Tổng quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng Báo hiệu số 7

Đồ Án Tốt Nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Minh Tân, Số hiệu sinh viên: BCA06 – 6050 Lớp: K3 – T36, Khoa: Điện tử viễn thông 1. Đầu đề đồ án: "Tổng quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng báo hiệu số 7" Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 3. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ): ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 4. Họ và tên thầy giáo hướng dẫn: Vũ Đức Thọ 5. Ngày giao nhiệm vụ và đồ án: … … …… 6. Ngày hoàn thành đồ án: Ngày ……tháng…… năm Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm Cán bộ phản biện SV :Phạm Minh Tân Đồ Án Tốt Nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Minh Tân Số hiệu sinh viên: BCA06 - 6050 Khóa 3 – T36 Thầy giáo hướng dẫn: Vũ Đức Thọ Cán bộ phản biện:……………………………………………………… 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………… 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………… Ngày tháng năm Cán bộ phản biện (ký, ghi rõ họ và tên) SV :Phạm Minh Tân Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC SV :Phạm Minh Tân Đồ Án Tốt Nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp bách đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa mãn nhu cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt và nhất là thỏa mãn mọi nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện. Mạng phải có tổ chức đơn giản nhưng có nhiều chức năng. Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tích hợp thì mới có khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho khách hàng. Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ của các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của khách hàng. Tuy nhiên trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn cho khách hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất. Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang mạng số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho người dùng đầu cuối. Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thõa mãn hết được nhu cầu của khách hàng. Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợp được tất cả các ưu điểm của mạng viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được các nhu cầu truyền thông trong tương lai. Trong bối cảnh như vậy em đã nghiên cứu và trình bày đề tài về “ Tổng quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng Báo hiệu số 7 ” và em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Đức Thọ đã trực tiếp hướng dẫn em để hoàn thành đồ án này. Đồ án nghiên cứu về mạng thông tin di động GSM ở mức tổng quan nên không thể tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy Cô giáo để đồ án này được hoàn thiện hơn SV :Phạm Minh Tân 1 Đồ Án Tốt Nghiệp PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM 1.1 Kiến trúc hệ thống: a/ Khái niệm: GSM ( Global System for Mobile Communications, viết tắt: GSM ) là hệ thống thông tin di động số toàn cầu ở dải tần 900MHz, 1800MHz và 1900MHz được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu ( ETSI ) quy định. GSM là một tổ hợp các giải pháp bao gồm hệ thống chuyển mạch kênh, hệ thống chuyển mạch gói, nút điều khiển vô tuyến và các trạm phát gốc cùng với cơ sở dữ liệu mạng, các dịch vụ cơ bản và các nút quản lý mạng. Việc vận hành bảo dưỡng được tích hợp trong mạng thông minh ( IN/GSM ). GSM cũng làm việc với các kỹ thuật IP và kỹ thuật gói là một nền tảng chính hướng tới hệ thống viễn thông di động phổ biến ( UMTS ) trong hệ thống di động thứ 3 và hơn thế nữa. Lưu động ( Roaming ) quốc tế cho phép thuê bao di chuyển ở toàn bộ vùng phủ sóng của GSM. Hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí thuê bao. GSM cung cấp một số tính năng như thoại, thông tin số liệu tốc độ cao, Fax và dịch vụ nhắn tin ngắn. b/ Cấu trúc mạng thông tin di động số Cellular: SV :Phạm Minh Tân 2 Đồ Án Tốt Nghiệp Truyền dẫn tin tức Kết nối cuộc gọi và truyền dẫn tin tức Mô hình hệ thống thông tin di động cellular 1.2 Lịch sử phát triển của mạng thông tin di động GSM: Điện thoại di động là một trong những thành tựu nổi bật về công nghệ và thương mại trong những thập niên gần đây. Kể từ khi có sự ra đời của điện thoại di động, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt từ một thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành một vật dụng thiết yếu đối với cuộc sống và kinh doanh. Qua hai thập kỷ gần đây, kết hợp với sự giảm đáng kể chi phí cho hoạt động và sự phát triển của những ứng dụng và dịch vụ mới lạ, thị trường công nghệ di SV :Phạm Minh Tân                  Hệ thống chuyển mạch Hệ thống trạm gốc 3 Đồ Án Tốt Nghiệp động ngày càng lớn mạnh. Vào khoảng những năm 2000 ở Châu Âu có hơn 220 triệu thuê bao di động, và trên toàn cầu con số này là 580 triệu. Sự phát triển của hệ thống thông tin di động đã trải qua hai thế hệ, hiện tại chúng ta đang bước vào thế hệ thứ ba ( 3G ). Những hệ thống của thế hệ thứ nhất ( 1G ) định hướng cho các thế hệ sau và nhìn chung những thế hệ này được xếp vào loại những mạng quốc gia dựa trên nền tảng công nghệ tương tự. Vào những năm 1980, những mạng kiểu đó đã được chuyển thành loại hình dịch vụ và được thiết kế để cung cấp cho các thuê bao di động chuyển tải tiếng nói. Những hệ thống của thế hệ thứ hai ( 2G ) được xếp vào loại công nghệ kỹ thuật số. Những hệ thống như thế nhờ những Công ước Quốc Tế tạo khả năng cho một chiếc điện thoại di động vượt qua khỏi biên giới của một quốc gia. Bên cạnh lĩnh vực viễn thông truyền tiếng nói bằng kỹ thuật số, với sự góp mặt của những hệ thống 2G, một loạt các dịch vụ số mới với tốc độ truyền dữ liệu thấp đã trở nên phong phú và đa dạng, bao gồm: mobile fax ( chuyển fax di động ), gửi thư tiếng nói và dịch vụ gửi tin nhanh ( short message service – SMS ). Cũng tại khoảng thời gian trong giai đoạn này, những thể loại hệ thống mới bắt đầu xuất hiện phục vụ cho những thị hiếu riêng biệt; không những đó là những mạng di động mà còn có những giải pháp cho vô tuyến điện ( cordless ), radio di động, vệ tinh và mạng vô tuyến cục bộ ( W-LAN ). Những hệ thống của thế hệ thứ hai ( 2G ) đồng hoá với sự toàn cầu hoá các hệ thống di động. Ví dụ GSM chuẩn hoá tại Châu Âu bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Châu Âu ( ESTI ), hiện đang được coi là một tiêu chuẩn toàn cầu được thừa nhận của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Trong một vài năm tới người ta hy vọng rằng những người sử dụng hệ thống di động sẽ có thể truy cập vào các dịch vụ đa phương tiện băng rộng như những gì đã có ở các mạng cố định. Sự phát triển kinh ngạc của Internet với hơn 500 triệu người sử dụng đến trước năm 2005. SV :Phạm Minh Tân 4 Đồ Án Tốt Nghiệp Việc tiêu chuẩn hoá các hệ thống 3G do Liên đoàn Viễn Thông Quốc Tế thực hiện. Trên phương diện diện toàn cầu đó là hệ thống Viễn Thông Di Động Quốc Tế 2000 bao gồm cả những hệ thống trong hộ gia đình, cung ứng các dịch vụ tế bào, vô tuyến điện, W-LAN và vệ tinh. Ở Châu Âu hệ thống 3G này sẽ được coi là hệ thống Viễn Thông Di Động toàn cầu ( UMTS ). Khi công nghệ 3G mở ra những ứng dụng mới với băng thông rộng sẽ thâm nhập thị trường theo khuynh hướng chuyển phát dữ liệu với thông lượng lớn nhất. Các nghiên cứu hiện đang nhằm vào những đòi hỏi phải có sự ra đời của mạng di động thế hệ thứ tư ( 4G ). Tốc độ dữ liệu trên 2 Mb/s, và có khả năng lên tới 155 Mb/s trong một môi trường nhất định sẽ tiếp tục mở rộng các dịch vụ và ứng dụng. Các đặc tính của mạng thông tin di động GSM là: Từ các kiến nghị của mạng thông tin di động được viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu đưa ra có những đặc điểm sau: - Đưa ra nhiều dịch vụ và tiện ích cho cả thông tin thoại và phí thoại. - Có sự tương thích giữa các dịch vụ của mạng GSM với các mạng khác như ISDN, PSPDN, PLMN, CSPDN,… thông qua các giao diện chung. - Một hệ thống đa quốc gia có thể cho phép thâm nhập các mạng và quản lý mọi thuê bao di động tuân theo chuẩn GSM. - Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động. - Có độ linh hoạt cho phép sử dụng các loại thiết bị đầu cuối thông tin di động khác nhau. - Sử dụng băng tần ở 900 MHz với hiệu quả cao nhờ sử dụng hai kỹ thuật TDMA và FDMA. - Ghép kênh phụ và chuyển đổi mã ở BSC để giảm chi phí truyền dẫn. SV :Phạm Minh Tân 5 Đồ Án Tốt Nghiệp - Nhận thực thuê bao và bảo mật số liệu của người sử dụng ( mật mã hoá) sẽ tăng sự bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép và nghe trộm ở đường dây vô tuyến. - Nhảy tần không liên tục chuyển giao giữa các vùng để thuê bao có thể nói chuyện ngay cả khi đang di chuyển. Một đặc điểm mang tính chung cho toàn bộ hệ thống thông tin di động đó là khả năng truyền tải rất nhanh chóng, điều này hơn hẳn các hệ thống thông tin hữu tuyến. 1.3 Các dịch vụ trong mạng GSM: • Các dịch vụ thoại: Dịch vụ thoại là dịch vụ cho phép nối cuộc gọi thoại hai hướng giữa một thuê bao GSM với bất cứ một thuê bao khác qua một mạng chính với sự phát triển của mạng đa dịch vụ ISDN, dịch vụ thoại này là một phần quan trọng của GSM. Các dịch vụ thoại gồm: - Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện. - Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận. - Chuyển hướng cuộc gọi khi không trả lời. - Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được thuê bao di động. - Chuyển hướng cuộc gọi khi bị ứ nghẽn vô tuyến. - Cấm tất cả các cuộc gọi ra. - Cấm tất cả các cuộc gọi ra Quốc Tế trừ các cuộc gọi hướng về nó có mạng thông tin di động thường trú. - Cấm tất cả các cuộc gọi vào. - Cấm tất cả các cuộc gọi vào khi chuyển mạng khỏi nước có mạng thường trừ. - Giữ cuộc gọi. SV :Phạm Minh Tân 6 Đồ Án Tốt Nghiệp - Đợi cuộc gọi. • Các dịch vụ phi thoại: - Dịch vụ thông báo ngắn không thiết lập cuộc gọi. - Thâm nhập Teletex, Videotex. - Nhắn tin ( Paging). - Truyền số liệu đồng bộ và không đồng bộ. - Chuyển mạch gói. - Dịch vụ VMS ( Voice Message Service). SV :Phạm Minh Tân 7 [...]... điểm báo hiệu đích Tuyến báo SV :Phạm Minh Tân 24 Đồ Án Tốt Nghiệp hiệu bao gồm một chuỗi SP/STP và được đấu nối với nhau bằng các kênh báo hiệu Tất cả các tuyến báo hiệu mà thông tin báo hiệu có thể sử dụng để đi qua mạng báo hiệu giữa điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu đích được gọi là chùm tuyến báo hiệu cho mối quan hệ báo hiệu đó 3.3.1.6 Các bản tin báo hiệu: Ở báo hiệu kênh chung, thông tin báo. .. STP Mối liên hệ báo hiệu Chùm kênh báo hiệu H 3.4 Phương thức báo hiệu gần kết hợp Các điểm báo hiệu mà thông tin báo hiệu đi qua được gọi là các điểm chuyển giao báo hiệu ( STP) 3.3.1.4 Các loại điểm báo hiệu: Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu được tạo ra được gọi là điểm nguồn Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu đi đến đích gọi là điểm đích Điểm báo hiệu nơi mà thông tin báo hiệu thu được... các tín hiệu Báo hiệu ở một kênh tách biệt với kênh thoại và kênh tín hiệu báo hiệu này được dùng cho một số lớn các kênh thoại Tín hiệu báo hiệu Thuê bao nối với tổng đài Tổng đài nối với tổng đài CAS CAS H 3.1 Phân loại tín hiệu báo hiệu  Báo hiệu giữa các tổng đài: Thông tin báo hiệu giữa các tổng đài bao gồm tín hiệu đường dây và tín hiệu của bộ đăng ký Các tín hiệu của bộ đăng ký được sử dụng trong... chùm kênh báo hiệu 3.3.1.3 Các phương thức báo hiệu: Phương thức báo hiệu là sự kết hợp giữa đường chuyển thông tin báo hiệu và đường thoại ( hoặc là đường số liệu) mà thông tin báo hiệu có liên quan tới Có hai phương thức báo hiệu là: • Phương thức báo hiệu liên kết: các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc gọi đi theo cùng đường với tín hiệu thoại giữa hai điểm liền kề SP SP Mối liên hệ báo hiệu Chùm... Mối liên hệ báo hiệu Chùm kênh báo hiệu H 3.3 Phương thức báo hiệu kết hợp • Phương thức báo hiệu gần kết hợp: các thông tin báo hiệu liên quan đến cuộc gọi được chuyển trên hai hoặc nhiều chùm kênh báo hiệu đi qua một hoặc nhiều điểm báo hiệu khác với điểm báo hiệu nguồn và điểm báo hiệu SV :Phạm Minh Tân 23 Đồ Án Tốt Nghiệp đích của thông tin báo hiệu Các thông tin báo hiệu được chuyển trên tuyến khác... mạng báo hiệu có thể thực hiện các chức năng của hệ thống báo hiệu số 7 Tổng đài điện thoại có chức năng như là điểm báo hiệu thì phải là tổng đài loại điều khiển bằng chương trình đã lưu trữ SPC vì báo hiệu số 7 là thông tin số liệu giữa các bộ vi xử lý Tất cả các điểm báo hiệu trong mạng báo hiệu số 7 được nhận dạng bằng một mã duy nhất ( 14 bit) được gọi là mã của điểm báo hiệu 3.3.1.2 Kênh báo hiệu/ ... chuyển giao tới tổng đài mới sẽ đảm nhận việc chuẩn bị nối ghép đến BTS mới Sau khi thiết lập đường nối giữa hai tổng đài, tổng đài cũ sẽ chuyển lệnh chuyển giao tới MS PHẦN II: ỨNG DỤNG BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG MẠNG GSM SV :Phạm Minh Tân 17 Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ BÁO HIỆU SS 7 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÁO HIỆU: Trong thông tin điện thoại, báo hiệu nghĩa là chuyển và hướng dẫn thông tin từ một... thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi thoại Thông thường tín hiệu báo hiệu được chia làm hai loại là: Tín hiệu báo hiệu mạch vòng thuê bao và Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài lại được chia thành tín hiệu báo hiệu kênh liên kết ( CAS) Thí dụ như tín hiệu báo hiệu ở kênh thoại ở trong băng hoặc ở kênh liên kết gần với kênh thoại, và tín hiệu báo hiệu kênh chung... hiệu/ Chùm kênh báo hiệu: Hệ thống báo hiệu kênh chung sử dụng các kênh báo hiệu ( SL) để chuyển tải thông tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu Về mặt vật lý: kênh báo hiệu bao gồm kết cuối báo hiệu ở mỗi đầu của kênh và vài loại môi trường truyền dẫn ( thường là khe thời gian ở đường truyền PCM) đấu nối hai kết cuối báo hiệu Một số các kênh báo hiệu song song đấu nối trực tiếp hai điểm báo hiệu với nhau... báo hiệu: là giám sát các kênh số liệu báo hiệu, tìm các bản tin báo hiệu bị lỗi, điều khiển bản tin đã phát và thu đúng trình tự và không bị mất mát, không lặp lại Các chức năng của mạng báo hiệu bao gồm các chức năng để xử lý bản tin ( xử lý lưu lượng) và điều hành mạng báo hiệu Mức 4 Mức 3 Mức 2 Mức 1 Phần chuyển giao tin báo ( MTP) Các chức năng của mạng báo hiệu Xử lý bản tin báo Các UP Kênh báo . tài về “ Tổng quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng Báo hiệu số 7 ” và em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Đức Thọ đã trực tiếp hướng dẫn em để hoàn thành đồ án này. Đồ án nghiên cứu về mạng. – 6050 Lớp: K3 – T36, Khoa: Điện tử viễn thông 1. Đầu đề đồ án: " ;Tổng quan về mạng thông tin GSM và ứng dụng báo hiệu số 7& quot; Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 2 của GSM. Hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí thuê bao. GSM cung cấp một số tính năng như thoại, thông tin số liệu tốc độ cao, Fax và dịch vụ nhắn tin ngắn. b/ Cấu trúc mạng thông tin