Triển khai GPRS trên nền mạng GSM ở việt nam

Hiện nay trờn thế giới mọi mặt của đời sống xó hội đều phỏt triển, khụng những về kinh tế, khoa học tự nhiờn mà cũn rất nhiều lĩnh vực khỏc. Ngành thụng tin liờn lạc được coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm cơ sở cho cỏc ngành khỏc phỏt triển. Nhu cầu trao đổi, cập nhật thụng tin của con người ở mọi nơi mọi lỳc ngày càng cao. Thụng tin di động ra đời và phỏt triển đó trở thành một loại hỡnh dịch vụ, phương tiện thụng tin phổ biến, đỏp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại. Cỏc hệ thống thụng tin di động đang phỏt triển rất nhanh cả về qui mụ, dung lượng và đặc biệt là cỏc loại hỡnh dịch vụ mới để đỏp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng.ở Việt Nam, mạng di động số thế hệ thứ hai (2G), sử dụng cụng nghệ GSM, đang được phỏt triển rộng khắp cỏc tỉnh và thành phố. GSM với tốc độ 9,6 kbps chỉ ỏp dụng được cỏc dịch vụ thoại và dịch vụ bản tin ngắn, hạn chế nhiều dịch vụ phi thoại yờu cầu tốc độ cao như hỡnh ảnh, văn bản và đặc biệt là nhu cầu truy nhập Internet... Trong khi trờn thế giới, rất nhiều nước đó tiến lờn thế hệ điện thoại di động thứ ba (3G). Thế hệ thứ ba này cú tốc độ truyền dẫn cao hơn, cung cấp được nhiều loại hỡnh dịch vụ, đỏp ứng được nhu cầu hiện nay.

Lời mở đầu Hiện nay trờn thế giới mọi mặt của đời sống xó hội đều phỏt triển, khụng những về kinh tế, khoa học tự nhiờn mà cũn rất nhiều lĩnh vực khỏc. Ngành thụng tin liờn lạc được coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm cơ sở cho cỏc ngành khỏc phỏt triển. Nhu cầu trao đổi, cập nhật thụng tin của con người ở mọi nơi mọi lỳc ngày càng cao. Thụng tin di động ra đời và phỏt triển đó trở thành một loại hỡnh dịch vụ, phương tiện thụng tin phổ biến, đỏp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại. Cỏc hệ thống thụng tin di động đang phỏt triển rất nhanh cả về qui mụ, dung lượng và đặc biệt là cỏc loại hỡnh dịch vụ mới để đỏp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng. ở Việt Nam, mạng di động số thế hệ thứ hai (2G), sử dụng cụng nghệ GSM, đang được phỏt triển rộng khắp cỏc tỉnh và thành phố. GSM với tốc độ 9,6 kbps chỉ ỏp dụng được cỏc dịch vụ thoại và dịch vụ bản tin ngắn, hạn chế nhiều dịch vụ phi thoại yờu cầu tốc độ cao như hỡnh ảnh, văn bản và đặc biệt là nhu cầu truy nhập Internet Trong khi trờn thế giới, rất nhiều nước đó tiến lờn thế hệ điện thoại di động thứ ba (3G). Thế hệ thứ ba này cú tốc độ truyền dẫn cao hơn, cung cấp được nhiều loại hỡnh dịch vụ, đỏp ứng được nhu cầu hiện nay. 1 Việc xõy dựng, phỏt triển mạng điện thoại di động thứ ba ở Việt Nam hiện nay là thực sự cần thiết. Nhưng nếu đầu tư thẳng lờn 3G thỡ cần lượng vốn bỏ ra rất lớn mà lại lóng phớ cơ sở hạ tầng mạng di động sẵn cú. Vỡ vậy, để tiến tới thế hệ thụng tin di động thứ ba này cần qua một bước trung gian gọi là thế hệ thụng tin di động 2,5G; đú là dịch vụ thụng tin di động vụ tuyến chuyển mạch gúi GPRS (General Packet Radio Service). Triển khai GPRS cho phộp vẫn tận dụng cơ sở mạng GSM sẵn cú, đồng thời cú thể đỏp ứng nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ lớn, từng bước xây dựng mạng điện thoại thế hệ thứ ba. Đó là lý do tôi chọn đề tài “Triển khai GPRS trờn nền mạng GSM ở Việt Nam” cho đồ ỏn tốt nghiệp của mỡnh. Hy vọng đồ ỏn này sẽ cú thể ỏp dụng trực tiếp vào việc phỏt triển mạng điện thoại di động của Việt Nam trong điều kiện hiện tại. Đề tài gồm cỏc nội dung: - Chương I: Tổng quan hệ thống thụng tin di động GSM. - Chương II: Cỏc đặc điểm cấu trỳc chức năng mạng GPRS. - Chương III: Cỏc thủ tục trao đổi bỏo hiệu trong mạng GPRS. - Chương IV: Triển khai GPRS trờn nền mạng GSM ở Việt Nam. Qua thời gian học tập, nghiờn cứu; được sự hướng dẫn tận tỡnh của cỏc thầy cụ giỏo trường Đại học Bỏch khoa Hà nội. Bản đồ ỏn tốt nghiệp đến nay 2 đó hoàn thành. Do khả năng và thời gian cú hạn nờn sẽ khụng trỏnh khỏi những thiếu sút. Rất mong nhận được sự gúp ý của cỏc thầy cụ giỏo và bạn bố đồng nghiệp để em cú thể vững vàng thờm kiến thức khi ra trường. Em xin chõn thành cảm ơn cỏc thầy cụ giỏo trong khoa Điện tử – Viễn thụng, bạn bố đồng nghiệp, đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sõu sắc tới Thầy giỏo TS. Phạm Văn Bỡnh - bộ mụn Mạch và xử lý tớn hiệu, người đó tận tỡnh chỉ bảo hướng dẫn em hoàn thành đồ ỏn này. Hà Nội, ngày thỏng năm 2014 Sinh viờn thực hiện Chương I: tổng quan hệ thống thông tin di động gsm I. Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM 1- Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) 3 GSM trước đây được biết như Groupe Spéciale Mobile (nhóm di động đặc biệt), là nhóm đã phát triển nó, được thiết kế từ sự bắt đầu như một dịch vụ tế bào số quốc tế. Giao tiếp vô tuyến của GSM dựa trên công nghệ TDMA. ý định ban đầu là các thuê bao GSM có khả năng di chuyển qua các biên giới quốc gia sẽ nhận được các dịch vụ di động và các tính năng đi theo cùng với họ. Kiểu GSM của Châu Âu hiện nay hoạt động ở tần số 900 MHz cũng như tần số 1800 MHz. ở Bắc Mỹ, GSM sử dụng cho dịch vụ PCS 1900 tại vùng đông bắc California và Nevada. Do PCS 1900 sử dụng tần số 1900 MHz, nên các điện thoại không có khả năng kết nối hoạt động với điện thoại GSM hoạt động trong các mạng ở tần số 900 MHz hay 1800 MHz. Tuy nhiên vấn đề này có thể khắc phục được với các máy điện thoại đa băng hoạt động trong nhiều tần số. Vào đầu năm 1980, thị trường hệ thống điện thoại tế bào tương tự đã phát triển rất nhanh ở Châu Âu. Mỗi một nước đã phát triển một hệ thống tế bào độc lập với các hệ thống của các nước khác. Sự phát triển không được hợp tác của các hệ thống thông tin di động quốc gia có nghĩa là sẽ không có khả năng cho thuê bao sử dụng cùng một máy di động cầm tay khi di chuyển trong Châu Âu. Không chỉ các thiết bị di động bị hạn chế khai thác trong biên giới quốc gia, mà còn có một thị trường rất hạn chế đối với mỗi kiểu thiết bị, vì thế tiết kiệm chi phí có thể không thực hiện được. Ngoài một thị trường trong nước đầy đủ với 4 các mẫu chung, có thể không có một nhà chế tạo nào cạnh tranh được trên thị trường thế giới. Hơn nữa, chính phủ các nước nhận thức rõ là các hệ thống thông tin không tương thích có thể cản trở tiến trình để đạt được một tầm nhìn chiến lược của họ về một Châu Âu với nền kinh tế thống nhất. Với những cân nhắc nêu trên, hội nghị điện thoại điện báo gồm 26 quốc gia Châu Âu (CEPT) đã thành lập một nhóm nghiên cứu gọi là Groupe Spéciale Mobile vào năm 1982 để nghiên cứu và phát triển một hệ thống thông tin liên Châu Âu. Đến năm 1986 tình hình trở nên sáng sủa vì một số mạng tế bào tương tự hiện tại có thể sử dụng hết dung lượng vào năm 1990. CEPT khuyến nghị rằng hai khối tần số trong băng tần 900 MHz được dự trữ cho hệ thống mới. Tiêu chuẩn GSM chỉ rõ các băng tần từ 890 đến 915MHz cho băng thu và từ 935 đến 960 MHz cho băng phát với mỗi băng được chia thành các kênh 200 MHz. Hệ thống thông tin di động được CEPT đưa ra đã đáp ứng được các tiêu chuẩn như sau: - Cung cấp âm thoại chất lượng cao. - Hỗ trợ chuyển vùng quốc tế. - Hỗ trợ các thiết bị đầu cuối cầm tay. - Hỗ trợ một loạt các dịch vụ và các thiết bị mới. 5 - Cung cấp hiệu quả phổ tần số. - Cung cấp khả năng tương thích với ISDN. - Cung cấp chi phí dịch vụ và đầu cuối thấp. Vào năm 1989, việc phát triển các đặc tính kỹ thuật của GSM đã được chuyển từ CEPT đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI). ETSI được thành lập vào năm 1988 để thiết lập các tiêu chuẩn viễn thông cho Châu Âu và hợp tác với các tổ chức tiêu chuẩn khác, các lĩnh vực liên quan đến truyền hình và công nghệ thông tin văn phòng. ESTI đã ấn bản các đặc tính kỹ thuật giai đoạn 1 của GSM vào năm 1990. Dịch vụ thương mại đã bắt đầu vào giữa năm 1991. Đến năm 1993 đã có 36 mạng GSM tại 22 nước, và thêm 25 nước đã lựa chọn hoặc bắt đầu GSM. Từ đó, GSM đã được chấp nhận ở Nam Phi, úc, và rất nhiều nước vùng Trung Đông và Viễn Đông. Tại Bắc Mỹ, GSM được dùng để thực hiện PCS. Đến cuối năm 1998 đã có 323 mạng GSM ở 118 nước phục vụ cho 138 triệu thuê bao. Hiện nay, hệ thống GSM được gọi là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobilephone). Mạng thông tin di động GSM là mạng thông tin di động số Cellular gồm nhiều ô (cell). Cell là đơn vị nhỏ nhất của mạng, có hình dạng (trên lý thuyết) là một tổ ong hình lục giác. Trong mỗi cell có một đài vô tuyến gốc BTS (Base 6 Transceiver Station) liên lạc với tất cả các trạm di động MS (Mobile Station) có mặt trong cell. Khi MS di chuyển ra ngoài vùng phủ sóng của cell, nó phải được chuyển giao sang làm việc với BTS của cell khác. Đặc điểm của hệ thống thông tin di động Cellular là việc sử dụng lại tần số và diện tích của mỗi cell khá nhỏ. Mỗi cell sử dụng một nhóm tần số kênh vô tuyến. Các chữ cái A, B, C, vừa là tên của cell, vừa biểu thị một nhóm xác định các tần số vô tuyến được sử dụng trong cell đó. Nhóm tần số được sử dụng nhiều lần cho các cell với khoảng cách đủ lớn, công suất phát đủ nhỏ để nhiễu lẫn nhau không đáng kể. Thông thường, một cuộc gọi di động không thể kết thúc trong một cell nên hệ thống thông tin di động cellular phải có khả năng điều khiển và chuyển giao (handover) cuộc gọi từ cell này sang cell lân cận mà cuộc gọi được chuyển giao không bị gián đoạn. 2 – Các chức năng của hệ thống GSM Các đặc tính chủ yếu của hệ thống GSM như sau: • Có thể phục vụ được một số lớn các dịch vụ và tiện ích cho thuê bao cả trong thông tin thoại và truyền số liệu. * Đối với thoại có thể có các dịch vụ: - Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện 7 - Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận - Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế - Giữ cuộc gọi - Thông báo cước phí - Nhận dạng số chủ gọi * Đối với dịch vụ số liệu: - Truyền số liệu - Dịch vụ nhắn tin: các gói thông tin có kích cỡ 160 ký tự có thể lưu giữ . • Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng sẵn có: * PSTN – Publich Switched Telephone Network (Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng). * ISDN – Integrated Service Digital Network (mạng số tổ hợp dịch vụ) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung. Cho phép các thuê bao lưu động (roaming) ở các nước với nhau cùng sử dụng hệ thống GSM một cách hoàn toàn tự động. Nghĩa là thuê bao có thể mang máy di động đi mọi nơi và mạng sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí 8 của thuê bao đồng thời thuê bao có thể gọi đi bất cứ nơi nào mà không cần biết thuê bao khác đang ở đâu. • Sử dụng băng tần 900 MHz với hiệu quả cao bởi sự kết hợp giữa hai phương pháp TDMA, FDMA. • Giải quyết sự hạn chế dung lượng. Thực chất dung lượng sẽ tăng lên nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật chia ô nhỏ, do vậy số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên. • Tính linh hoạt cao nhờ sử dụng các loại máy thông tin di động khác nhau: máy cầm tay, máy xách tay, máy đặt trên ô tô • Tính bảo mật: Mạng kiểm tra sự hợp lệ của mỗi thuê bao GSM bởi thẻ đăng ký SIM (Subcriber Identity Module). Thẻ SIM sử dụng mật khẩu PIN (Personal Identity Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sử dụng hợp pháp. SIM cho phép người sử dụng sử dụng nhiều dịch vụ và cho phép người dùng truy nhập vào các PLMN (Public Land Mobile Network) khác nhau. Đồng thời trong hệ thống GSM còn có trung tâm nhận thực AuC, trung tâm này cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm cho từng đường vô tuyến và thay đổi cho từng thuê bao. 3- Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM: 9 2 5 M h z 2 0 0 K h z 2 5 M h z 2 0 0 K h z 8 9 0 M h z 9 1 5 M h z 9 3 5 M h z 9 6 0 M h z B ¨ n g t Ç n l ª n ( T õ M S - B T S ) B ¨ n g t Ç n x u è n g ( T õ B T S - M S ) 8 8 2 M h z 9 1 5 M h z 9 2 7 M h z 9 6 0 M h z 1 7 1 0 M h z 1 7 8 5 M h z 1 8 0 5 M h z 1 8 8 0 M h z G S M m ë r é n g D S C Hình 1.1- Băng tần cơ bản và mở rộng của GSM Hệ thống GSM làm việc trong băng tần 890 – 960MHz. Băng tần này được chia làm 2 phần: - Băng tần lên (Uplink band): 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm di động đến hệ thống trạm thu phát gốc. - Băng tần xuống (Downlink band): 935 – 960 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm thu phát gốc đến trạm di động. Mỗi băng rộng 25MHz, được chia thành 124 sóng mang. Các sóng mang cạnh nhau cách nhau 200KHz. Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng biệt, một cho đường lên, một cho đường xuống. Các kênh này được gọi là kênh song công. Khoảng cách giữa hai tần số là không đổi và bằng 45 MHz, được gọi là khoảng cách song công. Kênh vô tuyến này mang 8 khe thời gian mà mỗi khe thời gian là một kênh vật lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động. 10 [...]... ngh CDMA ang c trin khai ti mt s quc gia Ti Vit Nam hin cú mng thụng tin di ng S-Fone ca cụng ty C phn vin thụng Si Gũn (SPT) ang s dng cụng ngh ny.v EVN Telecom ca cng ty vin thng in lc Ngoi ra cũn cú phng phỏp truy nhp theo khụng gian SDMA Mng GSM s dng phng phỏp TDMA kt hp FDMA II Cu trỳc h thng thụng tin di ng GSM 1- Cu trỳc h thng H thng thụng tin di ng gm nhiu phn t chc nng Mng GSM c phõn chia thnh... 2.3 - H thng khai thỏc v h tr OSS OSS thc hin chc nng khai thỏc, bo dng v qun lý ton h thng Trung tõm qun lý mng NMC 19 NMC c t ti trung tõm ca h thng, chu trỏch nhim cung cp chc nng qun lý cho ton b mng - Giỏm sỏt cỏc nỳt trong mng - Giỏm sỏt cỏc trng thỏi cỏc b phn ca mng - Giỏm sỏt trung tõm bo dng v khai thỏc OMC ca cỏc vựng v cung cp thụng tin n cỏc b phn OMC Trung tõm qun lý v khai thỏc OMC... thng khai thỏc v h tr OSS bao gm cỏc khi chc nng: - Trung tõm qun lý mng NMC (Network Management Center) - Trung tõm qun lý v bo dng OMC (Operation & Maintenance Center) Trm di ng MS: - Thit b di ng ME (Mobile Equipment) - Modul nhn dng thuờ bao SIM (Subscriber Identity Module) 2- Chc nng cỏc phn t trong mng GSM 2.1- Phõn h chuyn mch NSS 14 Phõn h chuyn mch bao gm cỏc chc nng chuyn mch chớnh ca GSM. .. nhn dng thuờ bao dựng bỏo hiu trong mng Cu trỳc: IMSI = MCC + MNC + MSIN MCC: Mó quc gia (Vit nam: 452) MNC: Mó mng (Vinaphone: 02, Mobiphone: 01) MSIN: S thuờ bao trong mng (gm 7 s) 16 VD: 84.91.2037878 - 452.02.2037878 Nh vy, vi mt s MSISDN s tng ng vi mt s IMSI v ch tn ti mt s IMSI duy nht trong ton h thng GSM IMSI c s dng MS truy nhp vo c s d liu C s d liu cha cỏc thụng tin sau: - Thụng tin thuờ... hiu gia cỏc phn t ca mng GSM MSC thng l mt tng i ln iu khin v qun lý mt s b iu khin trm gc BSC 15 B ghi nh v thng trỳ HLR HLR l mt c s d liu quan trng trong mng cú chc nng qun lý thuờ bao Mt PLMN cú th cú mt hoc nhiu HLR ph thuc vo lng thuờ bao HLR lu hai loi s gỏn cho mi thuờ bao di ng, ú l: + MSISDN: s danh b (s thuờ bao) Cu trỳc: MSISDN = CC + NDC + SN CC: Mó quc gia (Vit nam: 84) NDC: Mó mng (Vinaphone:... mt IMSI c cp phỏt tm thi tng tớnh bo mt cho quỏ trỡnh bỏo hiu gia MS v h thng TMSI s thay i khi MS cp nht li v trớ III Mng bỏo hiu v cỏc khớa cnh mng 1 - Cỏc giao thc bỏo hiu trong h thng GSM Mng thụng tin di ng GSM s dng h thng bỏo hiu s 7 (bỏo hiu kờnh chung) thit lp, giỏm sỏt v gii phúng cuc gi Bỏo hiu s 7 l mng d liu chuyn mch gúi c thit k trao i bỏo hiu A uC PLM N IS D N M A P IS U P T U P PSTN...Ngoi bng tn c s nh trờn cũn cú bng tn GSM m rng v bng tn DCS (Digital Cellular System) 4- Phng phỏp truy nhp trong thụng tin di ng giao din vụ tuyn, MS v BTS liờn lc vi nhau bng súng vụ tuyn ti nguyờn tn s cú hn cú th phc v cng nhiu thuờ... (LMSI) v vựng nh v ni ng ký MS VLR cng cha cỏc thụng s gỏn cho mi MS v c nhn t VLR B ghi nhn dng thit b EIR Thc th chc nng ny cha mt hoc nhiu c s d liu lu tr cỏc IMEI (s nhn dng thit b) s dng trong h thng GSM EIR c ni vi MSC qua mt ng bỏo hiu, nh vy MSC cú th kim tra s hp l ca thit b Trung tõm chuyn mch dch v cng GMSC thit lp mt cuc gi phi nh tuyn n tng i m khụng cn bit v trớ hin thi ca thuờ bao GMSC... chuyn mch bao gm cỏc chc nng chuyn mch chớnh ca GSM cng nh cỏc c s d liu cn thit cho s liu thuờ bao v qun lý di ng ca thuờ bao Chc nng chớnh ca h thng chuyn mch l qun lý thụng tin gia nhng ngi s dng mng GSM v cỏc mng khỏc Trung tõm chuyn mch dch v di ng MSC MSC l mt tng i thc hin tt c cỏc chc nng chuyn mch v bỏo hiu ca MS nm trong vựng a lý do MSC qun lý MSC khỏc vi mt tng i c nh l nú phi iu phi cung... Cu trỳc h thng H thng thụng tin di ng gm nhiu phn t chc nng Mng GSM c phõn chia thnh cỏc phõn h: Phõn h chuyn mch NSS (Network Switching Subsystem) Phõn h trm gc BSS (Base Station Subsystem) H thng khai thỏc v h tr OSS (Operation and Support System) 12 Mỏy di ng 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 Sim M S Me Bts Bsc Hỡnh 2.1- Mụ hỡnh h thng thụng . di động GSM. - Chương II: Cỏc đặc điểm cấu trỳc chức năng mạng GPRS. - Chương III: Cỏc thủ tục trao đổi bỏo hiệu trong mạng GPRS. - Chương IV: Triển khai GPRS trờn nền mạng GSM ở Việt Nam. Qua. tài Triển khai GPRS trờn nền mạng GSM ở Việt Nam cho đồ ỏn tốt nghiệp của mỡnh. Hy vọng đồ ỏn này sẽ cú thể ỏp dụng trực tiếp vào việc phỏt triển mạng điện thoại di động của Việt Nam trong. mạch gúi GPRS (General Packet Radio Service). Triển khai GPRS cho phộp vẫn tận dụng cơ sở mạng GSM sẵn cú, đồng thời cú thể đỏp ứng nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ lớn, từng bước xây dựng mạng điện