mạng di động gsm và công nghệ gprs

Bộ giáo dục v đo tạo trờng đại học bách khoa H Nội khoa điện tử viễn thông ====== ====== án tốt nghiệp đề ti: Tng quan v h thng thụng tin di ng Giáo viên hớng dẫn : Đặng Khánh Hòa Sinh viên thực : Chu út Thậm Lớp : 05BTT 07ĐT Hà Nội 08/2008 Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghÖ GPRS MỤC LỤC Chương 1: Giới thiệu mạng thông tin di động GSM 1.1 Hệ thống thơng tin di động tồn cầu GSM 1.2 Các chức hệ thống GSM 1.3 Băng tần sử dụng hệ thống thông tin động GSM 1.4 Phương pháp truy nhập thông tin di động Chương 2: Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM 2.1 Cấu trúc hệ thống .9 2.2 Chức phần tử mạng GSM .10 Chương 3: Mạng báo hiệu khía cạnh mạng .17 3.1 Các giao thức báo hiệu hệ thống GSM 17 3.2 Các giao diện hệ thống GSM .20 3.3 Các khía cạnh mạng 20 Chương 4: Giao tiếp vô tuyến .26 4.1 Khái niệm kênh vô tuyến 26 4.2 Sắp xếp kênh logic kênh vật lý .29 Chương 5: Các dịch vụ GSM .31 5.1 Dịch vụ thoại .31 5.2 Dịch vụ số liệu 31 5.3 Dịch vụ tin ngắn .32 5.4 Các dịch vụ phụ .32 Chương 6: Một số thí dụ gọi mạng GSM .34 6.1 Cuộc gọi từ MS .34 6.2 Cuộc gọi vào từ mạng cố định 35 Chương 7: Giới thiệu chung công nghệ GPRS .38 7.1 Tổng quan công nghệ GPRS .38 7.2 Cấu trúc hệ thống GPRS .39 Chương 8: Các giao diện giao thức mạng GPRS 48 Chu út 05btt-07đt http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS 8.1 Mặt phẳng truyền dẫn 48 8.2 Mặt phẳng báo hiệu .51 8.3 Giao diện vô tuyến UM .59 8.4 Mạng vô tuyến GPRS 63 8.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến 72 Chương 9: Triển khai GPRS mạng thông tin di động GSM Việt Nam .76 9.1 Đánh giá trạng nhu cầu 76 9.2 Dịch vụ 77 9.3 Số lượng thuê bao mạng 77 9.4 Đánh giá nhu cầu .77 9.5 Một số đề xuất triển khai dịch vụ GPRS .78 Chu út 05btt-07đt http://www.ebook.edu.vn Bộ Giáo dục v Đo tạo Cộng hòa x hội chủ nghĩa Việt Nam Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Độc lËp - Tù - H¹nh nhiƯm vơ thiÕt kế tốt nghiệp Họ tên: Chu út Thậm Ngành học: Điện Tử Viễn Thông Đầu đề thiết kÕ C¸c sè liƯu ban ®Çu Nội dung phần thuyết minh tính toán Các vẽ đồ thị (ghi rõ loại vẽ, kích thớc vẽ) http://www.ebook.edu.vn C¸n h−íng dẫn Phần Họ tên cán Ngµy giao nhiƯm vơ thiÕt kÕ: Ngày phải hoàn thành: Ngày tháng năm 2008 Ngày tháng năm 2008 Chủ nhiệm khoa Cán hớng dẫn (Ký tên ghi rõ họ tên) (Ký tên ghi rõ họ tên) Ngày tháng năm 2008 Ngày tháng năm 2008 Đánh giá kết Sinh viên thực Điểm thiết kế: (Ký tên ghi rõ họ tên) Điểm bảo vệ: Điểm tổng hợp: Ngày tháng năm 2008 Chủ tịch hội đồng (Ký tên ghi rõ họ tên) http://www.ebook.edu.vn Bộ giáo dục v đo tạo Trờng đại học bách khoa h nội Bản nhận xét thiết kế tốt nghiệp Họ tên: Nghµnh: Khãa: C¸n bé h−íng dÉn: C¸n bé dut thiÕt kÕ: Néi dung thiÕt kÕ tèt nghiÖp: NhËn xÐt cđa ng−êi dut thiÕt kÕ: Ngày Tháng Năm 2008 (ký ghi rõ họ tên) http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS LI NÓI ĐẦU Ngày mạng GSM với ưu điểm bật như: dung lượng lớn, chất lượng kết nối tốt, tính bảo mật cao … , có chỗ đứng vững thị trường Viễn thông giới Ở Việt Nam, bắt đầu có máy điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM 900 vào năm 1993 đánh dấu bước phát triển vượt bậc công nghệ Viễn thông đất nước Các thuê bao di động Việt Nam sử dụng dịch vụ thoại truyền thống với tốc độ bit 13Kbit/s truyền số liệu với tốc độ 9,6 kbit/s Các nhà khai thác GSM giới đứng trước số giải pháp để có dịch vụ số liệu truyền tốc độ cao qua mạng thơng tin di động có họ nghiên cứu kế hoạch để chuyển đổi lên cơng nghệ 3G Có hai hướng để lựa chọn : nâng cấp mạng họ lên thẳng CDMA (Đa truy nhạp phân chia theo mã) hay nâng cápp lên để có dịch vụ GPRS (General Packet Radio Service – Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp), E – GPRS (Enhanced GPRS – Dịch vụ GPRS nâng cao) sau đầu tư, nâng cấp để loại dần công nghệ GSM tiến lên công nghệ W-CDMA (Đa truy nhập phân kênh theo mã băng rộng) Đối với nhà khai thác, khơng thể có việc nâng cấp thẳng lên công nghệ W-CDMA với giải pháp đơn giản chi phí chấp nhận Quá trình nâng cấp trình phức tạp, yêu cầu phần tử mạng máy đầu cuối Do vậy, vấn đề cần cân nhắc khía cạnh kinh tế kỹ thuật cho việc nâng cấp, buộc nhà khai thác phải suy tính Chính vậy, GPRS lựa chọn nhà khai thác GSM bước chuẩn bị sở hạ tầng kỹ thuật, để tiến lên công nghệ thông tin di động hệ thứ Chu ót thËm – 05btt-07®t http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v c«ng nghƯ GPRS Giải pháp GPRS cho hệ thống GSM trở thành thực năm 1999 Giống HSCSD, GPRS cung cấp dịch vụ số liệu tốc độ cao cho người sử dụng di động Tuy nhiên dựa cơng nghệ chuyển mạch gói, GPRS phù hợp với chất bùng nổ đột ngột cao hầu hết ứng dụng số liệu công nghệ chuyển mạch kênh HSCSD, lý tưởng cho dịch vụ truy nhập sở liệu thư điện tử, thí dụ người sử dụng khơng muốn trả cứoc phí gọi cao cho tin ngắn GPRS cho phép người sử dụng nhận gọi số liệu Các tin nhắn phân phát trực tiếp đến điện thoại người sử dụng, them chí khơng cần kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối cách liên tục Khi bật máy điện thoại, người sử dụng nhận thông báo họ có tin nhắn Họ chọn thông báo tải hay cất để xem sau GPRS cung cấp việc thiết lập gọi nhanh HSCSD kết nối với mạng sử dụng giao thức IP hiệu hơn, bao gồm mạng Intranet công ty mạng LAN, Internet Thông qua việc kết hợp khe thời gian TDMA khác nhau, GPRS điều khiển tất kiểu truyền dẫn từ mẫu tin ngắn tốc độ thấp đến tốc độ cao cần cho việc xem xét trang Wed GPRS cung cấp tốc độ số liệu gói cao 100 kbit/s Tốc độ tối đa 171,2 kbit/s qua kênh 21,4 kbit/s (sử dụng mã hố CS-4) Chu ót thËm 05btt-07đt http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM vμ c«ng nghƯ GPRS   TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 Hệ thống thơng tin di động toàn cầu (GSM) GSM trước biết Groupe Spécial Mobile (nhóm di động đặc biệt), nhóm phát triển nó, thiết kế từ bắt đầu dịch vụ tế bào số quốc tế Giao tiếp vô tuyến GSM dựa công nghệ TDMA Ý định 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 hoạt động 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 điện 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 phục với máy điện thoại đa băng hoạt động nhiều tần số 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 di động bị http://www.ebook.edu.vn Chu ót thËm – 05btt-07®t   ‐ - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM vμ c«ng nghƯ GPRS   hạn chế khai thác biên giới quốc gia, mà cịn có thị trường hạn chế kiểu thiết bị, tiết kiệm chi phí khơng thực 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) thành lập nhóm nghiên cứu gọi Groupe Speciale Mobile vào năm 1982 để 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 935 đến 960 MHz cho băng phát với băng chia thành kênh 200 KHz Hệ thống thông tin di động 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 đặc tính kỹ thuật GSM http://www.ebook.edu.vn chuyển từ CEPT đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) Chu út 05btt-07đt - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS   TDMA tần số ấn định cho trạm thu phát gốc BTS trạm di động Sắp xếp thời gian dựa việc xác định cấu trúc đa khung phức hợp khung TDMA Một cấu trúc đa khung cho kênh PDCH gồm 52 khung TDMA hình 2.11 Sự kết hợp hai khung TDMA tạo nên khối (12 khối, từ Bo đến B11) Hai khung TDMA dùng cho việc truyền kênh PTCCH, hai khung TDMA lại khung rỗi Việc xếp kênh logic khối từ Bo đến B11 đa khung thay đổi từ khối đến khối khác điều khiển tham số quảng bá kênh PBCCH Ngoài đa khung gồm 52 khung, sử dụng cho tất kênh logic GPRS cịn có loại cấu trúc đa khung gồm 51 khung Cấu trúc khung sử dụng kênh PDCH chứa kênh logic PCCH PBCCH không chứa kênh logic khác Đa khung với 52 khung TDMA (240ms) B B B B4 T B3 B5 X B6 B7 B8 T B9 B10 B11 X T : Khung cho kênh PTCCH X Kh ỗi Hình 2.11 Cấu trúc đa khung với 52 khung e Dự trữ đường truyền GPRS Việc điều chỉnh chất lượng mạng GPRS theo chất lượng đường kết nối vô tuyến dễ dàng việc điều chỉnh chất lượng mạng GSM, người Chu ót thËm – 05btt-07đt - 69 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS s dng dễ dàng điều chế theo sơ đồ mã hoá khác (từ CS1 đến CS4) với mức độ mã hoá chống lỗi khác Với dạng điều chế chống lỗi CS1 kết nối GPRS trì tỷ số tín hiệu nhiễu (C/I: Carrier to Interference) dB Trong đó, chất lượng thoại kết nối chuyển mạch kênh mạng GSM trì tỷ số tín hiệu nhiễu C/I lớn dB hệ thống nhảy tần (Frequency Hopping) Do đó, có quy hoạch mạng GSM để có vùng phủ sóng cho dịch vụ thoại tốt có nghĩa đạt tỷ số C/I lớn dB, khơng cần thiết phải tối ưu hố quy hoạch ô (cell panning) lại triển khai mạng GPRS Những mạng có chất lượng đường kết nối vơ tuyến cao, với tỷ số C/I lớn dB, đòi hỏi phải truyền lại gói liệu bị lỗi sử dụng dạng điều chế CS-2, CS-3 CS-4 với lượng thông tin truyền nhiều hơn, hiệu cao dạng điều chế CS-1 Bằng cách thay đổi dạng điều chế tuỳ thuộc vào chất lượng mạng vô tuyến, băng thông người sử dụng mang GPRS kênh vật lý tăng lên chất lượng khối vô tuyến tăng lên Đa số hệ thống GPRS sử dụng dạng điều chế CS-1 dạng điều chế CS-2 với tốc độ đạt tới kps (kết nối khe thời gian), sử dụng chế chống lỗi dạng điều chế CS-1, GPRS có khả trì đường kết nối trạm mạng chất lượng mạng vô tuyến giảm xuống đến mức chấp nhận chất lượng thoại mạng GSM f Ảnh hưởng GPRS đến chất lượng thoại mạng vô tuyến GPRS sử dụng chung phân thức điều chế, cấu trúc cụm kênh vô tuyến mạng GSM chuyển mạch kênh Và gói liệu GPRS gây nhiễu thoại mạng GSM Tuy nhiên, dạng nhiễu từ Chu ót 05btt-07đt - 70 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS kênh GPRS khác với dạng nhiễu kênh thoại thứ tự tắt mở (On – Off) kênh liệu gói khác với thứ tự tắt mở kênh thoại Ngoài ra, GPRS kênh thoại sử dụng chế điều chỉnh công suất khác Trong mạng nhảy tần với việc ấn định kênh động cho tải chuyển mạch kênh tải GPRS kênh, nhiễu gây nhiễu tải GSM tải GPRS Tuy nhiên, mạng vô tuyến sử dụng nhảy tần với tải chủ yếu tải chuyển mạch kênh, nhiễu gây tải số máy đầu cuối sử dụng GPRS khơng thể gây ảnh hưởng đáng kể đến nhiễu chung hệ thống Do đó, nói nhiễu việc sử dụng tải chuyển mạch gói GPRS ảnh hưởng không đáng kể đến chất lượng thoại mạng vô tuyến chuyển mạch kênh GSM g Khu vực dịch vụ GPRS, khu vực SGSN, khu vực định tuyến RA khu vực định vị LA * Khu vực dịch vụ GPRS Là khu vực địa lý dịch vụ GPRS cung cấp cho trạm di động, có nghĩa khu vực mà trạm di động gửi nhận liệu mạng GPRS Khu vực dịch vụ GPRS bao gồm nhiều mạng di động mặt đất công cộng PLMN Mạng di động mặt đất công cộng PLMN khu vực dịch vụ GPRS cung cấp nhà khai thác mạng *Khu vực SGSN Là phần mạng phục vụ nút hỗ trợ GPRS hành SGSN, khu vực SGSN bao gồm nhiều khu vực định tuyến Chu út 05btt-07đt - 71 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS   * Khu vực định tuyến RA (Routing Area) Là phần khu vực định vị LA (Location Area) Trong khu vực định tuyến trạm di động di động mà khơng cần cập nhật SGSN Một nút hỗ trợ GPRS hành SGSN bao gồm số khu vực định tuyến Kích thước khu vực định tuyến thay đổi từ phần thành phố tỉnh nước Một khu vực định tuyến RA hay nhiều ô *Khu vực định vị LA Là khu vực trạm di động di động mà không cần cập nhật VLR Một khu vực định vị có Việc cập nhật khu vực định tuyến RA khu vực định vị LA thực đồng thời trạm di động nút hỗ trợ GPRS hành SGSN 8.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến 8.5.1 Phân phối tài nguyên cho GPRS Một ô hỗ trợ GPRS phân phối tài nguyên hay nhiều kênh vật lý để phục vụ lưu lượng GPRS Các kênh vật lý kênh liệu gói (PDCH – Packet Data Channel) chia sẻ cho kênh vật lý có sẵn Các kênh vật lý cung cấp phát động cho dịch vụ chuyển mạch kênh GPRS theo nguyên lý “dung lượng theo nhu cầu” mô tả Báo hiệu kênh chung GPRS yêu cầu giai đoạn khởi đầu truyền số liệu gói mang kênh PCCCH (nếu cấp phát) kênh CCCH Điều cho phép nhà khai thác phân phối lưu lượng cho GPRS ô gói chuyển giao 8.5.2 Khái niệm Chủ – Tớ (Master – Slave) Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 72 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM vμ c«ng nghƯ GPRS   Tồn kênh liệu gói (PDCH), hoạt động kênh chủ (master) cung cấp kênh điều khiển chung kiểu gói (PCCCH) để mang tất báo hiệu cần thiết cho việc khởi đầu truyền gói số liệu số liệu người dùng báo hiệu dành riêng (kênh lưu lượng liệu gói – PDTCH kênh điều khiển gói kết hợp – PACCH) Các kênh PDCH khác hoạt động kênh tớ (slave) sử dụng cho số liệu người dùng báo hiệu dành riêng 8.5.3 Khái niệm dung lượng theo yêu cầu GPRS không yêu cầu PDCH cấp phát thường trực hay vĩnh cửu Cấp phát dung lượng cho GPRS dựa nhu cầu thực việc truyền số liệu nhà khai thác tự xác định nên cấp phát vĩnh cửu tạm thời nguồn tài nguyên vật lý cho lưu lượng GPRS Khi xảy tắc nghẽn kênh liệu gói (PDCH) tải lưu lượng GPRS cịn kênh rỗi ơ, mạng phân phối thêm kênh vật lý hoạt động kênh PDCH Tuy nhiên, tồn kênh PDCH không kéo theo tồn kênh điều khiển chung kiểu gói (PCCCH), ô kênh PCCCH, MS GPRS lắng nghe kênh điều khiển (CCCH), chế độ rỗi Để trả lời “ Yêu cầu kênh gói” gửi kênh điều khiển chung (CCCH) máy di động cần truyền gói số liệu, mạng gán kênh cần thiết kênh liệu gói (PDCH) để truyền số liệu Khi truyền số liệu kết thúc, máy di động quay lại kênh điều khiển chung (CCCH) hay chuyển đến kênh điều khiển chung kiểu gói (PCCCH) Đối với ô cấp phát kênh điều khiển chung kiểu gói (PCCCH), MS GPRS bám vào kênh Kênh PCCCH cấp phát nhu cầu truyền số liệu gói tăng lên kênh vật lý ô không sử dụng Thông Chu út 05btt-07đt - 73 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS   tin kênh PCCCH phát quảng bá kênh điều khiển quảng bá (BCCH), dung lượng kênh điều khiển chung kiểu gói (PCCCH) khơng thể đáp ứng nhu cầu cấp thêm kênh PCCCH lên nhiều kênh liệu gói (PDCH) Mạng có khả giải phóng kênh PCCCH để buộc trạm di động MS quay trở kênh điều khiển chung (CCCH) 8.5.4 Các thủ tục hỗ trợ dung lượng theo nhu cầu Số kênh cấp phát cho kênh liệu gói (PDCH) tăng giảm theo nhu cầu Nguyên tắc cấp phát thực sau: • Giám sát lưu lượng : Chức giám sát lưu lượng cho phép giám sát lưu lượng kênh liệu gói (PDCH) số kênh PDCH cấp phát tăng giảm theo nhu cầu Chức giám sát thực phần chức điều khiển truy nhập MAC • Cấp phát động : Các kênh khơng sử dụng cấp phát kênh liệu gói (PDCH) để tăng chất lượng dịch vụ GPRS Khi nhu cầu dịch vụ khác có độ ưu tiên lớn tăng lên kênh PDCH giải phóng 8.5.5 Giải phóng kênh liệu gói (PDCH) khơng mang kênh điều khiển chung kiểu gói (PCCCH) Khả giải phóng nhanh kênh liệu gói (PDCH) đặc trưng quan trọng cấp phát kênh vô tuyến động dịch vụ chuyển mạch gói kênh Cụ thể: • Chờ đợi tất thiết lập kết thúc kênh liệu gói (PDCH) Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 74 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS ã Thụng bỏo riờng ti tt thuê bao cấp phát kênh liệu gói (PDCH) Các tin thiết lập lại kênh gói sử dụng cho mục đích này, mạng gửi thơng báo kênh điều khiển gói kết hợp (PACCH) tới trạm di động MS, kênh PACCH gán khe thời gian khác • Phát quảng bá thơng tin giải phóng kênh Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 75 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di ®éng GSM vμ c«ng nghƯ GPRS   Chương 9: TRIỂN KHAI GPRS TRÊN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM TẠI VIỆT NAM Trước nhu cầu ngày tăng khách hàng dịch vụ mạng di động, đặc biết dịch vụ số liệu việc triển khai dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao theo nguyên tắc chuyển mạch gói GPRS cần thiết Hiện Việt Nam có hai nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động lớn VMS (Mobilephone) GPC (Vinaphone) Thực chất hai mạng hoạt động song song độc lập với quản lý nhà kinh doanh dịch vụ viễn thông VNPT, sử dụng công nghệ GSM, sở hạ tầng mạng khơng có khác Tuy nhiên, đưa vào triển khai dịch vụ số liệu hai mạng có khác bước triển khai lựa chọn thiết bị hãng, hai mạng bước thực từ đầu năm 2002 Sau đề cập tới trạng nhu cầu hai mạng VMS Vinaphone cấu trúc mạng GPRS chung hai mạng 9.1 Đánh giá trạng nhu cầu 9.1.1 Cấu trúc mạng VMS mạng thông tin di động GSM hoạt động Việt Nam Đây công ty hoạt động theo hình thức hợp đồng hợp tác kinh doanh VNPT tập đoàn Comvik Thụy Điển Cấu trúc mạng VMS chia theo ba khu vực: - Khu vực (Hà Nội tỉnh phía Bắc): PLMN loại PLMN Alcatel gồm số MSC HLR VLR Khu vực (TP Hồ Chí Minh tỉnh phía Nam): gồm hai PLMN loại PLMN Ericsson Mạng VMS khu vực có tổng đài MSC, HLR VLR Một MSC Ericsson đóng vai trò GMSC cho khu vực - Khu vực (Đà Nẵng tỉnh miền Trung): PLMN loại PLMN Ericsson 9.1.2- Cấu trúc mạng Vinaphone Mạng thông tin di động Vinaphone đời từ năm 1996, dùng công nghệ GSM Siemens Tổ chức mạng hình thành ba trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC) sử dụng tổng đài EWSD (Siemens) đặt khu vực nước Hà Nội, TP Hồ chí Minh Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 76 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM vμ c«ng nghƯ GPRS   Đà Nẵng Các MSC nối với có đường thơng mạng PSTN mạng khác Hệ thống điều khiển trạm gốc BSC gồm 11 trạm, Hà Nội có trạm, TP Hồ Chí Minh trạm Đà Nẵng trạm Các trạm BTS phân bố khắp tỉnh thành nước với tổng số 214 trạm Trong đó, Hà Nội có 87 trạm, TP Hồ Chí Minh có 94 trạm Đà nẵng có 33 trạm Đường kết nối BTS BSC sử dụng hệ thống vi ba cáp quang 9.2 Dịch vụ Hiện nay, mạng VMS Vinaphone cung cấp dịch vụ: - Thoại: dịch vụ - Fax - Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS: vào khai thác có hiệu - Các dịch vụ trả trước (Card): triển khai sử dụng rộng rãi - Truyền số liệu: dịch vụ chưa phát triển bị hạn chế tốc độ truyền 9.3 Số lượng thuê bao mạng Hai mạng phủ sóng tồn quốc, thực roaming nước số nước khác Với ưu vượt trội vùng phủ sóng so với VMS, số thuê bao mạng vinaphone phát triển nhanh chóng vướt dự báo trước Tại thời điểm năm 2000, số lượng thuê bao di động Vinaphone vào khoảng 300.000 thuê bao Dự kiến đến năm 2010 đạt 1.000.000 thuê bao 9.4 Đánh giá nhu cầu Theo Tổng cơng ty Bưu Viễn thông, dự báo số lượng thuê bao di động (của VMS vinaphone) tính tới năm 2005 sau: Năm 2002 2003 2004 2005 334.000 346.000 585.000 669.000 718.000 767.000 Vinaphone 321.000 455.000 609.000 768.000 946.000 1.155.000 VMS Tổng số 2000 2001 655.000 801.000 1.194.000 1.437.000 1.664.000 1.922.000 Chu ót 05btt-07đt - 77 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS Căn theo dự báo phát triển thuê bao di động hai nhà cung cấp dịch vụ di động Vinaphone VMS, số lượng thuê bao di động tỷ trọng thuê bao có nhu cầu i vi dch v s liu nh sau: Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 D©n sè (triƯu) 82,225 83,639 85,015 86,382 87,793 88,967 Tỉng thuª bao 655.000 801.000 1.194.000 1.437.000 1.664.000 1.922.000 Số máy/100 dân 0,7963 0,9577 1,4044 1,6634 Năm Dân số (triệu) Tổng thuê bao 2,1604 8.0320 Multimedia cao 1,8965 28.830 2006 2007 2008 2009 2010 90,190 91,273 92,368 93,476 94,598 2.210.000 2.542.000 2.923.000 3.508.000 4.210.000 Sè m¸y/100 d©n 2,4507 2,7849 3,1646 3,7525 4,4496 Multimedia cao 66.309 420.929 420.929 420.929 420.929 Như vậy, theo kết dự báo ta nhận thấy số lượng thuê bao di động tăng lên từ 600 nghìn (năm 2000) lên tới triệu (năm 2010) Trong đó, số thuê bao di động sử dụng dịch vụ số liệu nói chung xuất vào cuối năm 2001 tăng từ 5% (năm 2002) lên 30% (năm 2008) Tính từ 2008 đến 2010, số thuê bao di động có nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu nói chung (chiếm 30% tổng số) có 5% sử dụng dịch vụ đa phương tiện (mutilmedia) Với kết dự báo từ đến năm 2010, việc triển khai dịch vụ số liệu tốc độ cao dựa công nghệ chuyển mạch gói vơ tuyến GPRS nhà khai thác di động GSM Việt Nam hợp lý góc độ đầu tư nâng cấp tận dụng hệ thống GSM có, đảm bảo khả cung cấp dịch vụ phù hợp với nhu cầu loại hình dịch vụ mức độ tăng trưởng số lượng khách hàng 9.5 Một số đề xuất triển khai dịch vụ GPRS 9.5.1 Những vấn đề liên quan đến dung lượng triển khai dịch vụ số liệu mạng GSM Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 78 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM vμ c«ng nghƯ GPRS   Khi triển khai dịch vụ số liệu, mạng xuất đồng thời lưu lượng thoại số liệu Đối với phần lưu lượng số liệu khả thơng tải phụ thuộc vào chất lượng giao diện khơng gian Việc nghẽn mạng giảm đáng kể khả thông tải dịch vụ HSCSD GPRS lưu lượng thoại GSM có mức ưu tiên cao Đối với việc triển khai dịch vụ GPRS, cần lưu ý số điểm quan trọng xác dịnh dung lượng: Trong giai đoạn đầu, số lượng thuê bao hơn, phần lưu lượng chuyển mạch kênh (thoại GSM, HSCSD) thường có mức ưu tiên dịch vụ cao so với lưu lượng GPRS Bởi vậy, trước tiên cell tính tốn cho đủ dung lượng đáp ứng cho chuyển mạch kênh với xác suất nghẽn cho trước, sau tính cho lưu lượng GPRS mạng khả cung cấp Thông thường, mạng dành số lượng định (1 2) khe thời gian gán cho GPRS Do vậy, khả thông tải GPRS xác định khe thời gian với khe thời gian khác mà GPRS cấp phát thêm tình trạng tải lưu lượng chuyển mạch kênh cho phép Trong giai đoạn sau, tỷ trọng thuê bao số liệu mạng lớn mức ưu tiên lưu lượng GPRS ngang với chuyển mạch kênh Các khe thời gian cấp phát GPRS sử dụng không bị thu hồi cho chuyển mạch kênh dung lượng mạng không đủ đáp ứng Lúc này, gọi đến chuyển mạch kênh bị nghẽn 9.5.2 Triển khai dịch vụ GPRS a- Các phương án chia dung lượng Khi đưa dịch vụ GPRS vào hệ thống GSM, việc phân chia dung lượng có mạng cho GPRS dịch vụ truyền thống GSM thực theo ba phương án sau: Phương án - chia riêng dung lượng: Theo phương án này, tổng dung lượng cell chia thành hai phần riêng biệt, dành cho lưu lượng GSM, dành cho lưu lượng GPRS Trong phần dung lượng riêng mình, đương nhiên chúng phải dành phần cho handover (chuyển giao) Với kiểu phân chia này, toàn hệ thống xem hai hệ thống riêng rẽ hợp lại Do khơng có điều phối dung lượng hai phần với nên việc điều khiển quản lý tương đối đơn giản Tuy nhiên điểm bất lợi phương án khơng linh hoạt việc điều chuyển dung lượng hệ thống Do hiệu sử dụng tài nguyên chung thấp Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 79 -    Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghƯ GPRS   Phương án – Dùng chung tồn dung lượng: Dung lượng cell dùng chung cho GSM GPRS Tuy nhiên dành phần dung lượng cho handover chúng Thơng thường phương án này, mức ưu tiên GSM thường cao GPRS Do vậy, lưu lượng dịch vụ truyền thống GSM hồn tồn có khả sử dụng toàn dung lượng cell cần Mặt khác, điều kiện cho phép (chất lượng giao diện khơng gian tốt, lưu lượng GSM thấp) kết nối GPRS hồn tồn có khả đạt tốc độ tối đa Ưu điểm phương án khả sử dụng hiệu nguồn tài nguyên chung mạng dịch vụ số liệu đạt tốc độ tối đa điều kiện cho phép Phương án – chia sẻ phần dung lượng Theo phương án tồn dung lượng cell chia thành ba phần, phần cho GSM, phần cho GPRS phần lại dùng chung cho GSM GPRS Phần dung lượng dành cho handover lấy từ dung lượng riêng GSM GPRS dùng phần dung lượng chung Phần dung lượng dành cho GPRS chia theo nguyên tắc: đủ lớn để đảm bảo giá trị QoS định đủ nhỏ để khơng lãng phí lưu lượng GPRS thấp Ưu điểm phương án có phần dung lượng cố định để phục vụ cho lưu lượng GPRS với khả đảm bảo giá trị QoS Về điểm này, tận dụng ưu phương án Mặt khác, với phần dung lượng để dùng chung GSM GPRS, cho phép nâng cao hiệu sử dụng tài nguyên chung mạng, tận dụng ưu điểm phương án Qua việc phân tích đánh giá ba phương án phân chia dung lượng nói trên, ta nhận thấy phương án có ưu, nhược điểm định Việc sử dụng phương án hoàn toàn tuỳ thuộc vào lựa chọn nhà khai thác điều kiện cụ thể Tuy nhiên theo đánh giá chung, phương án có nhiều ưu điểm tận dụng ưu điểm hạn chế nhược điểm hai phương án 2, phương án khuyến nghị lựa chọn để triển khai dịch vụ GPRS mạng di động b- Cấu hình mạng triển khai dịch vụ GPRS Các thuê bao số liệu di động xuất vào cuối năm 2001, đầu năm 2002 với số lượng cịn so với thuê bao điện thoại di động Dự báo, với gia tăng nhu cầu dịch vụ số liệu mạng di động, lượng thuê bao số liệu di động tăng dần từ năm 2002 (chiếm 5%) đến năm 2008 (chiếm 30%) năm 2010 Như vậy, thời điểm Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 80 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v c«ng nghƯ GPRS   thích hợp cho việc triển khai dịch vụ GPRS mạng Vinaphone (vì xuất nhu cầu) phù hợp với lực có mạng (vì tỷ lệ th bao di động số liệu chưa lớn) Qua kích thích nhu cầu khách hàng tích luỹ rút kinh nghiệm cần thiết cho việc điều hành khai thác mạng cung cấp dịch vụ Về thiết bị, có nhiều giải pháp hãng khác cung cấp GPRS cách hiệu Các thiết bị dựa công nghệ tiên tiến ATM, Ethernet Tuy nhiên giai đoạn đầu để triển khai GPRS, mạng Vinaphone sử dụng sản phẩm tích hợp chung nút hỗ trợ Ericsson hay Siemens để cung cấp dịch vụ chúng có số ưu như: vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, nhu cầu khách hàng giảm giá thành đầu tư ban đầu thiết bị dung lượng vừa phải Ngoài thiết bị dựa công nghệ ATM, phù hợp với môi trường dịch vụ băng rộng đa phương tiện sau Cho phép mở rộng dễ dàng nhu cầu tăng có khả nâng cấp lên 3G Khả kết nối mạng Vinaphone với mạng nhà khai thác việc cung cấp dịch vụ GPRS, xem xét sở mạng PLMN, PDN Internet có Việt Nam sau: - PLMN: ngồi Vinaphone, VMS cịn có S-Fone Công ty Điện tử Viễn thông Quân Đội (Viettel) bắt đầu triển khai dịch vụ thông tin di động Việt Nam - PDN:Mạng số liệu gói, hình thành hệ thống tổng đài chuyển mạch chuyển mạch gói 1100 TPX Acatel đặt Hà Nội, TP Hồ Chí Minh Đà Nẵng Trong tổng đài Gateway đặt Hà Nội - Internet: SIP IAP lớn Việt Nam VDC Kết nối Internet quốc tế sóng mang 2M, 256K qua trạm mặt đất Gateway quốc tế đặt Hà Nộ TP Hồ Chí Minh Về địa điểm khai thác sử dụng dịch vụ GPRS, trước mắt hướng tới khu vực giàu tiềm thành phố lớn, nơi tập trung nhiều đơn vị, doanh nghiệp, tổ chức, cá nhân, quan đại diện nước, khu vực chế xuất, cơng nghiệp, du lịch dịch vụ Cấu hình mạng di động GSM triển khai dịch vụ GPRS sau: Chu ót thËm – 05btt-07®t  - 81 - Chu út 05btt-07đt Internet PLMN khác PSTN PDN MSC MS BG GSN-25 TP HCM MS BSS MSC Hình IV.1 - Cấu trúc mạng thử nghiệm cung cấp dịch vụ GPRS Inter-Backbone Đà Nẵng MS BG BSS Hà Nội BSS GSN-25 MSC Intra-Backbone BG GSN-25 Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS - 82 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM công nghệ GPRS KT LUN Vic xõy dựng sở hạ tầng cho 3G yêu cầu lượng vốn bỏ lớn Do đó, GPRS thực bước độ cần thiết, có hiệu tính kinh tế cao để đưa mạng thơng tin di động GSM sẵn có tiến lên hệ điện thoại di động thứ ba Đối với việt Nam, việc hội nhập thông tin di động hệ thứ ba trải qua bước độ sử dụng công nghệ GPRS hồn tồn hợp lý Nó giúp cho nhà khai thác tận dụng sở hạ tầng tồn tại, đồng thời đáp ứng nhu cầu ngày gia tăng người sử dụng Trong q trình thực đồ án tơi thu thập nhiều kiến thức điện thoại di động Những kiến thức có giá trị tiếp tục nghiên cứu công nghệ 3G, chúng hữu ích tơi có điều kiện làm việc lĩnh vực thông tin di động sau Một lần xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Văn Bình thầy khoa Điện tử – Viễn thơng bảo giúp đỡ em hồn thành đồ án Do trình độ thời gian nghiên cứu hạn hẹp, nên cố gắng khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận bảo, góp ý thầy cô bè bạn đồng nghiệp Sinh viên thực Chu ót thËm – 05btt-07®t ... nghiệp: Mạng di động GSM vμ c«ng nghƯ GPRS   TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 Hệ thống thơng tin di động toàn cầu (GSM) GSM trước... Mạng di động GSM v công nghệ GPRS   Hình 6.2 : Chuỗi tín hiệu báo hiệu cho gọi vào từ mạng cố định http://www.ebook.edu.vn Chu út 05btt-07đt 37 - Đồ án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ. .. án tốt nghiệp: Mạng di động GSM v công nghệ GPRS CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 2.1 Cấu trúc hệ thống Hệ thống thông tin di động gồm nhiều phần tử chức Mạng GSM phân chia thành