Điện tử viễn thông slide 5 he thong GSM khotailieu

Hệ thống GSM ™ NỘI DUNG: ) Giới thiệu tổng quan GSM ) Cấu trúc địa lý hệ thống ) Cấu trúc khối hệ thống ) Giao diện vô tuyến hệ thống GSM GV: Trần Nhựt Khải Hoàn Bài giảng Mạng TT di động Slice Tài liệu tham khảo ) Raymond Steele, Chin Chun Lee and Peter Gould - GSM CdmaOne & 3G systems - Chapter & - John Wiley & Son Ltd - 2001 ) Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking Morgan Kaufmann - 2007 ) Hoàng Anh Dũng - Tối ưu hoá hệ thống di động GSM - Đồ án tốt nghiệp 2007 - Đại học Bách khoa Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice Tổng quan GSM ™ Bối cảnh: Nhiều hệ thống tế bào khơng tương thích ™ ⇒ CEPT → GSM - Groupe Special Mobile (1982): Nhằm định nghĩa hệ thống di động xuyên châu Âu ™ 1987: thoả thuận sơ MoU GSM 13 nhà khai thác ký kết → đổi tên GSM (Global System for Mobile communication); ™ 1989: có 296 nhà vận hành 110 quốc gia ký kết MoU → ETSI (European Telecommunications Standards Institute) chuẩn hoá ™ 1990: Tiêu chuẩn GSM giai đoạn ™ 1991: Ra đời Châu Âu, ứng dụng thoại SMS ™ 1997: GSM giai đoạn 2; fax liệu dễ dàng ™ 1998: Hoàn chỉnh GSM; nhiều dịch vụ đời, GPRS Bài giảng Mạng TT di động Slice Cấu trúc địa lý hệ thống GSM PLMN: Public Land Mobile Network MSC: Mobile Service Switching Center Nguồn: Hoàng Anh Dũng - Đồ án tốt nghiệp - Tối ưu hoá hệ thống GSM Bài giảng Mạng TT di động Slice Ý nghĩa vùng ™ Vùng phục vụ GSM: toàn vùng quốc gia thành viên sử dụng hệ thống GSM; máy di động GSM mạng GSM khác sử dụng nhiều nơi giới ™ Vùng PLMN: vùng nhà cung cấp dịch vụ di động, quốc gia có hay nhiều vùng ™ Vùng MSC: vùng quản lý MSC; PLMN có hay nhiều MSC ™ Vùng định vị LA (Location Area): vùng mà MS di chuyển tự mà khơng cập nhật vị trí cho MSC/VLR điều khiển vùng định vị Vùng định vị phần vùng phục vụ MSC/VLR ™ Cell: Vùng mà MS di chuyển mà khơng cần cập nhật vị trí Bài giảng Mạng TT di động Slice Sự phân vùng chia ô VLR: Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú MSC:Mobile Service Switching Center - Tổng đài di động GMSC: Gateway MSC LA: Location Area - Vùng định vị LAI: Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị LAI = MCC + MNC + LAC MCC: Mobile Country Code MNC: Mobile Network Code LAC: Location Area Code Nguồn: Hoàng Anh Dũng - Đồ án tốt nghiệp - Tối ưu hoá hệ thống GSM Bài giảng Mạng TT di động Slice Cấu trúc khối hệ thống GSM OMC: Operations & Maintenance Centre ME: Mobile Equipment AUC: Authentication Centre SIM: Subscriber Identity Module EIR: Equipment Identity Register HLR: Home Location Register Nguồn: Hoàng Anh Dũng - Đồ án tốt nghiệp - Tối ưu hoá hệ thống GSM Bài giảng Mạng TT di động Slice Cấu trúc khối hệ thống GSM ADC: Administration Center NMC: Network Management Center Nguồn: Raymond Steele, Chin Chun Lee and Peter Gould - GSM CdmaOne & 3G systems - Chapter Bài giảng Mạng TT di động Slice Các thành phần GSM ) MS: Mobile Station ) BSS: Base Station Subsystem ) SS: Switching Subsystem ) OSS: Operation & Support Sybsystem Bài giảng Mạng TT di động Slice MS: Mobile station ) Gồm ME (Mobile Equipment) SIM (Subscriber Identity Module) ) Các ME phân biệt IMEI (International Mobile Equipment Identity) ) SIM Non-volatile memmory chứa IMSI (International Subcriber Identity), mật mã (PIN) để xác thực, ngôn ngữ hiển thị, cipher key generation algorithm thông tin khác ) IMSI: không 15 số thập phân, bao gồm: ) số đầu MCC (Mobile country code) ) số kế MNC (Mobile network code) ) Các số lại MSIN (Mobile Subscriber Identification Number) Bài giảng Mạng TT di động Slice 10 BSS: Base station subsystem ) BTS (Base Transceiver Station): giao tiếp với MS qua giao diện radio Um ) Hoạt động modem radio ) Một BTS xác định vùng phủ sóng cell ) Đóng vai trò phụ việc định vị MSs ) BSC (Base Station Controller): quản lý BTSs ) Thiết lập giải phóng kết nối với MSs ) Quản lý Handover ) Điều khiển công suất phát MSs ) Có thể quản lý đến 40 BTSs Bài giảng Mạng TT di động Slice 11 SS: Switching Subsystem ) MSC (Mobile Services Switching Center) GMSC (Gateway MSC) ) Cơ sở liệu hệ thống GSM: ) HLR (Home Location Register) ) AuC (Authentication Center) ) VLR (Visitor Location Register) ) EIR (Equipment Identity Register) Bài giảng Mạng TT di động Slice 12 MSC (Mobile Services Switching Center) ) tổng đài quản lý điều khiển BSCs ) nơi chuyển mạch tất gọi tới/ từ MSs (như tổng đài cố định) ) Quản lý di chuyển MSs: location registration Handover ) Mỗi MSC quản lý vài chục BSCs; vài trăm ngàn MSs ) Giao diện A với BSCs E với MSCs khác → Operators sử dụng MSCs nhiều nhà sản xuất khác ) Gateway-MSC dùng để giao tiếp với mạng khác Bài giảng Mạng TT di động Slice 13 HLR (Home Location Register) ) Lưu trữ lâu dài thông tin chi tiết MS, bao gồm: ) Các dịch vụ mà thuê bao truy nhập ) Thông tin chi tiết vùng MSC quản lý MS ) Các thông tin nhận dạng MSs: IMSI (International Subcriber Identity) MSISDN (Mobile station international ISDN) ) Mỗi thuê bao GSM có CSDL HLR ) HLR kết nối với MSC giao diện C Bài giảng Mạng TT di động Slice 14 AuC (Authentication center) ) Lưu trữ thông tin phục vụ cho chức bảo mật GSM ) Cung cấp cho HLR thông số: ) Thông tin nhận thực th bao ) Mã hố kênh vơ tuyến ) Các thơng tin mã khố giải thuật an ninh mạng ) Chỉ giao tiếp với HLR qua giao diện H Bài giảng Mạng TT di động Slice 15 VLR (Visitor Location Register) ) Gắn liền với MSC(s) ) Lưu trữ tạm thông tin MSs mà MSC(s) tương ứng quản lý, bao gồm: ) Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN ) Số hiệu nhận dạng vùng định vị phục vụ MS ) Danh sách dịch vụ mà MS bị hạn chế sử dụng ) Trạng thái MS ( bận: busy; rỗi: idle) ) Các giao diện: D với HLR, B với MSC G với VLRs khác ) Ch.năng: CSDL p.bố, hạn chế truy cập HLR Bài giảng Mạng TT di động Slice 16 EIR (Equipment Identity Register) ) Kiểm tra tính hợp lệ ME thông qua IMEI ) EIR phân loại IMEI làm danh sách: ) White list: MS có quyền truy cập sử dụng dịch vụ hệ thống ) Grey list: có nghi vấn, cần kiểm tra ) Black list: cấm không cho truy nhập hệ thống ) Các MS bị cấm sử dụng Emergency calls ) Hệ thống kiểm tra IMEI thời điểm ) EIR kết nối với MSC qua giao diện F Bài giảng Mạng TT di động Slice 17 OSS: Operation & Support Sybsystem ) thành phần quan trọng hệ thống viễn thông ) Phát xử lý cố nhanh chóng hiệu ) Bao gồm thành phần: ) khai thác & bảo dưỡng mạng (OMC: Operations & Maintenance center); gắn liền với NSS BSS ) quản lý mạng tính cước (NMC: Network Management Center) ) điều hành (ADC: Administration Center) Bài giảng Mạng TT di động Slice 18 Giao diện vô tuyến - Radio interface ™ Định nghĩa phương thức MS thông tin với BTS ™ Nội dung: ) Sơ đồ điều chế Tần số sử dụng hệ thống GSM ) Điều chế GMSK ) Tần số sử dụng vị trí sóng mang ) Cơng suất phát MS BTS ) Suy hao đường truyền cách tính ) Các kênh vật lý logic hệ thống ) Quá trình coding, interleaving, & cyphering Bài giảng Mạng TT di động Slice 19 Sơ đồ điều chế Nguồn: Raymond Steele, Chin Chun Lee and Peter Gould - GSM CdmaOne & 3G systems - Chapter Bài giảng Mạng TT di động Slice 20 Bài tập Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications and Networking - Chapter - page 270 Bài giảng Mạng TT di động Slice 27 Sóng mang GSM ) GSM kết hợp FDMA TDMA ) Primary GSM900 band: 890-915Mhz Up 935-960Mhz Down ) E-GSM900: 880-915Up 925-960Mhz Down ) Hệ thống DCS1800: 1710-1785Up 1805-1880 Down Bài giảng Mạng TT di động Slice 28 Bảng chia tần số GSM ™ Fl(n): tần số sóng mang (lower frequency uplink) ™ Fu(n): tần số sóng mang (upper frequency downlink) Nguồn: Raymond Steele, Chin Chun Lee and Peter Gould - GSM CdmaOne & 3G systems - Chapter Bài giảng Mạng TT di động Slice 29 Các mức công suất MS Handheld units Vehicular units ™ mức GSM900; mức DCS1800 ™ Mỗi MS giảm công suất step 2dB xuống đến mức minimum 5dBm (3.2mW) GSM900 0dBm (1mW) DCS1800 ™ Công suất phát MS điều khiển BTS Nguồn: Raymond Steele, Chin Chun Lee and Peter Gould - GSM CdmaOne & 3G systems - Chapter Bài giảng Mạng TT di động Slice 30 Các mức công suất BTS Adjusted → 15 steps (2dB/step) Phase Phase Nguồn: Raymond Steele, Chin Chun Lee and Peter Gould - GSM CdmaOne & 3G systems - Chapter Bài giảng Mạng TT di động Slice 31 Suy hao đường truyền cách tính Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 48 Bài giảng Mạng TT di động Slice 32 Suy hao không gian tự Công suất thu: Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 48 Bài giảng Mạng TT di động Slice 33 Suy hao không gian tự Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 50 Bài giảng Mạng TT di động Slice 34 Suy hao không gian tự Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 49 Bài giảng Mạng TT di động Slice 35 Ví dụ suy hao không gian tự Nguồn: Bài giảng Thông tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 36 Suy hao qua bề mặt phản xạ Mơ hình đường Nguồn: Bài giảng Thông tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 37 Ví dụ Mơ hình đường Nguồn: Bài giảng Thơng tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 38 Một số Mơ hình suy hao đường truyền ) Okumura/ Hata Model (Europe/ North America) ) Cost 231 Model (Recommended by ETSI - European Telecommunications Standards Institute - for use in Personal Communication Network/ Personal Communication System - PCN/PCS) ) IMT - 2000 Model (for indoor office environment, outdoor to indoor pedestrian environment, and vehicular environment) Bài giảng Mạng TT di động Slice 39 Okumura/ Hata Model Đô thị Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 67 Bài giảng Mạng TT di động Slice 40 Okumura/ Hata Model Ngoại ô Nông thôn Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 67 Bài giảng Mạng TT di động Slice 41 Ví dụ: Okumura/ Hata Model Nguồn: Bài giảng Thông tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 42 Cost 231 Model Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 68 Bài giảng Mạng TT di động Slice 43 Cost 231 Model Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 69 Bài giảng Mạng TT di động Slice 44 Cost 231 Model Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 69 Bài giảng Mạng TT di động Slice 45 Cost 231 Model Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 69 Bài giảng Mạng TT di động Slice 46 Cost 231 Model Nguồn: PMViệt - VTMTú - Thiết kế hệ thống WLL CDMA Bài giảng Mạng TT di động Slice 47 Ví dụ: Cost 231 Model Nguồn: Vijay K.Garg - Wireless communications & Networking - Ch - page 69 Bài giảng Mạng TT di động Slice 48 Cost 231 - Hata Model Nguồn: Bài giảng Thông tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 49 Suy hao nhiễu xạ - diffraction Nguồn: Bài giảng Thông tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 50 Suy hao nhiễu xạ - diffraction Nguồn: Bài giảng Thông tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 51 Suy hao nhiễu xạ - diffraction Nguồn: Bài giảng Thông tin di động - ĐHBK Hà Nội Bài giảng Mạng TT di động Slice 52 Các kênh vật lý & logic hệ thống ) Physical channel ) Logical channel ) Traffic channel ) Control channel Bài giảng Mạng TT di động Slice 53 Các kênh logic traffic Frequency Correction Channel Synchronous Channel Broadcast control Broadcast Control Channel Random Access Channel Common CCH Access Grant Channel Paging Channel Stand-alone dedicated control Ch fast associated control channel Dedicate CCH slow associated control channel Bài giảng Mạng TT di động Slice 54 Biểu thức điều chế MSK Bài giảng Mạng TT di động Slice 55 ... Slice 27 Sóng mang GSM ) GSM kết hợp FDMA TDMA ) Primary GSM9 00 band: 890-915Mhz Up 9 35- 960Mhz Down ) E -GSM9 00: 880-915Up 9 25- 960Mhz Down ) Hệ thống DCS1800: 1710-1785Up 18 05- 1880 Down Bài giảng... thuê bao GSM có CSDL HLR ) HLR kết nối với MSC giao diện C Bài giảng Mạng TT di động Slice 14 AuC (Authentication center) ) Lưu trữ thông tin phục vụ cho chức bảo mật GSM ) Cung cấp cho HLR thông. .. nghiệp - Tối ưu hoá hệ thống GSM Bài giảng Mạng TT di động Slice Ý nghĩa vùng ™ Vùng phục vụ GSM: toàn vùng quốc gia thành viên sử dụng hệ thống GSM; máy di động GSM mạng GSM khác sử dụng nhiều nơi