CHƯƠNG I – Tổng quan về thông tin di động GSM . . 2 1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 3 1.2 Các đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin di động 5 1.3 Cấu trúc của hệ thống thông
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan trọngkhông thể thiếu được, nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con người nắmbắt nhanh chóng các giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất đa dạng và phong phú Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu công nghệ Điện Tử - Tin Học -Viễn Thông làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ từng phút, nó tạo ra một trào lưu"Điện Tử – Tin Học – Viễn Thông" trong mọi lĩnh vực ở thế kỷ 21.
Lĩnh vực Thông Tin Di Động cũng không nằm ngoài trào lưu đó Cùng với nhiều côngnghệ khác nhau Thông Tin Di Động đang không ngừng phát triển đáp ứng nhu cầu thông tinngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng, tạo nhiều thuận lợi về thời gian cũng nhưkhông gian Chắc chắn trong tương lai Thông Tin Di Động sẽ được hoàn thiện nhiều hơnnữa để thoả mãn nhu cầu thông tin tự nhiên của con người.
Trên cơ sở những kiến thức đã tích luỹ được qua 3 năm học tập chuyên ngành Điện
Tử Viễn Thông tại trường … và gần hai tháng thực tập tại …, em đã hoàn thành bản báo
cáo thực tập tốt nghiệp này.
Trong bản báo cáo này em đã nêu các phần như sau:- Tổng quan về hệ thống GSM
- Các kỹ thuật đa truy cập trong thông tin di động
- Các dịch vụ được cung cấp qua hệ thống thông tin di động- Các mạng thông tin di động trong nước
Để hoàn thành bản báo cáo này em xin chân thành cảm ơn thầy giáo … đã tận tình
hướng dẫn em trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp Em cũng xin chân thành cảm ơn sự
giúp đỡ nhiệt tình của đài trưởng … cùng các cán bộ thuộc … trong suốt quá trình thực tập.
Trang 2CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM ( Global System For Mobile
Communication) là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di động Dịch vụ GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên 212 quốc gia và vùng lãnh thổ Các mạng thong tin di đông GSM cho phép có thể roaming với nhau, do đó những máy điện thoại di động GSM khác nhau có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động trên thế giới Khả năng phủ sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng điện thoại di động của họ ở nhiều vùng trên thế giới GSM khác với chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi Nó được xem như là một hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai (second generation, 2G) GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi
3rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng về phía quan điểm của khách hàng, lợi thếchính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng GSM cho phép nhà điều hành mạng có thể sẵn sàng dịch vụ ở khắp nơi, vì thế người sử dụng có thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.
Trang 3
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Thông tin di động là hệ thống liên lạc thông qua sóng điện, vừa liên lạc vừa di chuyển được Các dịch vụ của điện thoại di động cho đến đầu những năm 1960 mới xuất hiện, các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này chưa tiện lợi và dung lượng rất thấp so vớicác hệ thống hiện nay
*) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 1G, sử dụng công nghệ analog gọi là
đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động Nhược điểm của các hệ thống này là chất lượng thấp, vùng phủ sóng hẹp và dung lượng nhỏ Các hệ thống này phát triển ở cả Châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản Năm 1987, Nhật Bản đưa vào hệ thống di động tổ ong tương tự đầu tiên của hãng NTT Tiếp sau đó, hệ thống điện thoại di động của Bắc Âu (NMT-Nordic Mobile Telephone) được đưa vào khai thác năm 1981 Hệ thống này hoạt động ở cả hai băng tần 450-900MHz
Năm 1983 Mỹ cho ra đời hệ thống thông tin di động tiên tiến (AMPS-Advance Mobile Phone System) Năm 1985, hệ thống thông tin thâm nhập toàn bộ (TACS-Total Access Communication) được bắt đầu sử dụng ở nước Anh và sau đó là ở Đức
Năm 1991, Mỹ phát triển hệ thống AMPS thành hệ thống AMPS băng hẹp
N-AMPS (Narrowband N-AMPS) Với một số thay đổi về băng tần, hệ thống N-N-AMPS có thể phục vụ nhiều thuê bao hơn mà không cần thêm các cell mới Vào thời điểm này ở Mỹ cũng đã đưa vào thử nghiệm hệ thống số đầu tiên là IS-54 nhưng không thành công
*) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G)
Vào cuối thập niên 1980, các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) sử dụng công nghệ số đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) ra đời Các hệ thống này có ưu điểm là sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát, đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu, đảm bảo được an toàn thông tin, cho phép chuyển mạng quốc tế…Đến đầu thập niên 1990, công nghệTDMA được dùng cho hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM ở Châu Âu Đến giữa thập
Trang 4kỷ 1990, đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) trở thành loại hệ thống 2G thứ 2 khi người Mỹ đưa ra tiêu chuẩn nội địa IS-95
Năm 1993 tại Nhật Bản, NTT đưa ra tiêu chuẩn di động số đầu tiên của nước này
(JPD-Japanish Personal Digital Cellular System) và phát triển hệ thống thông tin di động số cá nhân (PDC-Personal Digital Cellular) với băng tần hoạt động là 900-1400MHz
Ở Mỹ tiếp tục phát triển hệ thống số IS54 thành phiên bản mới là IS-136 hay còn gọi là AMPS số (D-AMPS ) và đã đạt được nhiều thành công Năm 1985 công nghệ CDMA ra đời, đó là công nghệ đa thâm nhập theo mã sử dụng kỹ thuật trải phổ được nghiên cứu và triển khai bởi hãng Qualcomm Communication Công nghệ này trước đó được sử dụng chủ yếu trong quân sự và đến nay đã được sử dụng rộng rãi nhiều nơi trên thế giới
*) Hệ thống thông tin di động thế hệ 2,5G và 3G
Thông tin di dộng ngày nay đang tiến tới một hệ thống thế hệ thứ 3, hứa hẹn dung lượng thoại lớn hơn, kết nối dữ liệu di động tốc độ cao hơn và sử dụng các ứng dụng đa phương tiện Các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ 3 (3G) còn cung cấp dịch vụ thoại với chất lượng tương đương, các hệ thống hữu tuyến và dịch vụ truyền số liệu có tốc độ từ 144Kbpsđến 2Mbps Các tiêu chuẩn về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 được ITU-R tiến hànhchuẩn hoá cho IMT-2000 (Viễn thông di động quốc tế 2000)
*) Hệ thống thông tin di động 3,5G và 4G
Hệ thống 3,5G là sự nâng cấp của 3G sử dụng các công nghệ như công nghệ truy
cập gói dữ liệu tốc độ cao HSPDA (High Speed Downlink Packet Acces), song công phân chia theo thời gian TDD( Time Division Duplex) và các công nghệ đặc quyền như Flash OFDM Tại Nhật Bản, NTT Docomo đã có kế hoạch khai trương các dịch vụ HSDPA vào 2005
Trang 5
1.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Mạng điện thoại đi động khác biệt lớn so với mạng cố định ở chỗ mạng cố định
thì thiết bị đầu cuối nối kết cố định với mạng Do đó tổng đài mạng cố định liên tục giám sát được trạng thái nhấc-đặt (tổ hợp máy điện thoại) để phát hiện cuộc gọi đến từ thuê bao, đồngthời thiết bị đầu cuối luôn luôn sẵn sàng tiếp nhận chúng Nhưng ở mạng di động, vì số kênhvô tuyến quá ít so với số thuê bao MS, nên kênh vô tuyến chỉ được cấp phát theo kiểu động Hơn nữa, việc gọi được và thiết lập cuộc gọi đối với MS cũng khó hơn Khi chưa có cuộc gọi, MS phải lắng nghe thông báo tìm gọi nó nhờ một kênh đặc biệt, kênh này gọi là kênh quảng bá Mạng phải xác định được MS bị gọi đang ở vùng định vị nào
Mạng thông tin di động phải đảm bảo thông tin mọi lúc, mọi nơi Muốn vậy mạng thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:
- Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao - Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu Do môi trường truyền dẫn là môi
trường truyền dẫn hở ( sóng điện từ) nên tín hiệu dễ bị ảnh hưởng của nhiễu và phađing - Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất
- Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ này sang vùng phủ khác
- Cho phép phát triển các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ phi thoại
- Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế (International Roaming)
- Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tốn ít năng lượng
Tóm lại đặc thù cơ bản của thông tin di động là phục vụ đa truy cập gắn liền với thiết kế mạng tế bào (do dải tần dịch vụ bị hạn chế) Các hệ quả tất yếu kéo theo hoặc liên quan tới vấn đề này là : Chuyển giao, chống nhiễu, quản lý di động, quản lý tài nguyên (sóng điện từ), bảo mật… Những điều này khác rất nhiều với một mạng thông tin cố định và luôn là những đòi hỏi cao cho sự ra đời của các công nghệ mới
Trang 6
1.3 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Một hệ thống GSM có thể được chia thành nhiều phân hệ sau đây:- Phân hệ chuyển mạch (SS: Switching Subsystem)
- Phân hệ trạm gốc (BSS: Base Station Subsystem)- Phân hệ khai thác (OSS: Operation Subsystem)- Trạm di động (MS: Mobile Station)
BSSNSS
Trang 7Trong đó:
NSS Hệ thống chuyển mạch AUC Trung tâm nhận thực VLR Bộ ghi định vị tạm trú HLR Bộ ghi định vị thường trú EIR Bộ ghi nhận dạng thiết bị
MSC Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động BSS Hệ thống trạm gốc
BTS Đài vô tuyến
BSC Đài điều khiển trạm gốc MS Máy di động
OSS Hệ thống khai thác và giám sát OMC Trung tâm khai thác và bảo dưỡng ISDN Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN Mạng điện thoại mặt đất công cộng
CSPDN Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch PLMN Mạng di động mặt đất công cộng
1.3.1 Phân hệ chuyển mạch SS(NSS)
Hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSMcũng 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 vớinhau và với mạng khác.
Hệ thống con chuyển mạch SS bao gồm các khối chức năng sau: - Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC: Mobile ServicesSwitching Center).
- Bộ ghi định vị tạm trú (VLR: Visitor Location Register) - Bộ ghi định vị thường trú (HLR: Home Location Register)
Trang 8- Trung tâm nhận thực (AUC: Authentication Center)- Bộ nhận dạng thiết bị (EIR: Equipment Identity Register)
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC: Gateway MobileServices Switching Center)
1.3.1.1 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng MSC
Ở NSS, chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện Nhiệm vụ chính củaMSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM Một mặtMSC giao tiếp với phân hệ BSS, mặt khác nó giao tiếp với mạng ngoài MSC làm nhiệm vụgiao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảothông tin cho người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng (các chức năng tương tácIWF: Interworking Function) SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khảnăng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báohiệu giữa các phần tử của mạng GSM MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quảnlý một số các bộ điều khiển trạm gốc
Để kết nối MSC với một số mạng khác, cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫncủa GSM với các mạng này Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác IWF(Interworking Function) bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn Nó chophép kết nối với các mạng: PSPDN (Packet Switched Public Data Network: mạng số liệucông cộng chuyển mạch gói), hay CSPDN (Circuit Switched Public Data Network: mạng sốliệu công cộng chuyển mạch kênh), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần làPSTN hay ISDN IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiếtbị riêng, ở trường hợp hai thì giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được địnhtuyến đến một tổng đài cổng GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu.Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọiđến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú) Để vậy trước hêtcác tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết vàhỏi HLR này Tổng đài cổng có một giao diện với các mạng bên ngoài với mạng GSM Về
Trang 9phương diện kinh tế, không phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà thường được kếthợp với MSC.
1.3.1.2 Bộ ghi định vị thường trú HLR
Là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất của mạng GSM, lưu trữ các số liệu và địa chỉ nhậndạng cũng như các thông số nhận thực của thuê bao trong mạng Các thông tin lưu trữ trongHLR gồm: nhận dạng thuê bao IMSI, MSISDN, VLR hiện thời, trạng thái thuê bao, khoánhận thực và chức năng nhận thực, số lưu động trạm di động MSRN
HLR chứa những cơ sở dữ liệu bậc cao của tất cả các thuê bao trong GSM Những dữliệu này được truy nhập từ xa bởi các MSC và VLR của mạng.
1.3.1.3 Bộ ghi định vị tạm trú VLR
VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM Nó được nối với một hay nhiều MSCvà có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùngphục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ởmức độ chính xác hơn HLR Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năngMSC.
1.3.1.4 Trung tâm nhận thực AUC
AUC quản lý các thông tin nhận thực và mật mã liên quan đến từng cá nhân thuê baodựa trên một khoá nhận dạng bí mật Ki để đảm bảo toàn số liệu cho các thuê bao được phép.Khoá này cũng được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ ở MS Bộ nhớ này có dangSimcard có thể rút ra và cắm lại được AUC có thể được đặt trong HLR hoặc MSC hoặc độclập với cả hai.
Khi đăng ký thuê bao, khoá nhận thực Ki được ghi nhớ vào Simcard của thuê baocùng với IMSI của nó Đồng thời khoá nhận thực Ki cũng được lưu giữ ở trung tâm nhậnthực AUC để tạo ra bộ ba thông số cần thiết cho quá trình nhận thực và mật mã hoá:
- Số ngẫu nhiên RAND
- Mật khẩu SRES được tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật toán A3.- Khoá mật mã Kc được tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật toán A8
Trang 10
1.3.1.5 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR
Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR EIRlưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến phần thiết bị di động ME của trạm di động MS EIRđược nối với MSC thông qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị bằngcách so sánh tham số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI (International MobileEquipment Identity) của thuê bao gửi tới khi thiết lập thông tin với số IMEI lưu giữ trongEIR phòng trường hợp đây là những thiết bị đầu cuối bị đánh cắp, nếu so sánh không đúngthì thiết bị không thể truy nhập vào mạng được.
- Thực hiện bảo mật kênh vô tuyến.
Phân hệ BSS gồm hai khối chức năng: bộ điều khiển trạm gốc (BSC: Base StationController) và các trạm thu phát gốc (BTS: Base Transceiver Station) Nếu khoảng cách giữaBSC và BTS nhỏ hơn 10m thì các kênh thông tin có thể được kết nối trực tiếp (chế độCombine), ngược lại thì phải qua một giao diện A-bis (chế độ Remote) Một BSC có thểquản lý nhiều BTS theo cấu hình hỗn hợp của 2 loại trên.
1.3.2.1 Trạm thu phát gốc BTS
Một BTS bao gồm các thiết bị phát thu, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diệnvô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năngkhác Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit: khốichuyển đổi mã và thích ứng tốc độ) TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mãtiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong
Trang 11trường hợp truyền số liệu TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xaBTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa BSC và MSC.
BTS có các chức năng sau:
- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến
- Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS
- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A-bis
1.3.2.2 Bộ điều khiển trạm gốc BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến qua các lệnh điều khiển từ xa BTSvà MS Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lýchuyển giao (Handover) Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia nối với MSC của SS.Trong thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể Một BSC có thể quảnlý vài chục BTS tuỳ theo lưu lượng các BTS này Giao diện giữa BSC và MSC là giao diệnA, còn giao diện giữa nó với BTS là giao diện A-bis.
Nhân viên khai thác có thể từ trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC
nạp phần mềm mới và dữ liệu xuống BSC, thực hiện một số chức năng khai thác và bảodưỡng, hiển thị cấu hình của BSC.
BSC có thể thu thập số liệu đo từ BTS và BIE (Base Station Interface Equipment:Thiết bị giao diện trạm gốc), lưu trữ chúng trong bộ nhớ và cung cấp chúng cho OMC theoyêu cầu.
1.3.2.3 Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU
Trong GSM, tín hiệu thoại trên giao diện vô tuyến được mã hoá ở tốc độ 13Kbps sửdụng mã hoá tiền định tuyến LPC Để thích ứng tốc độ này các tốc độ mạng hội thoại cố
định PSTN cần có bộ chuyển đổi mã TRAU để chuyển đổi giữa 13Kbps PCM giữa MS vàMSC TRAU có thể được đặt tại BTS, BSC hoặc tại MSC Để giảm thiểu chi phí truyền dẫn,
Trang 12thường TRAU đặt ở MSC Khi đó cần thêm báo hiệu bổ xung vào tiếng thoại 13Kbps đểtruyền thông tin điều khiển từ bộ chuyển đổi mã từ xa đặt ở BTS đến TRAU.
1.3.3 Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhìn thấycủa hệ thống MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên ô tô Ngoài việcchứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấpcác giao diện với người sử dụng (như micrô, loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộcgọi) hoặc giao diện với môt số các thiết bị khác (như giao diện với máy tính cá nhân,Fax…) Hiện nay, người ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nốivới trạm di động Ba chức năng chính của MS:
- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM.
- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao diệnvô tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiêt bị đầu cuối với kết cuốidi động Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêuchuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị đầu cuối lại có thể giao diện đầu cuối –modem.
Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM( Subscriber Identity Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment).
Để đăng ký và quản lý thuê bao, mỗi thuê bao phải có một bộ phận gọi là SIM SIMlà một module riêng được tiêu chuẩn hoá trong GSM Tất cả các bộ phận thu, phát, báo hiệutạo thành thiết bị ME ME không chứa các tham số liên quan đến khách hàng, mà tất cả cácthông tin này được lưu trữ trong SIM SIM thường được chế tạo bằng một vi mạch chuyêndụng gắn trên thẻ gọi là Simcard Simcard có thể rút ra hoặc cắm vào MS.
Sim đảm nhiệm các chức năng sau:
- Lưu giữ khoá nhận thực thuê bao cùng với số nhận dạng trạm di động quốc tế IMSInhằm thực hiện các thủ tục nhận thực và mật mã hoá thông tin.
Trang 13- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN(Personal Identity Number) để bảovệ quyền sử dụng của người sở hữu hợp pháp PIN là một số gồm từ 4 đến 8 chữ số,được nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu.
1.3.4 Phân hệ khai thác OSS
Phân hệ khai thác OSS thực hiện ba chức năng chính sau: Khai thác và bảo dưỡng mạng:
Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạngnhư: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai ô…, nhờ vậy nhà khaithác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng vàkịp thời xử lý các sự cố Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấnđề xuất hiện ở thời điểm hiện tại, để chuẩn bị lưu lượng cho tương lai, để tăng vùng phủ Ởhệ thống viễn thông hiện đại, khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ởmột trạm.
Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố hỏng hóc Nó có mộtsố quan hệ với khai thác Bảo dưỡng cũng bao gồm cả các hoạt động tại hiện trường nhằmthay thế thiết bị có sự cố.
Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý TMN(Telecommunication Management Network: Mạng quản lý viễn thông) Lúc này, một mặt hệthống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông ( các MSC,BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì thâm nhập đến BTS được thực hiện quaBSC) Mặt khác, hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến một máy tính chủ đóngvai trò giao tiếp người máy Theo tiêu chuẩn GSM, hệ thống được gọi là OMC (Operationand Maintenance Center: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng).
Quản lý thuê bao:
Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên là
nhập và xóa thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiềudịch vụ và các tính năng bổ sung Nhà khai thác phải có thể thâm nhập được tất cả các thôngsố nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi Cước phí
Trang 14phải được tính và gửi đến thuê bao Quản lý thuê bao ở GSM chỉ liên quan đến HLR và mộtsố thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở cáctrung tâm giao dịch với thuê bao Simcard cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thốngquản lý thuê bao.
Quản lý thiết bị di động:
Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực
hiện EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR được nối đến MSCqua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị Một thiết bị không được phép sẽbị cấm Trong hệ thống GSM, EIR được coi là hệ thống con SS.
1.4 Cấu trúc địa lý mạng GSM
Mọi mạng điện thoại đều cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi vào đến
tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi Trong mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng.
- vùng mạng- vùng phục vụ.- vùng định vị.- ô (cell)
1.4.1 Vùng mạng
Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức
tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Trong một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kếtcuối di động đều được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GSMC) GSMC làm việcnhư một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các kết cuối di động
Trang 151.4.2 Vùng phục vụ MSC
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được một MSC quản lý Để định tuyến một cuộc gọi
đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ở một bộ phận ghi tạm trú.
Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.
1.4.3 Vùng định vị LA
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị vùng định vị là một
phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự do mà không cầncập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị này Vùng định vị này là vùng mà ở đó một thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm MS bị gọi vùngđịnh vị lcó thể có một số ô và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chỉ thuộc một MSC/VLR Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity) Vùng định vị được hệ thôngd sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
1.4.4 Ô (cell)
Vùng định vị được chia thành một số ô Ô là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng
nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (GGI – Cell Global Identity).(BSIC – Base Station Indentyti Core).
Các vùng ở GSM có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Mối quan hệ giữa các vùng của GSM được thể hiện ở hình 1.4
Trang 16Hình 1.4 Quan hệ giữa các vùng trong hệ thống GSM