Nghiên cứu ứng dụng báo hiệu số 7 trong GSM

Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời gian khoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại di động. Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người, trong mọi lĩnh vực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau không phân biệt khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về địa lý mọi người đều có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp phần to lớn trong việc trao đổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia một cách tích cực vào cuộc sống của con người .kể từ khi điện thoai di động ra đời nó đã trở thành thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành vật dụng thiết yếu đối với mỗi con người trong cuộc sống và sinh hoạt. Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã có những bước tiến đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà con người cần thiết Chính sự quan trọng của công nghệ di động đối với cuộc sống và sự đam mê đối với nghành công nghệ còn khá mới mẻ này. Là một sinh viên khoa điện tử viễn thông em đã quyết định chọn đề tài “hệ thống thông tin di động mang GSM” để nghiên cứu.

Đinh Thị Hương TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN ĐTVT Hệ thông thông tin di động GSM 1 Đinh Thị Hương Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : Vũ Ngọc Oánh Vũ Văn Tiến Lớp : Đ4LT – ĐTVT3 Nam Định, 10 - 2010 2 Đinh Thị Hương Lới Nói Đầu Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời gian khoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại di động. Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người, trong mọi lĩnh vực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau không phân biệt khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về địa lý mọi người đều có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp phần to lớn trong việc trao đổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia một cách tích cực vào cuộc sống của con người .kể từ khi điện thoai di động ra đời nó đã trở thành thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành vật dụng thiết yếu đối với mỗi con người trong cuộc sống và sinh hoạt. Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã có những bước tiến đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà con người cần thiết Chính sự quan trọng của công nghệ di động đối với cuộc sống và sự đam mê đối với nghành công nghệ còn khá mới mẻ này. Là một sinh viên khoa điện tử viễn thông em đã quyết định chọn đề tài “hệ thống thông tin di động mang GSM” để nghiên cứu. 3 Đinh Thị Hương 4 Đinh Thị Hương Chương I: Cấu trúc mạng GSM 1. Tổng quan mạng mạng GSM 11. Cấu trúc mạng GSM Hình 1.1. CẤU TRÚC MẠNG GSM Trong đó: SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch AUC: Trung tâm nhận thực VLR: Bộ ghi định vị tạm trú 5 Đinh Thị Hương HLR: Bộ ghi định vị thường trú EIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị MSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động BTS: Base station system –hệ thống trạm gốc BSC: Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc MS: Máy di động OSS: Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác và giám sát. OMC: Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác và bảo dưỡng ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ PSTN: Mạng điện thoại mặt đất công cộng CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng MS: Máy di động. Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) và hệ thống trạm gốc (BSS). Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các ô lân cận để tránh giao thoa nhiễu. Một bộ điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhóm BTS. BSC điều khiển các chức năng như 6 Đinh Thị Hương một trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC điều khiển một số trạm BTS. MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PDN, và có thể là các mạng riêng. Ở mạng cũng có một số các cơ sở dữ liệu để theo dõi như: - Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chứa thông tin về thuê bao như các dịch vụ bổ xung các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS. - Trung tâm nhận thực AUC được nối đến HLR. Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng cho các khóa bảo mật. - Bộ ghi định vị tạm trú VLR : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang phục vụ của vùng MSC, Mỗi MSC có một VLR. - Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR được nối với MSC qua một đường báo hiệu nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị,chuyển giao, điều khiển công suất. 1.2. Cấu trúc địa lý của mạng Mọi mạng điện thoại đều có một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. Về mặt địa lý một mạng di động bao gồm : - Vùng mạng. 7 Đinh Thị Hương - Vùng phục vụ. - Vùng định vị. - Ô (Cell). Hình 1.2. Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của mạng di động cellular (GSM) a. Vùng mạng Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Trong một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các kết cuối di động 8 Đinh Thị Hương Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN b. Vùng phục vụ: MSC/VLR Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được MSC quản lý. Để định tuyến cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở. Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ở một bộ ghi tạm trú, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/LVR. c. Vùng định vị (LA: Location Area ) 9 Đinh Thị Hương Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị. Vùng định vi là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí tổng đài MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng đinh vị LAI. Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao Đang ở trạng thái hoạt động. d. Ô (Cell) Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell Global Identity). Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BISC Base station Identity Code ). Các vùng ở GSM có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Mối quan hệ giữa các vùng của GSM (được thể hiện ở hình 1.3). 1.3. Hệ thống chuyển mạch (ss- swictching subsytem) Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng của mạng GSM với nhau và với mạng khác. a. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC –Mobile service switching centre) 10 [...]... GSM9 00 Mỗi kênh được đặc trưng 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 được truyền bởi một sóng mạng Trong tương lai khi ứng dụng GSM pha 2 hay tốc độ “Half-rate” (bán tốc) thì số khe sẽ là 16 Trong GSM9 00, mỗi kênh vật lý là một khe thời gian... sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS7), mạng này bảo đảm hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình) Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng. .. thức Một số hệ thống yêu cầu nhiều khả năng của IWM hơn các hệ thống khác, điều này phụ thuộc vào mạng mà IWM được nối tới CCS7 phụ thuộc quy định của từng nước, một hãng khai thác GSM có thể có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung Nếu hãng khai thác có mạng báo hiệu này thì riêng các điểm chuyển giao báo hiệu (STP) có thể là một bộ phận của SS và có thể được thực hiện ở các điểm nút riêng hay trong cùng... sử dụng mạng GSM Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tai số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. .. liên kết nhanh với TCH ở chế độ lấy cắp “Stealing mode” Bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng báo hiệu - Phương 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 được phân thành nhiều loại tuỳ thuộc vào chức năng mạng: 2.3.Giao diện AbitS... nhiều trạm thu phát gốc Việc sử dụng trạm di động ở thành phố gây ra hiệu ứng nhiều tia và được gọi là pha đinh nhiều tia hay pha đinh Raileght Hiệu ứng này sẩy ra khi tín hiệu truyền nhiều đường từ anten phát đến anten thu do tín hiệu bị phản xạ nhiều đường Điều này nghĩa là tín hiệu thu có thể là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nhưng khác pha Khi ta cộng các tín hiệu này như là cộng các vectơ,... diện của mạng GSM 2.2 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 lượng dịch vụ Trong GSM, giao thức vô tuyến sử dụng phương 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 GSM9 00 Mỗi kênh... dựa trên số danh bạ của thêu bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này Tổng đài cổng có một giao diện với một mạng bên ngoài thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các các mạng bên ngoài với mạng GSM Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu đường dây số 7 (CCS7) để có thể tương tác với các phần tử khác của SS Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cũng ứng riêng... 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 cường độ trường ở 6 cell lân cận để thông báo về hệ thống thông 31 Đinh Thị Hương qua kênh FACCH Các thông... tiêu chuẩn hóa trong hệ thống GSM Nó được dự định lắp đặt bán cố định ở ME Các khai thác mạng GSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xóa một cuộc gọi Khi sử dụng ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác của mạng GSM: - Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (như IMSI) và thực hiện các cơ chế nhận thực và tạo khóa mật mã - Khai thác PIN người sử dụng (nếu cần mã . phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS7), mạng này bảo đảm hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM. MSC thường là. di động mang GSM để nghiên cứu. 3 Đinh Thị Hương 4 Đinh Thị Hương Chương I: Cấu trúc mạng GSM 1. Tổng quan mạng mạng GSM 11. Cấu trúc mạng GSM Hình 1.1. CẤU TRÚC MẠNG GSM Trong đó: SS:. dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng. SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tai số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa