Mạng di động GSM

Nội dung trình bày: 1.Lịch sử hình thành phát triển hệ thống thông tin di động 2.Mạng di động tổ ong 3.Mạng di động toàn cầu GSM Lịch sử phát triển Hệ thống di động thử nghiệm lần vào năm 1933 Hệ thống sử dụng băng tần 35MHz có 10 kênh kênh có độ rộng 40KHz Hệ thống dùng cho cảnh sát cứu hỏa Hệ thống điều khiển tay chuyển mạch Năm 1946, hệ thống mở rộng hoạt động băng tần 150MHz Dịch vụ thương mại giới thiệu St.Louis,Missouri cuối năm có mặt 25 thành phố Mĩ Đến năm 1956, hệ thống mở rộng thêm 10 kênh băng tần 150MHZ 12 kênh băng tần 450MHz Năm 1964, hệ thống đời có tên MJ Hệ thống hoạt động băng tần 150MHz có 11 kênh Lúc đầu kênh có độ rộng 120KHz, sau giảm xuống 30KHz cách khoảng 5KHz Mỗi vùng phủ sóng đặt máy phát FM,có công suất khoảng 500W.Vùng phục vụ lúc có bán kính khoang 25 miles Sự tái sử dụng tần số thực máy phát có khoảng cách khoảng 75 miles Chuyển mạch hệ thống hoàn toàn tay Hệ thống thông tin di động hệ thứ nhất(1G) - - - Các hệ thống thông tin hệ thứ (1G) hoạt động dải tần số 450-900 MHz, sử dụng phương pháp điều chế FM phương pháp truy cập FDMA, có mục đích truyền thoại Các hệ thống sử dụng kĩ thuật tương tự nên chất lượng thoại không cao,bị ảnh hưởng lớn nhiễu hạn chế đáng kể số lượng người sử dụng Các hệ thống thông tin di động hệ đầu tiên: Hệ thống AMPS ( Advanced Mobile Phone Service): Hệ thống dịch vụ điện thoại di động tiên tiến Mĩ Hệ thống TACS ( Total Access Communications System): Hệ thống thông tin truy cập tổng thể vương quốc Anh Hệ thống NMT ( Nordic Mobile Telephone ): Hệ thống thông tin di động Bắc Âu Hệ thống thông tin di động hệ thứ nhất(1G) Hệ thống AMPS( Advanced Mobile Phone Service) Các thông số kĩ thuật chính:  Dải tần thu: 869-894 MHz Dải tần phát: 824-849 MHz Độ rộng phổ kênh: 30kHz Số lượng kênh: 832 Phương pháp truy cập : FDMA Phương pháp ghép kênh: FDD  Phương thức điều chế:     Dải tần: điều tần FM Hệ thống thông tin di động hệ thứ hai(2G) Các hệ thống thông tin hệ thứ hai 2G có nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ thứ 1G Các ưu điểm vượt trội việc sử dụng công nghệ số cho phép cải thiện chất lượng thông tin tăng số lượng người sử dụng Các hệ thống sử dụng băng tần 450-900MHz sử dụng kết hợp phương pháp đa truy cập theo thời gian tần số (TDMA / FDMA) đa truy cập theo mã tần số (CDMA / FDMA) làm tăng số lượng người sử dụng Các phương thức điều chế số GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) , pi/4 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) làm tăng chất lượng thông tin Không có thêm dịch vụ di động SMS,Fax dịch vụ bổ xung cho thoại… GSM DCS -           GSM (Global Services Mobile Communications): Hệ thống thông tin di động toàn cầu xuất châu Âu năm 1991 DCS ( Digital Communication System) : Hệ thống thông tin số xuất châu Âu năm 1993 Nó tương tự GSM hoạt động tần số 1800MHz nên gọi GSM1800 GSM GSM1800 Dải tần: Dải tần thu: 935-960MHz 1805-1880MHz Dải tần phát: 890-915MHz 1710-1785mHz Số lượng kênh: 124 1600, 3user/channel Số khe thời gian: Độ rộng phổ kênh: 200kHz Phương pháp truy cập : TDMA/FDM Phương pháp ghép kênh: FDD Phương thức điều chế: GMSK Bộ lọc sử dụng: lọc Gaussian hệ số 0,3 Mã hóa thoại : 13kbit/s dùng mã hóa RPE-LTP Tốc độ bit: 270.833kbit/s IS-54 IS-136           Vào năm 1992, Bắc Mĩ, hệ thống điện thoại tế bào hệ thứ xuât gọi hệ thống IS-54 sử dụng kĩ thuật đa truy nhập theo thời gian TDMA với khe thời gian cho kênh Hệ thống IS-136 hay gọi hệ thống D-AMPS phát triển hệ thống tương tự AMPS sử dụng băng tần chuẩn IS-54 Dải tần: Dải tần thu: 869-894MHz Dải tần phát: 824-849MHz Độ rộng phổ kênh: 30kHz Số lượng kênh: 832 Số khe thời gian: Phương pháp truy cập : TDMA Phương pháp ghép kênh: FDD Phương thức điều chế: pi/4 DQPSK Bộ lọc sử dụng: Cosin nâng Mã hóa thoại : 8Kbps Tốc độ bit: 48,6Kbps IS-95 hay CDMA One          Dải tần: Dải tần thu: 869-894MHz Dải tần phát: 824-849MHz Độ rộng phổ kênh: 250kHz Số lượng kênh: 20 Phương pháp truy cập : CDMA/FDMA Phương pháp ghép kênh: FDD Phương thức điều chế: QPSK / OQPFK Bộ lọc sử dụng: Cosin nâng Mã hóa thoại : < 9,6Kbps Tốc độ bit: 48,6Kbps Các hướng phát triển từ 2G lên 3G Hệ thống thông tin di động hệ 2.5G Hệ thống GPRS Hệ thống EDGE Kiến trúc mạng GSM MSC (Mobile Switching Center) trung tâm chuyển mạch có nhiệm vụ điều phối việc thiết lập gọi đến người sử dụng mạng GSM MSC việc giao tiếp với BSS giao tiếp với mạng MSC giao tiếp với mạng gọi MSC cổng (GMSC) Để kết nối MSC với mạng khác cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn GSM với mạng Các thích ứng gọi chức tương tác IWF( Interworking Function) bao gồm thiết bị để thích ứng giao thức truyền dẫn Kiến trúc mạng GSM HLR VLR HLR( Home Location Register) hệ thống sở liệu thuê bao mạng di động công cộng mặt đất PLMN Có thể có HLR đặt trung tâm xác định vị trí nhiều HLR đặt rải rác mạng VLR (Visitor Location Register) lưu giữ tạm thời thông tin thuê bao nằm vùng phục vụ MSC tương ứng VLR lưu giữ số liệu vị trí thuê bao cách xác HLR Khi có MS có nhu cầu phục vụ, VLR yêu cầu thông tin MS từ HLR lưu giữ nhớ vùng phục vu Đồng thời MSC vùng phuc vụ báo tin cho HLR vị trí MS để định tuyến gọi cách xác Kiến trúc mạng GSM Quản lí thiết bị di động thực đăng kí nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) EIR lưu giữ tất liệu liên quan đến trạm di động MS EIR nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra phép hoạt động thiết bị Quản lí thuê bao bao gồm hoạt động quản lí đăng kí thuê bao thông qua trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center) AuC quản lí thông tin nhận thực mật mã liên quan đến cá nhân thuê bao dựa khóa bí mật Trung tâm khai thác bảo dưỡng OMC (Operations and Maintenance Center) có nhiệm vụ theo dõi giám sát hoạt động mạng, kịp thời sửa chữa cố nâng cấp mạng, nâng cao chất lượng phục vụ Sơ đồ khối chức hệ thống GSM Mã hóa tín hiệu thoại: Tiếng nói sau qua mã hóa PCM 13bit đưa vào mã hóa dự báo RPE-LTP (Regular Pulse Excitation with Long-Term Predictor) Các hệ số mã hóa thay đổi theo chu kì nhờ vào việc phân tích khung thoại phát trước Các hệ số với tín hiệu thay đổi tín hiệu vào khỏi lọc LTP truyền chúng dùng để tái tạo lại tín hiệu thoại máy thu Mã hóa tín hiệu thoại: Sơ đồ khối mã hóa dự báo RPE-LTP Mã hóa tín hiệu thoại: Bộ mã hóa RPE-LTP bao gồm lọc dự báo tuyến tính: ngắn hạn STP( short-term predictor ) dài hạn LTP( long-term predictor ) Cứ 20ms,bộ mã hóa đọc 160 mẫu 13bit,loại bỏ thành phần chiều, sau phân tích chúng để nhận hệ số lọc STP Tín hiệu lại sau lọc STP đưa vào lọc LTP Tín hiệu lọc LTP so sánh với tín hiệu lọc STP Tín hiệu sau so sánh lọc thông thấp đưa tới Decimator Đầu Decimator gồm tín hiệu,một tín hiệu lượng tử hóa truyền tới mã hóa kênh tín hiệu dùng để thay đổi hệ số lọc LTP Trong 20ms, số bit truyền 45x5+9x5+36=260 bit Ta có tốc độ bit 13Kbps Mã hóa kênh: Mã hóa kênh cho tín hiệu thoại với tốc độ đầy đủ: Mã hóa kênh: Mã hóa kênh cho liệu 9.6Kbps Ghép xen( Interleaving ) Điều chế GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Điều chế GMSK trường hợp đặc biệt điều chế CPFSK (continuous-phase frequency shift keying) Tín hiệu số qua điều chế FSK gán cho tần số tương ứng với +1 -1 Hệ số điều chế Điều chế GMSK Bộ lọc Gauss có hàm truyền Điều chế GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Điều chế GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Các kênh Logic 1, Traffic Channels(TCH) 2, Signaling Channels A, Broadcast Control Channel(BCCH) Synchronization Channel(SCH) Frequency Correction Channel(FCCH) B, Common Control Channels(CCH) Paging Channel(PCH) Random Access Channel(RACH) Access Grant Channel(AGCH) C, Dedicated Control Channels(DCCH) Stand-alone Dedicated Control Channel(SDCCH) Associated Control Channel(ACCH) Cấu trúc khung khe thời gian ... vào tỉ số D/R, với R bán kính cell Mạng di động toàn cầu GSM  Lịc sử hình thành phát triển  Các dịch vụ mạng GSM  Các đặc điểm mạng GSM  Kiến trúc mạng GSM  Sơ đồ khối chức  Các kênh Logic... tin di động toàn cầu xuất châu Âu năm 1991 DCS ( Digital Communication System) : Hệ thống thông tin số xuất châu Âu năm 1993 Nó tương tự GSM hoạt động tần số 1800MHz nên gọi GSM1 800 GSM GSM1800... triển từ 2G lên 3G Hệ thống thông tin di động hệ 2.5G Hệ thống GPRS Hệ thống EDGE Hệ thống thông tin di động hệ thứ (3G) Hệ thống CDMA 2000 Hệ thống WCDMA Mạng di động tổ ong  Đặc điểm chung  Phân