế

 Số hiệu VLR đang phục vụ MS

HLR chứa những cơ sở dữ liệu bâc cao của tất cả các thuê bao trong GSM, nhwunxg dữ liệu này được truy cập từ xa bởi các MSC và VLR

3 Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register)

VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong GSM Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm

vụ lưu trữ thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao chính xác hơn HLR Các chức năng của VLR thường liên kết với các chức năng của MSC

Ví dụ: Ngay khi MS di động vào vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về

MS từ HLR, đồng thời HLR sẽ được thông báo MS đang ở vùng MSC nào Nếu MS muốn thực hiện cuộc gọi, VLR sẽ thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở

dữ liệu HLR VLR bao gồm:

 Các số nhận dạng IMSI, MSISDN, TMSI

 Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS

 Danh sách các dịch vụ mà MS được và bị hạn chế sủ dụng

 Trạng thái của MS (bận, rỗi)

4 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register)

EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng di động quốc tế IMEI

và chứa các số liệu về phần cứng của thiết bị

 Nếu ME thuộc danh sách trắng thì nó được quyền truy nhập và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký

 Nếu ME thuộc danh sách xám, tức là nó có nghi vấn và cần kiểm tra Danh sách xám gồm những ME có lỗi nhưng không nghiêm trọn tới mức loại trừ khỏi hệ thống

 Nếu ME thuộc danh sách đen, tức là bị cấm không cho truy nhập vào hệ thống, những

ME đã thông báo mất máy

5 Trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center)

AuC được kết nối với HLR, chức năng của AuC là cung cấp cho HLR các tần số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng bảo mật Khi đăng ký thuê bao khóa nhận thực được ghi nhớ vào

simcard của thuê bao để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng trái phép Khóa nhận thực cũng được lưu trữ ở AuC để nhận thực và mã hóa Các thông số nhận thực và mã hóa:

 Số ngẫu nhiên RAND

 Mật khẩu SRES

 Khóa mật mã

6 GMSC

Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng được gọi là GlafG mà không cần biết đến thiện thời thuê bao đang ở đâu GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện tại

Câu 3: Tại Việt Nam, để nâng cấp từ 2G lên 3G, quá trình phát triển xảy ra như thế

nào? SV trình bày, phân tích cụ thể và cho ý kiến nhận xét?

Trả lời:

Quá trình phát triển từ 2G lên 3G ở Việt Nam:

1 GPRS

GPRS là một hệ thống vô tuyến thuộc giai đoạn trung gian, nhưng vẫn là hệ thống 3G nếu xét về mạng lõi GPRS cung cấp các kết nối số liệu chuyển mạch gói với tốc độ truyền lên tới 171,2Kbps và hỗ trợ giao thức Internet TCP/IP và X25, nhờ vậy tăng cường đáng kể các dịch

vụ số liệu của GSM

Công việc tích hợp GPRS vào mạng GSM đang tồn tại là một quá trình đơn giản Một phần các khe trên giao diện vô tuyến dành cho GPRS, cho phép ghép kênh số liệu gói đối với một số trạm di động Phân hệ trạm gốc chỉ cần nâng cấp một phần nhỏ liên quan đến khối điều khiển gói để cung cấp khả năng định tuyến gói giữa các đầu cuối di động Một nâng cấp nhỏ

về phần mềm cũng cần thiết để hỗ trợ các hệ thống mã hoá kênh khác nhau

Mạng lõi GSM được tạo thành từ các kết nối chuyển mạch kênh được mở rộng bằng cách thêm vào các nút chuyển mạch số liệu và gateway mới, được gọi là GGSN và SGSN GPRS là một giải pháp có thể chuyển thẳng lên 3G về cấu trúc mạng lõi

2 EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution)

EDGE là một kỹ thuật truyền dẫn 3G đã được chấp nhận và có thể triển khai trong phổ tần hiện có của các nhà khai thác TDMA và GSM EDGE tái sử dụng băng tần sóng mang và cấu trúc khe thời gian của GSM, và được thiết kế nhằm tăng tốc độ số liệu của người sử dụng

trong mạng GPRS hoặc HSCSD bằng cách sử dụng các hệ thống cao cấp và công nghệ tiên tiến khác

Vì vậy, cơ sở hạ tầng và thiết bị đầu cuối hoàn toàn phù hợp với EDGE hoàn toàn tương thích với GSM và GRPS

3 WCDMA hay UMTS/FDD

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy nhập vô tuyến được phát triển mạnh ở Châu Âu Hệ thống này hoạt động ở chế độ FDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip 3,84Mcps bên trong băng tần 5MHz Băng tần rộng hơn và tốc độ trải phổ cao làm tăng độ lợi xử lý và một giải pháp thu đa đường tốt hơn, đó là đặc điểm quyết định để chuẩn bị cho IMT-2000

WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất Hơn nữa WCDMA có thể hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điều chỉnh tốc độ

Chuẩn WCDMA hiện thời sử dụng phương pháp điều chế QPSK, một phương pháp điều chế tốt hơn 8-PSK, cung cấp tốc độ số liệu đỉnh là 2Mbps với chất lượng truyền tốt trong vùng phủ rộng

WCDMA là công nghệ truyền dẫn vô tuyến mới với mạng truy nhập vô tuyến mới, được gọi là UTRAN, bao gồm các phần tử mạng mới như RNC (Radio Network Controller) và NodeB (tên gọi trạm gốc mới trong UMTS)

Tuy nhiên mạng lõi GPRS/EDGE có thể được sử dụng lại và các thiết bị đầu cuối hoạt động

ở nhiều chế độ có khả năng hỗ trợ GSM/GPRS/EDGE và cả WCDM

Câu 4: Trình bày nguyên lý hoạt động khối mã hóa nguồn theo nguyên lý cơ quan phát âm

Bài làm:

Nguyên lý của khối mã hóa nguồn dựa trên cơ sở việc mô phỏng lại cơ quan phát âm của người Người ta đã chứng mình rằng khi con người phát âm, âm thanh sẽ thay đổi nhưng trong một khoảng thời gian tương đối nhỏ (10-30 ms) thì sự thay đổi đó là không đáng kể và gần như là không đổi Xuất phát từ ý tưởng đó người ta đã tạo ra một bộ lọc có tên là bộ lọc dự đoán tuyến tính- Linear predictive coder để mô phỏng cơ quan phát âm và từ đó có thê nén giọng nói

Bộ lọc dự đoán tuyến tính thực chất là bộ lọc đảo bậc 8 của cơ quan phát âm và số bit tượng trưng cho hệ số lọc là 36 bit trong 20 ms, đồng thời các khối bit này có mức độ giống nhau rất lớn Do đó người ta đưa đến khối LTP băng cách chia các khối 20 ms thành các khối nhỏ hơn 5ms và mạch LTP có nhiệm vụ lấy hiệu số - độ sai biệt của khối này Như vậy các hệ số của bộ lọc LTP bao gồm thông số n( số mẩu) và b là độ lợi khuếch đại:

(Biên độ 6 bit + tần số 39 bit + pha 2 bit)/5ms= 47 bit/5ms= 188 bit/20ms

188bit/20ms+ 36 bit /5ms + 36 bit/20 ms= 260 bit/20ms= 13kps

Đầu vào là 8000 mẫu mỗi mẫu 13 bít tương ứng với 104 kbps

Hệ số nén: 104kps/13kps=8

5 Trình bày nguyên lý vận hành khối mã kênh và ghép xen trong truyền thông di động?

Mã hóa kênh: mã hóa sửa sai, kiểm soát lỗi ở đầu phát giúp cho máy thu có thể phát hiện lỗi và

sửa sai được

- Ngõ vào khối mã hóa kênh gồm 260 bits trong khoảng thời gian là 20ms (vì trong khoảng này thì các hệ số, gần như không đổi) – từ ngõ ra của khối mã hóa nguồn gồm 2080 bit trong 20ms, sau đó nén xuống 8 lần

Mã hóa kênh thoại:

260 chia làm 3 loại:

 1a: 50bits: tần

số của xung

kích thích ->

qua mã hóa

khối, cộng thêm 3bit kiểm soát -> 53bits

 1b: 132bist cộng thêm 4 bit đuôi (thêm vô trước khi đi vào khối mã hóa chập để reset flipflop trở về trạng thái 0-là trường hợp đặc biệt cảu mã hoá khối -> 136 bits

1a và 1b gôm lại là 189bits vô mã hóa chập với tốc độ 1/2(vô 1bit ra 2bits) => 378bits

20ms ứng với tốc độ là 22.8 kbps

Mã hóa kênh thông tin:

Gồm 240 bits data ghép với 4 bits đuôi -> 244 bits-> vô mã hóa chập tốc độ 1/2 =>488

Qua khối đục lỗ (khối chặn lại - chặn các bit không quan trọng bỏ đi 32 bits) ->456 bits

Ghép xen:

Chức năng:

- Phân bố lại không gian tập dữ liệu sao cho các bit hay các cụm bit liên quan là không tương quan nhau trong từ mã

- Như vậy ghép xen chính là kiểm soát lỗi cụm, khi đó các bit phân tán ra để tránh lỗi đồng thời

Ghép xen bit:

8 9 10 11 12 13 14 15

16 17 18 19 20 21 22 23

…

- Đầu vào của khối ghép xen là 456 bit với thời gian là 20ms, nó sẽ đưa vào lần lượt theo

hàng và rút cột ra

- Ngõ ra rút 8 cột, mà mỗi cột ra gồm 57 bit – 1 bán cụm

=> có 8 bán cụm ghép kế tiếp nên gọi là ghép xen bán cụm

Ghép xen bán cụm:

B

1

B

2

B

3

B

4

B

5

B

6

B

7

B

8

- Chia khối dữ liệu ra làm các cụm nhỏ, sau đó hoán vị các cụm nhỏ này của khối này với

các khối dữ liệu khác,( nhờ vậy khi xảy ra cụm lỗi dài mỗi bản tin chỉ mất đi một cụm nhỏ,

phần còn lại của bản tin vẫn cho phép các dạng mã hóa kênh khôi phục lại được đúng sau

khi đã sắp xếp lại các cụm của bản tin theo thứ tự như ở phía phát.- khúc này k biết đúng

k@@ )

- Thời gian delay khoảng 37ms

Câu 6: Thủ tục báo hiệu quá trình cập nhật vị trí?

… … … … … …

… …

448 449 450 451 452 453 454 455

B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8

8

57

B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8

- 1: phát từ BTS đến MS: kênh BCCH phát thông tin số nhận dạng vùng định vị LAI

o Thông tin trong LAI-MS = LAI-BTS => Không cập nhật vị trí

o Thông tin trong LAI-MS LAI-BTS => Cập nhật vị trí

- 2a: thông qua kênh RACH để yêu cầu cấp phát SDCCH

- 2b: ấn định kênh FCCH thông qua AGCH

- 3: MS gởi yêu cầu bản tin chứa nội dung cập nhật vị trí tới MSC

- 4a: cấp bộ ba nhận thực của hệ thống

- 4b: gửi chuỗi số ngẫu nhiên và nhận về bộ ba trả lời từ MS  so sánh xác thực tính hợp pháp của thuê bao

- 5a: cập nhật vị trí ở VLR khi chuyển vủng định vị này sang vùng định vị khác cùng 1 MS

- 5b: cập nhật ở HLR khi MS chuyển qua vùng định vị có tổng đài di động khác, HLR yêu cầu VLR cũ xóa thông tin cũ

- 6: MSC gởi đến MS công nhận báo hiệu hoàn thành dịch vụ MS yêu cầu về cập nhật vị trí

- 7a, 7b: giải phóng kênh dành riêng cho thủ tục cập nhật vị trí

Câu 7: Thủ tục thiết lập cuộc gọi?

-

Cuộc gọi từ MS

1a Dùng RACH yêu cầu cấp phát kênh SDCCH dành riêng cho nó

1b Thông qua kênh AGCH để ấn định thông số kênh SDCCH

2 Yêu cầu 1 dịch vụ xác lập cuộc gọi (chưa có thông tin gì hết)

3 Thủ tục nhận thực để xác minh tính hợp pháp của thuê bao

4 Mật mã hóa qua thuật toán A5

5 Yêu cầu MS cung cấp thông tin cụ thể: gọi đến thuê bao nào? Thông tin dịch vụ cần thiết là gì? MSC yêu cầu BSC cấp phát kênh lưu lượng

6 BSC yêu cầu BTS kích hoạt kênh lưu lượng Sau khi BTS kích hoạt xong, BSC báo về cho MSC đã kích hoạt thành công Mạng lõi thực hiện yêu cầu tìm gọi

7 Tone chuông báo hiệu sau khi tìm gọi thành công, phát ra từ tổng đài của thuê bao bị gọi (B) gửi cho tổng đài của thuê bao gọi (A) thông qua đường vô tuyến

8 Khi thuê bao B bấm *OK*, hệ thống sẽ gửi cho thuê bao A biết để thuê bao A biết và gửi công nhận kết nối

 Thuê bao A và B trao đổi thông tin qua kênh lưu lượng và kênh BCCH

Câu 10: Trình bày cấu trúc kênh vật lý trong mạng 2G/GSM & 3G/UMTS?

o Cấu trúc kênh vật lý trong mạng 2G/GSM

 FDMA

 FDMA – GSM 900: thời gian không đổi, tần số kênh khác nhau, tần số thấp, biên độ cao

o Gồm có 125 kênh tần số, mỗi kênh 200KHz, nhưng chỉ sử dụng 124 kênh

o Đường downlink: 935MHz đến 960MHz

o Đường uplink : 890MHz đến 915Mhz

 FDMA – GSM 1800

o Downlink: 1805MHz đến 1880MHz

o Uplink: 1710MHz đến 1785MHz

o DCS1800 có 374 kênh tần số

 TDMA

o 1 Frame gồm 8 khe thời gian ( 4615µs)