Đồ án Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G

Các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước hiện đang sử dụng hai công nghệ là GSM (Global System for Mobile Communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access đa truy cập phân chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access đa truy cập phân chia theo mã). Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM là Mobifone, Vinaphone, Viettel và các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA là SFone, EVN. Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều tiện ích hơn cho khách hàng, và cũng đang dần lớn mạnh. Tuy nhiên hiện tại do nhu cầu sử dụng của khách hàng nên thị phần di động trong nước phần lớn vẫn thuộc về các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng các thuê bao là nhiều hơn. Chính vì vậy việc tối ưu hóa mạng di động GSM là việc làm rất cần thiết và mang một ý nghĩa thực tế rất cao.

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trên thế giới mọi mặt của đời sống xã hội đều phát triển, khôngnhững về kinh tế, khoa học tự nhiên mà còn rất nhiều lĩnh vực khác Ngành thôngtin liên lạc được coi là ngành mũi nhọn cần phải đi trước một bước, làm cơ sở chocác ngành khác phát triển Nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin của con người ở mọinơi mọi lúc ngày càng cao Thông tin di động ra đời và phát triển đã trở thành mộtloại hình dịch vụ, phương tiện thông tin phổ biến, đáp ứng nhu cầu của cuộc sốnghiện đại Các hệ thống thông tin di động đang phát triển rất nhanh cả về qui mô,dung lượng và đặc biệt là các loại hình dịch vụ mới để đáp ứng tốt hơn nhu cầu củangười sử dụng

Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã cónhững bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ Với sựphát triển của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã tạo ra sự cạnh tranh giữa cácnhà cung cấp dịch vụ Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa ra các chính sách khuyếnmại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ Cùng với đó,mức sống chung của toàn xã hội ngày càng được nâng cao đã khiến cho số lượng cácthuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến trong các năm gần đây

Các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước hiện đang sử dụng hai côngnghệ là GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin diđộng toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cậpphân chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đatruy cập phân chia theo mã) Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thốngthông tin di động toàn cầu GSM là Mobifone, Vinaphone, Viettel và các nhà cungcấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN

Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiềutiện ích hơn cho khách hàng, và cũng đang dần lớn mạnh Tuy nhiên hiện tại do nhucầu sử dụng của khách hàng nên thị phần di động trong nước phần lớn vẫn thuộc vềcác nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng các thuê bao là nhiều hơn.Chính vì vậy việc tối ưu hóa mạng di động GSM là việc làm rất cần thiết và mangmột ý nghĩa thực tế rất cao

Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong những năm học tập chuyên ngànhĐiện Tử - Viễn Thông tại trường đại học Bách khoa Hà Nội cùng với sự hướng dẫn

của thầy Vũ Đức Thọ, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tổng quan về công nghệ mạng di động GSM 2G ”.

Nội dung đồ án gồm 2 phần được trình bày theo trình tự sau:

Phần I: Tồng quan về mạng GSM 2G

Chương I: Giới thiệu chung về mạng thông tin di động GSM

Chương II: Cấu trúc mạng thông tin di động GSM

Phần II: Quy trình thực hiện tối ưu hóa vùng phủ sóng của mạng thông tin di động GSM

Chương III: Cơ sở lý thuyết để thực hiên tối ưu hóa

Chương IV: Giải quyết vấn để dung lượng

Chương V: Giải quyết vấn đề chất lượng

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn “Điện tử - viễn thông ”khoa công nghệ trường đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình dạy dỗ chúng emtrong suốt 5 năm qua

Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Vũ Đức Thọ đã trực

tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Hà Nội, tháng 5 năm 2011 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiếp Tuyến

PHẦN I TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG GSM

Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kết hợpđược các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó về dunglượng

Tháng 12-1971 đưa ra hệ thống cellular kỹ thuật tương tự, FM, ở dải tần số850Mhz.Dựa trên công nghệ này đến năm 1983, mạng điện thoại di động AMPS(Advance Mobile Phone Service) phục vụ thương mại đầu tiên tại Chicago, nước

Mỹ Sau đó hàng loạt các chuẩn thông tin di động ra đời như : Nordic MobileTelephone (NTM), Total Access Communication System (TACS)

Giai đoạn này gọi là hệ thống di động tương tự thế hệ đầu tiên (1G) với dảitần hẹp, tất cả các hệ thống 1G sử dụng điều chế tần số FM cho đàm thoại, điều chếkhoá dịch tần FSK (Frequency Shift Keying) cho tín hiệu và kỹ thuật truy cập được

sử dụng là FDMA (Frequency Division Multiple Access)

Thế hệ thứ 2 (2G) được phổ biến trong suốt thập niên 90 Sự phát triển côngnghệ thông tin di động thế hệ thứ hai cùng các tiện ích của nó đã làm bùng nổ lượngthuê bao di động trên toàn cầu Đây là thời kỳ chuyển đổi từ các công nghệ analogsang digital

Giai đoạn này có các hệ thống thông tin di động số như : GSM - 900MHZ(Global System for Mobile), DCS-1800MHZ (Digital Cordless System), PDC -1900Mhz (Personal Digital Cellular), IS - 54 và IS - 95 (Interior Standard) Trong

đó GSM là tiền thân của hai hệ thống DCS, PDC Các hệ thống sử dụng kỹ thuậtTDMA (Time Division Multiple Access) ngoại trừ IS-95 sử dụng kỹ thuật CDMA(Code Division Multiple Access)

Thế hệ 2G có khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng, các tiện ích hỗ trợ chocông nghệ thông tin, cho phép thuê bao thực hiện quá trình chuyển vùng quốc tế tạokhả năng giữ liên lạc trong một diện rộng khi họ di chuyển từ quốc gia này sangquốc gia khác

Thế hệ thứ ba (3G), từ năm 1992 Hội nghị thế giới truyền thông dành chotruyền thông một số dải tần cho hệ thống di động 3G : phổ rộng 230MHz trong dảitần 2GHz, trong đó 60MHz được dành cho liên lạc vệ tinh Sau đó Liên Hiệp Quốc

Tế Truyền Thông (UIT) chủ trương một hệ thống di động quốc tế toàn cầu với dự

án IMT - 2000 sử dụng trong các dải 1885 - 2025MHz và 2110-2200MHz

Thế hệ 3G gồm có các kỹ thuật : W-CDMA (Wide band CDMA) kiểu FDD

và TD-CDMA (Time Division CDMA) kiểu TDD Mục tiêu của IMT- 2000 là giúpcho các thuê bao liên lạc với nhau và sử dụng các dịch vụ đa truyền thông trênphạm vi thế giới, với lưu lượng bit đi từ 144Kbit/s trong vùng rộng và lên đến2Mbps trong vùng địa phương Dịch vụ bắt đầu vào năm 2001- 2002

Ở nước ta, mạng thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1992 với khoảng5.000 thuê bao Hai nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn là Mobifone (VMS)

ra đời năm 1993 – liên doanh giữa công ty bưu chính viễn thông VN (VNPT) và tậpđoàn COMVIK (Thụy Điển) và Vinafone của trung tâm dịch vụ viễn thông (GPC)thuộc VNPT ra đời năm 1996 Đến năm 2002 Sfone của tập đoàn TELECOM củaHàn Quốc và tháng 6/2004, Viettell của công Ty Viễn Thông Quân Đội cùng bướcvào cuộc Cuộc chạy đua của các nhà khai thác làm cho giá cước giảm xuống và cácdịch vụ càng đa dạng

II CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT MẠNG GSM

Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuêbao trên thế giới, có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng của nướckhác khi di chuyển qua biên giới Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station)phải có khả năng trao đổi thông tin tại bất cứ nơi nào trong vùng phủ sóng quốc tế

2 Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật

- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệthống di động tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế

- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnhhưởng gì đến hệ thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác khôngdùng đến khả năng này

- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT.

- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT

- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi đượcdùng trong các mạng khác nhau

- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báohiệu được tiêu chuẩn hoá quốc tế

- Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng phảiđược cung cấp trong hệ thống

III CẤU TRÚC ĐỊA LÝ CỦA MẠNG

Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọiđến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi Ở một mạng di động, cấutrúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng Trong hệthống GSM, mạng được phân chia thành các phân vùng sau (hình 1.2):

Hình 1.1 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM

Hình 1.2 Phân vùng và chia ô

1 Vùng phục vụ PLMN

Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc giathành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở

có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới

Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùngtrong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ

Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác(cố định hay di động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Tất cả cáccuộc gọi vào hay ra mạng GSM/PLMN đều được định tuyến thông qua tổng đài vôtuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile Service Switching Center) G-MSC làmviệc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN

2 Vùng phục vụ MSC

MSC (Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng đài diđộng) Vùng MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý Để địnhtuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi

tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộghi định vị tạm trú VLR.

Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụMSC/VLR

Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùngđịnh vị LAI (Location Area Identity):

LAI = MCC + MNC + LAC

MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia

MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động

LAC (Location Area Code) : mã vùng định vị (16 bit)

4 Cell

Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thìkhông cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng Cell là đơn vị cơ sở của mạng, làmột vùng phủ sóng vô tuyến được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI).Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS

CGI = MCC + MNC + LAC + CI

CI (Cell Identity): Nhận dạng ô để xác định vị trí trong vùng định vị

Trạm di động MS tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạmgốc BSIC (Base Station Identification Code)

IV BĂNG TẦN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỒNG GSM

B ¨ n g t Ç n x u è n g ( T õ B T S - M S )

Hình 1.2: Băng tần cơ bản và mở rộng của GSM

Hệ thống thông tin di động GSM làm việc trong băng tần 890 – 960 KHz,băng tầ này được chia làm 2 phần:

- Băng tần lên (uplink band): 890 – 915 KHz cho các kênh vô tuyến từ trạm

2 tần số là không thay đổi và bằng 45KHz, được gọi là khoảng cách song công.Kênh vô tuyến này được chia làm 8 khe thời gian, mỗi khe thời gian là một kênh vật

lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động Ngoài băng tần trênGSM còn mở rộng băng tần DCS (Digital Cellular System)

V PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP TRONG THỒNG TIN DI ĐỘNG

Ở giao diện vô tuyến, MS và BTS liên lạc với nhau bằng sóng vô tuyến Để

sử dụng tài nguyên tần số có hiệu quả, ngoài việc sử dụng lại tần số, số kênh vôtuyến được dùng theo kiểu kênh trung kế Hệ thống trung kế vô tuyến là hệ thống

vô tuyến có số kênh sẵn sàng phục vụ ít hơn số người dùng khả dĩ Phương thức sửdụng các kênh gọi là phương pháp đa truy nhập Người dùng khi có nhu cầu thìđược đảm bảo về sự truy nhập vào trung kế

Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frquency Division MultipleAccess): phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau Người dùng đượccấp phát một kênh trong tập hợp các kênh trong lĩnh vực tần số Phổ tần số đượcchia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng bảo vệ Mỗi dải tần số được

gán một kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải dành cho liên lạchướng xuống.

Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division MultipleAccess): khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến được ấn định Các thuêbao khác nhau dùng chung một kênh nhờ cài xen thời gian Mỗi thuê bao được cấpmột khe trong cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe

Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access): làphương pháp trai phổ tín hiệu, gán cho mỗi MS một mã riêng biệt cho phép nhiều

MS cùng thu, phát độc lập trên mặt băng tần nên tăng dung lượng cho hệ thống.Hiện tại công nghệ CDMA đang được triển khai tại mộ số quốc gia Tại Việt Namhiện có mạng thông tin di động S- Fone của công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn(SPT) đang sử dụng công nghệ này

Ngoài ra còn sử dụng phương pháp truy nhạp theo không gian SDMA MạngGSM sử dụng phương pháp TDMA kết hợp FDMA

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

I MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

Hình 1.3: cấu trúc mạng GSM

OSS : Phân hệ khai thác và bảo dưỡng

Auc : Trung tâm nhận thực

EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị

ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ

PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công cộng

PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

CSPDN : Mạng chuyển mạch kênh cộng cộng

PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng

II CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

1 Phân hệ chuyển mạch SS

Hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính củaGSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di độngcủa thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sửdụng mạng GSM với nhau và với mạng khác

1.1 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC

Trong SS, chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện Nhiệm vụchính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạngGSM Một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS, mặt khác nó giao tiếp với mạngngoài

MSC thực hiện cung cấp các dịch vụ của mạng cho thuê bao, chứa dữ liệu

và thực hiện các quá trinh chuyển giao cuộc gọi (Handover) Ngoài ra MSC còn làmnhiệm vụ phát tin tức báo hiệu ra các giao diện ngoại vi

1.2 Bộ ghi định vị thường trú HLR

Là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất của hệ thống thông tin di động GSM HLRlưu trử các số liệu và địa chỉ nhận dạng cũng như các thông số nhận thực của thuêbao trong mạng các thông tin lưu trử trong HLR gồm: khóa nhận dạng thuê baoIMSI, MSISDN, VLR hiện thời, trạng thái thuê bao, khóa nhận thực và chức năngnhận thực, số lưu động tram di động MSRN

HLR chứa những cơ sở dữ liệu bậc cao của tất cả các thuê bao trong mạngGSM Những dữ liệu này được truy nhập từ xa bởi các MSC và VLR của mạng

HLR lưu giử các dịch vụ mà thê bao đăng kí, lưu giử số liệu động về vùng

mà ở đó đang chứa thuê bao của nó

1.3 Bộ ghi định vị tạm trú VLR

VLR là cơ sở dữ liệu thứ 2 trong mạng GSM Nó được nối với một hay nhiềuMSC và có nhêm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao hiện đang nằm trong vùngphuc vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giử số liệu về vị trí thuê bao nói trên

ở mức đọ chính xác hơn HLR Các chức năng của VLR thường được liên kết vớicác chức năng của MSC

1.4 Trung tâm nhận thực AuC

AuC quản lí các thông tin nhận thực và mật mã liên quan đến từng cá nhânthuê bao dựa trên một khóa nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo an toàn số liệu cho cácthuê bao được phép Khóa này cũng được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ

ở MS Bộ nhớ này có dạng Simcard có thể rút ra và cắm lại được AuC có thể đượcđặt trong HLR hoặc MSC hoặc độc lập với cả hai.

1.5 Bộ đăng kí nhận dạng thiết bị EIR

Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR.EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến phần thiết bị di động ME của trạm di động

MS EIR được nối với MSC thông qua đường báo hiệu để kiển tra sự được phép củathiết bị bằnng cách so sánh các tham số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI(International Mobile Equipment Identity) của thê bao gửi tới khi thiết lập thông tin với

số IMEI lưu giữ trong EIR phòng trường hợp đây là những thiết bị đầu cuối bị đánhcắp, nếu so sánh không đúng thì thiết bị không thể truy nhập vào mạng được

1.6 Tổng đài di động cổng G – MSC

Tất cả các cuộc gọi vào mạng GSM sẽ được định tuyến cho tổng đài di độngcổng Gateway – MSC Nếu một người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thựchiện một cuộc gọi đến một thuê bao di động của mạng GSM Tổng đài tại PSTN sẽkết nối cuộc gọi này đến MSC có trang bị một chức năng đựoc gọi là chức năngcổng Tổng đài MSC này gọi là MSC cổng và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạngGSM G- MSC sẽ phải tìm ra vị trí của MSC cần tìm Điều này được thực hiện bằngcách hỏi HLR nơi MS đăng ký HLR sẽ trả lời, khi đó MSC này có thể định tuyếnlại cuộc gọi đến MSC cần thiết Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiếthơn về vị trí của MS Như vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM có sựkhác biệt giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuê bao

1.7 Khối IWF

Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểmtruyền dẫn của mạng GSM với các mạng này Các thích ứng này gọi là chức năngtương tác IWF IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn.IWF có thể thực hiện trong chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trườnghợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở

- BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.

- BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc

BSS thực hiện nhiệm vụ giám sát các đường ghép nối vô tuyến, liên kết kênh

vô tuyến với máy phát và quản lý cấu hình của các kênh này Đó là:

- Điều khiển sự thay đổi tần số vô tuyến của đường ghép nối (Frequency Hopping) và sự thay đổi công suất phát vô tuyến

- Thực hiện mã hóa kênh và tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền thông tin

- Quản lý quá trình Handover

- Thực hiện bảo mật vô tuyến

2.1 Trạm thu phát gốc BTS

Một BTS bao gồm các thiết bị phát thu tín hiệu sóng vô tuyến, anten, bộphận mã hóa và giải mã giao tiếp với BSC và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vôtuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chứcnăng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder and RateAdapter Unit: khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ) Khối thích ứng và chuyểnđổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêuchuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s) trước khi chuyển đến tổng đài.TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSMđược tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền sốliệu TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậmchí trong nhiều trường hợp được đặt giữa BSC và MSC

BTS có các chức năng sau:

- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến

- Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC

Nhân viên khai thác có thể từ trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC nạpphần mềm mới và dữ liệu xuống BSC, thực hiện một số chức năng khai thác và bảodưỡng, hiển thị cấu hình của BSC.

BSC có thể thu thập số liệu đo từ BTS và BIE (Base Station InterfaceEquipment: Thiết bị giao diện trạm gốc), lưu trữ chúng trong bộ nhớ và cung cấpchúng cho OMC theo yêu cầu

- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM

- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền đẫn ởgiao diện vô tuyến

- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiêt bị đầu cuối vớikết cuối di động Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm diđộng tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị đầu cuối lại có thểgiao diện đầu cuối – modem

Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM(Subscriber Identity Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment)

Để đăng ký và quản lý thuê bao, mỗi thuê bao phải có một bộ phận gọi làSIM SIM là một module riêng được tiêu chuẩn hoá trong GSM Tất cả các bộ phậnthu, phát, báo hiệu tạo thành thiết bị ME ME không chứa các tham số liên quan đếnkhách hàng, mà tất cả các thông tin này được lưu trữ trong SIM SIM thường đượcchế tạo bằng một vi mạch chuyên dụng gắn trên thẻ gọi là Simcard Simcard có thểrút ra hoặc cắm vào MS

Sim đảm nhiệm các chức năng sau:

- Lưu giữ khoá nhận thực thuê bao Ki cùng với số nhận dạng trạm di độngquốc tế IMSI nhằm thực hiện các thủ tục nhận thực và mật mã hoá thông tin

- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN (Personal Identity

Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sở hữu hợp pháp PIN là một số gồm

từ 4 đến 8 chữ số, được nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu

4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS

4.1 Khai thác và bảo dưỡng mạng

4.1.1 Khai thác:

Là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng nhưtải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai cell.v.v Nhờ vậy nhàkhai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp chokhách hàng và kịp thời nâng cấp Khai thác còn bao gồm việc thay đổi cấu hình đểgiảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượngtrong tương lai và mở rộng vùng phủ sóng Ở hệ thống viễn thông hiện đại, khaithác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm

4.1.2 Bảo dưỡng:

Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc, nó có một

số quan hệ với khai thác Các thiết bị ở hệ thống viễn thông hiện đại có khả năng tựphát hiện một số các sự cố hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra Bảo dưỡng baogồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế các thiết bị có sự cố, cũng nhưviệc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa

Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý củaTMN (Telecommunication Management Network - Mạng quản lý viễn thông) Lúcnày, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạngviễn thông (MSC, HLR, VLR, BSC, và các phần tử mạng khác trừ BTS) Mặt khác

hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối tới máy tính chủ đóng vai trò giao tiếpngười - máy Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là trung tâm vận hành vàbảo dưỡng (OMC - Operation and Maintenance Center)

4.2 Quản lý thuê bao

Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên là nhập

và xoá thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồmnhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung Nhà khai thác có thể thâm nhập được cácthông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước cáccuộc gọi rồi gửi đến thuê bao Khi đó HLR, SIM - Card đóng vai trò như một bộphận quản lý thuê bao

4.3 Quản lý thết bị di động

Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện.EIR lưu trữ toàn bộ dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR được nối đến MSCqua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị Trong hệ thống GSM thìEIR được coi là thuộc phân hệ chuyển mạch NSS

5 Giao diện vô tuyến số

5.1 Kênh vật lý

Kênh vật lý tổ chức theo quan niệm truyền dẫn Đối với TDMA GSM, kênhvật lý là một khe thời gian ở một tần số sóng mang vô tuyến được chỉ định

- GSM 900 nguyên thủy

Dải tần số: 890  915 MHz cho đường lên uplink (từ MS đến BTS)

935  960 MHz cho đường xuống downlink (từ BTS đến MS).Dải thông tần của một kênh vật lý là 200KHz Dải tần bảo vệ ở biên cũngrộng 200KHz

Ful (n) = 890,0 MHz + (0,2 MHz) * n

Fdl (n) = Ful (n) + 45 MHz

Với 1  n  124 Các kênh từ 1 ÷ 124 được gọi là các kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ARFCN(Absolute Radio Frequency Channel Number) Kênh 0 là dải phòng vệ

Vậy GSM 900 có 124 tần số bắt đầu từ 890,2MHz Mỗi dải thông tần là mộtkhung TDMA có 8 khe thời gian Như vậy, số kênh vật lý ở GSM 900 là sẽ 992kênh

Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH vàcác kênh báo hiệu điều khiển CCH.

Hình 1.4 Phân loại kênh logic

 Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng:

 Bm hay kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin tiếng

hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s

 Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc

độ 11,4 kbit/s

 Kênh điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:

 Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel).

 Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel)

 Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicate Control Channel).

+ Kênh quảng bá BCH: BCH = BCCH + FCCH + SCH.

 FCCH (Frequency Correction Channel): Kênh hiệu chỉnh tần số cung cấp

tần số tham chiếu của hệ thống cho trạm MS FCCH chỉ được dùng cho đườngxuống

 SCH (Synchronous Channel): Kênh đồng bộ khung cho MS

 BCCH (Broadcast Control Channel): Kênh điều khiển quảng bá cung cấpcác tin tức sau: Mã vùng định vị LAC (Location Area Code), mã mạng di độngMNC (Mobile Network Code), tin tức về tần số của các cell lân cận, thông số dảiquạt của cell và các thông số phục vụ truy cập

+ Kênh điều khiển chung CCCH: CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông

giữa BTS và MS Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH.

 RACH (Random Access Channel), kênh truy nhập ngẫu nhiên Đó làkênh hướng lên để MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu này thể hiện trong bảntin đầu của MS gửi đến BTS trong quá trình một cuộc liên lạc

 PCH (Paging Channel, kênh tìm gọi) được BTS truyền xuống để gọi MS

 AGCH ( Access Grant Channel): Kênh cho phép truy nhập AGCH, làkênh hướng xuống, mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênhcủa MS để thực hiện một kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao

+ Kênh điều khiển riêng DCCH: DCCH là kênh dùng cả ở hướng lên và

hướng xuống, dùng để trao đổi bản tin báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký vàthiết lập cuộc gọi, phục vụ bảo dưỡng kênh DCCH gồm có:

- Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH dùng để cập nhật vị trí

và thiết lập cuộc gọi

- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH, là một kênh hoạt động liên tụctrong suốt cuộc liên lạc để truyền các số liệu đo lường và kiểm soát công suất

- Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH, nó liên kết với một kênh TCH vàhoạt động bằng cách lấy lên một khung FACCH được dùng để chuyển giao cell

6 Hệ thống mã

Trong GSM, mỗi phần tử mạng cũng như mỗi vùng phục vụ đều được địachỉ hoá bằng một số gọi là mã (code) Trên phạm vi toàn cầu, hệ thống mã này làđơn trị (duy nhất) cho mỗi đối tượng và được lưu trữ rải rác trong tất cả các phần tửmạng

 Mã xác định khu vực LAI (Location Area Identity):

LAI là mã quốc tế cho các khu vực, được lưu trữ trong VLR và là một thànhphần trong mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI (Cell Global Identity) Khi một thuêbao có mặt tại một vùng phủ sóng nào đó, nó sẽ nhận CGI từ BSS, so sánh LAInhận được trước đó để xác định xem nó đang ở đâu Khi hai số liệu này khác nhau,

MS sẽ nạp LAI mới cho bộ nhớ Cấu trúc của một LAI như sau:

Trong đó:

- MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia của nước có mạng GSM

- MNC (Mobile Network Code): mã của mạng GSM, do quốc gia có mạngGSM qui định

- LAC (Location Area Code): mã khu vực, dùng để nhận dạng khu vực trongmạng GSM

 Các mã số đa dịch vụ toàn cầu (International ISDN Numbers):

Các phần tử của mạng GSM như MSC, VLR, HLR/AUC, EIR, BSC đều cómột mã số tương ứng đa dịch vụ toàn cầu Mã các điểm báo hiệu được suy ra từ các

mã này được sử dụng cho mạng báo hiệu CCS7 trong mạng GSM

Riêng HLR/AUC còn có một mã khác, gồm hai thành phần Một phần liênquan đến số thuê bao đa dịch vụ toàn cầu - MSISDN (International MobileSubscriber ISDN Number) được sử dụng trong việc thiết lập cuộc gọi từ một mạngkhác đến MS trong mạng Phần tử khác liên quan đến mã nhận dạng thuê bao diđộng quốc tế - IMSI (International Mobile Subscriber Identity) được lưu giữ trongAUC

Mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI: CGI được sử dụng để các MSC và BSC truy nhậpcác tế bào

CGI = LAI + CI

CI (Cell Identity) gồm 16 bit dùng để nhận dạng cell trong phạm vi của LAI.CGI được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu của MSC/VLR

 Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code):

Cấu trúc của mã nhận dạng trạm gốc như sau:

NCC (3 bits) BCC (3 bits)Trong đó:

NCC (Network Color Code): mã màu của mạng GSM Được sử dụng để

phân biệt với các mạng khác trong nước.

BCC (BTS Color Code): mã màu của BTS Dùng để phân biệt các kênh sửdụng cùng một tần số của các trạm BTS khác nhau

 Số thuê bao ISDN của máy di động - MSISDN (Mobile Subscriber ISDN

Number):

Mỗi thuê bao di động đều có một số máy MSISDN được ghi trong danh bạđiện thoại Nếu một số dùng cho tất cả các dịch vụ viễn thông liên quan đến thuêbao thì gọi là đánh số duy nhất, còn nếu thuê bao sử dụng cho mỗi dịch vụ viễnthông một số khác nhau thì gọi là đánh số mở rộng

MSISDN được sử dụng bởi MSC để truy nhập HLR khi cần thiết lập cuộc nối.MSISDN có cấu trúc theo CCITT, E164 về kế hoạch đánh số ISDN như sau:

Trong đó:

MCC (Mobile Country Code): mã nước có mạng GSM, do CCITT qui định

để nhận dạng quốc gia mà thuê bao đang có mặt

MNC (Mobile Network Code): mã mạng GSM

MSIN (Mobile Subscriber Identification Number): số nhận dạng thuê bao diđộng, gồm 10 số được dùng để nhận dạng thuê bao di động trong các vùng dịch vụcủa mạng GSM, với 3 số đầu tiên được dùng để nhận dạng HLR

MSIN được lưu giữ cố định trong VLR và trong thuê bao MS MSIN được VLR

sử dụng khi truy nhập HLR/AUC để tạo lập “Hộ khẩu thường trú” cho thuê bao

 Nhận dạng thuê bao di động cục bộ - LMSI (Location Mobile subscriber

Identity):

Gồm 4 octet VLR lưu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiệnđang có mặt tại vùng phủ sóng của nó và chuyển LMSI cùng với IMSI cho HLR.HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các mẩu tin liên quan đến thuê bao tươngứng để cung cấp dịch vụ

 Nhận dạng thuê bao di động tạm thời - TMSI (Temporaly Mobile subscriber

Identity):

TMSI do VLR tự tạo ra trong cơ sở dữ liệu của nó cùng với IMSI sau khiviệc kiểm tra quyền truy nhập của thuê bao chứng tỏ hợp lệ TMSI được sử dụngcùng với LAI để địa chỉ hoá thuê bao trong BSS và truy nhập số liệu của thuê baotrong cơ sở dữ liệu của VLR

 Số vãng lai của thuê bao di động - MSRN (Mobile Station Roaming Number):

MSRN do VLR tạm thời tạo ra yêu cầu của HLR trước khi thiết lập cuộc gọiđến một thuê bao đang lưu động đến mạng của nó Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRNcũng bị xoá Cấu trúc của MSRN bao gồm CC, NDC và số do VLR tạm thời tự tạo ra

 Số chuyển giao HON (Handover Number):

Handover là việc di chuyển cuộc nối mà không làm gián đoạn cuộc nối từ tếbào này sang tế bào khác (trường hợp phức tạp nhất là chuyển giao ở những tế bàothuộc các tổng đài MSC khác nhau) Ví dụ khi thuê bao di chuyển từ MSC1 sangMSC2 mà vẫn đang sử dụng dịch vụ MSC2 yêu cầu VLR của nó tạm thời tạo raHON để gửi cho MSC1 và MSC1 sử dụng HON để chuyển cuộc nối sang choMSC2 Sau khi hết cuộc thoại hay thuê bao rời khỏi vùng phủ sóng của MSC1 thìHON sẽ bị xoá

 Nhận dạng thiết bị di động quốc tế - IMEI (International Moble Equipment

TAC (Type Approval Code): mã chứng nhận loại thiết bị, gồm 6 kí tự, dùng

để phân biệt với các loại không được cấp bản quyền TAC được quản lý một cáchtập trung

FAC (Final Assembly Code): xác định nơi sản xuất, gồm 2 kí tự.

SNR (Serial Number): là số Seri, dùng để xác định các máy có cùng TAC vàFAC

7 Các đặc tính của mạng thông tin di động số GSM

Từ các khuyến nghị của GSM ta có thể tổng hợp nên các các đặc tính chủyếu sau:

- Số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích cho các thuê bao cả trong thông tin thoại

và số liệu

- Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng có sẵn

(PSTN-ISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.

- Tự động cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động

- Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các đầu cuối thông tin di động khác nhau nhưmáy xách tay, máy cầm tay, đặt trên ô tô

- Sử dụng băng tần số 900MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp giữa TDMA

(Time Division Multiple Acces s) với FDMA (Frequency Division Multiple Access).

- Giải quyết sự hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn

III CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN VÀ THỦ TỤC MẠNG

1 Tổng quan

Trước khi khảo sát các thủ tục thông tin khác nhau, hãy khảo sát các tìnhhuống đặc biệt của 1 PLMN có tất cả các thuê bao di động, vì thế ta quan sát MS ởmột số tình huống sau:

- Tắt máy:

Mạng sẽ không thể tiếp cận đến máy vì MS không trả lời thông báo tìm gọi Nó

sẽ không báo cho hệ thống về vùng định vị (nếu có) và MS sẽ được coi là rời mạng.

- MS bật máy, trạng thái rỗi:

Hệ thống có thể tìm gọi MS thành công, MS được coi là nhập mạng Trongkhi chuyển động, MS luôn kiểm tra rằng nó được nối đến một kênh quảng bá đượcthu phát tốt nhất Quá trình này được gọi là lưu động (Roaming) MS cần thông báocho hệ thống về các thay đổi vùng định vị, quá trình này được gọi là cập nhật vị trí

- MS bận:

Mạng vô tuyến có một kênh thông tin (kênh tiếng) dành cho luồng số liệu tới

và từ MS trong quá trình chuyển động MS phải có khả năng chuyển đến một kênh

thông tin khác Quá trình này được gọi là chuyển giao (Handover) Để quyết định

chuyển giao hệ thống phải diễn giải thông tin nhận đuợc từ MS và BTS Quá trìnhnày được gọi là định vị.

2 Lưu động và cập nhật vị trí

Coi rằng MS ở trạng thái tích cực, rỗi và đang chuyển động theo một phươngliên tục MS được khoá đến một tần số vô tuyến nhất định có CCCH và BCH ở TS0.Khi MS rời xa BTS nối với nó cường độ tín hiệu sẽ giảm Ở một thời điểm nào đókhông xa biên giới lý thuyết giữa hai ô lân cận nhau cường độ tới mức mà MSquyết định chuyển đến một tần số mới thuộc một trong các ô lân cận nó Để chọntần số tốt nhất nó liên tục đo cường độ tín hiệu của từng tần số trong số tần số nhấtđịnh của ô lân cận Thường MS phải tìm được tần số BCH/CCCH từ BTS có cường

độ tín hiệu tốt hơn tần số cũ Sau khi tự khoá đến tần số mới này, MS tiếp tục nhậnthông bao tìm gọi các thông báo quảng bá chừng nào tín hiệu của tần số mới vẫn đủtốt Quyết định việc thay đổi tần số BCH/CCCH sẽ được thực hiện mà không cầnthông báo cho mạng Nghĩa là mạng mặt đất không tham gia và quá trình này

Khả năng chuyển động vô định đồng thời với việc thay đổi nối thông MS ởgiao tiếp vô tuyến tại thời điểm cần thiết để đảm bảo chất lượng thu được gọi là lưuđộng “ Roaming ”

- Khi MS chuyển động đến giữa hai cell thuộc 2 BTS khác nhau:

Ta biết rằng MS không hề biết cấu hình của mạng chứa nó Để gửi cho MSthông tin về vị trí chính xác của nó hệ thống gửi đi mã nhận dạng vùng định vị(LAI) liên tục ở giao tiếp vô tuyến bằng BCCH

Khi đi vào cell thuộc BSC khác MS sẽ nhận thấy vùng mới bằng cách thuBCCH Vì thông tin về vị trí có tầm quan trọng lớn nên mạng phải thông báo về sựthay đổi này, ở điện thoại di động quá trình này được gọi là “ đăng ký cưỡng bức”

MS không còn cách nào khác là phải cố gắng thâm nhập vào mạng để cập nhật vị trícủa mình ở MSC/VLR Quá trình này được gọi là cập nhật vị trí

Sau khi đã phát vị trí mới của mình lên mạng, MS tiếp tục chuyển động ởtrong vùng mới như đã mô tả ở trên

- Khi MS chuyển động giữa hai vùng phục vụ khác nhau:

Trong trường hợp có một cuộc gọi vào cho MS, việc chuyển từ một vùng

phục vụ MSC/VLR này sang một vùng phục vụ MSC/VLR khác có nghĩa là tuyếnthông tin đi qua mạng cũng sẽ khác Để tìm được định tuyến đúng, hệ thống phảitham khảo bộ ghi định vị thường trú HLR vì thế MSC/VLR sẽ phải cập nhật HLR

về vị trí của MSC/VLR cho MS của chúng ta

Quá trình cập nhật vị trí như sau:

Sau khi cập nhật vị trí thành công ở HLR hệ thống sẽ huỷ bỏ vị trí cũ, HLRthông báo huỷ bỏ vị trí cho tổng đài MSC/VLR cũ để xoá vị trí cũ của MS có liênquan

3 Thủ tục nhập mạng đăng ký lần đầu

Khi MS bật máy nó sẽ quét giao tiếp vô tuyến để tìm ra tần số đúng, tần số

mà MS tìm kiếm sẽ chứa thông tin quảng bá cũng như thông tin tìm gọiBCH/CCCH có thể có MS tự khoá đến tần số đúng nhờ việc hiệu chỉnh tần số thu

và thông tin đồng bộ

Vì đây là lần đầu MS sử dụng nên phần mạng chịu trách nhiệm xử lý thôngtin tới / từ MS hoàn toàn không có thông tin về MS này, MS không có chỉ thị nào vềnhận dạng vùng định vị mới Khi MS cố gắng thâm nhập tới mạng và thông báo với

hệ thống rằng nó là MS mới ở vùng định vị này bằng cách gửi đi một thông báo “Cập nhật vị trí mạng ” đến MSC/VLR

Từ giờ trở đi MSC/VLR sẽ coi rằng MS hoạt động và đánh dấu trường dữliệu của MS này bằng 1 cờ “nhập mạng” cờ này liên quan đến IMSI

4 Thủ tục rời mạng

Thủ tục rời mạng liên quan đến IMSI Thủ tục rời mạng của IMSI cho phépthông báo với mạng rằng thuê bao di động sẽ tắt nguồn , lúc này tìm gọi MS bằngthông báo tìm gọi sẽ không xảy ra.

Một MS ở trạng thái hoạt động được đánh dấu là “đã nhập mạng” Khi tắtnguồn MS gửi thông báo cuối cùng đến mạng, thông báo này chứa yêu cầu thủ tụcrời mạng Khi thu được thông báo rời mạng MSC/VLR đánh dấu cờ IMSI đã rờimạng tương ứng

nó sẽ được phân tích trực tiếp ở MSC/VLR hoặc gửi đến một tổng đài chuyển tiếp củamạng PSTN cố định Ngay khi đường nối đến thuê bao bị gọi đã sẵn sàng thông báothiết lập cuộc gọi sẽ được công nhận, MS cũng sẽ được chuyển đến một kênh thông tinriêng Bây giờ tín hiệu cuối cùng sẽ là sự khẳng định thuê bao

7 Gọi đến thuê bao MS

Giả sử có một thuê bao A thuộc mạng cố định PSTN yêu cầu thiết lập cuộcgọi với thuê bao B thuộc mạng di động

- Thuê bao A quay mã nơi nhận trong nước để đạt tới vùng GSM/PLMN

Nối thông được thiết lập từ tổng đài nội hạt của thuê bao A đến GMSC của mạngGSM/PLMN.

- Thuê bao A quay số của thuê bao B, số thuê bao được phân tích ở GMSC.Bằng chức năng hỏi đáp GMSC gửi MSISDN cùng với yêu cầu về số lưu động(MSRN) đến bộ ghi định vị thường trú (HLR)

- HLR dịch số thuê bao của MS được quay vào nhận dạng GSM/PLMN:MSISDN  IMSI

- HLR chỉ cho MS vùng phục vụ và gửi IMSI của MS đến VLR của vùngphục vụ đồng thời yêu cầu về MSRN

- VLR sẽ tạm thời gán số lưu động MSRN cho thuê bao bị gọi và gửi nóngược trở về HLR, HLR sẽ gửi nó về tổng đài cổng GSMC

- Khi nhận được MSRN đúng tổng đài GMSC sẽ có khả năng thiết lập cuộcgọi đến vùng phục vụ MSC/VLR nơi thuê bao B hiện đang có mặt

- VLR sẽ chỉ cho thuê bao này vùng định vị (LAI) ở giai đoạn quá trình thiếtlập cuộc gọi hệ thống muốn rằng thông báo tìm gọi thuê bao bị gọi được phát quảng

bá trên vùng phủ sóng của tất cả các ô của vùng định vị này Vì vậy MSC/VLR gửithông báo tìm gọi đến tất cả các BTS trong vùng định vị

- Khi nhận được thông tin tìm gọi, BTS sẽ phát nó lên đường vô tuyến ởkênh tìm gọi PCH Khi MS ở trạng thái rỗi và “nghe” ở kênh PCH của một trong sốcác ô thuộc vùng định vị LA, nó sẽ nhận thông tin tìm gọi , nhận biết dạng IMSI vàgửi trả lời về thông báo tìm gọi

- Sau các thủ tục về thiết lập cuộc gọi và sau khi đã gán cho một kênh thôngtin cuộc gọi nói trên được nối thông đến MS ở kênh vô tuyến

8 Chuyễn giao cuộc gọi

Bây giờ ta xem xét điều gì sẽ xảy ra khi một trạm di động ở trạng thái bậnchuyển động xa dần BTS mà nó nối đến ở đường vô tuyến Như ta vừa thấy MS sửdụng một kênh TCH riêng để trao đổi số liệu, tín hiệu của mình với mạng khi càngrời xa BTS, suy hao đường truyền cũng như ảnh hưởng của Fadinh sẽ làm giảm chấtlượng truyền dẫn vô tuyến số Tuy nhiên hệ thống có khả năng đảm bảo chuyểnsang BTS bên cạnh

Quá trình thay đổi đến một kênh thông tin mới trong quá trình thiết lập cuộcgọi hay ở trạng thái bận được gọi là chuyển giao Mạng sẽ quyết định về sự thay đổinày MS gửi các thông tin liên quan đến cường độ tín hiệu và chất lượng truyền dẫnđến BTS quá trình này được gọi là cập nhật MS và mạng có khả năng trao đổithông tin về báo hiệu trong quá trình cuộc gọi để có thể đồng bộ chuyển vùng.Trong quá trình hội thoại ở kênh TCH dành riêng, MS phải tập trung lên TCH này

vì thế không thể một kênh khác dành riêng cho báo hiệu Một lý do khác nữa là sốlượng kênh có hạn nên hệ thống không sử dụng 2 kênh cho cùng một hướng, việc tổchức truyền dẫn số liệu trên kênh TCH sao cho cuộc nói chuyện cũng như thông tin

về báo hiệu được gửi đi trên 1 kênh Luồng số liệu sẽ được phát đi theo một trình tựchính xác để cả MS lẫn BTS có thể phân biệt giữa cuộc nói chuyện và các thông tinbáo hiệu

Bây giờ ta quay lại việc định vị, trước hết BTS sẽ thông báo cho MS về cácBTS lân cận và các tần số BCH/CCCH nhờ thông tin này MS có thể đo cường độtín hiệu ở các tần số BCH/CCCH của trạm gốc lân cận, MS đo cả cường độ tín hiệulẫn chất lượng truyền dẫn ở TCH “ bận ” của mình Tất cả các kết quả đo này đượcgửi đến mạng để phân tích sâu hơn Cuối cùng BTS sẽ quyết định chuyển vùng.BSC sẽ phân tích các kết quả đo do BTS thực hiện ở TCH “ bận ” Tóm lại BSC sẽgiải quyết 2 vấn đề :

+ Khi nào cần thực hiện chuyển vùng

+ Phải thực hiện chuyển vùng tới BTS nào

Sau khi đánh giá chính xác tình huống và bắt đầu quá trình chuyển vùng,BSC sẽ chịu trách nhiệm thiết lập một đường nối thông đến BTS mới Có cáctrường hợp chuyển vùng sau:

8.1 Chuyển giao trong 1 vùng1 BSC

Ở trường hợp này BSC phải thiết lập một đường nối đến BTS mới, dànhriêng một TCH của mình và ra lệnh cho MS phải chuyển đến 1 tần số mới đồng thờicũng chỉ ra một TCH mới Tình huống này không đòi hỏi thông tin gửi đến phầncòn lại của mạng Sau khi chuyển giao MS phải nhận được các thông tin mới và các

ô lân cận Nếu như việc thay đổi đến BTS mới cũng là thay đổi vùng định vị thì MS

sẽ thông báo cho mạng về LAI mới của mình và yêu cầu cập nhật vị trí

8.2 Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau nhưng cùng một MSC/VLR

Trường hợp này cho thấy sự chuyển giao trong cùng một vùng phục vụnhưng giữa hai BSC khác nhau Mạng can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyểngiao BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR Sau đó có một đường nối thôngmới phải được thiết lập và nếu có TCH rỗi, TCH này phải được dành cho chuyểngiao Sau đó khi MS nhận được lênh chuyển đến tần số mới và TCH mới Ngoài rasau khi chuyển giao MS được thông báo về các ô lân cận mới Nếu việc này thayđổi BTS đi cùng với việc thay đổi vùng định vị MS sẽ gửi đi yêu cầu cập nhật vị trítrong quá trình cuộc gọi hay sau cuộc gọi.

8.3 Chuyển giao giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR

Đây là trường hợp chuyển giao phức tạp nhất nhiều tín hiệu được trao đổinhất trước khi thực hiện chuyển giao

Ta sẽ xét 2 MSC/VLR Gọi MSC/VLR cũ (tham gia cuộc gọi trước khichuyển giao) là tổng đài phục vụ và MSC/VLR mới là tổng đài đích Tổng đài cũ sẽgửi yêu cầu chuyển giao đến tổng đài đích sau đó tổng đài đích sẽ đảm nhận việcchuẩn bị nối ghép tới BTS mới Sau khi thiết lập đường nối giữa hai tổng đài tổngđài cũ sẽ gửi đi lệnh chuyển giao đến MS

PHẦN II QUY TRÌNH THỰC HIỆN TỐI ƯU HÓA VÙNG PHỦ SÓNG CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐÔNG GSM

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THỰC HIỆN TỐI ƯU HÓA

I GIỚI THIỆU CHUNG

1 Lưu đồ thực hiện tối ưu hóa

Hình 3.1 lưu đồ tối ưu hóa

2 Các quá trình thực hiện

2.1 Giám sát chất lượng phục vụ

Trung tâm OMC là một trung tâm hoạt động với mục đích khai thác và bảo dưỡngmạng một cách chính xác và nhanh chóng Tại đây có thể giám sát tình trạng hoạtđộng của mạng qua các thông tin sau:

- Thông tin về chất lượng, mức nghẽn

- Thông tin về số lượng cuộc gọi bị rớt

- Thông tin về mức độ nhiễu

- Thông tin về số cuộc gọi chuyển giao thành công

Ngoài ra còn phải căn cứ vào các thông tin từ: bộ phận tiếp thị, các chuyêngia, những người trực tiếp theo dõi vận hành khai thác Sau đó căn cứ vào nhữngchỉ tiêu chất lượng đã đề ra, từ đó phân tích và nêu ra

2.2 phân tích và nêu ra các vấn đề kỹ thuật

Từ các thông tin thu được, chúng ta phải phân tích và dự đoán các nguyênnhân có thể xảy ra

- Các ảnh hưởng của đường truyền vô tuyến như nhiễu đồng kênh do quyhoạch tần số chưa hợp lý, vị trí trạm đặt chưa thích hợp, công suất phát không phùhợp gây ảnh hưởng tới các kênh trong vùng…

- Các ảnh hưởng của phân bố lưu lượng không như thiết kế có thể dẫn đếnnghẽn quá mức cho phép

- thông số hệ thống không tối ưu…

3 Khảo sát

Từ những dự đoán, chúng ta phải xác định được các nguyên nhân cụ thể, để

từ đó đưa ra những biện pháp kỹ thuật thích hợp Thông thường để khảo sát thì cầnphải có những thiết bị chuyên dụng như: thiết bị đo mức và đặc tính sóng, thiết bị

đo lỗi đường truyền…

4 Đưa ra công việc thực hiện

Trong những chương sau, chúng ta phải xem xét một số biện pháp kỹ thuậtnhằm đảm bảo cả vấn đề dung lượng và chất lượng phục vụ trong quá trình vậnhành mạng Tuy nhiên, để có căn cứ cho việc phân tích, dự đoán và đưa ra được cácgiải pháp kỹ thuật thì cần tìm hiểu một số căn cứ về mạng

II DUNG LƯỢNG VÀ LƯU LƯỢNG PHỤC VỤ

1 Nhu cầu về thông tin di động

Để xác định đươc nhu cầu về thông tin di động thì chúng ta phải căn cứ vàocác vấn đề sau:

- Số liệu thống kê về dân số và mật độ dân cư từng khu vực

- Mức độ tăng trưởng kinh tế

- Mức độ thu nhập bình quân

- Nhu cầu về thông tin liên lạc nói chung dựa trên cơ sở số máy điện thoại cốđịnh

- Kinh nghiệm phát triển mạng của các mạng trước

- Giá thành hệ thống và thiết bị đầu cuối…

2 Yêu cầu lưu lượng cho mổi thuê bao

Lưu lượng của một thuê bao được tính theo công thức:

A =

3600

*T n

Trong đó:

n: số cuộc gọi trung bình trong một giờ của một thuê bao

T: thời gian trung bình cho một cuộc gọi

A: lưu lượng thông tin trên một thuê bao (tính bằng Erlang)

Theo số liệu thống kê điển hình thì:

n = 1 : trung bình một người có một cuộc gọi trong một giờ

T = 120 : thời gian trung bình cho một cuộc gọi là 2 phút

 A =

3600

120

*1  33 mErlang/người sử dụngNhư vậy, để phục vụ cho 1000 thuê bao ta cần một lưu lượng là 33 Erlang

Từ đây, ta tính được tổng số kênh yêu cầu trong mạng tổ ong

3 Mức độ phục vụ GoS

Nếu hệ thống chuyển mạch hoặc số kênh được thiết kế để mọi cuộc gọi đềuđược nối thông thì hiệu quả sử dụng rất thấp (vì mạng sẽ trở nên rỗi trong phần lớnthời gian) Khi đó giá thành mạng sẽ rất cao Vì vậy, mạng sẽ được thiết kế với mộtmức độ nghẽn nào đó có thể chấp nhận được nhằm tăng hiệu quả sử dụng Kháiniệm GoS lúc này xác định phần trăm số cuộc gọi không thành công do thiếu tàinguyên trên tổng số cuộc gọi đang cần đấu nối đồng thời

Số liệu thống kê cho thấy các thuê bao cá nhân sẽ không nhận biết được sự tắcnghẽn hệ thống ở mức dưới 10% Tuy nhiên để mạng hoạt động với hiệu suất cao

và hiệu quả thì GoS thường từ 2% đến 5%

4 Dung lượng của trung kế

Giả thiết một trung kế gồm 33 kênh, một thuê bao có thể sử dụng bất kỳ mộtkênh nào mà hiện tại đang rỗi Như vậy với 1000 thuê bao, mỗi thuê bao có lưulượng 33 mErlang sẽ tải hết toàn bộ 33 kênh này

Tuy nhiên, nếu GoS = 2%, các kênh này có thể đảm nhiệm được một lưulượng là bao nhiêu? Để trả lời được câu hỏi này chúng ta phải tra bảng Erlang (ởphần phụ lục)

Bảng này chỉ rõ một lưu lượng tương ứng với số lượng kênh n khác nhau,mức độ phục vụ GoS khác nhau Trở lại ví dụ trên ta có số kênh n = 33, mức nghẽnGoS = 2%, tương ứng lưu lượng là 24.626 Erlang Vì mỗi thuê bao có lưu lượng là

33 mErlang nên tổng số thuê bao có thể phục vụ là 24.626 /0.033 = 746 thuê bao

5 khái niệm kênh trong mạng GSM

Trong GSM chúng ta phải phân biệt giữa hai khái niệm kênh và tần số mỗitần số sẽ có 8 kênh, vì vậy trong một cell sẽ có tổng số là n*8 kênh Trong các kênhnày, một kênh được dùng cho thông tin quảng bá BCCH (thường được mặc định ởkhe thời gian TS0), và ít nhất một kênh cho thiết lập cuộc gọi (SDCCH) Thời giantrung bình cho việc sử dụng SDCCH là 3s Đồng thời, trung bình số lần cập nhật vịtrí thường gấp 3 lần số lần thiết lập cuộc gọi Vì vậy trong giờ bận, một thuê bao sửdụng 4 kênh SDCCH Khi đó lưu lượng cho mỗi thuê bao là :

n = 4 * 3/ 3600 = 0.0033 Erlang (bằng 1/10 lưu lượng kênh TCH)

Nếu mỗi kênh vật lý ghép với 8 kênh SDCCH sẽ có một dung lượng 3.6271Erlang ở mức nghẽn 2% (bảng Erlang – phụ lục) Có nghĩa là khả năng phục vụ củamột kênh vật lý sẽ là:

3.6271/0.0033 = 1099 (thuê bao)Khi đó dung lượng cần thiết cho TCH là:

1099 * 0.33 = 36.271 Erlang, tương ứng với 45 TCH

Như vậy nếu ta sử dụng một kênh vật lý với 8 SDCCH thì nó có khả năngphục vụ cho 1099 thuê bao, tương ứng với 45 TCH ở mức nghẽn GoS = 2% Cònnếu ghẽp một kênh vật lý với 4 kênh SDCCH ở mức nghẽn 2% thì nó có khả năngphục vụ cho khoảng 331 thuê bao, 17 TCH ở mức nghẽn GoS = 2% Như vậy trongkhi thiết kế tùy theo yêu cầu về dung lượng mà ta sử dụng một trong 2 cách này

6 Hiệu quả sử dụng trung kế

Ta đã xét một trung kế 33 kênh với dung lượng 24.626 Erlang ở cấp độ dịch

vụ GoS = 2  Để tính toán hiệu quả sử dụng trung kế, giá trị này được giảm 2 

và bằng 24.133 Erlang Chia giá trị này cho tổng số kênh ta sẽ được hiệu quả sửdụng kênh: 24.133/33 = 73  Nghĩa là mỗi kênh sẽ chiếm khoảng 73  thời gian

Bảng trên cho ta thấy dung lượng sử dụng và hiệu quả sử dụng trung kế vớicác kích cỡ trung kế khác nhau Qua đó ta thấy, với 45 kênh trung kế thì hiệu quả sửdụng kênh sẽ tăng gấp 2.1 lần so với 6 kênh trung kế Tức là trung kế càng lớn thìhiệu quả sử dụng kênh càng cao.

7 Kích thước mạng tổ ong

Để xác định kích thước mạng tổ ong, ta cần xác định số kênh cần thiết chomỗi cell

Ví dụ: với lưu lượng 33 Erlang, mức độ dịch vụ trong giờ cao điểm là GoS =

2  Từ bảng Erlang ta tìm được số kênh là 43 Tuy nhiên, cũng với lưu lượng vàcấp độ dịch vụ như trên nhưng vùng phủ sóng yêu cầu số cell nhiều hơn (giả sử là 5cell) Trước tiên lưu lượng tổng phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng cell

Ví dụ:

Tên Cell  Lưu lượng Lưu lượng (Erlang) Số kênhA

BCDE

4025151010

13.208.254.153.303.30

20141088

Như vậy lưu lượng khi phân bố trên nhiều cell sẽ cần dùng nhiều kênh hơn

so với trường hợp toàn bộ lưu lượng được dồn vào một cell

III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC PHỦ SÓNG

1 Suy hao đường truyền

Là quá trình mà ở đó tín hiệu thu giảm dần do khoảng cách trạm phát và trạmthu ngày càng tăng Với một anten cho trước công suất phát suy hao đường truyền

tỷ lệ với bình phương của d*f với d là khoảng cách và f là tần số Trong địa hìnhthành phố suy hao có thể tỉ lệ với d4 hoặc hơn thế

1.1 Dự đoán chung

Hệ thống GSM được thiết kế với mục đích là một mạng tổ ong dày đặc vàbao trùm một vùng phủ sóng rộng lớn Các nhà khai thác, thiết kế mạng của mìnhsao cho cuối cùng đạt được một vùng phủ liên tục bao trùm tất cả các vùng dân cưcủa đất nước Vùng phủ sóng được chia thành các vùng nhỏ hơn là các cell Mỗicell được phủ sóng bởi một trạm phát vô tuyến gốc BTS Kích thước cực đại của

một cell thông thường có thể đạt tới bán kính R = 35 km Vì vậy, suy hao đườngtruyền là không thể tránh khỏi.

Với một anten cho trước và một công suất phát đã biết, suy hao đường truyền

tỉ lệ với bình phương (d.f), trong đó d là khoảng cách từ trạm thu đến trạm phát gốcBTS Trong môi trường thành phố, với nhiều nhà cao tầng, suy hao có thể tỉ lệ vớiluỹ thừa 4 hoặc cao hơn nữa

Dự đoán tổn hao đường truyền trong thông tin di động GSM bao gồm mộtloạt các vấn đề khó khăn, mà lý do chính bởi vì trạm di động luôn luôn di động vàanten thu thấp Những lý do thực tế này dẫn đến sự thay đổi liên tục của địa hìnhtruyền sóng, vì vậy trạm di động sẽ phải ở vào những vị trí tốt nhất để thu được cáctia phản xạ

Cách cơ bản mà đơn giản ta coi không gian truyền sóng là không gian tự do.Giả thiết rằng không có tia phản xạ và sóng vô tuyến được truyền trong không gian

tự do Với anten vô hướng, ta có công thức suy hao đường truyền trong không gian

 Mô hình mặt đất bằng phẳng

Mô hình mặt đất được trình bày trong hình 3.2 cho thấy tổng tín hiệu đếntrong máy thu bao gồm thành phần đến trực tiếp cộng với thành phần phản xạ từmặt đất (thành phần này có thể được coi như là tín hiệu gốc từ một anten ảo tronglòng đất) Hai sóng này cùng nhau tạo thành sóng không gian (Space Wave)

Rx

Tx

¶o

Hình 3.2: Truyền sóng trong trường hợp coi mặt đất là bằng phẳng

Ta có công thức sau để tính suy hao đường truyền:

L = 20.log(d2/h1.h2)

Nhưng trong thực tế, khoảng không gian giữa máy thu và máy phát thường

có các vật chắn (hình 3.3) Theo lý thuyết về truyền sóng vô tuyến, một chướngngại vật sẽ làm suy giảm cường độ của tín hiệu truyền thẳng Sự suy giảm này phụthuộc vào vật chắn trong tầm nhìn thẳng của vật chắn

)21.(

2

d d

d d h

Trong thực tế các loại địa hình truyền sóng thường rất phức tạp, không mộtcông thức nào có thể đề cập được hết các loại địa hình này Vì vậy, đã xuất hiệnnhững mô hình truyền sóng nhờ những đo đạc thực tế của các nhà khoa học

1.2 Các mô hình chính lan truyền sóng trong thông tin di động

 Mô hình truyền sóng Hata

Vào khoảng năm 1980, M.Hata đã giới thiệu mô hình toán học trong việctính suy giảm đường truyền dựa trên những phân tích dữ liệu của Okumula

hb : chiều cao của anten trạm gốc (30200) m

hm : chiều cao anten máy di động (120) m

d : khoảng cách từ trạm gốc đến máy di động (120) km

Hệ số hiệu chỉnh anten a(hm) :

a(hm) = (1.1logf - 0.7)hm - (1.56logf - 0.8)Cũng có công thức khác cho vùng đông dân

Lp(ngoại ô) = Lp(đô thị) - 2[log(f/28)]2 - 5.4Lp(nông thôn) = Lp(đô thị) - 4.78(logf)2 + 18.33logf - 40.94

Mô hình Hata được sử dụng rộng rãi nhưng trong các trường hợp đặc biệtnhư nhà cao tầng phải sử dụng Microcell với anten lắp đặt dưới mái nhà cần phải sửdụng mô hình khác được giới thiệu tiếp theo

 Mô hình COST231

COST (Collaborative studies in Science and Technology - Cộng tác nghiêncứu khoa học và công nghệ) được sự bảo trợ của EU COST231 bao gồm một sốvấn đề liên quan tới vô tuyến của ô và những mô hình truyền sóng Một Microcellđược COST231 định nghĩa là một cell nhỏ với phạm vi từ 0.5 đến 1 km, trong phạm

vi này anten gốc nói chung được đặt thấp hơn độ cao của toà nhà cao nhất

Anten trạm gốc của cell lớn hoặc cell nhỏ nói chung đều được đặt phía trêncủa toà nhà cao nhất Cell nhỏ của GSM được giới hạn trong phạm vi bán kínhkhoảng 13 km, trái lại cell lớn có thể mở rộng phạm vi bán kính lên tới 35 km.Dựa trên cơ sở này, COST đưa ra mô hình Hata COST231

Mô hình Hata COST231:

Mô hình này được thiết kế để hoạt động trong dải tần từ 15002000 MHz ở

đô thị hoặc ngoại ô, ta có công thức:

Lp = 46.3 + 33.9logf -13.82loghb - a(hm) + (44,9 - 6.55loghb)logd + Cm

Cm = 0 dB đối với thành phố cỡ trung bình hoặc

trung tâm ngoại ô = 3 dB đối với trung tâm đô thị

Công thức của mô hình này là:

Lp = 100 - 7.1logW + 0.023 + 1.4loghs + 6.1log< H> - [ 24.37 -3.7(H/hbo)2]loghb +(43.42 - 3.1loghb)logd + 20logf + exp[ 13(logf - 3.23)]

hs : độ cao của tòa nhà có đặt anten trạm gốc

phía điểm thu (580 m)

<H> : độ cao trung bình của các toà nhà xung quanh

điểm thu (5  50 m)

hb : độ cao của anten trạm gốc tại điểm thu (20 100 m)

H : độ cao trung bình của các toà nhà xung quanh

trạm gốc (H > hbo)

d : khoảng cách giữa trạm gốc và điểm thu (0.5 10 km)

f : tần số hoạt động (4502200 MHz)

2 Vấn đề Fading

 Fading chuẩn loga

Trạm di động thường hoạt động ở các môi trường có nhiều chướng ngại vật(các quả đồi, tòa nhà…) Điều này dẫn đến hiệu ứng che khuất làm giảm cường độtín hiệu thu, khi thuê bao di chuyển cường độ thu sẽ thay đổi

 Fading Rayleigh

Khi môi trường có nhiều chướng ngị vật, tín hiệu thu từ nhiều phương khácnhau Điều này có nghỉa là tín hiệu thu là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau nhưngkhác pha và biên độ

Để giảm phần nào tác hại do Fading gây ra, người ta thường tăng công suấtphát đủ lớn để tạo ra một lượng dự trữ Fading, sử dụng một số biện pháp như: phântập anten, nhảy tần…

Tóm lại, qua phân tích những ảnh hưởng của các tham số trên đến môi trườngtruyền sóng, ta có được những cơ sở làm tiền đề cho việc tối ưu hóa vùng phủ sóng

Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do Fading

Để cải thiện máy thu và chất lượng của tín hiệu thu, có 4 phương án để thựchiện như sau:

 Phân tập anten

Fading là một hiên tượng ngẩu nhiên không tương quan (không đồng thời)xảy ra với các giá trị khác nhau của cùng một tham số tín hiệu, có tính chọ lọc theotần số, thời gian Vì vậy, có một phương pháp khắc phục fading là tiến hành thuphát tín hiệu đồng thời ở các giá trị khác nhau của cùng một tham số tín hiệu Dofading xảy ra không đồng thời nên ở phía thu luôn luôn nhận được tín hiệu tốt

Ở phía thu, ta sử dụng 2 anten Rx độc lập thu cùng tín hiệu rồi kết hợp cáctín hiệu này lại ta sẽ có một tín hiệu ra khỏi bộ kết hợp ít bị Fading hơn Khoảngcách giữa 2 Tx và 2Rx phải đủ lớn để không gian tín hiệu ở 2 anten nhỏ

 Nhảy tần

Với Fading raile, mẫu Fading phụ thuộc vào tần số nghĩa là chỗ trũng Fadingxảy ra ở các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau Như vậy ta có thể thayđổi tần số sóng mang trong một số tần số khi cuộc gọi đang tiến hành, khi gặp chỗtrũng Fading chỉ một phần thông tin bị mất Để khôi phục lại thông tin hoàn thiện tadùng phương pháp sau:

 Mã hoá kênh

Ở truyền dẫn số người ta đo chất lượng của tín hiệu được chủ yếu bằng sốlượng các bit thu được chính xác, đầu đến biểu diễn tỷ số bit lỗi BER BER khôngthể bằng không do thay đổi đường truyền nếu có được cho phép một lương nhấtđịnh và có khả năng khôi phục thông tin này hoặc có thể phát hiện tránh sử dụngthông tin lỗi BER quan trọng với phát số liệu hơn Voice

Ở phương pháp mã hoá kênh ta phải phát đi một lượng thông tin có số bit lớnhơn nhưng sẽ đạt độ an toàn chống lỗi cao hơn Mã hoá kênh có thể phát hiện vàsửa lỗi ở từng bit thu

Mỗi kênh kiểm tra lỗi được chia thành mỗi khối và mã xoắn Ở mã khối, một

số bit kiểm tra được bổ sung vào một số bit thông tin nhất định Các bit kiểm tra chỉphụ thuộc vào các bit thông tin ở khối bản tin

Ở mã hoá xoắn, bộ mã hoá tạo ra khối các bit mã không chỉ phụ thuộc vàocác bit của khối bản tin hiện thời được dịch vào bộ mã hoá mà còn phụ thuộc vàocác bit của khối trước

Mã hoá khối thường được sử dụng khi có báo hiệu định hướng theo khối và

sử dụng để phát hiện lỗi khi thực hiện “ Yêu cầu tự động phát ” ARQ

Mã hoá xoắn liên quan nhiều hơn đến sửa sai lỗi Cả hai mã này được sửdụng ở GSM Hai bước mã hoá được dùng cho cả tiếng và số liệu.

 Ghép xen

Các lỗi bit thường xảy ra theo từng cụm đo các chỗ trũng fading lẫn làm ảnhhưởng nhiều bit liện tiếp Để giải quyết hiện tượng lỗi bit quá dài ta dùng phươngpháp ghép xen kênh để tách các bit liên tiếp của một bản tin sao cho các bit này gửi

đi không liên tiếp

Khi truyền dẫn khung 2 có thể mất nếu không ghép xen toàn khối bản tin sẽmất nhưng ghép xen sẽ đảm bảo chỉ thị thứ hai ở từng khối là bị mắc lỗi:

Mã hoá kênh có thể khôi phục lại thông tin của tất cả các khối ở GMS bộ mãhoá kênh cung cấp 456 bit cho từng 20 ms tiếng và được ghép xen để tạo ra cáckhối 57 bit

Một khung tiếng 20ms tạo 456 bit, các bit này được ghép xen vào 8 nhóm 57bit ở các cụm bình thường có khoảng trống dành cho 2x27 bit

Người ta thường bổ sung thêm một mức ghép kênh xen kẽ giữa 2 khungtiếng, điều này làm tăng thời gian trễ ở hệ thống nhưng có thể cho phép mất toàn bộmột cụm vì nó ảnh hưởng 12,5% số bit mỗi khung tiếng và có thể được hiệu chỉnhbằng mã hoá kênh

3 Phân tán thời gian

Phân tán thơi gian xảy ra là do có nhiều đường truyền sóng từ máy phát đếnmáy thu Hiện tượng phân tán thời gian gây ra một số vấn đề cho mạng thông tin di