TỐI ưu hóa MẠNG GSM

LỜI NÓI ĐẦU Trong sống hàng ngày thông tin liên lạ đóng vai trò quan trọng thiếu Nó định nhiều mặt hoạt động xã hội, giúp người nắm bắt nhanh chóng thông tin có giá trị văn hóa, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú Ngày với nhu cầu số lượng chất lượng khách hàng sử dụng dịch vụ viễn thông ngày cao, đòi hỏi phải có phương tiện thông tin đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng khách hàng “mọi lúc, nơi” mà họ cần Thông tin di động ngày trở thành dịch vụ kinh doanh thiếu tất nhà khai thác viễn thông giới Đối với khách hàng viễn thông, doanh nghiệp thông tin di động trở thành phương tiện liên lạc quen thuộc thiếu Dịch vụ thông tin di động ngày không hạn chế cho khách hàng giàu có mà dần trở thành dịch vụ phổ cập cho đối tượng viễn thông Trong năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động nước có bước phát triển vượt bậc sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ Với sụ hình thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tạo cạnh tranh để thu hút thị phần thuê bao nhà cung cấp dịch vụ Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa sách khuyến mại, giảm giá thu hút nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ Cùng với đó, mức soongss chung toàn xã hội ngày nâng cao khiến cho số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến năm gần Các nhà cung cấp dịch vụ di động nước sử dụng hai công nghệ GSM (Global System for Mobile Communication – Hệ thống thông thi di động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access – Đa truy cập phân chia theo thời gian) công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access – Đa truy cập phân chia theo mã) Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM Mobiphone, Vinaphone, Viettel nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA S-Fone(trước đây), EVN, Hanoi Telecom Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều tiện ích cho khách hàng dần lớn mạnh Tuy nhiên nhu cầu sử dụng cảu khách hàng nên thị phần di động nước phần lớn thuộc nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng thuê bao áp đảo Chính việc tối ưu hóa mạng di động GSM việc làm cần thiết mang ý nghĩa thực tế cao Trên sở kiến thức tích lũy năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông trường đại học Bách khoa Hà Nội tới thời gian thực tập phòng Kỹ thuật công ty Cổ phần phát tiển dịch vụ viễn thông ITC với hướng dẫn cô Nguyễn Thái Hà em tìm hiểu, nghiên cứu, hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tối ưu hóa mạng di động GSM” Trong đề tài em phân chia thành hai phần chính, Phần I TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM phần II TỐI ƯU HÓA MẠNG GSM Trong phần báo cáo thực tập em xin phép hoàn thành phần I Em xin chân thành cảm ơn anh Bùi Quang Tuấn cô Nguyễn Thái Hà trực tiếp hướng dẫn giúp em thực báo cáo thực tập Hà Nội, Ngày 21 Tháng Năm 2014 Sinh viên thực Vũ Văn Mạnh MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM Chương I Giới thiệu chung mạng GSM Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile, tiếng Anh: Global Syhtem for Mobile Communication; viết tắt GSM) công nghệ dùng cho mạng di thông tin di động Dịch vu GSM sử dụng tỷ người 212 quốc gia vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép co thể roaming với máy điện thoại di động GSM mạng GSM khác sử dụng nhiều nơi giới GSM chuẩn phổ biến cho điện thoại di động(ĐTDĐ) giới Khả phủ sóng rộng khắp nơi chuẩn GSM làm cho trở nên phổ biến giới, cho phép người sử dụng sử dụng ĐTDĐ họ nhiều vùng giới GSM khác với chuẩn tiền thân tín hiệu tốc độ, chất lượng gọi Nó xem hệ thống ĐTDĐ hệ thứ (second generation, 2G) GSM chuẩn mở, phát triển rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng phía quan điểm khách hàng, lợi GSM chất lượng gọi, giá thành thấp dịch vụ tin nhắn Thuận lợi nhà điều hành mạng khả triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng GSM cho phép nhà điều hành mạng kết hợp chuyển vùng với mà người sử dụng sử dụng điện thoại họ khắp nơi giới 1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM Những năm đầu 1980, hệ thống viễn thông tế bào giới phát triển mạnh mẽ đặcbiệt Châu Âu mà không chuẩn hóa tiêu kĩ thuật Điều thúc dục Liên minh Châu Âu Bưu viễn thông CEPT ( Conference ò European Posts and Telecommunication) thành lập nhóm đặc trách di động GSM (Groupe Spécial Mobile) với nhiệm vụ phát triển chuẩn thống cho hệ thống thông tin di động để sử dụng toàn Châu Âu Ngày 27 tháng năm 1991, gọi sử dụng công nghệ GSM thực mạng Radiolinja Phần Lan (mạng động GSM giới) Năm 1989, Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI ( European Telecommunications Standards Institute) quy định chuẩn GSM tiêu chuẩn chung cho mạng thông tin di động toàn Châu Âu, năm 1990 tiêu kỹ thuật GSM phase (giai đoạn 1) công bố Năm 1992, Telstra Australia mạng Châu Âu ký vào biên ghi nhớ GSM MoU (Memorandum ò Understanding) Cũng năm nay, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế ký kết hai mạng Finland Telecom Phần Lan Vodafone Anh Tin nhắn SMS gửu năm 1992 Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát triển cách mạnh mẽ, với gia tăng nhanh chóng nhà điều hành, mạng di động mới, số lượng thue bao gia tăng cách chóng mặt Năm 1996, số thàn viên GSM MoU lên tới 200 nhà điều hnahf từ gần 100 quốc gia, 167 mạng hoạt động 94 quốc gia với số thuê bao đạt 50 triệu Năm 2000, GPRS sử dụng Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) vào hoạt động, số thuê bao GSM vượt 500 triệu Năm 2003, mạng EDGE vào hoạt động Năm 2006 số thuê bao di động GSM lên tới tỉ Cho đến năm 2013 số lượng thuê bao GSM 6.4 tỷ chiếm 90% thị phần thông tin di động giới, thị phàn LTE (4G) có 20 triệu 1.2 Mạng thông tin di động Từ đầu năm 1980 sau hệ thống WMT đưa vào hoạt động cách thành công biểu số hạn chế - Thứ nhất: yêu cầu dịch vụ lớn so với mong đợi nhà thiết kế nên hệ thống đáp ứng Thứ hai: hệ thống khác hoạt động không phù hợp với người dùng mạng Thứ ba: thiết kế mạng cho toàn Châu Âu không nước đáp ứng vốn đầu tư lớn Tất hạn chế dẫn đến yêu cầu phải thiết kế hệ thống làm theo kiểu chung để dùng cho nhiều nước Trước tình hình vào tháng 9/1987 hội nghị Châu Âu bưu viễn thông, 17 quốc gia sử dụng mạng điện thoại họp hội nghị ký vào biên ghi nhớ làm tảng cho mạng thông tin di động số toàn Châu Âu sử dụng dải tần 900 MHz Đến năm 1988 viện tiêu chuẩn Châu Âu (European – Telecommunication – Standard Institute) thành lập nhóm đặc trách mạng thông tin di động số GSM Nhóm có nhiệm vụ đưa tiêu chuẩn thống cho thông tin di động số GSM hình thức khuyến nghị, lấy tiêu chuẩn làm sở cho việc xây dựng mạng thông tin di động làm cho chúng thống nhất, tương thích 1.3 Các đặc tính mạng GSM Từ khuyến nghị GSM ta tổ hợp nên đặc tính chủ yếu sau: - Số lượng lớn dịch vụ tiện ích cảu thuê bao thông tin thoại số liêu Sự tương thích dịch vụ GSM với dịch vụ mạng mạng có sẵn (PSTN – ISND) giao diện theo chuẩn chung Tự động cập nhật vị trí cho thuê bao di động - 1.4 Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng đầu cuối thông tin di động khác máy xách tay, máy cầm tay, đặt ô tô Sử dụng băng tần 900MHz với hiệu cao nhờ kết hợp TDMA ( Time Division Multiple Access) với FDMA (Frequency Division Multiple Access) Giải hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng tần số tốt Các dịch vụ tiêu chuẩn GSM 1.4.1 - 1.4.2 Dịch vụ thoại: Chuyển hướng gọi vô điều kiện Chuyển hướng gọi thuê bao di động không bận Chuyển hướng gọi không đến MS Chuyển hướng gọi ứ nghẽn vô tuyến Cấm tất gọi Cấm tất gọi quốc tế Cấm tất gọi quốc tế trừ nước PLMN thường trú Cấm tất gọi đến Cấm tất gọi đến lưu động nước có PLMN thường trú Giữ gọi Đợi gọi Chuyển tiếp gọi Hoàn thành gọi đến thuê bao bận Nhóm sử dụng khép kín Dịch vụ ba phía Thông báo cước phí Dịch vụ điện thoại không tính cước Nhận dạng số chủ gọi Nhận dạng gọi hiềm thù Nhận dạng số thoại nối Các dịch vụ số liệu: GSM thiết kế để đưa nhiều dịch vụ số liệu Các dịch vụ số liệu phân biệt với người sử dụng phương tiện (người sử dụng điện thoại PSTN, ISDN cá mạng đặc biệt ) chất luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô, Fax, Videotex, Teletex ) Bởi phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch, đồng hay không đồng ) chất thiết bị đầu cuối Các dịch vụ chưa thực thích hợp với môi trường di động Một yêu cầu yêu cầu thiết bị đầu cuối cồng kềnh, phù hợp với mục đích bán cố định thiết bị đặt ô tô 1.4.3 - - 1.5 Dịch vụ tin nhắn: Dịch vụ tin nhắn phù hợp với môi trường di động tin nhắn độ dài vài octet tiếp nhận thiết bị đầu cuối nhỏ Có hai loại dịch vụ tin nhắn: Dịch vụ tin nhắn truyền điểm – điểm (giữa hai thuê bao) Loại chia thành hai loại nhỏ: + Dịch vụ tin nhắn kết cuối di động, điểm – điểm (SMS - MO/PP) Cho phép người sử dụng GSM nhận tin nhắn + Dịch vụ tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm (SMS – MI/PP) Cho phép người sử dụng GSM gửi tin đến người sử dụng GSM khác Dịch vụ tin nhắn phát quảng bá: cho phép tin nhắn gửi đến máy di động vùng địa lý định Các tiêu kỹ thuật mạng GSM Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự thuê bao khu vực Châu Âu, có nghĩa thuê bao thâm nhập sang mạng nước khác di chuyển sang biên giới Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả trao đổi thông tin nơi phủ sóng quốc tế 1.5.1 - Về khả phục vụ Hệ thống thiết kế cho MS dùng tất nước có mạng Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép linh hoạt lớn cho loại dịch vụ khác liên quan đến mạng số kết nối đa dịch vụ (ISDN) Tạo hệ thống phục vụ cho MS tàu viễn dương mạng mở rộng có dịch vụ di động mặt đất 1.5.2 - 1.5.3 - Về chất lượng dịch vụ an toàn bảo mật Chất lượng thoại GSM phải có chất lượng nhu hệ thống di động tương tự trước điều kiện vận hành quốc tế Hệ thống có khả bảo mật, mã hóa thông tin người dùng mà không ảnh hưởng đến hệ số không ảnh hưởng đến thuê bao khác không dùng đến khả Về sử dụng tần số Hệ thống cho phép mức độ cao hiệu dải tần mà phục vụ vùng thành thị nông thôn dịch vụ phát triển Dải tần hoạt động 890 - 915 935 – 960 MHz Hệ thống GSM 900MHz phải tồn hệ thống dùng 900MHz trước Về mạng Kế hoạch nhận dạng dựa khuyến nghị CCITT (International Telegraph and Telephone Consulative Committee) - Kế hoạch đánh số dựa khuyến nghị CCITT - Hệ thống phải cho phép cấu trúc tỷ lệ tính cước khác nhận dùng mạng khác - Trung tâm chuyển mạch ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu tiêu chuẩn hóa quốc tế - Chức bảo vệ thông tin báo hiệu thông tin điều khiển mạng phải cung cấp hệ thống 1.6 Cấu trúc địa lý mạng 1.5.4 - Mọi mạng điện thoại cần cấu trúc định để định tuyến gọi đến tổng đài cần thiết cuối đến thuê bao bị gọi mạng di động, cấu trúc quan trọng tính lưu thông thuê bao mạng Trong hệ thống GSM, mạng chia thành vùng sau (hình 1): Hình – Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM a b 1.6.1 Các vùng phục vụ MSC/VLR Phân vùng vùng phục vụ MSC/VLR thành vùng định vị ô Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network) 10 Mạng thông tin di động công cộng mặt đát PLMN (Public Mobile Network) theo chuẩn GSM chia thành phân hệ sau: - Trạm di động MS (Mobile Station) Phân hệ trạm gốc BSS ( Base Station Subsystem) Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem) Phân hệ khai thác hỗ trợ ( Operation and Support Subsystem) 2.2.1 Trạm di động (MS – Mobile Station) Trạm di động (MS) bao gồm thiết bị trạm di động ME ( Mobile Equipment) khối nhỏ gọi modun nhận dạng thuê bao ( SIM – Subscriber Identity Module) Đó khối vật lý tách riêng, chẳng hạn IC Card gọi card thông minh SIM vói thiết bị trạm (ME – Mobile Equipment) hợp thành trạm di động MS SIM cung cấp khả di động cá nhân, người sử dụng lắp SIM vào máy điện thoại di động GSM truy nhập vào dịch vụ đăng kí Mỗi điện thoại di động phân biệt bơi số nhận dạng điện thoại di động IMEI ( International Mobile Equipment Identity) Card sim chứa số nhận dạng điện thoại di động IMSI (International Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, mật mã để xác thực thông tin khác IMEI IMSI hoàn toàn độc lập với để đảm bảo tính di động cá nhân Card SIM chống việc sử dụng trái phép mật số nhận dạng cá nhân (PIN) Trạm di động GSM thực chức năng: - Thiết bị vật lý để giao tiêp thuê bao di động với mạng qua đường vô tuyến Đăng ký thuê bao, chức thứ thuê bao phai có thể gọi SIM card Trừ số trường hợp đặc biệt gọi cấp cứu thuê bao truy nhập vào hệ thống cắm thể vào máy 2.2.2 Phân hệ trạm gốc (BSS – Base Station Subsystem) BSS giao diện trực tiếp với trạm di động MS thiết bị BTS thông qua giao diện vô tuyến Mặt khác BSS thực giao diện với tổng đài phân hệ chuyển mạch SS Tóm lại, BSS thực đấu nối với MS với tổng đài mà nhờ đấu nối người sử dụng trạm di động với người sử dụng viễn 14 thông khác BSS phải điều khiển, đấu nối với phân hệ vận hành bảo dưỡng OSS Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm: - TRAU (Trnscoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã phối hợp tốc độ BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc 2.2.2.1 Khối BTS (Base Tranceiver Station): Một BTs bao gồm thiết bị thu / phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten phận mã hóa giải mã giao tiếp với BSC BTS thiets bị trung giian mạng GSM thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến Mỗ BTS tạo hay số khu vực vùng phủ sóng định gọi tế bào (CELL) 2.2.2.2 KHối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit): Khối thích ứng chuyển đổi mã thông tin từ kênh vô tuyến ( 16Kb/s ) theo tiêu chuẩn GSM thành kênh thoại chuẩn (64Kb/s) trước chuyển đến tổng đài TRAU thiết bị mà trình mã hóa giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM tiến hành, thực thích ứng tốc độ trường hợp truyền số liệu TRAU phận BTS, lắp đặt cách xa BTS chí đặt BSC MSC 2.2.2.3 Khối BSC (Base Station Controler): BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều khiển từ xa Các lệnh chủ yếu lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến chuyển giao Một phía BSC nối với BTS, phía lại nối với MSC phân hệ chuyển mạch SS Giao diện BSC MSC giao diện A, giao diện giưa BTS BSC giao diện A.bis Các chức BSC: Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến quản lý Cell kênh logic chúng Các số liệu quản lý đưa BSC để đo đạc xử lý, chẳng hạn lưu lượng thông tin Cell, môi trường vô 15 tuyến, số lượng gọi bị mất, lần chuyển giao thành công thất bại Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước đưa vào khai thác, BSC lập cấu hình BTS ( số máy thu / phát TRX, tần số cho trạm ) Nhờ mà BSC có sẵn tập hợp kênh vô tuyến dành cho điều khiển nối thông gọi Điều khiển nối thông gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập giải phóng đấu nối tới máy di động MS Trong trình gọi, đấu nối BSC giám sát Cường độ tín hiệu, chất lượng đấu nối máy di động MS TRX gửi đến BSC Dựa vào mà BSC định công suất phát tốt nhật MS TRX để giảm nhiễu tăng chất lượng gọi tốt Trong trường hợp chuyển giao sang cell BSC khác phải nhờ trợ giúp MSC Bên cạnh đó, BSC điều khiển chuyển giao kênh Cell từ Cell sang kênh Cell khác trường hợp Cell bị nghẽn nhiều Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức quản lý cấu hình đường truyền dẫn tới MSC BTS để đảm bảo chất lượng thông tin Trong trường hợp có cố tuyến nao đó, tự động điều khiển tới tuyến dự phòng 2.2.3 Phân hệ chuyển mạch (SS – Switching Subsystem) Phân hệ chuyển mạch bao gồm khối chức sau: - Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC Thanh ghi định vị thường trú HLR Thanh ghi định vị tạm trú VLR Trung tâm nhậ thực AuC Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm chức chuyển mạch mạng GSM sở liệu cần thiết cho số liệu thuê bao quản lý di động thuê bao Chức SS quản lý thông tin người sử dụng mạng GSM với với mạng khác 16 2.2.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC: Tổng đài di động MSC (Mobile Services Switching Center) thường tổng đài lớn điều khiển quản lý số điều khiển trạm gốc BSC MSC thực chức chuyển mạch chính, nhiệm vụ MSC tạo kết nối xử lý gọi đến thuê bao GSM, mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS mặt khác giao tiếp với mạng ngoại qua tổng đại cổng GMSC (Gateway MSC) Chức tổng đài MSC: - Xử lý gọi (Call Processing) Điều khiển chuyển giao (Handover Control) Quản lý di động (Mobility Managnement) Tương tác mạng IWF(Internetworking Function): qua GMSC Hình 2.2 Chức xử lý gọi MSC Khi chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kết thuê bao di động, có hai trường hợp xảy ra: 1.a) Nếu gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN tổng đài sau phân tích số thoại biết gọi cho thuê bao di động Cuộc gọi định tuyến đến tổng đài GMCS gần 1.b) Nếu gọi khởi đầu từ trạm di động MS, MSC phụ trách ô mà trạm di động trực thuộc nhận tin thiết lập gọi từ MS thông qua BTS có số thoại thuê bao di động bị gọi MSC (hay GMSC) phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN) thuê bao bị gọi để tìm HLR nơi MS đăng ký MSC (hay GMSC) hỏi HLR thông tin để định tuyến đến MSC/VLR quản lý MS 17 HLR trả lời, MSC (hay GMSC) định tuyến lại gọi đến MSC cần thiết Khi gọi đến MSC này, VLR biết chi tiết vị trí MS Như vạy nối thông gọi mạng GSM, chức xử lý gọi MSC Để kết nối MSC với số mạng khác cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn mạng GSM với mạng Các thích ứng gọi chức tương tác IWF (Inter Networking Function) IWF bao gồm thiết bị để thích ứng giao thức truyền dẫn IWF thực chức MSC hay thiết bị riêng, trường hợp hai giao tiếp MSC IWF để mở 2.2.3.2 Bộ ghi định vị thường trú (HLR – Home Location Register): HLR sở liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài thông tin thuê bao, thông tin liên quan tới việc cung cấp dịch vụ viễn thông HLR không phụ thuộc vào vị trí thời thuê bao chứa thông tin vị trí thuê bao HLR bao gồm: - Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN Các thông tin thuê bao Danh sách dịch vụ mà MS sử dụng bị hạn chế Số hiệu VLR phục vụ MS 2.2.3.3 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR – Visitor Location Register): VLR có sở liệu chứa thông tin tất MS vùng phục phphục vụ MSC Mỗi MSC có VLR, thường thiết kế VLR, MSC Ngay MS lưu thông vào vùng MSC VLR liên kết với MSC yêu cầu số liệu MS từ HLR Đồng thời HLR thông báo MS vùng MSC Nếu sau MS muốn thực gọi, VLR có tất thông tin cần thiết để thiết lập gọi mà không cần hỏi HLR, coi VLR HLR phân bổ VLR chưa thông tin xác vị trí MS vùng MSC Nhưng thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ MSC số liệu liên quan đến hết giá trị 18 Hay nói cách khác, VLR sở liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin thuê bao vùng phục vụ MSC/VLR tham chiếu từ sở liệu HLR VLR bao gồm: - Cac số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI Số hiệu nhận dạng vùng định vị phục vụ MS Danh sách dịch vụ mà MS bị hạn chế sử dụng Tráng thái MS (bận: busy; rỗi: idle) 2.2.3.4 Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR – Equipment Identity Register): EIR có chức kiểm tra tính hợp lệ ME thông qua số liệu nhận dạng di động quốc tế (IMEI – International Mobile Equipment Identity) chứa số liệu phần cứng thiết bị Một ME có số IMEI thược ba danh sách sau: Nếu ME thuộc danh sách trắng (Write List) quyền truy nhập sử dụng dịch vụ đăng ký Nếu ME thuộc danh sách xám (Gray List), tức có nghi vấn cần kiểm tra Danh sách xám bao gồm ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất thiết bị) không nghiêm trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống Nếu ME thuộc danh sách đen (Black List), tức bị cấm không cho truy nhập vào hệ thông, ME thông báo máy 2.2.3.5 Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center): AuC nối với HLR, chức AuC cung cấp cho HLR tần số nhận thực khóa mật mã để sử dụng cho bảo mật Đường vô tuyến AuC cung cấp mã bảo vệ để chống nghe trộm, mã thay đổi riêng biết cho thuê bao Cơ sở liệu AuC ghi nhiều thông tin cần thiết khác thuê bao đăng ký nhập mạng đươc sử đụng để kiểm tra thuê bao yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng cách trái phép 2.2.4 Phan hệ khai thác bảo dưỡng (OSS) 19 OSS (Operation and Support System) thực chức chính: Khai thác bảo dưỡng mạng Quản lý thuê bao tính cước Quản lý thiết bị di động 2.2.4.1 Khai thác bảo dưỡng mạng: Khai thác: Là hoạt đọng cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi mạng tải hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao hai cell,v.v Nhờ nhà khai thác giám sats toàn chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng kịp thời nâng cấp Khai thác bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm đề xuất thời điểm thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng tương lai mở rộng vùng phủ sóng hệ thống viễn thông đại, khai thác dược thực máy tính tập trung trạm Bảo dưỡng: Có nhiệm vụ phát hiện, định vị sửa chữa cố hỏng hóc, có số quan hệ vói khai thác Các thiết bị hệ thống viễn thông đại có khả tự phát số cá cố hay dự báo cố thông qua kiểm tra Bảo dưỡng bao gồm hoạt động trường nhằm thay thiết bị có cố, việc sử dụng phần mềm điều khiển từ xa Hệ thống khai thác bảo dưỡng xây dựng nguyên lý TMN (Telecommunication Management Network – Mạng quản lý viễn thông) Lúc này, mặt hệ thống khai thác bảo dưỡng nối đến phần tử mạng viễn thông (MSC,HLR,VLR,BSC cá phần tử mạng khác trừ BTS) Mặt khác hệ thống khai thác bảo dưỡng nối tới máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người – máy Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống gọi trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC – Operation and Maintenance Center) 2.2.4.2 Quản lý thuê bao: Bao gồm hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ nhập xóa thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao phức tạp, bao gồm 20 nhiều dịch vụ tính bổ sung Nhà khai thác thâm nhập thông số nói Một nhiệm vụ quan trọng khác khai thác tính cước gọi gửi đến thuê bao Khi HLR, SIM-Card đóng vai trò phần quản lý thuê bao 2.2.4.3 Quản lý thiết bị di động: Quản lý thiết bị di động đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực IER luuw trữ toàn liệu liên quan đến trạm di động MS EIR nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lện thiết bị Trong hệ thông GSM EIR coi thuộc phân hệ chuyển mạch NSS 2.3 Giao diện vô tuyến Các kênh giao diện vô tuyến bao gồm kênh vật lý kênh logic 2.3.1 Kênh vật lý Kênh vật lý tổ chức theo quan niệm truyền dẫn Đối với TDMS GSM, kênh vật lý khe thời gian tần số sóng mang vô tuyến 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 kênh vật lý 200 KHz Dải tần bảo vệ biên rộng 200 KHz Ful (n) = 890,0 MHz + (0,2MHz) * n Fdl (n) = Ful(n) + 45MHz Với ≤ n ≤ 124 Các kênh từ – 124 gọi kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ARFCN (Absolute Ratio Frequency Channel Number) Kênh dải phòng vệ Vậy GSM 900 có 124 tần số 890,2MHz Mỗi dải thồng tần khung TDMS có khe thời gian Như vậy, số kênh vật lý GSM 9000 992 kênh 21 EGSM (GSM mở rộng E : extended) Hệ thống GSM nguyên thủy mở rộng băng tần thêm 10MHz (tương đương 50 kênh tần số) gọi EGSM: Dải tần số: 880 – 915 MHz cho đường lên uplink (từ MS đến BTS) 925 – 960 MHz cho đường xuống downlink (từ BTS đến MS) Ful (n) = 880,0 MHz + (0,2MHz) * n Fdl (n) = Ful(n) + 45MHz Với ≤ n ≤ 174 Kênh giải bảo vệ DCS 1800: DCS 1800 có số kênh tần số tăng gấp lần so với GSM 900 Dải tần số: 1710 – 1785 MHz uplink (từ MS đến BTS) 1805 – 1880 MHz downlink (từ BTS đến MS) Ful (n) = 1710 MHz + (0,2MHz) * (n – 511) Fdl (n) = Ful(n) + 95MHz Với 512 ≤ n ≤ 885 2.3.2 Kênh logic Kênh logic tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, kênh đặt vào kênh vật lý Các kênh logic đặc trưng thông tin truyền BTS MS Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: kênh lưu lượng TCH kênh báo hiệu điều khiển CCH 22 Hình 2.3 – Phân loại kênh logic - - Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng: Bm hay kênh lưu lượng toàn cốc (TCH/F), kênh mạng thông tin tiếng hay số liệu tốc độ 22,8 kbit/s Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh mang thông tin tốc độ 11,4 kbit/s Kênh điều khiển CCH (ký hiệu 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 Corection Channel): Kênh hiểu chỉnh tần số cung cấp tần số tham chiếu hệ thống cho trạm MS FCCH dùng cho đường xuống • SCH (Synchronous Channel): Kênh đồng khung cho MS 23 BCCH (Broadcast Control Channel): Kênh điều khiển quảng bá cung cấp tin tức sáu: Mã vùng định vị LAC (Location Area Code), mã mạng di động MNC (Mobile Network Code), tin tức tần số cell lân cận, thông số dải quạt cell thông số phục vụ truy cập  Kênh điều khiển chung CCCH: CCCH kenh thiết lập truyền thông BTS MS Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH • RACH (Random Access Channel), kênh truy nhập ngẫu nhiên Đó kênh hướng lên đẻ MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu thể hiển tin đầu MS gửi đến BTS trình liên lạc • PCH (Paging Channel, Kênh tìm gọi) BTS truyền xuống để gọi MS • AGCH ( Access Grant Channel): Kênh cho phép truy nhập AGCH, kênh hướng xuống, mang tin tức phúc đáp BTS tin yêu cầu kênh MS để thực kênh lưu lượng TCH kênh DCCH cho thuê bao  Kênh điều khiển riêng DCCH: DCCH kênh dùng hướng lên hướng xuống, dùng để trao đổi tin báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký thiết lập gọi, phục vụ bảo dưỡng kênh DCCH bao gồm: • Kênh điều khiển dàng riêng đứng SDCCH dùng để cập nhật vị trí thiết lập gọi • Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH, kênh hoạt động liên tục suốt liên lạc để truyền số liệu đo lường kiểm soát công suất • Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH, liên kết với kênh TCH hoạt động cách lấy lên khung FACCH dùng đẻ chuyển giao Cell Các mã nhận dạng sử dụng hệ thống GSM • 2.4 Trong GSM, phần tử mạng vùng phục vụ địa hóa số gọi mã (code) Trên phạm vi toàn cầu, hệ thống mã đơn trị (duy nhất) cho đối tượng lưu trữ rải rác tất phần tử mạng 24  Mã xác định khu vự LAI (Location Area Identity): LAI mã quốc tế cho khu vực, lưu trữ VLR thành phần mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI (Cell Global Identity) Khi thuê bao có mặt vùng phủ đố, nhận CGI từ BSS, so sánh LAI nhận trước để xác định xem đâu Khi hai số liệu khác nhau, MS nạp LAI cho nhớ Cấu trúc LAI sau: MCC MNC LAC Trong đó: • MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia nước có mạng GSM • MNC (Mobile Network Code): mã mạng GSM, quốc gia có mạng GSM quy định • LAC (Location Area Code): mã khu vực, dùng để nhận dạng khu vực mạng GSM  Các mã số đa dịch vụ toàn cầu (International ISDN Numbers): Các phần tử mạng GSM MSC, VLR, HLR/AUC, EIR, BSC có mã số tương ứng đa dịch vụ toàn cầu Mã điểm báo hiệu suy từ mã sử dụng cho mạng báo hiệu CCS7 mạng GSM.Riêng HLR/AUC có mã khác, gồm hai thành phần Một phần liên quan đến số thuê bao đa dịch vụ toàn cầu – MSISDN (International Mobile Subscriber ISDN Number) sử dụng việc thiết lập gọi từ mạng khác đến MS mạng Phần tử khác liên quan đến mã nhận dạng thuê bao di động quốc tế - IMSI (International Mobile Subscriber Indentity) lưu giữ AUC  Mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI: CGI sử dụng để MSC BSC truy nhập tế bào CGI = LAI + CI CI (Cell Identity) gồm 16bit dùng đẻ nhậ dạng cell phạm vi LAI CGI lưu giữ sở liệu MSC/VLR 25  Mã nhậ dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code): Cấu trúc mã nhận dạng trạm gốc sau: NCC (3 bits) BCC (3 bits) Trong đó: • NCC (Network Color Code): mẫ màu mạng GSM Được sử dụng để phân biệt với mạng khác nước • BCC (BTS Color Code): mã màu BTS Dùng để phân biệt kênh sử dụng tần số trạm BTS khác  Số thuê bao ISDN máy di động – MSSISDN ( Mobile Subscriber ISDN Number): Mỗi thuê bao di động có số máy MSISDN ghi danh bạ điện thoại Nếu số dùng cho tất dịch vụ viễn thông liên quan đến thuê bao gọi đánh số nhất, thuê bao sử dụng cho dịch vụ viễn thông số khác gọi đánh số mở rộng MSISND sử dụng MSC để truy nhập HLR cần thiết lập nối MSISDN có cấu trúc theo CCITT, E164 kế hoạch đánh số ISDN sau: CC Trong đó: • • • NDC SN CC (Country Code): mã nước, nơi thuê bao đăng ký nhập mạng ( Việt Nam CC = 84) NDC (National Destination Code): mã mạng GSM, dùng để phân biệt mạng GSM nước SN (Subscriber Number): số thuê bao, tối đa 12 số, có số để nhận dạng HLR 26  Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMSI (International Mobile Subscriber Identity): IMSI mã số cho thuê bao vùng hệ thống GSM IMSI ghi MS MS HLR bí mật với người sử dụng IMSI có cấu trúc sau: MCC MNC MSIN Trong đó: • • • •  MCC (Mobile Country Code): mã nước có mạng GSM, CCITT quy định để nhận dạng quốc gia mà thuê bao có mặt MNC (Mobile Network Code): mã mạng GSM MSIN (Mobile subscriber Identification Number): số nhận dạng thuê bao di động, gồm 10 số để nhận dạng thuê bao di động vùng dịch vụ mạng GSM, với số dùng để nhận dạng HLR MSIN lưu giữ cố định VLR tỏng thuê bao MS MSIN VLR sử dụng truy nhập HLR/AUC để tạo lập “ Hộ thường trú “ cho thuê bao Nhận dạng thuê bao di động cục - LMSI (Location Mobile Subscriber): Gồm octet VLR lưu giữ sử dụng LMSI cho tất thuê bao có mặt tạ vùng phủ sóng chuyển LMSI với IMSI cho HLR HLR sủ dụng LMSI cần chuyển mẩu tin liên quan đến thuê bao tương ứng để cung cấp dịch vụ  Nhận dạng thuê bao di động tạm thời – TMSI (Temporaly Mobile Subscriber Identity): TMSI VLR tự tạo sở dũ liệu với IMSI sau việc kiểm tra quyền truy nhập thuê bao chứng tỏ hợp lệ TMSI sử dụng với LAI để địa hóa thuê bao BSS truy nhập số liệu thuê bao sở liệu VLR 27  Số vãng lai thuê bao di động – MSRN (Mobile Station Roanming Number): MSRN VLR tạm thời tạo yêu cầu HLR trước thiết lập gọi đến thuê bao lưu động đến mạng Khi gọi kết thúc MSRN bị xóa Cấu trúc MSRN bao gồm CC, NDC số VLR tạm thời tự tạo  Số chuyển giao HON (Handover Number): Handover việc di chuyển nối mà không làm gián đoạn nối từ tế bào sang tế bào khác (trường hợp phức tạp chuyển giao tế bào thuộc tổng đài MSC khác nhau) Ví dụ thuê bao di chuyển từ MSC1 sang MSC2 mà sử dụng dịch vụ MSC2 yêu cầu VLR tạm thời tạo HON để gửi cho MSC1 MSC1 sử dụng HON để chuyển gọi nối sang cho MSC2 Sau hết thoại hay thuê bao rời khỏi vùng phủ sóng MSC1 HON bị xóa  Nhận dạng thiết bị di động quốc tế - IMEI (International Mobile Equipment Identity): IMEI hãng chế tạo ghi sẵn thiết bị thuê bao thuê bao cung cấp cho MSC cần thiết Cấu trúc củ IMEI: TAC FAC SNR Trong đó: • TAC (Type Approval Code): mã chứng nhận loại thiết bị, gồm ký tự, dùng để phân biệt với loại không cấp quyền TAC quản lý cách tập trung • FAC (Final Asembly Code): xác định nơi sản xuất, gồm ký tự • SNR (Serial Number): số Seri, dùng để xác định máy có TAC FAC 28 [...]... có mạng GSM • MNC (Mobile Network Code): mã của mạng GSM, do quốc gia có mạng GSM quy định • LAC (Location Area Code): mã khu vực, dùng để nhận dạng khu vực trong mạng 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 có một 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. .. nhận dạng sử dụng trong hệ thống GSM • 2.4 Trong GSM, mỗi phần tử mạng cũng như mỗi vùng phục vụ đều được địa chỉ hóa bằng một số gọi là mã (code) Trên phạm vi toàn cầu, hệ thống mã này là đơn trị (duy nhất) cho mỗi đối tượng và được lưu trữ rải rác trong tất cả các phần tử mạng 24  Mã xác định khu vự LAI (Location Area Identity): LAI là mã quốc tế cho các khu vực, được lưu trữ trong VLR và là một thành... bao đăng ký nhập mạng ( Việt Nam thì CC = 84) NDC (National Destination Code): mã mạng GSM, dùng để phân biệt các mạng GSM trong cùng một nước SN (Subscriber Number): số thuê bao, tối đa được 12 số, trong đó có 3 số để nhận dạng HLR 26  Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMSI (International Mobile Subscriber Identity): IMSI là mã số duy nhất cho mỗi thuê bao trong một vùng hệ thống GSM IMSI được ghi...  MCC (Mobile Country Code): mã nước có mạng GSM, do CCITT quy 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 di động, gồm 10 số để nhận dạng thuê bao di động trong các vùng dịch vụ của mạng GSM, với 3 số đầu tiên dùng để nhận dạng HLR MSIN được lưu giữ cố định trong VLR và tỏng thuê bao... giữa BTS và MS Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH và các kênh báo hiệu điều khiển CCH 22 Hình 2.3 – Phân loại kênh logic 1 - 2 - Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng: Bm hay kênh lưu lượng toàn cốc (TCH/F), kênh này mạng 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...Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới Phân cấp tiếp theo là vùng phục vu PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ Kết nối cá đường truyền giữa mạng di động GSC/PLMN và các mạng khác (cố định... Trạm di động ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ PSTN ( Public Switched Telephone Network) : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng CSPDN (Circuit Switched Public Dât Network) : Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng 2.2 Các thành phần chức năng trong hệ thống 13 Mạng thông tin di động công cộng mặt đát PLMN (Public Mobile Network) theo chuẩn GSM được chia thành... đến MSC cần thiết Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS Như vạy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM, đó là chức năng xử lý cuộc gọi của MSC Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng GSM với các mạng này Các thích ứng này gọi là chức năng tương tác IWF (Inter Networking Function) IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao... Ratio Frequency Channel Number) Kênh 0 là dải phòng vệ Vậy GSM 900 có 124 tần số bắt đầu từ 890,2MHz Mỗi dải thồng tần là một khung TDMS có 8 khe thời gian Như vậy, số kênh vật lý ở GSM 9000 sẽ là 992 kênh 21 2 EGSM (GSM mở rộng E : extended) Hệ thống GSM nguyên thủy được mở rộng mỗi băng tần thêm 10MHz (tương đương 50 kênh tần số) thì được gọi là EGSM: Dải tần số: 880 – 915 MHz cho đường lên uplink (từ... AuC Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng 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 mạng GSM với nhau và với mạng khác 16 2.2.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC: Tổng đài di động MSC (Mobile Services Switching