Đồ án Thực trạng mạng thông tin di động GMS tại Việt Nam

Sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ th«ng tin, ®Æc biÖt lµ th«ng tin di ®éng lµ mét b­íc ®ét ph¸ trong ngµnh khoa häc vµ th«ng tin liªn l¹c. víi lo¹i h×ng th«ng tin di ®éng, con ng­êi cã thÓ trao ®æi víi nhau mäi lóc mäi n¬i.Chóng ta biÕt rÇng c¸c m¹ng th«ng tin di ®éng ®• cã tõ ngh÷ng n¨m 1960 víi.hÖ thèng th«ng tin di ®éng t­¬ng tù sö dông kü thuËt FDMA (®a th©m nhËp ph©n chia theo tÇn så). Th¸ng 5-1987 c¸c n­íc ch©u ©u ®• cã b¶n ghi nhí ®­a ra mét quy ®Þnh cho m¹ng di ®éng sè toµn c©ï ch©u ©u sö dông kü thuËt TDMA (®a th©m nhËp ph©n chia theo thêi gian ).HÖ thèng th«ng tin di ®éng GSM ( th«ng tin di ®éng toan cÇu ) lµ mét tiªu chuÈn chung cho hÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng t¹i ch©u ¢u.1.2. hÖ thèng th«ng tin di ®éng t¹i viÖt nam :Th«ng tin di ®éng ®• ®­îc ®­a vµo viÖt nam t­ n¨m 1982 nh­ng thùc sù ph¸t triÓn tõ n¨m 1993. N­íc ta hiÖn nay dang tån t¹i song song2 m¹ng th«ng tin di ®éng chÝnh:-MOBIFONE cña VMS víi sè thuª bao ­íc tÝnh kho¶ng 5.000.000.-VINAPHONE cña GPC víi sè l­îng thuª bao ­íc tÝnh kho¶ng 5.000.000.Hai hÖ th«ng tin di ®éng MOBIFONE,VINAPHONE ®Òu cã m« h×nh ho¹t ®éng t­îng tù nhau.C¸ch hÖ théng m¹ng nµy ho¹t ®éng víi quy m« trªn toµn quèc ®­îc ph©n lµm ba vïng, mçi vïng ®­îc qu¶n lý bëi mét trung t©m riªng.

Chơng 1: giới thiệu mạng thông tin di đông I.1. Lịch sử phát triển mạng thông tin Di Động : Sự phát triển của công nghệ thông tin, đặc biệt là thông tin di động là một bớc đột phá trong ngành khoa học và thông tin liên lạc. với loại hìng thông tin di động, con ngời có thể trao đổi với nhau mọi lúc mọi nơi. Chúng ta biết rầng các mạng thông tin di động đã có từ nghững năm 1960 với.hệ thống thông tin di động tơng tự sử dụng kỹ thuật FDMA (đa thâm nhập phân chia theo tần sồ). Tháng 5-1987 các nớc châu âu đã có bản ghi nhớ đa ra một quy định cho mạng di động số toàn câù châu âu sử dụng kỹ thuật TDMA (đa thâm nhập phân chia theo thời gian ). Hệ thống thông tin di động GSM ( thông tin di động toan cầu ) là một tiêu chuẩn chung cho hệ thống điện thoại di động tại châu Âu. 1.2. hệ thống thông tin di động tại việt nam : Thông tin di động đã đợc đa vào việt nam t năm 1982 nhng thực sự phát triển từ năm 1993. Nớc ta hiện nay dang tồn tại song song2 mạng thông tin di động chính: - MOBIFONE của VMS với số thuê bao ớc tính khoảng 5.000.000. - VINAPHONE của GPC với số lợng thuê bao ớc tính khoảng 5.000.000. Hai hệ thông tin di động MOBIFONE,VINAPHONE đều có mô hình hoạt động tợng tự nhau.Cách hệ thộng mạng này hoạt động với quy mô trên toàn quốc đợc phân làm ba vùng, mỗi vùng đợc quản lý bởi một trung tâm riêng. Các đờng dữ liệu đợc truyền tải trên các đờng PCM 2Mbit/s. Các đờng báo hiệu là các luồng báo hiệu sồ kênh chung số 7 (CCSNo7). 1 Các trung tâm này độc lập, có thể liên lạc trực tiếp với quốc tế. - Trung tâm 1 quản lý Hà Nội và các tỉnh phíấ Bắc. - Trung tâm 2 quản lý thành phố Hồ Chí Minh va các tỉnh miền Nam. - Trung tâm 3 quản lý Đà nẵng và các tỉnh miền Trung. Tuy các trung tâm hoạt động riêng rẽ nhng nhờ có tính lu động của thông tin di động nên cho phép các thuê bao di động hoạt động o cac trung tâm khác nhau. 1.3. các đặc tính của mạng di động - sự đa dạng về các dịch vụ cho thuê bao trong hai lĩnh vực thoại va truyền số liệu. - sự tơng thích các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số đa dịch vụ ISND nhờ các giao diện đã đợc chuẩn hoá theo các tiêu chuẩn chung. - tự động cập nhật địng vị thuê bao. - Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các máy đầu cuối thông tin di động khác nhau nh máy xách tay máy cầm tay - sử dụng băng tần hoạt động 900 Mh Z và sử dụng đồng thời hai phơng thức truy nhập TDMA và FDMA. - Dễ dàng thích ứng với nhu cầu tăng nhanh của xã hội đẻ tối u hoá và mở rộng mạng lới nhờ kế hoạch sử dụng tần số, dung lợng. - Có cấu trúc phân lớp từ trên xuống dới dẽ dàng quản lý và vận hành. - tính bảo mật cao,đảm bảo cho cuộc gọi ở trạng thái tốt nhất có thể. 1.4. các dịch vụ viễn thông trong GSM Có ba loại dịch vụ viễn thông chính - bearer service. - teleservices. - supplementary. 1.4.1.bbearer service: Đây là dịch vụ chỉ dành riêng cho truyền số liệu và chỉ liên quan đến ba lớp thấp nhất trong mô hình tham chiếu OSI .Dịch vụ này cung cấp các mode và các tốc độ truyền số liệu mà các mạng số liệu hiện nay đang sử dụng. 2 1.4.2.teleservices: - Dịch vụ thoại (telephonny teeleservices ) dùng để truyền tín hiệu thoại giữa các thuê bao di động hay gia các thuê bao di động va mạng cố định. - Dịch vụ gọi khẩn cấp (Emergeeenc call ) dùng để thiết lập các cuộc nối giữa thuê bao di động với các trung tâm khẩn cấp thậm chí không cần SIM- Card nh gọi 113, 114 - Dịch vụ nhắn tin SMS (Short Message service ) cho phép thuê bao di động nhắn đợc các bản tin ngắn (chữ số )đợc gửi từ thuê bao di động khác hay từ mạng cố định. - Dịch vụ FAX (Automatic Faxsimile - Group 3 ) cho phép táI tạo lại các bản tin dới dạng viết tay, in hay tiêu chuẩn của CCITT ( Uỷ ban t vấn quốc tế về điện thoại và điện báo ). Các dịch vụ Bearer và teleserices đợc gọi là các dịch vụ viễn thông cơ bản.Ngoài ra theo khuyến nghi của GSM các dịch vụ bổ xung Supplementary Services đợc cung cấp nhằm làm phong phú thêm các dịch vụ viễn thông cơ bản. 1.4.3.Supplementary Services: - Dịch vụ CLIP (Call line Identification Presentation ): Dịch vụ nhận dạng đờng dây cho phép thuê bao bị gọi biết đợc thông tin về dịa chỉ của thuê bao chủ gọi. - Dịch vụ CLIR (Calling Line Idetification Restriction ): Dịch vụ nhận dạng đờng dây gọi có hạn chế cho phép thuê bao chủ gọi hạn chế thông tin địa chỉ của mình đối với thuê bao bị gọi khi sử dụng dịch vụ CLIR - Dịch vụ COLP ( Connected Line Idetification Presentation ): cho phép thuê bao chủ gọi Biết đợc thông tin địa chỉ của thuê bao đợc nối (Connected Subcriber ) trong giai đoạn. Thiết lập cuộc nối. Dịch vụ này cho phép thuê bao chủ gọi kiểm tra sự quay số của mình mầ còn chỉ ra những thông tin về truy nhập mạng. Ví dụ trong trờng hợp sử dụng dịch vụ Call Forwarding ( chuyển hớng cuộc gọi ) thuê bao chủ gọi biết đợc thông tin địa chỉ thuê bao mà cuộc gọi đợc chuyển đến. - Dịch vụ COLP( Connected Line Idetification Restriction ): cho phép thuê bao bị gọi hạn chế dịch vụ COLP của thuê bao chủ gọi. - Dịch vụ MCAD (Malicious Call Idetification ):cho phép thuê bao bị gọi yêu cầu một số thông tin từ mạng nh là số của thuê bao chủ gọi và bị gọi,ngày giờ cuộc gọi,ngày giờ yêu cầu dịch vụ MCID. 3 - Dịch vụ CFO (Call Forwarding Unconditional): cho phép thuê bao di động địng hớng lại tất cả các cuộc gọi đến sang một số khác. - Dịch vụ CFB (Call Forarding on Mobile Subcrriber Busy): cho phép các cuộc gọi đến bị định hớng lại nếu thuê bao di động đang bận. - Dịch vụ CFNRy ( call Forwarding on Mobile Subcriber not Reachable ): cho phép thuê bao di động địng hớng lại nếu thuê bao di động không trả lời trong một thời gian nhất định. - Dịch vụ CFRc (Call Forwarding on Mobile Subcriber not Reachable ): cho phép thuê bao di động định hớng lại cuộc gọi đến thuê bao đó không thực hiện kết nối đợc do một số nguyên nhân sau : +Tắc nghẽn :tất cả các kênh vô tuyến đã bị chiếm dụng. +Thuê bao di động không nhắn lại bản tin nhắn gọi. + Thuê bao di động đã rút SIM-Card ra và đang ở chế độ IMSI (nhận dạng thuê bao di động quốc tế )detach. - Dịch vụ CT (Call Transfer ): cho phép thuê bao di động chuyển một cuộc gọi đã đợc thiết lập tới một thuê bao thứ 3. - Dịch vụ Call waiting; cho phép thuê bao di đông ngắt quãng và sau đó lại tiếp tục cuộc gọi đã đợc thiết lập.Sau khi nghắt quãng, kênh đó sẽ sẵn sàng phục vụ cho cuộc gọi khác. - Dịch vụ CCBS ( conplection of Call to busy Subcriber ) : nếu một cuộc gọi không đợc thực hiện đợc vì lý do thuê bao bị gọi đang bận. Với dịch vụ CCBS mạng thông báo cho thuê bao chủ gọi khi thuê bao bị gọi trở lại trạng thái rỗi và nuế thuê bao chủ gọi mong muốn,cuộc gọi này sẽ đợc thiết lập lại. - Dịch vụ AOC ( Advice of Charge ): cho phép thuê bao di động thấy đợc những thông tin về cuuwowcs phí của mình. - Dịch vụ Reverse Charge : nếu thuê bao chủ gọi yêu cầu và thuê bao bị gọi đồng ý, c- ớc phi cho cuộc nối sẽ tính cho thuê bao bị gọi. - Dịch vụ cấm tất cả các thuê bao goi ra BAOC (Baring of All Ourgoing Calls ): sủ dụng dịch vụ này thuê bao bị động không thể thiết lập đợc các cuocj gọi ra (từ cuộc gọi khẩn cấp ). - Dịch vụ cấm các cuộc gọi quốc tế BOIC(Barring of All Outgoing Iternational Calls): thuê bao di động chỉ có thể thiết lập đợc các cuộc gọi trong nội bộ mạng hiện tại và các mạng cố định khác nếu sử dụng dịch vụ này. 4 - Dịch vụ cấm các cuộc gọi ra quốc tế ngoại trừ các cuộc gọi về mang di động tại nợc ma thuê bao đã đang ký BOIC EXHC (Baring of All Outgoing Iternationl Calls exept to Home PLMN Country). - Dịch vụ cấm tất cả các cuộc gọi vao BAIc (Baring of All Incoming Calls). - Dịch vụ nhóm ngời sử dụng khép kín CUG (Close User Group) : cho phép thuê bao di động hình thành một nhóm CUG bao gòm thuê bao di động khác và thuê và thuê bao của mạng cô định.khi đó các thành viên của CUG chỉ có thể thiết lập cuộc nối bên trong nhóm CUG mà thôi. 1.5.băng tần hoạt động trong Mạng GSM Hệ thống vô tuyến trong GSM hoạt động trong băng tần từ (890 960 )Mhz.Bang tần này lại đợc chia làm hai băng tần con, mỗi băng tần dùng với một mục đích khác nhau. - Bang tần lên (Uplink band) : từ 890 -915Mhz dùng cho kênh voo tuyến phát từ trạm di động MS đến hệ thống trạm thu phát gốc BTS. Băng tần xuống (Downlink band ): từ 935 -960 Mhz dùng cho kênh vô tuyến từ trạm thu phát gốc BTS đén trạm di động MS. Khoảng cách tần số là 20 Mhz giữa hai bâng tần la khoảng bảo vệ chống xâm lấn.Mỗi băng tần đều có độ rộng 25Mhz đợc chia thành 124 sóng mang, nên khoảng cách giữa hai sóng mang canh nhau la 200Khz. Nh vậy sẽ có 124 cặp sóng mang truyền theo hai hớng giữa trạm di động và trạm thu phát gốc BTS và khoảng cách tần số giữa hai sóng mang t- ơng ứng là 45Mhz. Hoạt động của hệ thóng dựa trên cơ sở ghép kênh theo thời gian, mỗi sóng mang là một kênh vô tuyến chứa 8TS( 8 khe thời gian TDMA).Mỗi khe thời gian là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa trạm di động Ms và mạng. Tuy nhiên, tốc độ kênh truyền không 5 ph¶I lµ 64 Kbit/s nh thêng lÖ ma tèc ®é truyÒn sè o tr¹m di ®éng chØ lµ 16Kbit/s víi tèc ®é toµn tèc (full-rate) vµ 6,5Kbit/s víi tèc ®é b¸n tèc(Half-rate). 6 Chơng II: cấu TRúC và thành phần của gsm. 2.1.cấu trúc chung của hệ thống gsm: Một hệ thống GSM có thể đợc chia thành nhiều hệ thống con sau đây : Hình 3: cấu trúc chung của GSM - Mạng và hệ thống con chuyển mạch (NSS: the Netwwork and Switching Subsystem) - hệ thống con trạm gốc (BSS : Base Station Subsystem). - Hệ thông con khai thác(OSS : Operation Subsytem). - Trạm di động (MS : Mobile Station ). 2.1.1. mạng và hệ thống con chuyển mạch NSS bao gồm các khối chức năng sau : - Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC : Mobile Services Switching Center ). - Bộ ghi dịch tạm trú ( VLR :Visitor Location Regster ). - bộ ghhi dịch thờng trú (HLR: Home Location Register). - trung tâm nhận thực (AUC:Au thentication Center ). - Bộ nhận dạng thiết bị (EiR: E quyipment Identity Register). - trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC : Gateway Mobile Services Switching Center). 2.1.2. hệ thống con tram j gốc BSS bao gồm các khối chức năng sau : Bộ điều khiển trạm gốc (Bsc:Base Statioller). - Tramj phát thu gốc (bts:Base Transcểiv Station ). 2.1.3. hệ thống con khai thác OS S thực hiện các chức năng sau Hệ thống con này thực hiện chức ngăng khai thác, bảo dỡng và quản lý cho toàn bộ hên thống. 7 2.1.4. trạm di động MS: Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng sau : - thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đờng vô tuyến. - Đăng Ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phảI có một thẻ gọi là SIM- Card. Trừ một số trờng hợp đặc biệt nh gọi cấp cứu . thuê bao chi có thể truy nhập vao mạng khi cắm thẻ này vào máy. 2.2. cấu trúc của các hệ thống con Mạng điẹn thoại đợc phân cấp về vùng hoạt động và các phần cứng quản lý tơng ứng nh các cấp của một cây th mục để dễ dàng vận hành quản lý.hệ thống GSM đợc chia thành hai phần: : - Mạng và hệ thống con chuyển mạch NSS. - Hệ thống con trạm gốc BSS. Mạng và hệ thống con chuyển mạch xử lý các cuộc gọi đến cũng nh các cuộc gọi đI. Hệ thống BSS đảm bảo đờng truyền vô tuyến giữa trạm di động MS với hệ thống Mỗi hệ thống trên lại chứa các khối chức năng và các khối này thực hiện các chức năng rieng của nó.Hệ thống GSMhoạt đoọng nh một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau đảm bao toàn bộ vùng phủ sóng. Dới đây là mô hình của hệ thống GSm. Hình 4 : Mô hìng của hệ thống GSM Trong đó: AUC: trung tâm nhậ thực. HLR:bộ ghi định vị thờng trú. VLR: bộ ghi định vị tạm trú. EIR: Bộ ghi nhậndạng thiết bị. 8 MDC: trung tâm chuyể mạch các dịch vụ BSC: Bộ điều khiển trạm gốc. Di động. MS: Trạm di động. BTS: trạm thu phat gốc. OMC: trung tâm khai thác và bảo NSS: mạng và hệ thống chuyển mạch. dỡng ISDN: mạng liên kết đa phơng tiện. BSS: hệ thống con trạm gốc. CSPDN: mạng sô liệu công cộng chuyển PSPDN: mạng số liệu công cộng mạch theo mạch. Chuyển mạch gói PLMN: Mạng di động công cộng mặt đất. PSTN:Mạng điện thoại chuyển Mạch công cộng. 2.2.1. mạng và hệ thống con chuyển mạch NSS Mạng và hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng nh các cơ sở dũ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản thông tin giữa những ngời sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng kác. 2.2.1.1.trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC : Mobile rvices Switching center ): ở NSS chức năng chuyển mạch chính đợc MSC thực hiện,nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những ngời sử dụng mạngGSM. Ngoài ra,GSMconf đảm nhận những vhuwcs năng dành riêng cho GSm, chủ yếu đợc quy định bởi phần mềm trong hệ thống và các giao diện với các phần tử khác (HLR,VLR,AC) MSC đợc nối với các mạng khác thông qua các MSC cổng. MSC có thể đợc coi nh một tổng đài. 2.2.1.2.bộ ghi dịch tạm trú (VLR: visitor location register ): Là hẹ thống lu giữ tạm thời tất cả các số liệu có liên quan tới các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của GSM và đồng thời lu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao đở mức độ chính xác hơn HLR. Thông thờng VLR đợc thiết kếngay trong MSC. Khi thuê bao di động tắt may hay rời khỏi vùng phuc vụ của MSC thi các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị.vì vậy có thể coi VLR là hệ thống lu giữ hộ khẩu tạm trúcủa các thuê bao di động. 2.2.1.3. bộ ghi dịch thờng trú (HLR: home lucation Register): Là hệ thống các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông mà thuê bao di động đăng ký. HLRcungx chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao di động.Thờng HLR là 1 máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhng 9 có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao di động. Vì vậy có thể coi HLR là nơI lu giữ hộ khẩu gốccủa thuê bao di động.HLR và VLR là cơ sở giữ liệu trong mạng GSM. 2.2.1.4.trung tâm kiểm soát quyền truy nhập mạng (AC: Acethendication center ): Lafcow sở giữ liệu các thông tin liên quan tới thuê bao di động khi thuê bao di động đăng ký nhập mạng và đợc sử dụng để kiểm tra khi thuê bao di động yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách tráI phép. 2.2.1.5. trung tâm nhận thực (AUC : Authentication Center ): Là một chức năng con của HLR, có nhiệm vụ cung cấp cho HLR các thông tin nhận thực, các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật và quản lý an toàn số liệu của các thuê bao di động đợc phép. 2.2.1.6.Bộ nhận dạng thiết bị (EIR : Equipment Identity Register ): EIR đợc nối với MSC thông qua một đờng báo hiệu,nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thuê bao di động, một thuê bao di động không đợc phép sẽ bị cấm truy nhập.việc nhận thức đăng ký thuê bao di động đợc thực hiện bằng các thông số từ AUC. 2.2.1.7.trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng 9GMSC: gateway Mobile servicis switching center ): Để thiết lập cuộc gọi đến ngời sử dụng GSM, trớc hết cuộc gọi phsir đợc định tuyến đến tổng đài cổng gọi Là GMSC.GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao di động và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao di động ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú ).GMSCcos một giao diện với các mạng bên ngoài với mạng GSM.Về phơng diện kinh tế,GMSC thờng đợc kết hợp với MSC. 2.2.2. hệ thống con trạm gốc BSS : Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của GSM.BSS có giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến.Vì thế nó bao gồm các thiết bi thu và phát đờng vô tuyếnvà quản các chức năng này.Mặt khác BSS thực hiện giao diện A với các tổng đài MSC.Tóm lại <BSS thực hiện đấu nối các trạm di động với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những ngời sử dụng các trạm di độngvới ngời sử dụng viễn thông khác.BSS cũng phảI đợc điều khiển và vì vậy nó đợc đầu nối với OSS. BSS gồm hai thiết bị : - trạm thu phát gốc BTS giao diện vô tuyến với thuê bao di động MS. 10 . giới thiệu mạng thông tin di đông I.1. Lịch sử phát triển mạng thông tin Di Động : Sự phát triển của công nghệ thông tin, đặc biệt là thông tin di động là. cho mạng di động số toàn câù châu âu sử dụng kỹ thuật TDMA (đa thâm nhập phân chia theo thời gian ). Hệ thống thông tin di động GSM ( thông tin di động