Đồ án tốt nghiệp thông tin di động gsm

Giới thiệu mạng thông tin di động 6

Lịch sử mạng thông tin di động 6

Để mở đầu cho việc tìm hiểu tổng quan về mạng thông tin di động, chúng ta cùng nhìn lại lịch sử phát triển của nghành thông tin liên lạc bằng vô tuyến. Năm 1873 sóng điện từ đã đợc Maxwell tìm ra nhng mãi tới năm 1888 mới đợc Hertz chứng minh bằng cơ sở thực tiễn Sau đó ít lâu Marcony chứng tỏ đ- ợc sóng vô tuyến là một hiện tợng bức xạ điện từ Từ đó ơc mơ lớn lao của con ngời về một điều kỳ diệu trong thông tin liên lạc không dây có cơ sở để trở thành hiện thực.

Trải qua thời kỳ phát triển lâu dài, tới nay viêc thông tin liên lạc giữa các đối tợng với nhau bằng sóng vô tuyến đã đợc ứng dụng rộng rãi Với kỹ thuật liên lạc này, mọi đối tợng thông tin đều có khả năng liên lạc đợc với nhau ở bất cứ điều kiện hoàn cảnh, địa hình hay bất cứ điều kiện khách quan nào. Trên cơ sở những u điểm của kỹ thuật liên lạc không dây mà kỹ thuật thông tin ra đời Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ điện tử và thông tin, mạng thông tin di động ngày càng phổ biến, giá cả phải chăng, độ tin cậy ngày càng cao.

Thế hệ thứ nhất: Xuất hiện sau năm 1946, Với kỹ thuật FM (điều chế tần số) ở băng sóng 150 MHz, AT  T đợc cấp giấy phép cho điện thoại di động thực sự ở St.Louis Năm 1948 một hệ thống đện thoại hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở Richmond, Indiane Là thế hệ thông tin di động tơng tự sử dụng công nghệ truy cập phân chia theo tần số (TDMA) Tuy nhiên, hệ thống này không đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng tăng trớc hết về dung lợng Mặt khác các tiêu chuẩn hệ thống không tơng thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng nh mong muốn (ra ngoài quốc tế) Những vấn đề này đặt ra cho thế hệ thứ hai thông tin di động cellular phải giải quyết.

Thế hệ thứ hai: Cùng với sự phát triển của Microprocssor đã mở cửa cho một hệ thống phức tạp hơn Thay cho mô hình quảng bá với máy phát công suất lớn và anten cao là những cell có diện tích bé và công suất phát nhỏ hơn, đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng tăng về dung lợng Hệ thống sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA) mà đặc trng là mạng GSM, EGSM, DS -1800.

Thế hệ thứ ba: Bắt đầu những năm sau của thập kỷ 90 là kỹ thuật

CDMA&TDMA cải tiến, đáp ứng đợc việc tăng tốc tốc độ truền và các dịch vụ trong mạng.

Giới thiệu một số mạng thông tin di động 7

Từ đầu những năm 1980, sau khi các hệ thống NMT đã hoạt động một cách thành công thì nó biểu hiện một số hạn chế :

- Vì dung lợng thiết kế có hạn mà số thuê bao không ngừng tăng Do đó hệ thống này không còn đáp ứng đợc nữa

- Các hệ thống khác nhau đang hoạt động không thể phục vụ cho tất cả các thuê bao ở Châu Âu, nghĩa là thiết bị mạng NMT không thể thâm nhập vào mạng TACS và ngợc lại.

- Nếu thiết kế một mạng lớn phục vụ cho toàn Châu Âu thì khó thực hiện đợc vì vốn đầu t quá lớn.

Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu phạm vi sử dụng điện thoại di động đợc rộng rãi trên nhiều nớc, cần phải có hệ thống chung Tháng 12-1982, nhóm đặc biệt cho GSM (thông tin di động toàn cầu) đợc hội bu chính và viễn thông Châu ¢u CEPT (Confrence European Postal And Telecommunication Administration) tổ chức, đồng nhất hệ thống thông tin di động cho Châu Âu lấy dải tần 900MHz Cho đến năm 1989, nhóm đặc biệt GSM này đã trở thành một uỷ ban đặc biệt của viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunication standart Instute) và các khuyến nghị GSM 900MHz ra đời.

GSM là tiêu chuẩn cho mạng thông tin di động mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobil Network), với dải tần làm việc (890-960)MHz Đây là một tiêu chuẩn chung, điều đó có nghĩa là các thuê bao di động có thể sử dụng máy điện thoại của mình trên toàn châu âu.

Giai đoạn một của tiêu chuẩn GSM đợc ETSI hoàn thành vào năm 1990 Nó liên quan tới các dịch vụ thông tin cơ bản (thoại, số liệu) và tốc độ thông tin “ Toàn tốc- Full rate”, tín hiệu thoại tơng tự đã đợc mã hoá với tốc độ 13 kb/s. Giai đoạn hai đợc hàn thành vào năm 1994 Nó liên quan dến các dịch vụ viễn thông bổ sung vào tốc độ thông tin “ bán tốc - Half rate” tín hiệu thoại t- ơng tự đợc mã hoá với tốc độ 6,5 kb/s.

 Các chỉ tiêu phục vụ :

- Hệ thống đợc thiết kế sao cho thuê bao di động có thể hoạt động ở tất cả các nớc có mạng GSM.

- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng đa dịch vụ ISDN.

- Tạo một hệ thống có thể hoạt động cho các thuê bao trên tàu viễn dơng nh một mạng mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất.

- Phải có chất lợng phục vụ ít nhất là tơng đơng với các hệ thống tơng tự đang hoạt động.

- Hệ thống có khả năng mật mã thông tin ngời sử dụng để tránh sự can thiệp trái phép.

- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.

- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cớc khác nhau khi đợc dùng ở các mạng khác nhau.

- Dùng hệ thông báo hiệu đợc tiêu chuẩn hoá quốc tế Nếu MS di chuyển sang vùng định vị mới thì nó phải thông báo cho PLMN về vùng đinh vị mới mà nó đang ở đó Khi có cuộc gọi đến MS thì thông báo gọi sẽ đợc phát trong vùng định vị mà MS đang ở đó

Lý thuyết về CDMA đã đợc xây dựng từ những năm 1980 và đợc áp dụng trong thông tin quân sự từ năm 1960 cùng với sự phát triển của công nghệ bán dãn và lý thuyết thông tin vào năm 1980 CDMA đã đợc thơng mại hoá từ ph- ơng pháp thu GRS và ommi - Tracs, phơng pháp này đợc đề xuất trong hệ thống tổ ong của Qual Comm - Mỹ vào năm 1990.

Trong thông tin CDMA nhiều ngời sử dụng chung thời gian và tần số, mã PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tơng quan chéo thấp đợc ấn định cho mỗi ngời sử dụng; Ngời sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có sử dụng của PN đã đợc ấn định, đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên nh đầu phát và khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ sự trải phổ ngợc các tín hiệu đồng bộ thu đợc.

tổng quan Hệ THốNG GSM 10

Hệ thống tổ ong 10 1 Cấu trúc mạng tổ ong GSM 10 2 Cấu trúc địa lý mạng 12

2.1.1 Cấu trúc mạng tổ ong GSM

Mạng tổ ong GSM đợc cấu trúc từ những đơn vị nhỏ nhất là ô (cell) Trên sơ đồ địa lý qui hoạch mạng, cell có dạng tổ ong hình lục giác Trong mỗi cell có một đài vô tuyến gốc BTS (Base Transceiver Station) BTS liên lạc vô tuyến với tất cả các máy thuê bao di đông MS (Mobile Station) có mặt trong cell Dạng cell đợc minh họa nh sau:

Hình 1.3.1 Khái niệm về biên giới của cellular Sáu BTS bao quanh tạo thành các đờng biên hình lục giác đều, biểu thị vùng phủ sóng của một cell Khi MS di chuyển ra khỏi vùng đó, nó phải đợc chuyển giao để làm việc với BTS của một cell khác Đặc điểm của cellular là việc sử dụng lại tần số và kích thớc của mỗi cell khá nhỏ.

Khoảng cách cell sử dụng Lại tần số

Hình 1.3.1 Khái niệm về biên giới của cellular Kích thớc của cell tuỳ thuộc vào số thuê bao trong vùng và cấu trúc địa lý của từng vùng Do sự tăng trởng lu lợng không ngừng trong một cell nào đó dẫn đến chất lợng giảm sút quá mức Để khắc phục hiện tợng này ngời ta tiến hành việc chia tách cell xét thành các cell nhỏ hơn Với chúng ngời ta dùng công suất phát nhỏ hơn và mẫu sử dụng lại tần số đợc dùng ở tỷ lệ xích nhỏ hơn.

Hình 1.3 Tăng dung lợng hệ thống bằng cách chia cell.

Thông thờng, các cuộc gọi có thể kết thúc trong một cell Với hệ thống thộng tin di động cellular phải có khả năng điều khiển và chuyển mạch để cuộc gọi từ cell này sang cell khác mà không làm ảnh hởng đến cuộc gọi. Điều này làm cho mạng di động có cấu trúc khác biệt với các mạng cố định. Mạng thông tin di động số cellular thực chất là mạng mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile Network) PLMN cung cấp cho các thuê bao khả năng truy cập vào mạng thông tin di động toàn cầu từ MS đến MS Do đặc tính di động cửa MS, mạng phải theo dõi MS liên tục để xác định MS hiện đang ở trong cell nào Điều này đợc thực hiện bởi khái niệm vùng định vị LA(Location Area) Vùng định vị là một nhóm cell liên thông nhỏ hơn toàn bộ lãnh thổ mà PLMN quản lý Khi MS di chuyển từ cell này sang cell khác trong cùng một vùng định vị thì MS không cần thông báo cho PLMN về vị trí hiện thời cửa mình.

Vùng phục vụ GSM ( Các n ớc thành viên ) Vùng phục vụ PLMN (Các vùng trong n ớc)

Vùng phục vụ MSC Vùng định vị LA

2.1.2 Cấu trúc địa lý mạng

Mọi mạng điện thoại cần có một cấu trúc nhất định để định tuyến cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi ở một mạng di động cấu trúc rất quan trọng do tính lu thông của các thuê bao trong mạng.

1.3.2 Hệ thống các vùng phủ sóng GSM

Cấu trúc mạng 13

OMC : Hệ thống khai thác và bảo dỡng HSS : Hệ thống chuyển mạch

AUC : Trung tâm nhận thực VLR : Bộ ghi định vị tạm trú

HLR :Bộ ghi định vị thờng trú thiết bị EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị MSC :Tổng đài di động BTS : Đài vô tuyến gốc

BSS : Hệ thống trạm gốc MS : Máy di động

BSC :Đài điều khiển trạm gốc ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ PSPDN : Mạng chuyển mạch gói CSPDN : Mạng chuyển mạch Số công theo mạng cộng

PSTN : Mạng chuyển mạch điện PLMN : Mạng di động mặt đất công thoại công cộng cộng

Các khối chức năng 14

2.3.1.1 Chức năng và các loại MS :

Trạm di động là một thiết bị đầu cuối di động, là phơng tiện giữa ngời và mạng MS có chức năng vô tuyến chung và chức năng sử lý để truy cập mạng qua giao diện vô tuyến.

Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tức

Hình 2.1- Mô hình hệ thống thông tin di động cellular

Sự lựa chon thực hiện đối với các nhà sản xuất có thể khác nhau nhng đều phải tạo ra mạch tổ hợp theo một giao tiếp chuẩn để MS có thể truy cập đến tất cả các mạng MS thực hiện chức năng:

- Hiển thị số bị gọi.

- Hiển thị và xác nhận các thông tin nhắn.

 Máy di động MS gồm 2 thành phần:

- Thiết bị thu, phát, báo hiệu ME (mobile Equipment).

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

2.3.1.1.1 Thiết bị máy di động ME (mobile Equipment)

ME có bộ phận đầy đủ phần cứng cần thiết để phối hợp với giao diện vô tuyến chung, cho phép MS có thể truy cập đến tất cả các mạng ME có số nhận dạng là IMEI (International mobile Equipment Identity) nhờ kiểm tra IMEI này mà ME bị mất cắp sẽ không đợc phục vụ

Thuê bao thờng chỉ tiếp xúc với ME mà thôi, có 3 loại ME chính:

- Loại gắn trên xe (lắp đặt trong xe, anten ngoài xe).

- Loai xác tay (Anten không đợc gắn trực tiếp trên thiết bị)

- Loại cầm tay (Anten đợc gắn trực tiếp trên thiết bị).

Tuỳ theo công suất phát, ME có một số loại:

Loại Công suất phát Độ nhạy máy thu

Hình 2.2 Bảng phân loại các loại ME.

2.3.1.1.2 Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subcriber Identity Module)

SIM là một cái khoá cho phép MS đợc dùng Nhng đó là cái khoá vạn năng. Dùng để nhận dạng thuê bao và tin tức về dịch vụ mà thuê bao đăng ký Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI là duy nhất và trong suốt quá trình ngời dùng GSM thiết lập đờng truyền và tính cớc dựa vào IMSI.

SIM cũng có phần cứng, phần mềm cần thiết với bộ nhớ lu trữ 2 loại tin tức: Tin tức có thể đọc hoặc thay đổi bởi ngời dùng và tin tức không thể và không cần cho ngời sử dụng biết Các thông số trong SIM đợc bảo vệ, Ki không thể đọc, IMSI không thể sửa đổi Một số thông số khác trong SIM cần đợc cập nhËt : LAI.

SIM đợc thiết kế để không thể làm giả Ngời dùng có thể sử dụng mật khẩu riêng PIN (personal Identity Namber) để phòng ngời khác dùng SIM phi pháp. Ngoài ra SIM còn chứa thông tin tính cớc và thực hiện thuật toán nhận thực. SIM : Module nhận dạng thuê bao chứa một số thông tin nh :

- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI (International Mobile Subcriber Identity) Để nhận dạng thuê bao đợc truyền khi khởi tạo IMSI không thể sửa đổi

- Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời TMSI (Temporary Mobile subcriber Identity) Quản lý việc thay đổi TMSI để thuê bao không bị theo dõi ở giao diện vô tuyến.

- Số nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity).

- Khoá nhận thực thuê bao Ki Để nhận thực SIM card Ki không thể đọc đợc

- Số điện thoại của thuê bao di động MSISDN (Mobile Station ISDN)

MSISDN = Mã quốc gia + Mã vùng + Mã thuê bao.

Các thông số của SIM đợc bảo vệ

2.3.2 Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station System)

BSS thực hiện giám sát các đờng ghép nối vô tuyến, thực hiện đấu nối các

MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những ngời dùng trạm di động với ngời dùng viễn thông khác.

- điều khiển sự thay đổi tần số vô tuyến của đờng ghép nối với sự thay đổi công suất

- Mã hoá kênh và mã hoá thoại, phối hợp tốc độ truyền tin.

- Quản lý chuyển giao (Handover).

- Bảo mật kênh vô tuyến.

 Hệ thống trạm gốc BSS bao gồm 3 phần chính :

- Phân hệ điều khiển trạm gốc BSC.

- Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU.

- Hệ thống chuyển mạch mạng NSS (Network Switching System)

Các phần này đợc liên kết với nhau và đợc nối với MSC qua đờng truyền

NSS §êng truyÒn 2,048Mbps theo chuÈn G703

 Chuyển đổi thoại 13Kbps -64Kpbs

 Thích ứng tốc độ số liệu

 Sóng mang vô tuyến TX và RX

 Sắp xếp kênh vật lý

 Khởi đầu các liên kết kênh

 §iÒu khiÓn chuyÓn giao trong và giữa các BTS

 Nối với MSC,BTS và OSC

2.3.2.1 Trạm thu phát vô tuyến BTS (Base Tranceiver Station)

Là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và máy di động MS, BTS cung cấp các chức năng thu, phát trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến Một BTS phủ sóng cho một (hay một số) khu vực nhất định gọi là ô (cell) BTS có thể chứa một hay một số máy thu phát vô tuyến TRX (Tranceiver ) BTS thực hiện các chức năng :

- Phát quảng bá thông tin hệ thống trên BCCH dới sự điều khiển của BSC.

- Phát các thông tin tìm gọi trên CCCH.

- ấn định các kênh DCCH dới sự điều khiển của BSC.

- Quản lý tín hiệu thu phát thông tin trên các kênh vật lý.

- Mã hoá ghép kênh và giải mã.

2.3.2.2.bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller)

BSC đợc dùng để điều khiển các BTS Số lợng BTS này có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất và có thể bị giới hạn bởi dung lợng, lu lợng của mỗi BTS hơn là các nhân tố khác BSC chứa các chức năng chuyển mạch động và hoạt động nh một điểm tập trung giữa mạng vô tuyến và MSC.

 BSC thực hiện các chức năng :

- Quản lý vô tuyến chính là quản lý các ô và các kênh logic cửa chúng Các số liệu quản lý nh : Lu lợng thông tin ở một ô, môi trờng vô tuyến, số l- ợng cuộc gọi bị mất, số lần chuyển giao thành công hay thất bại Đáp ứng số thuê bao ngày càng tăng BSC phải đợc thiết kế sao cho dễ dàng tổ trức lại cấu hình để có thể quản lý đợc số lợng kênh vô tuyến ngày càng tăng và tăng đợc hiệu quả sử dụng của lu lợng vô tuyến cho phép.

- Quản lý trạm vô tuyến gốc: Trớc khi đa vào khai thác, BSC lập cấu hình của BTS (Số máy thu phát TRX, tần số cho mỗi trạm) Nhờ việc quản lý này mà BSC có sẵn một tập các kênh dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.

- Điều khiển nối thông cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đầu nối tới máy di động Trong quá trình gọi, sự đấu nối đợc BSC giám sát Cờng độ tín hiệu, chất lợng cuộc nối đo đợc ở máy di động

Hình 2.3- Hệ thống trạm gốc BSS

1 6 và ở máy thu phát đợc đa tới BSC, dựa vào đó BSC quyết định công suất phát tốt nhất của trạm di động (MS) và trạm thu phát (TRX) để giảm nhiễu và tăng chất lợng cuộc gọi BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao dựa vào các kết quả đo đợc ở trên để chuyển giao MS sang ô khác, đạt chất lợng cuộc gọi tốt hơn Trong trờng hợp chuyển giao sang ô của một BSC khác thì nó phải nhờ sự giúp đỡ của MSC Bên cạnh đó, BSC có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một ô hoặc sang kênh ở ô khác trong trờng hợp ô này bị nghẽn nhiều.

- Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đờng truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lợng thông tin Trong trờng hợp xảy ra sự cố ở một tuyến nào đó thì BSC sẽ điều khiển chuyển mạch sang một tuyến dự phòng.

- Nhà khai thác có thể từ trung tâm bảo dững (OMC) nạp phần mềm mới và dữ liệu xuống BSC để thực hiện các trức năng khai thác và bảo dỡng hiển thị cấu hình của BSC.

Các giao diện nội bộ mạng 22

Hình 2.3 hệ thống các giao diện của mạng GSM

2.4.1 Giao diện vô tuyến Um (MS – BTS)

Giao diện vô tuyến là giao diện giữ BTS và thiết bị thuê bao di động MS. Đây là giao diện quan trọng nhất của GSM, đồng thời nó quyết định lớn nhất đến chất lợng dịch vụ.

Trong GSM, giao thức vô tuyến sử dụng phơng thức phân kênh theo thời gian và phân kênh theo tần số: TDMA, FDMA, GSM sử dụng băng tần 900MHz và 1800MHz ở đây ta xét GSM900.

Mỗi kênh đợc đặc trng bở một tần số sóng mang gọi là kênh tần số RFCH (Radio Frequency Channel) cho mỗi hứng thu phát, các tần số này cách nhau 200KHz.Tại mỗi tần số, TDMA lại chia thành 8 khe thời gian hay 8 khe thời gian đợc truyền bởi một sóng mạng Trong tơng lai khi ứng dụng GSM pha 2 hay tốc độ “Half-rate” (bán tốc) thì số khe sẽ là 16 Trong GSM900, mỗi kênh vật lý là một khe thời gian ở một sóng mạng vô tuyến đợc chỉ định

Dải thông tần một kênh vật lý là 200KHz, dải tần ở biên cũng rộng

200KHz Với GSM900 có 124 kênh tần số RFCH (890  915)Mhz cho đờng lên và RFCH (935  960)Mhz cho đờng xuống.

Ta có thể tính đợc tần số trung tâm cho đờng lên và dờng xuống ở mỗi dải theo công thức sau: Đờng lên: FL(n) 0 + 0,2.n ( MHz) §êng xuèng: FU(n) = FL(n) + 45MHz ( MHz)

Trong đó n là số lợng dải thông tần 1  n  124.

Mỗi kênh vật lý chứa một cặp kênh tần số RFCH cho mỗi hớng thu, phát. Một kênh đợc dùng để truyền một nhóm kênh nhất định thông tin đợc gọi là kênh logic Mỗi kênh vật lý có thể gán cho một hoặc một số kênh logic

Kênh logic đợc phân thành 2 loại: kênh lu lợng TCH (Trafic Channel) và kênh điều khiển CCH (Control Channel).

 Kênh lu lợng TCH mang thông tin thoai hoặc số liệu Có 2 loại kênh lu lợng:

 Kênh toàn tốc TCH/F: 22,8Kb/s

 Kênh bán tốc TCH/H:11,4Kb/s

Kênh điều khiển CCH đợc dùng để truyền các thông tin quản lý giao diện

Um (truyền kết quả đo cờng độ trờng từ MS đến BTS) hoặc các gói số liệu (nh dịch vụ bản tin ngắn SMS: (Short Message Service) kênh điều khiển có 3 loại:

 Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel).

 Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).

 Kênh điều khiển chuyên dụng DCCH (Dedicate Control Channel).

Kênh điều khiển quảng bá BCCH: Phát thông tin quảng bá liên quan đến vùng định vị và các thông tin về hệ thống BCCH chỉ dùng cho tuyến xuống (BTS MS):

- Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): Hiệu chỉnh tần số trong MS với tần số hệ thống (BTS MS)

- Kênh đồng bộ SCH (Synchronous Channel): SCH mang thông tin đồng bộ khung TDMA giữa MS vớ tần số hệ thống MS luôn luôn đo đạc cờng độ trờng ở 6 cell lân cận để thông báo về hệ thống thông qua kênh FACCH. Các thông tin đồng bộ đợc lu trữ để khi MS chuyển giao xang cell khác thì nó đợc tái đồng bộ.

Kênh điều khiển chung CCCH: Bao gồm các kênh phục vụ cho quá trình thiết lập cuộc gọi hoặc tìm gọi cũng nh quảng bá các bản tin trong tế bào. CCCH làm việc cho cả hớng lên và hớng xuống:

- Kênh điều khiển truy cập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel)

MS dùng để truy cập và hệ thống để yêu cầu một kênh dành riêng SDCCH

- Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel): Mang thông tin để xác định một MS trong vùng định vị thông qua số nhận dạng IMSI để tìm trạm di động

- Kênh cho phép truy nhập AGCH (Access Grant Channel): chỉ đợc dùng ở đờnng xuống AGCH đợc dùng để gán tài nguyên để chỉ định một kênh dành riêng SDCCH cho MS.

- Kênh quảng bá cell CBCH (Cell Broadcast Channel): CBCH đợc dùng để truyền bản tin quảng bá tới tất cả MS trong ô (cell) nh thông tin về lu lợng, sử dụng kênh vật lý nh kênh SDCCH.

Kênh điều khiển chuyên dụng DCCH: DCCH đợc gán cho MS để thiết lập cuộc gọi và hợp thức hoá thuê bao DCCH bao gồm :

- Kênh điều khiển chuyên dụng đơn lẻ SDCCH: (Stand alone Dedicate Channel):dùng cho cả hớng lên và hớng xuống, phục vụ cập nhật và quá trình thiết lập cuộc gọi trớc khi một kênh lu lợng TCH đợc chỉ định.

- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Assocated Control Channel): Mỗi kênh SACCH liên kết với một kênh SDCCH hoặc một kênh TCH để mang thông tin về điều khiển công suất hoặc chỉ thị cờng độ trờng thu đợc.

- kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH (Fast ACCH): FACCH mang thông tin về cập nhật hoặc chuyển giao, FACCH liên kết nhanh với TCH ở chế độ lấy cắp “Stealing mode” Bằng cách thay đổi lu lợng tiếng hay số liệu bằng báo hiệu.

- Phơng thức báo hiệu trên giao diện vô tuyến sử dụng giao thức lớp 2 trong mô hình OSI là LAPDm không có chức năng báo hiệu, sửa sai, bản tin LAPDm phải đặt vừa vào các cụm Còn lớp 3 (Lớp ứng dụng), giao thức đ- ợc phân thành nhiều loại tuỳ thuộc vào chức năng mạng:

2.4.2.Giao diện AbitS để điều khiển BTS (BSC BTS)

Các giao diện ngoại vi 28 2.6 Các loại hình dịch vụ trong mạng GSM 30

2.5.1 Giao diện với OMC Đây là giao diện giữa OMC và các phần tử của mạng nh MSC, VLR, HLR, AUC, BSC…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị trDo chức năng của BSS và NSS khác nhau nên các OMC hiện nay đợc thiết kế riêng cho từng phần hệ thống Tuy nhiên trong tơng lai có thể cả mạng sẽ có một MSC duy nhất Giao diện này nhằm mục đích điều hành, khai thác và bảo dỡng các phần tử trong mạng nh:

- Quản lý thuê bao: Nhập mạng hay rời mạng, tính cớc, đăng ký và giám sát các dịch vụ.

- Quản lý sự cố: Phát hiện vả lý sự cố.

- Quản lý lu lợng, tạo lập cấu hình.

Hiện nay cha có tiêu chuẩn chung cho giao diện này nghĩa là việc ghép nối giữa OMC của các hãng này với phần tử của các hãng khác sẽ gặp phải khó khăn, nhìn chung các hãng đều dùng tiêu chuẩn X25.

2.5.2.Giao diện với mạng thoại công cộng PSTN

Giao diện giữa mạng GSM với mạng PSTN đợc chuẩn hoá bằng các luồng PCM 32 (2Mbps) với các hệ thống báo hiệu CCS7 hay MFCR 2 tuỳ thuộc vào mạng thoại Chỉ có các dịch vụ có mặt ở hai mạng mới cung cấp đợc cho các cuộc nối có liên quan tới thuê bao trong mạng thoại.

2.5.3.Giao diện với mạng số đa dịch vụ ISDN

Giao diện mạng GSM với ISDN đợc chuẩn hoá theo tiêu chuẩn giao diện của ISDN (giao diện sơ cấp) và sử dụng hệ thống CCS7 để cung cấp các dịch vụ thoại, số liệu.

2.5.4.Giao diện mạng chuyển mạch gói PSDN

Giao diện với mạng số liệu X25 cũng đợc tiêu chuẩn hoá trong mạng GSM Cấu trúc của giao diện phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng mạng khai thác.

Trong thực tế việc cung cấp các dịch vụ số liệu trong mạng GSM theo tiêu chuẩn X25 khá phức tạp về phần cứng cũng nh phần mềm của mạng, do vậy giá thành cao.

2.5.5 Giao diện với PLMN qua PSTN/ISDN:

Giao diện giữa các mạng GSM với nhau thông qua mạng cố định PSTN hay ISDN đợc tiêu chuẩn hoá cho GSM Giữa MSC của hai mạng có 2 loại báo hiệu đợc trao đổi khi nối mạng:

- Các chức năng xử lý cuộc gọi cơ bản, phụ thuộc vào hệ thống báo hiệu của mạng cố định (CCS7 hay R2).

- Các chức năng của MAP (Mobile Application Part) đợc quy định trong SCCP của CCS7 nh: Di chuyển cuộc nối từ MSC này sang MSC khác khi đang nối mạch (thuê bao đang thoại và di chuyển).

2.6 Các loại hình dịch vụ trong mạng GSM.

- Chuyển hớng cuộc gọi về điều kiện.

- Chuyển hớng cuộc gọi khi thue bao di động bị bận.

- Chuyển hớng cuộc gọi khi không trả lời.

- Chuyển hớng cuộc gọi khi không đến đợc MS.

- Chuyển hớng 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 các nớc có PLMN thêng tró.

- Cấm tất cả các cuộc gọi đến.

- Cấm tất cả các cuộc gọi đến khi lu lợng ở ngoài nớc có PLMN thờng trú.

- Hoàn thành cuộc gọi đến thuê bao bận.

- Nhóm ngời sử dụng khép kín.

- Dịch vụ bản tin ngắn

các số nhận dạng trong mang GSM 31

Nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity) 34

LAI đợc sử dụng để cập nhật vùng định vị thuê bao di động

MCC (Mobile Coutry Code): Mã nớc di động nhận dạng nớc bằng 3 chữ số gièng nh IMSI

MNC (Mobile Network Code): Mã mạng di động phân biệt các mạng di động GSM.

IMSI 15digitIMSI = TAC + FAC + SNR + SP

LAC (Location Area Code): Mã vùng định vị nhận dạng vùng định vị bên trong mạng GSM PLMN LAC dài tối đa 16 bit cho phép xác định 65536 vùng định vị khác nhau trong một mạng di động GSM.

Hình 3.6 Nhận dạng vùng định vị LAI.

3.7 Nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity) để nhận dạng ô trong vùng định vị

CGI đợc sử dụng để các MSC và BSC truy cập các ô.

CGI = MCC + MNC + LAC + CI

Hình 3.7 Nhận dạng ô toàn cầu CGI

CI: Nhận dạng ô (cell Identity), nhận dạng ô trong một vùng định vị, tối đa

3.8 Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code).

BSIC cho phép máy di động phân biệt giữa các trạm gốc khác nhau ở cạnh nhau.

3 digits 2 digits MAX 16 BIT MAX 16 BIT

Nhận dạng vùng định vị

CGI =MCC+MNC+LAC+CI

Trong đó: NCC: Mã màu mạng di động (PLMN color Code), phân biệt mạng di động GSM, có 3 bít (phân biệt nhà khai thác ở hai phía của biên giới quốc gia).

BCC: mã màu trạm gốc (Base Station color Code), nhận dạng trạm gốc, 3 bit (không sử dụng cùng một NCC ở hai mạng GSM cạnh nhau)

Hình 3.8 Mã nhận dạng trạm gốc.

3.9 Số nhận dạng thuê bao cục bộ LMSI (Location Mobile Subcriber

LMSI gồm 4 octet, VLR lu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện đang có mặt tại vùng phủ sóng của nó và chuyển LMSI cùng với LMSI cho HLR, HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các bản tin liên quan đến thuê bao tơng ứng để cung cấp dịch vụ.

3.10 Sè chuyÓn giao HON (Hand Over Number).

HON là việc chuyển tiếp cuộc gọi mà không làm gián đoạn cuộc gọi từ cell này xang cell khác.

Chơng iv: truyền sóng và quá trình xử lý cuộc gọi trong mạng Gsm.

Trong thông tin di động, để truyền thông tin và mạng PLMN GSM ngời ta sử dụng thiết bị vô tuyến Bất cứ ai đi lại bằng xe và đồng thời nghe đài truyền thanh, nghe điện thoại, chắc chắn nhận thấy rằng chất lợng của tín hiệu thu đ-

BSIC = NCC + BCC ợc thay đổi theo thời gian và vận tốc di chuyển của xe Đây là sự việc gây khó chiu mà ta cần xét đến trong lĩnh vực thông tin vô tuyến.

Trong chơng này ta sẽ xét đến một số vấn đề chính xẩy ra ở lĩnh vực thông tin vô tuyến tổ ong cùng với các biện pháp giải quyết vấn đề này.

4.1.1 suy hao đờng truyền và pha đinh

Suy hao đờng truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng cách giữ máy di động và trạm gốc ngày càng tăng Đối với không gian tự do:

Là không gian giữ anten phát T(x) và anten thu R(x) không có vật cản, với một anten cho trớc thì mật độ công suất thu tỷ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách (d) giữa T(x) và R(x).

Suy hao không gian tự do:

Ls  d 2 f 2 Hay: Ls = 32,4 + 20logf + 20logd (dB)

Trong đó: Ls: Suy hao trong không gian tự do. f: Tần số làm việc (MHz). d: Khoảng cách giữa anten thu và anten phát (km).

Do mặt đất không lý tởng, cờng độ tín hiệu trung bình giảm tỷ lệ với đại lợng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thừa bậc 4 (d 4 ) Tuy nhiên vấn đề này không gây trở ngại đối với hệ thống vô tuyến tổ ong, vì khi mất liên lạc ta phải thiết lập một đờng truyền mới qua một trạm gốc khác.

Trong thực tế, giữa trạm di động và trạm gốc thờng có chứa trớng ngại vật nh: đồi núi, toà nhà…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr.Điều nay dẫn đến hiệu ứng che khuất làm giảm cờng độ tín hiệu thu Khi di động cùng với máy di động cờng độ tín hiệu giảm và tăng cho dù giữa anten T(x) và R(x) có hay không có trớng ngại vật Đây là một loại pha đinh Các chỗ “giảm” đợc gọi là chỗ trũng pha đinh Loại pha đinh do hiệu ứng che tối gây ra đợc gọi là pha đinh chuẩn loga.

Do vậy độ thuê bao ở các thành phố lớn, đòi hỏi phải có nhiều trạm thu phát gốc Việc sử dụng trạm di động ở thành phố gây ra hiệu ứng nhiều tia và đợc gọi là pha đinh nhiều tia hay pha đinh Raileght Hiệu ứng này sẩy ra khi tín hiệu truyền nhiều đờng từ anten phát đến anten thu do tín hiệu bị phản xạ nhiều đờng Điều này nghĩa là tín hiệu thu có thể là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nhng khác pha Khi ta cộng các tín hiệu này nh là cộng các vectơ, có thể có vectơ gần bằng không, nghĩa là cờng độ tín hiệu gần bằng không, đây là chỗ trũng pha đinh nghêm trọng.

Khoảng thời gian giữa hai chỗ trống pha đinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyển động cũng nh tần số phát. Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu thấp nhất mà máy thu có thể thu đợc Do pha đinh sẩy ra trên đờng truyền nên để đờng truyền dẫn không bị gián đoạn thì giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ nhạy máy thu một lợng (dB) bằng chỗ trũng pha đinh mạnh nhất, chẳng hạn Y(dB) Khi đó ta cần dự trữ pha đinh Y (dB).

4.1.2 Các phơng pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh

Phân tập tập sử dung đồng thời hai anten thu (hoặc nhiều hơn) chịu ảnh h- ởng pha đinh độc lập, ý niệm này dẫn đến hai anten R(x) độc lập thu cùng một tín hiệu Vì thế chúng chịu tác động của các đờng bao pha đinh khác nhau. Tuy nhiên khoảng cách giữa các anten phải đủ lớn để tơng tác giữa các tin hiệu ở hai anten là nhỏ.

Nh đẵ nói ở trên mẫu pha đinh phụ thuộc vào tần số điều này nghĩa là chỗ trũng pha đinh sẽ xẩy ra các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau. Vì vậy ta có thể lợi dụng hiện tợng này bằng cách thay đổi tần số sóng mang trong một số các tần sô SFH dùng một bộ tổng hợp tần số có khả năng thay đổi tần số một lần trong một khung Nhảy tần là một mode tuỳ lựa chon về phía BSC mà MS phải tuân theo MS đợc báo về danh sách các tần sô sẽ đ- ợc dùng để nhải tần Các kênh logic căn bản không có nhảy tần: FCCH, SCH, BCCH Có 217 lần nhảy tần trong 1 giây tức là 1200bit/1bớc nhảy.

4.1.2.3.Mã hoá kênh ở truyền dẫn, ngời ta thờng đo chất lợng của tín hiệu đờng truyền bằng số l- ợng các bit thu đợc chính xác Nó đợc biểu diễn bằng tỷ số lỗi bit BER (Bit Error Rate) BER càng nhỏ thì càng tốt.

Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code) 35

BSIC cho phép máy di động phân biệt giữa các trạm gốc khác nhau ở cạnh nhau.

3 digits 2 digits MAX 16 BIT MAX 16 BIT

Nhận dạng vùng định vị

CGI =MCC+MNC+LAC+CI

Trong đó: NCC: Mã màu mạng di động (PLMN color Code), phân biệt mạng di động GSM, có 3 bít (phân biệt nhà khai thác ở hai phía của biên giới quốc gia).

BCC: mã màu trạm gốc (Base Station color Code), nhận dạng trạm gốc, 3 bit (không sử dụng cùng một NCC ở hai mạng GSM cạnh nhau)

Hình 3.8 Mã nhận dạng trạm gốc.

3.9 Số nhận dạng thuê bao cục bộ LMSI (Location Mobile Subcriber

LMSI gồm 4 octet, VLR lu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện đang có mặt tại vùng phủ sóng của nó và chuyển LMSI cùng với LMSI cho HLR, HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các bản tin liên quan đến thuê bao tơng ứng để cung cấp dịch vụ.

3.10 Sè chuyÓn giao HON (Hand Over Number).

HON là việc chuyển tiếp cuộc gọi mà không làm gián đoạn cuộc gọi từ cell này xang cell khác.

Chơng iv: truyền sóng và quá trình xử lý cuộc gọi trong mạng Gsm.

Trong thông tin di động, để truyền thông tin và mạng PLMN GSM ngời ta sử dụng thiết bị vô tuyến Bất cứ ai đi lại bằng xe và đồng thời nghe đài truyền thanh, nghe điện thoại, chắc chắn nhận thấy rằng chất lợng của tín hiệu thu đ-

BSIC = NCC + BCC ợc thay đổi theo thời gian và vận tốc di chuyển của xe Đây là sự việc gây khó chiu mà ta cần xét đến trong lĩnh vực thông tin vô tuyến.

Trong chơng này ta sẽ xét đến một số vấn đề chính xẩy ra ở lĩnh vực thông tin vô tuyến tổ ong cùng với các biện pháp giải quyết vấn đề này.

Tuy nhiên do đờng truyền dẫn luôn thay đổi nên ta không thể giảm hoàn toàn xuống không nghĩa là phải cho phép một lợng lõi nhất định và có khả năng khôi phục lài thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để không thể sử dụng thông ti này vì nhầm nó là đúng Điều này đặc biệt quan trọngkhi phát đi số liệu.

TruyÒn sãng 37

Tuy nhiên do đờng truyền dẫn luôn thay đổi nên ta không thể giảm hoàn toàn xuống không nghĩa là phải cho phép một lợng lõi nhất định và có khả năng khôi phục lài thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để không thể sử dụng thông ti này vì nhầm nó là đúng Điều này đặc biệt quan trọngkhi phát đi số liệu.

Bằng mã hoá kênh ta có thể phát hiện và sửa lỗi ở luồng bit thu Nghĩa là có một loại d thừa giữa các bit, ta mở rộng thông tin từ một số bit thành một số l- ợng bit lớn hợn, tuy nhiên ta phải gửi đi nhiều bit hơn Ta đã biết đầu raCODEC là dòng số 260bit/20ms, 260bit này đợc phân cấp theo tầm quạn trọng Các cấp khác nhau đợc bảo vệ khác nhau để cho việc bảo vệ hiệu quả nhÊt.

CRC (Cyclic Redundancy Check): Mã kiểm tra theo chu kỳ.

3bit CRC để mã hoá khối cho các bit cấp Ia.

4bit “o” để khởi tạo lại bộ mã hoá

- Cấp Ia: 50bit hệ số bộ lọc, biên độ nhóm, thông số LTP.

- Cấp Ib: 132bit con trỏ RPE, xung RPE, thông số LTP.

- Cấp II: 78bit xung RPE, thông số bộ lọc

Mã hoá kênh đợc thực hiện qua hai bớc mã hoá khối (block Code) và mã hoá vòng xoắn (Convolutional Code) Mã khối là một mã chu kỳ để phát hiện lỗi cho 50bit cấp Ia Nếu thêm vào 3bit CRC thì có thể huỷ bỏ toàn bộ cửa sổ sét và bộ ngoại suy sẽ lấp lỗ trống này.

Mã hoá vòng xoắn cho phép sửa sai lỗi và đợc phép áp dụng cho các bit cấp

Ia, Ib ở mã hoá xoắn bộ mã hoá tạo ra khối các bit mã hoá không chỉ phụ thuộc vào các bit của khối bản tin hiện thời đợc dịch vào bộ mã hoá mà còn phụ thuộc vào các khối bản tin trớc

Cả hai phơng pháp trên đều đợc sử dụng ở GSM Trợc hết một số bit thông tin đợc mã hoá khối để tạo nên một khối thông tin các bit chẵn lẻ (kiểm tra). Sau đó các bit này đợc mã xoắn để tạo nên các bit đợc mã hoá Cả hai bớc trên đều áp dụng cho cả thoại và số liệu, mặc dù sơ đồ mã hoá cho chúng khác nhau Lý do sử dụng mã hoá kép là vì ta muốn sửa lỗi nếu có thể (mã hoá xoắn) và sau đó có thể nhận biết (mã hoá khối) xem liệu thông tin bị lỗi có dùng đợc hay không.

Trong thông tin di động do các pha đinh sâu lâu các lỗi bit thờng sẩy ra các cụm dài Mã hoá kênh và đặc biệt là mã hoá xoắn chỉ hiệu quả nhất khi phát hiện và sửa lỗi ngẫu nhiên đơn lẻ và các cụm lỗi không quá dài Để đối phó với vấn đề này ta chia khối bản tin cần gửi thành các cụm ngắn rồi hoán vị các

Líp Ia Líp Ib Líp II 50bit 132bit 78bit

Các bit mã hoá(378bit) 78bit

Mã hoá khối của các bit lílow Ia+3bit CRC

II không cần bảo vệ

Hình 4.2 Mã hoá khối và mã hoá vòng xoắn đối với kênh thoại

quá trình xử lý cuộc gọi 43

Cuộc gọi đến MS sẽ đợc định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đăng ký Khi đó MSC/VLR sẽ gửi một thông báo tìm gọi đến MS Thông báo này đợc phát quảng bá trên toàn vùng định vị LA, nghĩa là tất cả các trạm thu phát gốc 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.

TB3 57bit mã hoá F1 26 chuỗi bit F1 57 bit mã hoá TB3 GP 8,25 híng dÉn

TB3 142 bit cố định TB3 GP 8,25

TB3 57bit mã hoá F1 26 chuỗi bit F1 57 bit mã hoá GP 8,25 híng dÉn TB3 39bit mã hoá 64 chuỗi bit đồng bộ 39 bit mã hoá TB3 GP 8,25

TB3 41 chuỗi bit đồng bộ 36 bit mã hoá TB3 GP 68,25

MSC VLR HLR PSTN EIR

CÊp DCCH Đă thiết lập đ ờng báo hiệu

Hoàn thành cuộc gọi Đang sử lý

Hoàn thành cấp Đánh địa chỉ đầu cuối

Tin tức về thuê bao Tin tức về thuê bao

< FACCH> Bắt đầu tính c íc Hello

4.2.1 Cuộc gọi từ MS vào PSTN.

Hình 4.5.5 Quá trình cuộc gọi từ MS đến thuê bao cố định.

4.2.2 Cuộc gọi từ thuê bao cố định đến MS.

1 Một bản tin đánh địa chỉ đầu cuối gửi tới MSC cổng (GMSC) MS đợc gọi đợc nhận dạng bằng MSISDN của nó.

2 GMSC yêu cầu HLR cung cấp tin tức thiết lập đờng truyền: IMSI và LAI của MS Dựa vào các tin tức này, GMSC xác định MSC đang phụ trách

3 VLR phúc đáp, cung cấp MSRN của MS xét GMSC chuyển bản tin đánh địa chỉ đầu cuối tới msc phuvj vụ MS xét.

$ Đánh địa chỉ đầu cuối

Gửi tin tức đờng truyền

Xác nhận đờng truyền Địa chỉ

Gửi tin tức thiết lập cuộc gọi

7 Đã thiết lập đờng báo hiệu

Xác nhận nối thông

Hình 4.5.2.Quá trình cuộc gọi từ thuê bao cố định đến MS.

4 MSC yêu cầu tin tức thiết lập cuộc gọi.

5 VLR phúc đáp MSC MSC phát yêu cầu nhắn tin tới MS.

6 MS đáp ứng và yêu cầu kênh báo hiệu dành riêng Khi báo hiệu đã thiết lập, thì bản tin đáp ứng nhắn tin gửi đến BSS, rồi qua MSC chuyển tiếp đến VLR.

7 MS đợc nhận thực Mode mật mă đợc thiết lập VLR phát bản tin hoàn thành cuộc gọi tới MSC, nọi dung đợc chuyển tiếp tới BSS, rồi tới MS.

8 MS phát bản tin xác nhận cuộc gọi tới MSC MSC phát bản tinACM tới GMSC, chuyển tiếp tới PSTN Thuê bao chủ có hồi âm chuông.

9 MSC cấp phát kênh lu lợng đến BSS BSS cấp phát kênh vô tuyến cho

MS MS phúc đáp bằng bản tin hoàn thành cấp phát MS bây giờ phát chuông và hồi âm chuông đến MSC.

10.MS phát bản tin nối thông đến MSC MSC xác nhận và thông báo đến GMSC, rồi đến PSTN Cắt hồi âm chuông ở thuê bao chủ gọi.Đờng cho cả hai mạng đợc nối.

11.Hai thuê bao đàm thoại

Giai phãng PSTN Giai phãng PLMN

Giải phóng báo hiệu MS - MSC

Hoàn thành Đã giải phóng

Hình 4.5.3.Quá trình giải phóng cuộc gọi (từ MS).

1 MS phát bản tin ngắt đờng truyền tới MSC MSC phát bản tin giải phóng tới PSTN, mạch nối mạng cố định đợc giải phóng MSC phát bản tin giải phãng tíi MS.

2 MS đáp ứng, phát bản tin hoàn thành giải phóng PSTN phúc đáp.

3 MSC khởi tạo quá trình giải phóng đờng truyền (hữ tuyến và vô tuyến). MSC phát lệnh xoá tới BSS BSS phát tin giải phóng tơi MS Kênh vô tuyến đợc giải phóng BSS phát bản tin hoàn thành xoá đến MSC.

4 BSS phát bản tin hoàn thành giải phóng kênh vô tuyến tới MS MS phúc đáp lại bằng UA (nói lời cuối cùng).

5 MSC giải phóng đờng báo hiệu phục vụ cuộc gọi MSC phát bản tin giải phóng đến BSS BSS phúc đáp.

Giới thiệu về hệ thống báo hiệu 48

Trong mạng viễn thông thì báo hiệu đợc coi là phơng tiện để truyền thông tin và chỉ thị từ một điểm này tới một điểm khác hay từ một thiết bị đầu cuối này đến thiết bị đầu cuối khác Trong đó các thông tin và chỉ thị đều có thể liên quan đến thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi.

:KÕt nèi tiÕng :Đờng truyền báo hiệu

SP: Signalling Point = Điểm báo hiệu STP: Signalling Transfer Point = Điểm truyền báo hiệu

Hệ thống báo hiệu nói chung đợc chia làm hai loại sau:

- Báo hiệu đờng dây thuê bao (Subcriber Signalling).

- Báo hiệu liên tổng đài (Interswitching).

5.1.1.Báo hiệu đờng dây thuê bao (Subcriber Loop Signalling).

Là báo hiệu thực hiện giữa thuê bao và tổng đài nội hạt mà thuê bao đợc nối tới Ví dụ nh trong mạng PLMN thì đó là loại báo hiệu giám sát trạng thái bật, tắt, âm mời quay số…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr.

5.1.2.Báo hiệu tổng đài (Inter Exchange Signalling)

Báo hiệu tổng đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau Ví dụ báo hiệu thông báo trạng thái bận, rỗi của các đờng trung kế, báo hiệu tắc nghẽn của tổng đài, báo hiệu giữa các mã số thuê bao bị gọi…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr.

 Báo hiệu giữa các tổng đài có thể chia làm hai loại tuỳ thuộc chức năng của báo hiệu đó:

- Báo hiệu đờng dây (Line Signalling): đợc sử dụng trong toàn bộ cuộc gọi, có trức năng giám sát trạng thái đờng dây Ví dụ báo hiệu này cho biết trạng cuae đờng trung kế nh bận hay rỗi…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr

- Báo hiệu thanh ghi (Register Signalling): báo hiệu này đợc sử dụng trong pha thiết lập gọi để chuển các thông tin địa chỉ và thuộc tính thuê bao. 5.1.3.Các chức năng của báo hiệu.

Các chức năng báo hiệu không kể là báo hiệu đờng dây hay là báo hiệu liên tổng đài mà nó đợc chia ra các chức năng nh sau:

 Chức năng giám sát Đợc sử dụng để nhận biết sự thay đổi về trạng thái hoặc điều kiện của một số phần tử, phản ánh tình trạng bật, tắt máy của thuê bao.

- Tín hiệu giải phóng hớng đi.

- Tín hiệu giải phóng hớng về.

- Báo hiệu giám sát đờng dây trung kế.

- Báo hiệu thông báo đờng dây trung kế rỗi.

- Báo hiệu thông báo chiếm đờng dây trung kế.

Các tín hiệu với các chức năng giám sát nhận biết mọi sự thay đổi từ trạng thái rỗi xang trạng thái bận và ngợc lại.

 Các chức năng tìm gọi.

Các chức năng này có liên quan đến thủ tục thiết lập cuộc gọi và khởi đầu bằng việc thuê bao chủ gọi bật máy, quay số gửi các thông tin địa chỉ của thê bao bị gọi Các thông tin này đợc truyền tới tổng đài cùng với các thông tin khác nh thông tin điều khiển…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr

Các chức năng tìm gọi liên quan đến việc thiết lập và đấu nối cho một cuộc gọi mà trực tiếp là thời gian trễ quay số đó là khoảng thời gian kể từ khi thuê bao chủ gọi hoàn thành việc quay số đến khi thuê bao đó nhận đợc tín hiệu hồi âm chuông Trong khi đó thời gian trễ là một tiêu chuẩn cần thiết mà các thiết bị tổng đài hớng tới để thâm nhập trực tiếp vào mạng có hiệu quả Yêu cầu đặt ra trong tổng đài là chức năng này phải có hiệu quả, độ tin cậy cao để đảm bảo chính xác chức năng chuyển mạch thiết lập cuộc gọi.

 Chức năng vận hành mạng.

Chức năng này có liên quan trực tiếp tới quá trình sử lý cuộc gọi do đó giúp cho việc sử dụng mạng có hiệu quả bao gồm:

- Báo hiệu nhận biết tắc nghẽn xảy ra trong mạng sau đó truyền thông tin trong mạng Thông thờng ở đây là thông tin về trạng thái đờng truyền từ tổng đài bị tắc nghẽn cho tổng đài chủ gọi.

- Thông báo về trạng thái lỗi của các thiết bị, các đờng trung kế đang làm việc hay đang bảo dỡng…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr

- Cung cấp thông tin về tính cớc.

- Cung cấp các phơng tiện để đánh giá, đồng chỉnh cảnh báo từ các tổnh đài khác…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr

Các tín hiệu báo hiệu đờng hớng đi bao gồm:

- Tín hiệu giải phóng hớng đi.

Các tín hiệu báo hiệu đờng hớng về bao gồm:

- Tín hiệu xác nhận chiếm.

- Tín hiệu giải phóng hớng về.

- Tín hiệu khoá hệ thống báo hiệu R2 đợc thiết kế sao cho có thể thích ứng dùng cho cả hệ thống tơng tự (Analog) và hệ thống số (Digital).

Các tín hiệu báo hiệu hớng đi bao gồm:

- Thông tin con số địa chỉ gọi.

- Thuộc tính thuê bao chủ gọi.

- Thông báo kết thúc gửi địa chỉ bị gọi.

- Thông tin về số thuê bao chủ gọi cho tính cớc chi tiết.

Các tín hiệu báo hiệu hớng về bao gồm:

- Tín hiệu thông báo tổng đài bị gọi sẵn sàng nhận các số địa chỉ của thuê bao bị gọi.

- Các tín hiệu điều khiển: xác nhận kiểu của thông tin.

- Thông tin kết thúc quá trình tìm gọi.

- Thông tin về tính cớc.

5.1.6 Nguyên lý truyền báo hiệu.

Trong quá trình kết nối cuộc gọi từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi thì có thể có một vài tổng đài khác nhau cùng tham gia vào việc nối thông Do đó việc truyền thông tin báo hiệu giữa tổng đài chủ gọi và tổng đài bị gọi đợc chia làm 3 loại:

 Truyền báo hiệu từng chặng (Link By Link). Đó là kiểu báo hiệu mà trong đó các thông tin báo hiệu thanh ghi đợc truyền lần lợt qua tổng đài trung gian trong quá trình định tuyến cuộc gọi Khi một tổng đài nào đó đẵ nhận đầy đủ các báo hiệu thanh ghi thì các thông tin báo hiệu thanh ghi ở tổng đài trớc nó sẽ đợc giải phóng Các thao tác này th- ờng đợc thực hiện ở tổng đài trung chuyển kết nối cuộc gọi.

 Truyền báo hiệu kiểu xuyên suốt.

Là kiểu báo hiệu mà các tổng đài trung gian chỉ nhận các thông tin cần thiết do tổng đài chủ gọi gửi đến để thực hiện định tuyến cuộc gọi Nh vậy số địa chỉ thuê bao sẽ đợc truyền xuyên suốt từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi Với kiểu truyền báo hiệu kiểu này cho phép truyền báo cuộc gọi cho phép nhanh hơn so với kiểu báo hiệu từng chặng, làm giamr thời gian trễ quay số.

 Kiểu báo hiệu hỗn hợp (Mixed).

Là kiểu truyền báo hiệu địa chỉ từ tổng đài chủ gọi đến tổng đài bị gọi dùng kết hợp gữa hai kiểu báo hiệu trên.

5.2 Hệ thống báo hiệu số 7 CCS 7:(Common Channel Signalling Number7)

Những năm 1960, khi các tổng đài đợc điều chỉnh bằng trơng trình lu trữ đợc đa vào sử dụng trong mạng thoại đã nảy sinh yêu cầu cần phải có một phơng thức báo hiệu mới với nhiều đặc tính u việt hơn so với các phơng thức cổ điển.

Hệ thống báo hiệu số 7 52

Trong phơng thức này, các đờng số liệu tốc độ cao đợc nối giữa các bộ sử lý của tổng đài SPC để mang mọi thông tin báo hiệu.

Các đờng trung kế §Çu cuèi §Çu cuèi Đờng báo hiệu

Các tổng đài SPC cùng với các đờng báo hiệu tạo thành một mạng báo hiệu chuyển mạch gói riêng biệt.

Năm 1968 CCITT đa ra khuyến nghị về hệ thống báo hiệu kênh chung, và đầu tiên là báo hiệu CCS6.

Năm 1979/80, CCITT giới thiệu hệ thống báo hiệu kênh chung mới CCS7, CCS7 mới đợc thiết kế cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số, tốc độ 64kbps.

5.2.1 Vai trò của hệ thống báo hiệu số 7 (CCS7).

Hệ thống báo hiệu kênh liền kề CSA (Channel Associated Signalling) sử dụng chung một đờng truyền cho cả tín hiệu báo hiệu và dữ liệu nên hạn chế về tốc độ truyền dữ liệu cũng nh tốc độ truyền thoại vì thế mà tốc độ truyền báo hiệu cũng không thể nâng cao đợc.

Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 với những u điểm khắc phục đợc những nhợc điểm của báo hiệu liền kênh Nó thích hợp cho cả thông tin dùng kỹ thuật tơng tự và thông tin dùng kỹ thuật số Trong hệ thống báo hiệu kênh chung CCS này các đờng báo hiệu đợc tách rời riêng biệt với các đờng trung kế của mạng dữ liệu thông tin nên có những u điểm sau:

- Đợc chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc tế nên rất dễ dàng áp dụng vào mạng báo hiệu của từng quốc gia.

- Tốc độ truyền dữ liệu cao, có thể đạt tới tốc độ 64kb/s bằng tốc độ truyền tin hay cũng có thể truyền với tốc độ thấp hơn để thực hiện báo hiệu cho các đờng trung kế tơng tự Do vậy đã rút ngắn thời gian thiết lập cuộc gọi. chuyển Mạng mạch

- Dung lợng truyền báo hiệu lớn do một đờng báo hiệu có thể cho phép mạng báo hiệu vài nghìn cuộc gọi cùng một lúc.

- Tính kinh tế: Do mạng báo hiệu kênh chung CCS7 so với các mạng báo hiệu khác cần ít thiết bị hơn nên chi phí ít hơn.

- Hệ thống báo hiệu kênh chung CCS7 sử dụng đờng dây báo hiệu riêng biệt với đờng truyền tin nên nó có thể thích hợp cho các dịch vụ viễn thông phi thoại khác nh truyền số liệu, Fax, máy tính…đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị tr

- Độ tin cậy cao do CCS7 sử dụng đờng truyền báo hiệu dự phòng.

- Tính mềm dẻo: Do hệ thống báo hiệu này gồm rất nhiều loại tín hiệu vì vậy có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đáp ứng cho nhiều loại mạng khác nhau nh:

 Mạng thông tin di động mặt đất PLMN (Public Land Mobile Network).

 Mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN (Public Switching Telephone Network).

 Mạng số liệu đa dịch vụ ISDN (Intergreted Service Digital Network).

 Mạng trí tuệ IN (Intelligent Network).

5.2.2 Cấu trúc mạng báo hiệu số 7.

Hệ thống báo hiệu số 7 đợc thiết kế tách rời khỏi mạng điện thoại Mạng này dùng để chuyển mạch và truyền đi các bản tin báo hiệu dạng gói phục vụ cho thiết lập, giải phóng các cuộc gọi Phơng thức truyền báo hiệu trong mạng cũng nh truyền từ mạng này sang mạng khác đều đợc thực hiện trên đờng truyÒn X.25.

Các thành phần báo hiệu trong mạng CCS7 bao gồm các điểm báo hiệu SP và các đờng báo hiệu kết nối các điểm báo hiệu với nhau

SPC SSP: Điểm chuyển mạch dịch vụ

SPC: Mã điểm báo hiệuSTP: Điểm chuyển tiếp báo hiệu

Hình 3.3 Cấu trúc chung mạng báo hiệu số 7. Điểm báo hiệu SP (Signalling Point) Là nơi thực hiện chức năng kết nối mạch thoại trong một tổng đài hay thực hiện chuyển mạch để kết nối mạch thoại từ tổng đài này đến tổng đài khác bằng việc:

 Phát đi các bản tin báo hiệu, sử lý các bản tin báo hiệu do các điểm báo hiệu khác gửi tới.

 Khả năng truy cập dữ liệu vào một hệ thống trong mạng Hệ thống đầu cuối này phải có khả năng nhận các bản tin, định hớng tới cơ sở dữ liệu t- ơng ứng đồng thời phải có khả năng duy trì việc truyền bản tin từ mạng báo hiệu CCS7 vào môi trờng cơ sở dữ liệu một cách tin cậy.

Các điểm báo hiệu SP thờng đợc phân chia làm 3 loại:

5.2.2.1 Điểm chuyển mạch dịch vụ SSP (Service Switching Point).

Trong mạng viễn thông thì SSP chính là một tổng đài (SPC) nội hạt trong mạng, nó bao gồm chuyển mạch thoại và chuyển mạch báo hiệu CCS7 hoặc cũng có thể là một máy tính đợc nối với trờng chuyển mạch của tổng đài nội hạt trong mạng. Điểm chuyển mạch SSP đợc liên kết với hệ thống chuyển mạch trong tổng đài để tạo ra những gói giữ liệu báo hiệu và các bản tin báo hiệu để truyền trong mạng báo hiệu CCS7 Nó chuyển từ mạch thao tác thoại thành bản tin báo hiệu CCS7 truyền đi trong mạng tới tổng đài khác

5.2.2.2 Điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signalling Transfer Point).

Việc truyền các bản tin trong hệ thống báo hiệu CCS7 từ một SSP đến một SSP khác trong mạng đợc thực hiện qua các điểm chuyển tiếp báo hiệu STP. STP làm nhiệm vụ định tuyến các bản tin báo hiệu trong mạng, nó nhận các bản tin khác nhau trong mạng và thực hiện các bản tin đó tới đích thích hợp dựa trên nội dung nó nhận đợc Các STP là một hệ thống sử lý đợc kết nối với hệ thống chuyển mạch của tổng đài Các tổng đài này ngoài chức năng chuyển mạch thoại nó còn truyển mạch gói báo hiệu. Để nâng cao độ tin cậy của CCS7 các STP thờng phải có cấu trúc kép Có thể phân STP theo 3 mức :

 Điểm truyền báo hiệu cấp quốc gia:

Nó nằm trong chính mạng quốc gia, nó truyền bản tin bằng cách sử dụng các giao thức chuẩn quốc gia Các bản tin trong mạng có thể đợc định tuyến qua các cấp STP khác nhau Ngoài ra còn đợc phân nhỏ nh hình sau:

: STP cÊp quèc gia. : STP cấp vùng.

Thông thờng các STP cấp quốc gia không có khả năng chuyển đổi các bản tin từ giao thức chuẩn quốc gia thành các giao thức chuẩn quốc tế Thờng việc chuyển đổi này đợc thực hiện tại điểm truyền báo hiệu cổng (Gate Way STP).

 Điểm truyền báo hiệu cấp quốc tế

Nó thực hiện các chức năng nh STP cấp quốc gia nhng sử dụng giao thức chuẩn quốc tế theo tiêu chuẩn do ITU-TS (bộ phận tiêu chuẩn viễn thông của ITU) đợc sử dụng để kết nối mạng trên toàn thế giới cho các n- ớc, mặc dù các nớc có thể khác nhau về cấu trúc mã điểm báo hiệu và quản trị mạng.

Mạng báo hiệu cấp quốc gia Mạng báo hiệu cấp vùng

Mạng báo hiệu cấp vùngHình 3.3.2 Cấu trúc mạng báo hiệu trong nớc.

Hình 3.2.2 Mạng báo hiệu quốc tế.

 Điểm truyền báo hiệu cổng (Gate Way)

Thực hiện chức năng chuyển đổi giao thức từ các loại chuẩn khác nhau ở mỗi quốc gia thành các giao thức chuẩn quốc tế ITU-TS hay thành một số chuẩn khác Do đó không cần chuyển đổi giao thức trong mạng mà chính STP Gate way sẽ đảm nhận trách nhiệm này

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	118,33 KB