Tinh toan thiet ke he thong inbuilding 158310

Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM  Mạng thông tin di động tế bào GSM  Khái quát Chữ GSM viết tắt từ : Global System for Mobile Communications, nhiên tên nguyên thuỷ theo tiếng Pháp : Groupe Spécial Mobile Đây công nghệ mạng điện thoại di động phổ biến giới Cho đến cơng nghệ có khoảng 2,5 tỷ th bao sử dụng phạm vi 212 quốc gia vùng lãnh thổ Do có mặt khắp nơi giới nên nhà cung cấp dịch vụ thực việc ký kết roaming với nhờ mà thuê bao GSM dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM nơi đâu Mặt thuận lợi to lớn công nghệ GSM việc truyền âm với chất lượng cao cho phép thuê bao sử dụng cách giao tiếp khác rẻ tiền tin nhắn SMS Ngoài để tạo thuận lợi cho nhà cung cấp dịch vụ cơng nghệ GSM xây dựng sở hệ thống mở nên dễ dàng kết nối thiết bị khác từ nhà cung cấp thiết bị khác Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa tính roaming cho thuê bao với mạng khác tồn giới Và cơng nghệ GSM phát triển thêm tính truyền liệu GPRS sau truyền với tốc độ cao họ sử dụng EGDE  Lịch sử phát triển mạng GSM Vào đầu năm 1980 châu Âu người ta phát triển mạng điện thoại di động sử dụng vài khu vực Sau vào năm 1982 chuẩn hố (CEPT : European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) tạo Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho tồn châu Âu Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn phát triển mạng GSM chuyển cho viện viễn thông châu Âu (European Telecommunications Standards Institute (ETSI)), tiêu chuẩn, đặc tính phase cơng nghệ GSM công bố vào năm 1990 Đến cuối năm 1993 có triệu thuê bao sử dụng mạng GSM 70 nhà cung cấp dịch vụ 48 quốc gia Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM xây dựng đưa vào sử dụng nhà khai thác Radiolinja Finland gọi thực ngày 27/03/1991, tin nhắn SMS gửi năm 1992 Ngày 7/9/1987, 15 hãng viễn thông ký kết hợp đồng xây dựng mạng lưới có tên gọi "Hệ thống thơng tin di động tồn cầu" (gọi tắt GSM) Từ đến nay, số lượng người dùng cơng nghệ GSM ln vượt xa dự đốn đến chưa lúc có dấu hiệu xuống, đặc biệt quốc gia phát triển Hiện nay, có 64% tổng số người dùng mạng GSM giới thị trường Trung Quốc có khoảng 445 triệu khách hàng Cũng theo Hiệp hội GSM, có khoảng tỷ tin nhắn gửi ngày Theo số liệu Hiệp hội GSM cơng bố, nay, tồn giới có 2,5 tỷ th bao sử dụng cơng nghệ điện thoại di động GSM Số lượng thuê bao điện thoại di động liên tục tăng mạnh vòng năm qua Theo báo cáo 3G Mỹ có 700 mạng GSM hoạt động 200 quốc gia tồn giới Thậm chí số nước phát triển, số điện thoại di động nhiều số dân Theo thống kê cuối năm 2006 tổ chức Ofcom, 100 người Anh có 116.6 mobile Thơng tin từ phía hiệp hội GSM cho biết cần 12 năm để có tỉ điện thoại di động kết nối vào mạng, 30 tháng cho số nhảy vọt lên tỉ! Conway khẳng định: “Tại nước phát triển, mobile gắn kết chặt chẽ với đời sống” 445 triệu người sử dụng mobile Trung Quốc, 64% người dùng di động sống nước phát triển Và hết, tỉ tin nhắn SMS gửi sóng di động ngày Trên thực tế, số lượng thuê bao GSM toàn giới hứa hẹn đạt 3,3 tỉ tính đến năm 2010, với tốc độ tăng trung bình 10% năm Những khu vực phát triển mạng châu Á, châu Phi đặc biệt Trung Đông Tương lai mạng GSM tươi sáng nhìn vào thực tế Chắc chắn thị phần mạng liên tục tăng đáp ứng mong đợi  Tình hình thuê bao GSM Việt Nam Tại Việt Nam, công nghệ GSM vào Việt Nam từ năm 1993 qua việc cung cấp hệ thống miền Bắc Hiện nay, ba mạng GSM Việt Nam Mobifone, VinaPhone, Viettel có tổng cộng 11 triệu thuê bao, chiếm 95% số người dùng ĐTDĐ Việt Nam Thị trường di động Việt Nam năm 2008 cho phát triển với tốc độ tăng trưởng từ 60%-80% với bước ngoặt HT Mobile "khai tử" mạng CDMA chuyển sang GSM, mạng di động GSM GTel nhập Song ba nhà khai thác GSM MobiFone, Viettel Vinaphone người chơi chủ đạo thị trường di động Việt Nam  Các giao diện hệ thống :  Giao diện A : giao diện trạm gốc BS MSC để đảm bảo báo hiệu lưu lượng (cả số liệu lẫn tiếng)  Giao diện A-bis : giao diện BTS BSC  Giao diện Ai : giao diện MSC PSTN, giao diện định nghĩa giao diện tương tự sử dụng báo hiệu đa tần tông (DTMF) báo hiệu đa tần (MF)  Giao diện B : giao diện MSC VLR, giao diện định nghĩa tiêu chuẩn giao thức GSM TIA IS-41  Giao diện C : giao diện MSC HLR  Giao diện D : giao diện HLR VLR xây dựng sở báo hiệu số  Giao diện Di : giao diện MSC ISDN, giao diện số  Giao diện E : giao diện lưu lượng báo hiệu tổng đài mạng di động, MSC MSC  Giao diện F : giao diện MSC EIR  Giao diện G : giao diện VLR với nhau, sử dụng cần thông tin VLR  Giao diện H : giao diện HLR AuC, giao thức cho giao diện định nghĩa cho GSM  Giao diện I : giao diện MSC DMH (bộ xử lý tin liệu)  Giao diện F : giao diện MSC IWF, định nghĩa chức tương tác  Giao diện Mi : giao diện MSC PLMN, giao diện với mạng di động khác  Giao diện O : giao diện MSC với hệ thống khai thác OS  Giao diện Pi : giao diện MSC mạng chuyển mạch gói PSPDN 1.1 Tổng quan hệ thống GSM 1.1.1 Hệ thống trạm gốc (BSS) Phân hệ trạm gốc BSS thực giao tiếp trực tiếp với di động MS thông qua giao diện vô tuyến Um, kết nối MS tới tổng đài tới người sử dụng dịch vụ khác Vì vậy, BSS ghép với phân hệ chuyển mạch NSS thông qua giao diện A Bên cạnh đó, BSS kết nối với OSS để điều khiển BSS gồm thành phần sau đây: - Một BTS bao gồm thiết bị thu phát, antenna, hệ thống feeder khối xử lý tín hiệu Có thể coi BTS modem vơ tuyến phức hợp có thêm số chức khác Một phận quan trọng BTS khối chuyển đổi mã hóa thích ứng tốc độ TRAU Nhiệm vụ khối thực q trình mã hóa giải mã đặc thù cho GSM đồng thời thích ứng với trường hợp truyền số liệu TRAU khơng đặt BTS mà đặt BTS BSC Quan trọng BTS cung cấp truy nhập vô tuyến tới MS, BTS tạo nên vùng phủ sóng tế bào định dung lượng, vùng phủ mạng - BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều khiển từ xa BTS MS Chức BSC gán giải phóng kết nối kênh, điều khiển công suất phát quản lý chuyển giao BSC nối với BTS thông qua giao diện Abis nối với MSC thông qua giao diện A Trong thực tế, BSC tổng đài nhỏ có khả tính tốn Trung bình BSC quản lý vài chục BTS tạo thành phân hệ trạm gốc Những BTS kết nối tới BSC theo nhiều cấu hình liên kết khác Ba cấu hình thường dùng (hình 1.1): - Cấu hình liên kết kiểu chuỗi: kiểu đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt, có nhược điểm bị lỗi gần BSC khiến nhiều BTS bị cô lập; - Cấu hình liên kết kiểu vịng: nhược điểm lớn cấu hình vịng kín khó mở rộng; - Cấu hình liên kết kiểu sao: kiểu liên kết đưa tới thuận tiện, chủ động liên kết với BSC Khi BTS hay liên kết bị lỗi không làm ảnh hưởng tới BTS khác Nhưng kiểu gây tốn BTS cần phải có kết nối riêng tới BSC Hình 1.1: Các kiểu cấu hình liên kết mạng BSC Kết nối từ BTS tới BSC thường sử dụng cáp đồng trục, cáp quang viba 1.1.2 Trạm di động (MS) Thuê bao sử dụng MS để gọi nhận gọi qua mạng GSM MS gồm phần có chức khác modul nhận dạng thuê bao (SIM) thiết bị di động (ME) SIM thẻ thông minh tháo lắp được, chứa thông tin liên quan đến th bao cụ thể, cịn ME thân điện thoại di động (khơng có SIM) ME chia thành khối chức Thứ thiết bị đầu cuối (TE), thực chức riêng cho dịch vụ cụ thể ví dụ máy fax TE khơng sử lí chức liên quan đến hệ thống GSM Khối chức thứ đầu cuối di động (MT), thực nhiệm vụ liên quan đến truyền thông tin giao diện vô tuyến GSM Cuối khối chức thứ phối hợp đầu cuối (TA) dùng để bảo đảm tương thích MT TA Ví dụ cần TA để tạo giao diện MT tương thích - ISDN TA có giao diện modem Hình 1.2 Cấu trúc mạng GSM 1.1.3 SIM: thẻ thông minh có kích thước thẻ tín dụng nhỏ hơn, thuê bao sử dụng để “cá nhân hóa” ME Lưu ý GSM, MS tổ hợp SIM ME SIM có vùng nhớ cố định để nhớ thông tin liên quan đến thuê bao (gồm IMSI) Số dùng để nhận dạng thuê bao mạng GSM dài không 15 chữ số thập phân Ba chữ số mã nước di động (NMC), dùng để nhận dạng nước mà thuê bao đăng kí Hai chữ số mã mạng di động (MNC) dùng để nhận dạng mạng PLMN thường trú thuê bao nước Các chữ số lại IMSI số nhận dạng thuê bao di động (MSIN) dùng để xác định thuê bao mạng PLMN SIM chứa chìa khóa nhận dạng mật th bao, Ki, thuật tốn nhận dạng A3 thuật tốn tạo chìa khóa mật mã A8 Tất khoản (bắt buộc phải có) lưu SIM bảo vệ chặt chẽ Ngồi SIM cịn chứa số chức tùy chọn khác quay số tắt, danh bạ v.v Cũng nhờ có SIM mà thuê bao dễ dàng thay đổi ME khác nhau, ví phải sửa chữa ME Một động lực phía sau phát triển hệ thống GSM cho phép thuê bao lưu động tự khắp châu Âu mà giữ nguyên khả gọi nhận gọi MS Điều tồn mạng tương thích nước SIM đưa khái niệm “lưu động SIM” tức thuê bao lưu động mạng khác khơng tương thích với cách thuê ME thích hợp cắm SIM vào Điều trở nên đặc biệt hấp dẫn nước Mĩ giới thiệu hệ thống PCS1900 (thường gọi GSM1900) 1.1.4 Trung tâm chuyển mạch di động (MSC) Từ hình 1.2 ta thấy BSS nối với MSC MSC đảm bảo việc định tuyến gọi đến/đi từ MS Nó có khả chuyển mạch lớn, thông thường MSC điều khiển vài chục BSC với dung lượng vài chục nghìn thuê bao MSC tương tự tổng đài mạng cố định, song cịn có thêm chức quản lí di động thuê bao (đăng kí vị trí HO) Đặc tả GSM sử dụng thuật ngữ vùng MSC để mô tả phần mạng bao phủ MSC BSC, BTS liên quan Giao diện MSC BSS gọi giao diện A, hoàn toàn xác định đặc tả Vì thế, nhà khai thác mạng tự lựa chọn MSC BSS từ nhà sản xuất khác Giao diện MSC khác gọi giao diện E Nhà khai thác lựa chọn vài MSC để dùng làm MSC cửa ngõ (GMSC) GMSC cung cấp giao diện PLMN mạng ngồi Khi có gọi đến từ mạng ngồi, GMSC liên lạc với sở liệu mạng liên quan để bảo đảm gọi định tuyến đến MS thích hợp 1.1.5 Cơ sở liệu mạng GSM Trong phần ta xét phận khác GSM dùng để tạo đường liên lạc MS MS khác người dùng mạng khác Không phần quan trọng mạng thương mại phương tiện tốn tính cước, trì số liệu đăng kí xác ngăn ngừa xâm nhập mạng trái phép Trong mạng tế bào, thuê bao tự lưu động vùng phủ sóng, mạng phải có cách để theo dõi MS nhằm định tuyến xác gọi đến chúng Tất chức thực nhờ sử dụng kết hợp sở liệu ghi Bộ ghi vị trí thường trú (HLR) lưu giữ thơng tin riêng thuê bao, chi tiết đăng kí người dùng (ví dụ dịch vụ) thơng tin vị trí th bao (ví dụ: chi tiết vùng MSC mà thuê bao thời đăng kí) Có thể truy cập thơng tin HLR dùng IMSI MSISDN thuê bao Mọi thuê bao GSM có đầu mục (entry) HLR mạng chủ Giao diện HLR MSC gọi giao diện C Cơ sở liệu khác liên quan chặt chẽ với HLR trung tâm nhận thực (AuC) AuC dùng để lưu trữ thông tin liên quan đến khía cạnh an ninh GSM, nghĩa nhận thực người dùng mật mã hóa đường vơ tuyến Nó chứa chìa khóa nhận dạng th bao Ki thuật toán an ninh A3, A8 AuC liên lạc với HLR thông qua giao diện H Cơ sở liệu quan trọng khác dùng GSM ghi vị trí tạm trú (VLR) VLR liên kết với vài MSC chứa thông tin liên quan đến thuê bao đăng kí vùng MSC Vùng phục vụ VLR cụ thể gọi vùng VLR Chức VLR cung cấp thông tin cục (local) thuê bao nhằm mục đích xử lí gọi để tránh truy nhập liên tục HLR (để lấy thông tin thuê bao cụ thể) VLR chứa thơng tin cho phép mạng “tìm thấy” th bao có gọi đến Q trình định vị thuê bao trở nên dễ dàng cách chia vùng phủ sóng mạng thành số vùng định vị (LA), LA gồm tế bào VLR chứa chi tiết LA th bao đăng kí Khi có gọi tới, MS tìm gọi tất tế bào thuộc LA Điều có nghĩa MS di chuyển tự tế bào vùng định vị, thông báo cho mạng vị trí Tuy nhiên MS di chuyển tế bào thuộc LA khác nhau, phải đăng kí vùng theo thủ tục cập nhật vị trí Cịn th bao di chuyển LA thuộc VLR khác nhau, chi tiết copy từ HLR vào VLR đồng thời xóa khỏi VLR cũ Giao diện HLR VLR giao diện D, giao diện MSC VLR liên quan giao diện B Giao diện VLR gọi giao diện G Sự tồn thẻ SIM GSM có nghĩa việc theo dõi th bao khơng cịn theo dõi thiết bị Vì người ta sử dụng ghi nhận dạng thiết bị (EIR) để nhà khai thác mạng theo dõi ME bị đánh cắp có lỗi Mỗi ME gán số IMEI 15 số nơi sản xuất Mỗi model ME phải qua trình gọi