cấu trúc và chức năng các phần tử của phân hệ trong hệ thống báo hiệu gsm

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM……………………… CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM……………3 1.1 Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM)…………………………………… 1.2 Các chức hệ thống GSM……………………………………………….6 1.2.1.Dịch vụ thoại ……………………………………………………………… 1.2.2.Dịch vụ số liệu……………………………………………………………… 1.2.3.Dịch vụ tin ngắn………………………………………………………….7 1.2.4.Dịch vụ phụ………………………………………………………………… 1.3.Phương pháp truy nhập GSM………………………………………………8 CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN SỬ DỤNG GSM……………………….10 2.1.Giao diện vô tuyến……………………………………………………………….10 2.2.Băng tần sử dụng hệ thống GSM………………………………………… 11 2.3.Mã hóa……………………………………………………………………………11 2.3.1.Mã hóa tiếng………………………………………………………………….11 2.3.2.Mã hóa kênh …………………………………………………………………12 2.4.Giải mã tín hiệu thu GSM………………………………………………….13 2.5.Truyền dẫn mạng GSM…………………………………………………….14 2.5.1.Truyền dẫn tín hiệu số tín hiệu tương tự………………………………….14 2.5.2.Đồng thời gian…………………………………………………………….15 2.6.Giải điều chế GMSK…………………………………………………………… 15 2.7.Chuyển giao………………………………………………………………………19 2.8.Cấu trúc kênh GSM…………………………………………………….21 2.8.1.Kênh vật lý………………………………………………………………… 21 2.8.2.Kênh logic……………………………………………………………………23 2.8.3.Sắp xếp kênh logic kênh vật lý…………………………………….24 CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ CỦA PHÂN HỆ TRONG HỆ THỐNG BÁO HIỆU GSM…………………………………………….26 3.1.Cấu trúc hệ thống………………………………………………………………… 26 3.2.Chức phần tử hệ thống GSM…………………………………….27 3.2.1.Phân hệ chuyển mạch NSS………………………………………………… 27 3.2.2.Trung tâm chuyển mạch dich vụ di động MSC………………………………27 3.2.3.Bộ ghi định vị thường trú HLR………………………………………………28 3.2.4.Trung tâm nhận thực AuC……………………………………………………29 3.2.5.Bộ ghi định vị thường trú VLR………………………………………………29 3.2.6.Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR……………………………………………… 30 3.2.7.Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC……………………………….30 3.3.Phân hệ trạm gốc BSS……………………………………………………………30 3.3.1.Trạm thu phát gốc BTS………………………………………………………30 3.3.2.Bộ điều khiển trạm gốc BSC…………………………………………………31 3.4.Phân hệ khai thác hỗ trợ OSS…………………………………………………31 3.4.1.Trung tâm quản lý mạng NMC………………………………………………31 3.4.2.Trung tâm quản lý khai thác OMC……………………………………… 31 3.5.Trạm di động MS……………………………………………………………… 31 3.6.Báo hiệu mạng GSM…………………………………………………….…32 3.7.Báo hiệu kênh chung số……………………………………………………… 33 3.8.Phần truyền tin……………………………………………………………….34 KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 35 Svth: Nguyễn Đình Quang -3- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………… 36 Svth: Nguyễn Đình Quang -4- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 LỜI MỞ ĐẦU Trong sống ngày thông tin di động đóng vai trị quan trọng khơng thể thiếu Nó định nhiều mặt hoạt động xã hội giúp người nắm bắt nhanh chóng thơng tin có giá trị văn hố, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú Ngày với nhu cầu số lượng chất lượng khách hàng sử dụng dịch vụ viễn thông ngày cao, địi hỏi phải có phương tiện thơng tin đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng khách hàng “ lúc,mọi nơi” mà họ cần Thông tin di động ngày trở thành dịch vụ kinh doanh thiếu tất nhà viễn thông giới Đối với khách hàng viễn thơng, doanh nghiệp thông tin di động trở thành phương tiện liên lac quen thuộc thiếu Dịch vụ thông tin di động không hạn chế cho khách hàng giàu có trở thành dịch vụ phổ cập cho đối tượng viễn thông Trong năm gần lĩnh vực thông tin di động nước có bước phát triển vượt bậc sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ Với nhiều nhà cung cấp dịch vụ tạo cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao nhà cung cấp dịch vụ Các nhà dịch vụ đưa sách khuyến mãi, giảm giá thành thu hút nhiều khách hàng sở dụng dịch vụ Càng với mức sống chung toàn xã hội ngày cao khiến cho số lượng thuê bao tăng đột biến năm gần Trên sở kiến thức tích luỹ thời gian học tập chuyên nghành Điện Tử-Viễn Thông Viện Đại học Mở Hà Nội sau thời gian thực tập với hướng dẫn Thầy Nguyễn Vũ Sơn em tìm hiểu nghiên cứu hoàn thành báo cáo tốt nghiệp với đề tài : Mạng Thơng Tin Di Động GSM Svth: Nguyễn Đình Quang -5- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 Hệ thống thơng tin di động tồn cầu (GSM) GSM trước biết Groupe Spécial Mobile (nhóm di động đặc biệt), nhóm phát triển nó, thiếtkếtừ bắt đầu dịch vụ tế bào số quốc tế Giao tiếp vô tuyến GSM dựa công nghệ TDMA Ýđịnh ban đầu thuê bao GSM có khả di chuyển qua biên giới quốc gia nhận dịch vụ di động tính theo với họ Kiểu GSM Châu Âu hoạtđộngở tần số 900 MHz tần số 1800 MHz.Ở Bắc Mỹ, GSM sử dụng cho dịch vụ PCS 1900 vùng đông bắc California Nevada Do PCS 1900 sử dụng tần số 1900 MHz, nên cácđiện thoại khơng có khả kết nối hoạt động với điện thoại GSM hoạt động mạng tần số 900 MHz hay 1800 MHz Tuy nhiên vấn đề khắc phụcđược với máy điện thoại đa băng hoạt động nhiều tầnsố Vào đầu năm 1980, thị trường hệ thống điện thoại tế bào tương tự phát triển nhanh Châu Âu Mỗi nước phát triển hệ thống tế bào độc lập với hệ thống nước khác Sự phát triển không hợp tác hệ thống thơng tin di động quốc gia có nghĩa khơng có khả cho th bao sử dụng máy di động cầm tay di chuyển Châu Âu Không thiết bị diđộng bị hạn chế khai thác biên giới quốc gia, mà có thị trường hạn chế kiểu thiết bị, tiết kiệm chi phí khơng thực Svth: Nguyễn Đình Quang -6- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Ngoài thị trường nước đầy đủ với mẫu chung, khơng có nhà chế tạo cạnh tranh thị trường giới Hơn nữa, phủ nước nhận thức rõ hệ thống thơng tin khơng tương thích cản trở tiến trình để đạt tầm nhìn chiến lược họ Châu Âu với kinh tế thống Với cân nhắc nêu trên, hội nghị điện thoại điện báo gồm 26 quốc gia Châu Âu (CEPT)đã thành lập nhóm nghiên cứu gọi Groupe Speciale Mobile vào năm 1982để nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin liên Châu Âu.Đến năm 1986 tình hình trở nên khả quan số mạng tế bào tương tự sử dụng hết dung lượng vào năm 1990 CEPT khuyến nghị hai khối tần số băng tần 900 MHz dự trữ cho hệ thống Tiêu chuẩn GSM rõ băng tần từ 890 đến 915MHz cho băng thu từ 935đến 960 MHz cho băng phát với băngđược chia thành kênh 200 KHz Hệ thống thông tin di độngđược CEPT đưa đáp ứng tiêu chuẩn sau: - Cung cấp âm thoại chất lượng cao - Hỗ trợ chuyển vùng quốc tế - Hỗ trợ thiết bị đầu cuối cầm tay - Hỗ trợ loạt dịch vụ thiết bị - Cung cấp hiệu phổ tần số - Cung cấp khả tương thích với ISDN - Cung cấp với chi phí dịch vụ đầu cuối thấp Vào năm 1989, việc phát triển cácđặc tính kỹ thuật GSMđã chuyển từ CEP T đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) ETSI thành lập vào năm 1988để thiết lập tiêu chuẩn viễn thông cho Châu Âu hợp tác với tổ chức tiêu chuẩn khác, lĩnh vực liên quan đến truyền hình cơng nghệ thơng tin văn phịng ESTI ấn Svth: Nguyễn Đình Quang -7- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 đặc tính kỹ thuật giaiđoạn GSM vào năm 1990 Dịch vụ thương mại bắt đầu vào năm 1991.Đến năm 1993 có 36 mạng GSM 22 nước, thêm 25 nước lựa chọn bắt đầu GSM Từ đó, GSM chấp nhận Nam Phi, Úc, nhiều nước vùng Trung Đông ViễnĐông Tại Bắc Mỹ, GSM dùng để thực PCS.Đến cuối năm 1998đã có 323 mạng GSM 118 nước phục vụ cho 138 triệu thuê bao,đến có tỉ người dùng 212 quốc gia vùng lãnh thổ Hệ thống GSMđược gọi hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobilephone communications) Mạng thông tin diđộng GSM mạng thông tin di động số Cellular gồm nhiều ô (cell).Cell đơn vị nhỏ mạng, có hình dạng (trên lý thuyết) tổ ong hình lục giác Trong mỗicell có đài vô tuyến gốc BTS (Base Transceiver Station) liên lạc với tất trạm di động MS (Mobile Station) có mặt trongcell Khi MS di chuyển ngồi vùng phủ sóng củacell, phải chuyển giao sang làm việc với BTS củacell khác Đặc điểm hệ thống thông tin di động Cellular việc sử dụng lại tần số diện tích cell nhỏ Mỗicell sử dụng nhóm tần số kênh vơ tuyến Các chữ A, B, C, vừa tên củacell, vừa biểu thị nhóm xác định tần số vơ tuyến sử dụng cell Nhóm tần số sử dụng nhiều lần cho cáccell với khoảng cách đủ lớn, công suất phát đủ nhỏ để nhiễu lẫn không đáng kể Thông thường, gọi diđộng kết thúc cell nên hệ thống thơng tin di động cellular phải có khả điều khiển chuyển giao (handover) gọi từ cell sangcell lân cận mà gọi chuyển giao khơng bị gián đoạn Svth: Nguyễn Đình Quang -8- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 1.2 Các chức hệ thống GSM Các đặc tính chủ yếu hệ thống GSM sau: -Có thể phục vụ số lớn dịch vụ tiện ích cho thuê bao -Các dịch vụ GSM thông thường dịch vụ chuyển mạch kênh Giao diện vô tuyến sau thực sửa sai 12 Kbps (hoặc 13 Kbps cho thoại) Tốc độ tối đa cho người sử dụng 9,6 Kbps MS MSC Trong tảng đó, GSM có nhóm dịch vụ sau: 1.2.1 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 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 SIM Card máy di động Một dịch vụ khác VMS, cho phép tin thoại lưu trữ lấy thời điểm 1.2.2 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 điện thoại PSTN, ISDN mạng đặc biệt ), chất luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô, Fax, Videotex, Teletex ), phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch , đồng hay khơng đồng ) chất thiết bị đầu cuối Các dịch vụ chưa thực thích hợp với mơi trường di động Một vấn đề yêu cầu thiết bị đầu cuối cồng kềnh, phù hợp với mục đích bán cố định thiết bị đặt tơ Svth: Nguyễn Đình Quang -9- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 1.2.3 Dịch vụ tin ngắn: Dịch vụ tin ngắn phù hợp với môi trường di động Các tin ngắn độ dài vài octet tiếp nhận thiết bị đầu cuối nhỏ Có hai loại dịch vụ tin ngắn: - Dịch vụ tin ngắn truyền điểm - điểm (giữa hai thuê bao) Loại chia làm hai loại: + Dịch vụ tin ngắn kết cuối di động, điểm - điểm (SMS MO/PP): cho phép người sử dụng GSM nhận tin ngắn + Dịch vụ tin ngắn khởi đầu từ Mobile, điểm - điểm (SMS MI/PP): cho phép người sử dụng GSM gửi tin đến người sử dụng GSM khác - Dịch vụ tin ngắn phát quảng bá: cho phép tin ngắn gửi đến máy di động vùng địa lý định 1.2.4 Các dịch vụ phụ: Các dịch vụ sửa đổi làm phong phú thêm dịch vụ bản, chủ yếu cho phép người sử dụng lựa chọn gọi đến mạng xử lý cung cấp cho người sử dụng thông tin cho phép sử dụng dịch vụ hiệu Các dịch vụ thường là: - Chặn hướng gọi (CB) - Giữ gọi (CH) - Chuyển gọi (CF) - Hiển thị số máy chủ gọi (CLIP) - Cấm hiển thị số máy chủ gọi (CLIR) - Đợi gọi (CW) - Tính cước cho thuê bao Svth: Nguyễn Đình Quang -10- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 - Hội nghị (MPTY) - Nhóm thuê (CUG) - Cho phép thuê bao chuyển vùng - Cho phép thuê bao chuyển mạng 1.3 Phương pháp truy nhập GSM Ở giao diện vô tuyến, MS BTS liên lạc với sóng vơ tuyến Để tài ngun tần số có hạn phục vụ nhiều thuê bao di động, việc sử dụng lại tần số, số kênh vô tuyến dùng theo kiểu trung kế Hệ thống trung kế vơ tuyến hệ thống vơ tuyến có số kênh sẵn sàng phục vụ số người dùng Phương thức để sử dụng chung kênh gọi phương pháp đa truy nhập: người dùng có nhu cầu đảm bảo truy nhập vào trung kế * Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access): Phục vụ gọi theo kênh tần số khác Phổ tần số chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách khoảng bảo vệ Mỗi dải tần gán cho kênh liên lạc, kênh tần số N dành cho liên lạc hướng lên, N kênh tần số lại cho liên lạc hướng xuống Mỗi người dùng cấp phát kênh tần số riêng biệt tập hợp kênh tần số Svth: Nguyễn Đình Quang -11- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Hình 1.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA * Đa truy nhập phân chia theo th ời gian TDMA (Time Division Multiple Access): Khi có yêu cầu gọi kênh vơ tuyến ấn định Các thuê bao khác dùng chung kênh tần số nhờ cài xen thời gian Mỗi thuê bao cấp khe thời gian (time slot) cấu trúc khung tuần hồn khe Hình 1.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA Svth: Nguyễn Đình Quang -12- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 cấp khe thời gian có số thứ tự hướng lên hay hướng xuống để truyền bán song công Về mặt thời gian, kênh vật lý kênh tần số tổ chức theo cấu trúc khung, đa khung, siêu đa khung, siêu siêu khung hình vẽ: s iª u s iª u k h u n g = s iª u k h u n g = k h u n g T D M A (3 h ’5 ” m s) n 2045 s iª u k h u n g = k h u n g (6 ,1 s ) ® a k h u n g = k h u n g (1 m s) TCH BCCH TCH khung TD M A = TS B u r s t = ,2 b it p e r io d s = ,5 7 m s Hình 2.8- Tổ chức khung, đa khung 2.8.2 Kênh logic: Svth: Nguyễn Đình Quang 25 ® a k h u n g = k h u n g (2 m s) 24 25 2047 s iª u k h u n g = k h u n g ( ,1 s ) 49 50 TCH 2046 -25- Lớp : HC4D 49 50 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Các kênh logic mang thông tin điều khiển, báo hiệu BTS MS Các kênh logic đặt vào kênh vật lý nói Có thể chia kênh logic gồm hai loại kênh: Các kênh lưu lượng (TCH) kênh báo hiệu điều khiển * Kênh lưu lượng (TCH - Traffic Channel): Các kênh lưu lượng gồm hai loại định nghĩa sau: - Bm hay TCH toàn tốc (TCH/F - Traffic Channel at Fullrate): Kênh mang thông tin tiếng số liệu tốc độ khoảng 22,8 Kbps - Lm hay TCH bán tốc (TCH/H - Traffic Channel at Halfrate): Kênh mang thông tin tiếng số liệu tốc độ khoảng 11,4 Kbps * Kênh báo hiệu điều khiển : Các kênh báo hiệu điều khiển chia làm ba loại: Kênh điều khiển quảng bá, kênh điều khiển chung, kênh dành riêng - Kênh điều khiển quảng bá (BCCH - Broadcast Common Control Channel): Kênh phát quảng bá thông tin chung ô Các tin gọi thông tin hệ thống, BCCH sử dụng cho đường xuống - Các kênh điều khiển chung (CCCH - Common Control Channel) gồm: Kênh tìm gọi (PCH - Paging Channel) sử dụng cho đường xuống để tìm gọi máy di động Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH - Random Access Channel) MS dùng để yêu cầu cung cấp kênh dành riêng SDCCH Kênh cho phép thâm nhập (AGCH - Access Grant Channel) sử dụng đường xuống để định kênh SDCCH cho MS - Các kênh điều khiển dành riêng (DCCH-Dedicated Control Channel) gồm: Svth: Nguyễn Đình Quang -26- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Kênh điều khiển dành riêng đứng (SDCCH - Stand Alone DCCH) sử dụng dành riêng cho báo hiệu với MS Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH - Slow Associcated Control Channel) liên kết với TCH hay SDCCH Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH - Fast Associcated Control Channel) liên kết với TCH FACCH làm việc chế độ lấy cách thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu báo hiệu Kênh quảng bá (CBCH - Cellular Broadcast Channel): Chỉ dùng đường xuống để phát quảng bá tin ngắn (SMSCB) cho tế bào CBCH sử dụng kênh vật lý kênh SDCCH 2.8.3 Sắp xếp kênh logic kênh vật lý: Xét BTS với n sóng mang (truyền song cơng, sóng mang Co, ,Cn) có khe thời gian Ts Với Co đường xuống, TSo dùng định xếp kênh điều khiển BCCH CCCH đường xuống F C S B C S C C F F S C C F S Các khung TDMA C Ghép BCH CCCH TS0: - TsO sóng mang Co, đường lên xuống chứa kênh FCCH, SCH BCCH, dùng để thâm nhập BCCH, FCCH, SCH, FCH, AGCH đường xuống riêng RACH đường lên Svth: Nguyễn Đình Quang -27- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 … … … 51 khung liên tiếp R R R R R R R R R … … RACH đường lên - Đối với TS1 sử dụng để xếp kênh điều khiển dành riêng lên kênh vật lý, tốc độ bit trình thiết lập gọi đăng ký thấp nên SDCCH TS1, sử dụng TS hiệu Các cách ghép kênh TS1: - CDCCH + SACCH đường xuống - SDCCH + SACCH đường lên Ở TS1 thông tin khe sử dụng cho kênh lưu thông TCH TS2 - TS7 gọi kênh thông tin lưu không logic với chu kỳ lặp lại 26 TS TS0: Là kênh điều khiển logic, chu kỳ lặp lại 51 Ts TS1: Các kênh điều khiển logic, chu kỳ lặp lại 102 Ts - Với sóng mang C1 - CN dành cho TS0 - TS7 TCH - Mỗi có Co có sau TCH ( TS2 - TS7 ) - Với sóng mang bổ xung, TS sử dụng cho TCH CHƯƠNG 3: Svth: Nguyễn Đình Quang -28- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ CỦA PHÂN HỆ TRONG HỆ THỐNG BÁO HIỆU GSM 3.1 Cấu trúc hệ thống Hệ thống thông tin di động gồm nhiều phần tử chức Mạng GSM phân chia thành phân hệ: * Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem) * Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem) * Hệ thống khai thác hỗ trợ OSS (Operation and Support System) * Máy di động MS (Mobile Station) N SS A uC PLM N VLR HLR PSTN G M SC M SC E IR IS D N Nmc OmC Tr a u S im M S Me Bts Bsc Hình 3.1- Mơ hình hệ thống GSM PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng ISDN : Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng *Phân hệ chuyển mạch NSS bao gồm khối chức năng: - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Switching Center) - Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register) Svth: Nguyễn Đình Quang -29- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 - Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register) - Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center) - Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register) - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GMSC (Gateway Mobile Switching Center) * Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm khối chức năng: - Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Center) - Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) * Hệ thống khai thác hỗ trợ OSS bao gồm khối chức năng: - Trung tâm quản lý mạng NMC (Network Management Center) - Trung tâm quản lý bảo dưỡng OMC (Operation & Maintenance Center) * Trạm di động MS: - Thiết bị di động ME (Mobile Equipment) - Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module) 3.2 Chức phần tử mạng GSM 3.2.1- Phân hệ chuyển mạch NSS Phân hệ chuyển mạch bao gồm chức chuyển mạch GSM sở liệu cần thiết cho số liệu thuê bao quản lý di động thuê bao Chức hệ thống chuyển mạch quản lý thông tin người sử dụng mạng GSM mạng khác 3.2.2.Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC MSC tổng đài thực tất chức chuyển mạch báo hiệu MS nằm vùng địa lý MSC quản lý MSC khác với Svth: Nguyễn Đình Quang -30- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 tổng đài cố định phải điều phối cung cấp tài nguyên vô tuyến cho thuê bao MSC phải thực thêm hai thủ tục: - Thủ tục đăng ký - Thủ tục chuyển giao MSC mặt giao tiếp với BSS, mặt khác giao tiếp với mạng MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngồi gọi MSC cổng (GMSC), có chức tương tác IWF (InterWorking Function) để thích ứng đặc điểm truyền dẫn GMS mạng Phân hệ chuyển mạch 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 BSC 3.2.3.Bộ ghi định vị thường trú HLR HLR sở liệu quan trọng mạng có chức quản lý thuê bao Một PLMN có nhiều HLR phụ thuộc vào lượng thuê bao HLR lưu hai loại số gán cho thuê bao di động, là: + MSISDN: số danh bạ (số thuê bao) Cấu trúc: MSISDN = CC + NDC + SN CC: Mã quốc gia (Việt nam: 84) NDC: Mã mạng (Vinaphone: 91, Mobiphone: 90) SN: Số thuê bao mạng (gồm số) VD: 84.91.2037878 + IMSI: Số nhận dạng thuê bao dùng để báo hiệu mạng Cấu trúc: IMSI = MCC + MNC + MSIN Svth: Nguyễn Đình Quang -31- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 MCC: Mã quốc gia (Việt nam: 452) MNC: Mã mạng (Vinaphone: 02, Mobiphone: 01) MSIN: Số thuê bao mạng (gồm số) VD: 84.91.2037878 - 452.02.2037878 Như vậy, với số MSISDN tương ứng với số IMSI tồn số IMSI toàn hệ thống GSM IMSI sử dụng để MS truy nhập vào sở liệu Cơ sở liệu chứa thông tin sau: - Thông tin thuê bao dịch vụ thoại phi thoại mang (bearer service) - Giới hạn dịch vụ (giới hạn roaming) - Các dịch vụ hỗ trợ HLR chứa thông số dịch vụ này; nhiên cịn lưu card th bao Như vậy, HLR khơng có khả chuyển mạch có khả quản lý hàng ngàn thuê bao Khi mạng có thêm th bao mới, thơng tin thuê bao đăng ký HLR 3.2.4.Trung tâm nhận thực AuC AuC kết nối với HLR, cung cấp thơng số hợp thức hố khoá mã để đảm bảo chức bảo mật 3.2.5.Bộ ghi định vị tạm trú VLR VLR sở liệu lớn thứ hai mạng, lưu trữ tạm thời số liệu thuê bao nằm vùng phục vụ MSC tương ứng lưu trữ số liệu vị trí thuê bao Khi MS vào vùng định vị mới, phải thực thủ tục đăng ký MSC quản lý vùng tiếp nhận đăng ký MS truyền số nhận dạng vùng định vị (LAI) nơi có mặt thuê bao tới VLR Một VLR phụ trách nhiều vùng MSC Svth: Nguyễn Đình Quang -32- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Các thông tin cần để thiết lập nhận gọi MS lưu sở liệu VLR Đối với số dịch vụ hỗ trợ, VLR truy vấn thơng tin từ HLR: IMSI (nhận dạng máy di động quốc tế), MSISDN (ISDN máy di động), số chuyển vùng thuê bao MS (MSRN), số nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI), số nhận dạng thuê bao di động nội (LMSI) vùng định vị nơi đăng ký MS VLR chứa thông số gán cho MS nhận từ VLR 3.2.6 Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR Thực thể chức chứa nhiều sở liệu lưu trữ IMEI (số nhận dạng thiết bị) sử dụng hệ thống GSM EIR nối với MSC qua đường báo hiệu, nhờ MSC kiểm tra hợp lệ thiết bị 3.2.7.Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC Để thiết lập gọi phải định tuyến đến tổng đài mà khơng cần biết vị trí thời th bao GMSC có nhiệm vụ lấy thơng tin vị trí thuê bao định tuyến gọi đến tổng đài quản lý thuê bao thời điểm thời GMSC có giao diện báo hiệu số để tương tác với phần tử khác hệ thống chuyển mạch 3.3 - Phân hệ trạm gốc BSS BSS thực kết nối MS với tổng đài, liên kết người sử dụng máy di động với người sử dụng dịch vụ viễn thông khác BSS phải điều khiển nên kết nối với OSS 3.3.1.Trạm thu phát gốc BTS BTS giao diện với MS xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vơ tuyến Một phận quan trọng BTS TRAU (khối chuyển đổi mã thích ứng tốc độ) Svth: Nguyễn Đình Quang -33- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 3.3.2.Bộ điều khiển trạm gốc BSC BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều khiển từ BTS MS ấn định, giải phóng kênh vơ tuyến quản lý chuyển giao Một BSC quản lý nhiều BTS Số lượng BTS mà BSC quản lý phụ thuộc vào lưu lượng BTS 3.4 Phân hệ khai thác hỗ trợ OSS OSS thực chức khai thác, bảo dưỡng quản lý toàn hệ thống 3.4.1Trung tâm quản lý mạng NMC NMC đặt trung tâm hệ thống, chịu trách nhiệm cung cấp chức quản lý cho toàn mạng - Giám sát nút mạng - Giám sát trạng thái phận mạng - Giám sát trung tâm bảo dưỡng khai thác OMC vùng cung cấp thông tin đến phận OMC 3.4.2Trung tâm quản lý khai thác OMC OMC cung cấp chức để điều khiển giám sát phận mạng (các BTS, MSC, sở liệu ).OMC có chức năng: quản lý cảnh báo, quản lý cố, quản lý chất lượng, quản lý cấu hình quản lý bảo mật - Trạm di động MS MS thiết bị đầu cuối chứa chức vô tuyến chung, xử lý giao diện vô tuyến cung cấp giao diện với người dùng (màn hình, loa, bàn phím ) Một trạm di động gồm hai phần chính: - ME (Mobile Equipment - thiết bị di động): phần cứng dùng để thuê bao truy nhập vào mạng ME chứa kết cuối di động (MT) phụ Svth: Nguyễn Đình Quang -34- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 thuộc vào ứng dụng dịch vụ, kết hợp nhóm chức thích ứng đầu cuối (TA) thiết bị đầu cuối (TE) khác - SIM (Subscriber Identity Module – modun nhận dạng thuê bao): gắn chặt với người dùng vai trò thuê bao nhất, làm việc với nhiều ME khác SIM card điện tử thông minh cắm vào ME để nhận dạng thuê bao tin tức bảo vệ loại dịch vụ mà thuê bao đăng ký SIM có phần cứng phần mềm cần thiết với nhớ lưu trữ thơng tin Có hai loại thông tin thông tin cố định thông tin thay đổi: + Thông tin cố định: * Số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI Thuê bao kiểm tra tính hợp lệ trước truy nhập vào mạng thông qua số nhận dạng IMSI thực trung tâm nhận thực AuC * Mã khoá cá nhân Ki + Thông tin thay đổi: * Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI * Số nhận dạng thuê bao tạm thời TMSI Một số TMSI tương ứng với IMSI cấp phát tạm thời để tăng tính bảo mật cho q trình báo hiệu MS hệ thống TMSI thay đổi MS cập nhật lại vị trí 3.6 Báo hiệu mạng GSM Mạng báo hiệu hệ thống GSM sử dụng để truyền dẫn thông tin báo hiệu loại người sử dụng khác như: điện thoại ,số liệu, khai thác bảo dưỡng…một mạng báo hiệu bao gồm điểm báo hiệu SP (Sinnalling Point) đường truyền báo hiệu SL (Signalling Link) , cụ thể mạng truyền dẫn bao gồm số tổng đài (điểm nút) thông tin với qua kênh báo hiệu Svth: Nguyễn Đình Quang -35- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Hình 3.2.Mạng báo hiệu GSM -Các phần tử mạng báo hiệu •Các đường truyền báo hiệu (Signalling Link) Các đường truyền báo hiệu phần tử mạng báo hiệu để nối hai điểm báo hiệu với để đảm bảo truyền tin không mắc lỗi trình tự truyền tin -Các điểm báo hiệu (Sinnalling Point) Các điểm báo hiệu đảm bảo chức mạng báo hiệu phát thu tín hiệu từ nơi người sử dụng khác 3.7 Báo hiệu kênh chung số (CCS N7: common chanel signalling num ber 7) Ở CCSN7 đường báo hiệu tách riêng so với đường tiếng, Ở mạng khơng thiết phải có kênh báo hiệu đường nối Các tin báo hiệu có đường truyền dẫn khác so với đường tiếng để đến điểm thu, để tránh nhầm lẫn người ta dán nhãn cho tin Kênh báo hiệu chiếm khe thời gian đường truyền dẫn 2Mbit/s sử dụng để truyền tất báo hiệu kênh thoại đường nối tương ứng CCSN có nhiều ưu điểm: Svth: Nguyễn Đình Quang -36- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 - Dung lượng truyền báo hiệu cao, kênh báo hiệu đảm bảo cho 5000 mạch tiếng (thoại) - Cho phép sử dụng dịch vụ - Cho phép giảm kích thước thiết bị khơng cần thiết phải ấn định thiết bị riêng cho mạch tiếng - Độ tin cậy cao Nếu tin báo hiệu phát đường truyền PCM tiếng truyền đường truyền PCM khác báo hiệu gọi tựa liên kết Hình 3.3.Báo hiệu liên kết tựa liên kết Để tránh cố tắc nghẽn, đường truyền tự chọn 3.8 Phần truyền tin: (MTP) MTP đảm bảo truyền tải phân phối tin cậy thông tin phần người sử dụng qua mạng báo hiệu CCSN7 Nó có khả phản ứng lên cố mạng hệ thống cố ảnh hưởng đến thông tin UP có khả đưa biện pháp cần thiết để đảm bảo truyền thông tin cách tin cậy Svth: Nguyễn Đình Quang -37- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 KẾT LUẬN Mạng thông tin di động số phát triển nhanh chóng Nó dịch vụ khác góp phần khơng nhỏ cơng đại mạngviễn thơng Việt Nam Vì việc nghiên cứu mạng thông tin di động cần thíêt Tuy nhiên mảng đề tài lớn với thời gian thực tập tháng nên em dừng mức đề cập tổng quan Qua em hy vọng phát triển đề tài rộng đồ án tốt nghiệp với trọng tâm vào truyền sóng thơng tin di động GSM Một lần em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Nguyễn Vũ Sơn giúp đỡ em hoàn thành báo cáo này! Svth: Nguyễn Đình Quang -38- Lớp : HC4D Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 TÀI LIỆU THAM KHẢO Thông tin di động số cellular Vũ Đức Thọ - Nhà xuất giáo dục 1997 Địa website Internet: www.mobileGSM.com Thông tin di động số Người dịch: Nguyễn Phạm Anh Dũng Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 1993 Svth: Nguyễn Đình Quang -39- Lớp : HC4D ... 0918.775.368 CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ CỦA PHÂN HỆ TRONG HỆ THỐNG BÁO HIỆU GSM 3.1 Cấu trúc hệ thống Hệ thống thông tin di động gồm nhiều phần tử chức Mạng GSM phân chia thành phân hệ: * Phân hệ. .. 0918.775.368 Hình 3.2.Mạng báo hiệu GSM -Các phần tử mạng báo hiệu ? ?Các đường truyền báo hiệu (Signalling Link) Các đường truyền báo hiệu phần tử mạng báo hiệu để nối hai điểm báo hiệu với để đảm bảo... tính bảo mật cho q trình báo hiệu MS hệ thống TMSI thay đổi MS cập nhật lại vị trí 3.6 Báo hiệu mạng GSM Mạng báo hiệu hệ thống GSM sử dụng để truyền dẫn thông tin báo hiệu loại người sử dụng