Ôn thi môn thông tin di động Các khái niệm liên quan đến kênh

Ôn thi môn thông tin di động Các khái niệm liên quan đến kênh 1. Kênh vật lý. Mỗi khe thời gian trong một khung TDMA được gọi là một kênh vật lý. Trong hệ thống GSM, trên mỗi tần số được phân làm 8 khe thời gian nên có 8 kênh vật lý trên một tần số sóng mang. Các kênh vật lý được dùng để truyền tín hiệu thoại, dữ liệu hoặc các thông tin báo hiệu.

Các khái ni m liên quan đ n kênh ệm liên quan đến kênh ến kênh.

M c l c ục lục ục lục.

1 Kênh vật lý 1

2 Kênh logic 2

2.1 Định nghĩa kênh logic 2

2.2 Phân loại kênh logic 2

2.2.1 Kênh điều khiển 3

2.2.2 Kênh lưu lượng 5

3 Burst và đa khung 6

3.1 Các kiểu burst 6

3.2 Đa khung 6

4 Ánh xạ từ kênh logic lên kênh vật lý 7

4.1 Khe thời gian 0 của sóng mang 0 7

4.2 Khe thời gian thứ 2 của sóng mang thứ 0 7

4.3 Sóng mang thứ 0, khe thời gian 1, 3  7 và tất cả các khe thời gian trên các sóng mang khác trong cùng 1 cell 8

5 Mô tả một cuộc gọi tới MS 8

1 Kênh vật lý

Mỗi khe thời gian trong một khung TDMA được gọi là một kênh vật lý Trong hệ thống GSM, trên mỗi tần số được phân làm 8 khe thời gian nên có 8 kênh vật lý trên một tần số sóng mang

Các kênh vật lý được dùng để truyền tín hiệu thoại, dữ liệu hoặc các thông tin báo hiệu

2 Kênh logic.

2.1 Định nghĩa kênh logic

Mỗi kênh vật lý có thể vận chuyển nhiều loại bản tin khác nhau, phụ thuộc vào thông tin được gửi đi Các bản tin ấy gọi là các kênh logic Ví dụ các bản tin thoại được truyền gọi là kênh TCH, lệnh chuyển giao (handover) gọi là kênh FACCH

2.2 Phân loại kênh logic

Xét theo ý nghĩa của thông tin, kênh logic được chia làm 2 loại:

 Kênh lưu lượng (traffic channel):

 Kênh lưu lượng chính là các bản tin thoại

 Kênh lưu lượng được chia làm 2 loại (dựa trên tốc độ truyền): toàn tốc (full rate) và bán tốc (half rate)

 Kênh điều khiển (control channel)

 Kênh điều khiển chính là các bản tin báo hiệu, dùng để thiết lập, giảm sát và giải phóng kênh truyền

 Kênh điều khiển được chia làm 3 loại (dựa vào mục đích điều khiển): kênh quảng

bá (BCH – Broadcast Channel), kênh điều khiển chung (CCCH – Common Control Channel) và kênh điều khiển riêng (DCCH – Dedicated Control Channel)

2.2.1 Kênh điều khiển.

2.2.1.1 Kênh quảng bá BCH

Kênh quảng bá BCH vận chuyển các thông tin quan trọng ví dụ như LAI, thông tin đồng bộ, … Các thông tin này được phát quảng bá vào những khoảng thời gian nhất định nên được gọi là kênh quảng bá

Kênh quảng bá BCH được phân loại nhỏ hơn thành FCCH, SCH và BCCH BTS và

BS sẽ sử dụng các kênh logic này theo mô tả như bảng dưới đây:

Kênh

quảng bá

BCH

Kênh

FCCH

Downlink, từ điểm tới đa điểm (từ BTS tới nhiều MS)

Truyền một tần

số sóng mang

Xác định kênh BCCH trên kênh tần số mà MS đã chọn và đồng bộ với tần số này

Kênh SCH Downlink, từ

điểm tới đa điểm (từ BTS tới nhiều

Truyền thông tin về cấu trúc khung TDMA

và mã nhận

Đồng bộ với cấu trúc khung trong cell mà MS đang ở đó

MS) dạng trạm gốc

(BSIC)

Kênh

BCCH Downlink, từđiểm tới đa

điểm (từ BTS tới nhiều MS)

Truyền thông tin bao gồm LAI (Location Area Identity), công suất phát tối đa trong cell

và chỉ số nhận dạng của các kênh BCCH của các cell lân cận

MS nhận thông tin LAI và sẽ báo hiệu cho mạng để khởi tạo thủ tục cập nhật vị trí (Location Updating) nếu LAI khác với LAI đã được lưu trong SIM

MS sẽ tự điều chỉnh mức công suất phát của nó dựa trên thông tin về công suất phát tối đa trên kênh BCCH

MS lưu trữ danh sách các kênh BCCH để đo đạc chất lượng nhằm

hỗ trợ quá trình chuyển giao (handover)

Khi MS được bật lên, nó sẽ tìm kiếm một BTS để kết nối vào MS sẽ quét toàn bộ dải tần hoặc quét trên các tần số trong một danh sách các tần số sóng mang đã được cấp phát Khi MS tìm thấy một sóng mang tốt nhất, nó sẽ phải tìm một trên kênh tần

số này một kênh logic gọi là BCCH (kênh điều khiển quảng bá) Kênh BCCH sẽ vận chuyển các thông tin quan trọng cho MS bao gồm LAI (LA identity), thông tin đồng bộ và network identity Sau khi MS đã hoàn thành việc phân tích các thông tin trên kênh BCH, nó sẽ có toàn bộ các thông tin cần thiết để hoạt động trong mạng Tuy nhiên, khi một MS chuyển từ cell này sang cell, quá trình đọc thông tin trên các kênh FCCH, SCH và BCCH phải được lặp lại để lấy thông tin từ cell mới

2.2.1.2 Kênh điều khiển chung CCCH

Nếu thuê bao di động muốn khởi tạo hoặc nhận cuộc gọi, kênh điều khiển chung CCCH sẽ được sử dụng BTS và BS sẽ sử dụng các kênh logic thuộc loại này theo

mô tả như bảng dưới đây:

Kênh điều

khiển

chung

CCCH

Kênh PCH Downlink, điểm

tới điểm (từ BTS xuống MS)

Truyền một bản tin

dò tìm khi có một cuộc gọi đến Bản tin dò tìm chứa số thuê bao di động

mà mạng muốn liên hệ

Vào khoảng thời gian nhất định, MS lắng nghe trên kênh PCH Nếu nó nhận ra

có số thuê bao của nó trên kênh PCH, nó sẽ phản hồi lại BTS

Kênh

RACH

Uplink, điểm tới điểm (từ MS lên BTS)

Nhận yêu cầu từ

MS để cấp phát các kênh báo hiệu mà

Trả lời bản tin dò tìm trên kênh RACH bằng cách yêu cầu cấp phát một kênh báo

các kênh này phục

vụ mục đích thiết lập cuộc gọi

hiệu

Kênh

AGCH

Downlink, điểm tới điểm (từ BTS xuống MS)

Cấp phát một kênh báo hiệu SDCCH cho MS

Nhận việc cấp phát kênh báo hiệu SDCCH từ BTS

2.2.1.3 Kênh điều khiển riêng DCCH

Để MS và BSS sẵn sàng bắt đầu thủ tục thiết lập cuộc gọi thì MS và BSS sử dụn kênh điều khiển riêng BTS và BS sẽ sử dụng các kênh logic loại này theo mô tả như bảng dưới đây:

Kênh điều

khiển chung

DCCH

Kênh

SDCCH

Uplink và downlink, điểm tới điểm

BTS gán kênh SDCCH Thủ tục thiết lập cuộc gọi được thực hiện trong trạng thái nghỉ BSC

sẽ cấp phát một kênh TCH (SDCCH cũng dùng để truyền text

và SMS)

MS sẽ gán kênh SDCCH Thủ tục thiết lập cuộc gọi được thực hiện MS sẽ nhận thông tin về kênh TCH mà nó được cấp phát (bao gồm tần số sóng mang

và khe thời gian)

Kênh CBCH Downlink,

điểm tới đa điểm (từ BTS xuống nhiều MS)

Sử dụng kênh CBCH để truyển bản tin quảng bá cell

MS nhận bản tin quảng bá cell

Kênh

SACCH

Uplink và downlink, điểm tới điểm

Hướng dẫn MS thay đổi công suất phát

Gửi kết quả đo cường độ tín hiệu và chất lượng tín hiệu của trạm BTS mà MS đang kết nối và kết quả đo cường độ tín hiệu của các BTS lân cận MS sẽ tiếp tục sử dụng SACCH cho mục đích này trong suốt quá trình thực hiện cuộc gọi

Kênh

FACCH

Uplink và downlink, điểm tới điểm

Truyền thông tin phục vụ quá trình chuyển giao handover

Truyền các thông tin cần thiết cho quá trình chuyển giao

2.2.2 Kênh lưu lượng

Khi một thủ tục thiết lập cuộc gọi được hoàn tất trên kênh vật lý điều khiển, MS sẽ sử dụng kênh logic TCH phục vụ quá trình đàm thoại Có 2 kiểu kênh:

Kênh toàn tốc (TCH) sử dụng một kênh vật lý với tốc độ truyền là 13kbps

Kênh bán tốc (TCH/2) với tốc độ truyền 6,5kbps Hai kênh TCH bán tốc chia sẻ chung một kênh vật lý

3 Burst và đa khung

3.1 Các kiểu burst

Burst là nội dung thông tin của 1 khe thời gian

Kiểu burst Mục đích Được sử dụng

bởi

Nội dung

Chuẩn Sử dụng để mang

thông tin về kênh lưu lượng và kênh điều khiển

BCCH, PCH, AGCH, SDCCH, CBCH, SACCH, FACCH, TCH

2 khối, mỗi khối 57 bit cho kênh lưu lượng

26 bit training

1 bit steal mỗi khối để thông báo một kênh FACCH đã tạm thời chiếm giữ Các bit đuôi luôn là 000

Khoảng bảo vệ có thời gian tương đương 8,25 bit

Điều

chỉnh

Sử dụng để đồng

bộ tần số của MS

FCCH 142 bit điều chỉnh tần số

Bit đuôi

Khoảng bảo vệ có thời gian tương đương với 8,25 bit

Đồng bộ Sử dụng để đồng

bộ khung cho MS

SCH 2 khối 39 bit cho thông tin cấu trúc

khung TDMA

64 đồng bộ

Bit đuôi

Khoảng bảo vệ có thời gian tương đương với 8,25 bit

Truy cập Sử dụng cho truy

cập ngẫu nhiên và chuyển giao (handover)

RACH, FACCH 41 bit đồng bộ

36 bit thông tin truy cập

Bit đuôi

Khoảng bảo vệ có thời gian tương đương với 68,25 bit

Giả Sử dụng khi

không có yêu cầu cấp phát kênh và

nó không mang thông tin

Tất cả các khe thời gian còn rỗi trên sóng mang C0

Giống như burst chuẩn nhưng không mang thông tin

3.2 Đa khung

Có hai kiểu đa khung:

 Đa khung lưu lượng gồm 26 khung TDMA, sử dụng để mang kênh TCH, SACCH, FACCH

Cấu trúc của đa khung lưu lượng:

 Đa khung điều khiển gồm 51 khung TDMA, sử dụng để mang kênh BCCH, CCCH, SDCCH và SACCH

Nhìn vào hình dưới đây, ta thấy được quan hệ giữa các khung, đa khung, siêu khung, siêu siêu khung

4 Ánh xạ từ kênh logic lên kênh vật lý.

4.1 Khe thời gian 0 của sóng mang 0

Khe thời gian thứ 0 của sóng mang này thường được dùng cho mục đích báo hiệu nói cách khác, khi một MS đang xác định rằng một tần số sóng mang có là sóng mang BCCH hay không thì nó sẽ biết phải tìm ở đâu

Trên hướng downlink, thông tin BCH và CCCH được truyền đi Chỉ có kênh logic RACH

là trên hướng uplink Chỉ cần có được một kênh RACH, một thuê bao di động có thể khởi tạo một cuộc gọi ở bất kì thời điểm nào

4.2 Khe thời gian thứ 2 của sóng mang thứ 0

Nhìn chung khe thời gian thứ 2 của sóng mang thứ 0 cũng dùng cho mục đích báo hiệu ngoại trừ khi tải quá lớn hoặc quá nhỏ Khi trong cell có tải lớn, nó có thể cấp phát một kênh vật lý thứ ha hoặc nhiều hơn cho mục đích khởi tạo cuộc gọi (sử dụng các kênh

logic DCCH) Khi trong cell có tải quá thấp, nó có thể sử dụng kênh vật lý thứ 0 trên kênh thứ 0 cho tất cả các thông tin báo hiệu (BCH, CCCH, DCCH) Khi đó, kênh vật lý thứ 1 được giải phóng cho việc truyền dữ liệu

8 kênh SDCCH và 4 kênh SACCH có thể chia sẻ chung một kênh vật lý Điều này có nghĩa là 8 cuộc gọi có thể được thiết lập đồng thời trên cùng một kênh vật lý

4.3 Sóng mang thứ 0, khe thời gian 1, 3  7 và tất cả các khe thời gian trên các sóng mang khác trong cùng 1 cell

Tất cả các khe thời gian trong một cell ngoài dùng để báo hiệu, nó được dùng cho mục đích lưu lượng (bao gồm thoại và dữ liệu), chính là các kênh TCH

Trong quá trình đàm thoại, MS sẽ định kì gửi bản tin thông báo kết quả đo cường độ tín hiệu và chất lượng tín hiệu về BTS Khi đó, một một khe thời gian dành cho TCH sẽ bị thay thế bởi kênh SACCH để truyền bản tin này

5 Mô tả một cuộc gọi tới MS

Khi có một cuộc gọi tới MS, trình tự thiết lập cuộc gọi như sau:

Bước 1: MSC/VLR xác định xem MS bị gọi đang ở trong LA (Location Area) nào Một bản

tin dò tìm được gửi tới BSC quản lý LA đó

Bước 2: BSC sẽ gửi bản tin dò tìm tới tất cả các trạm BTS trong vùng LA mà nó quản lý.

Mỗi BTS sẽ truyền bản tin này tới tất cả các MS trong phạm vi của nó trên kênh logic PCH

Bước 3: Khi MS bị gọi phát hiện ra số thuê bao của nó trên kênh PCH, nó sẽ gửi một yêu cầu

cấp phát kênh báo hiệu trên kênh RACH

Bước 4: BSC sử dụng kênh AGCH để thông báo cho MS bị gọi về kênh báo hiệu (SDCCH

và SACCH) để sử dụng

Bước 5: Các kênh SDCCH và SACCH được sử dụng để thiết lập cuộc gọi Một kênh TCH

được cấp phát và kênh SDCCH được giải phóng

Bước 6: MS bị gọi và BTS trao đổi trên kênh TCH đã được cấp phát MS này bắt đầu đổ

chuông Nếu thuê bao trả lời, kết nối được thiết lập Trong suốt quá trình đàm thoại, kết nối

vô tuyến được duy trì bởi việc gửi và nhận các thông tin đến và đi từ MS trên kênh SACCH (liên quan đến việc điều khiển công suất)