a, Các kênh trong hệ thống GSM
- Kênh vô tuyến: Mỗi sóng mang GSM hình thành một kênh vô tuyến, nh vậy toàn mạng GSM có thể có 124 cặp kênh vô tuyến.
- Kênh vật lý: Mỗi sóng mang GSM đợc phân chia về thời gian thành 8 khe thời gian (TS: Time Slot), đánh số từ TS0 ữ TS7. Mỗi TS hình thành 1 kênh vật lý. Do đó, toàn mạng GSM có tổng cộng 124 ì 8 = 992 kênh vật lý.
- Kênh logic: Các bit thực hiện cùng chức năng hình thành các kênh logic. Trong GSM có 11 kênh logic.
*Kênh lu lợng:
• Kênh lu lợng (kênh dùng để đàm thoại), TCH (Traffic chanel) gọi tắt là kênh T.
Gồm hai loại kênh toàn tốc và kênh bán tốc. Kênh toàn tốc có tốc độ mã hoá tiếng nói là 13 kb/s, kênh bán tốc có tốc độ mã hoá tiếng nói là 6,5 kb/s. Hệ thống nào đã sử dụng kênh toàn tốc thì không sử dụng kênh bán tốc và ngợc lại, khi dùng bán tốc (tốc độ giảm hai lần, do đó dung lợng giảm gấp đôi) thì không dùng kênh toàn tốc (khi đó chất lợng tiếng nói kém hơn).
• Các kênh điều khiển: Gồm 9 loại, chia thành 3 nhóm
+ Nhóm kênh điều khiển phát thanh: Là các kênh đờng xuống phát quảng bá thờng xuyên 24/24, bất luận trong tế bào có MS nào hay không. Gồm 3 loại:
Kênh sửa tần FCCH (viết tắt là kênh F): Dùng để MC bám và đồng chỉnh tần số với BS.
Kênh đồng bộ FCCH (viết tắt là kênh S): Dùng cho MC đồng bộ đồng hồ với BS. Ngoài ra, trên kênh S còn truyền đi BC/C là hiệu gọi trạm gốc. MS khi cần truy nhập mạng sẽ dùng BSIC để gọi trạm gốc trên kênh truy nhập. Trên kênh S còn thông báo số khung TDMA để MS sử dụng nh một thông số cho quá trình mã mật.
Kênh điều khiển phát thanh BCCH (viết tắt là kênh B) dùng để thông báo cho MS biết mọi thông số và cấu trúc của mạng bao gồm: Tế bào và mạng GSM nào, các tế bào xung quanh có tần số sóng mang điều khiển phát thanh là các tần số nào, tế bào có bị cấm không, số hiệu vùng định vị LAI của tế bào này là gì.
+ Nhóm kênh điều khiển chung, gồm 3 loại:
Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (viết tắt là kênh R) dùng để MS truy nhập mạng bằng cách phát BSIC (nghe đợc trên kênh S) gọi trạm gốc BS, đây là kênh đờng lên.
Kênh trao quyền truy nhập AGCH (viết tắt là kênh G): Là kênh đờng xuống, dùng để BS ra lệnh đặt kênh điều khiển 2 chiều cho MS trong giai đoạn đầu MS truy nhập mạng.
Kênh nhắn gọi PCH (viết tắt là kênh P): Là kênh đờng xuống, dùng để BS phát hiệu gọi MS khi có cuộc gọi đến MS.
Chú ý: Do hoạt động trên kênh P và kênh G không bao giờ đồng thời xảy ra nên
chúng đợc sử dụng chung trên 1 kênh (ký hiệu tắt là kênh C). + Nhóm kênh điều khiển riêng, gồm 3 loại:
Kênh điều khiển dành riêng, đứng riêng, DCCH (tắt là D): Là kênh điều khiển hai chiều trên đó MS nhận thực với mạng.
Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (tắt là kênh SA), là kênh đờng lên –xuống, đi kèm với kênh D và kênh T. Cứ mỗi một kênh D có 1 kênh SA đi kèm và mỗi một kênh T cũng có một kênh SA đi kèm. Trên đờng lên, kênh này truyền báo cáo đo lờng công suất do MS thực hiện trong các khe thời gian mà MS không liên lạc. Trên cơ sở số liệu báo cáo công suất này, BSC sẽ tính toán và ra lệnh trên đờng xuống cho MS thực hiện:
* Điều chỉnh công suất cho thích hợp.
* Gióng thời gian: Do các MS có thể ở các cự ly khác nhau tới trạm gốc lên mặc dù
các MS đã đồng bộ đồng hồ với BS song trễ truyền tín hiệu về đến BS của chúng có thể khác nhau và do vậy trở lên không đồng bộ với đồng hồ của BS. Để đảm bảo đồng bộ, căn cứ vào vị trí gần đúng của BS tính đợc nhờ số liệu công suất đo lờng đợc MS báo cáo liên tục trên kênh SA (đờng lên), BSC sẽ ra lệnh cho từng MS chỉnh lại đồng hồ (gióng thời gian) cho thích hợp.
Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH (tắt là kênh FA) là kênh đờng lên-xuống, đi kèm với kênh T. Kênh này đợc sử dụng để báo hiệu điều khiển chuyển vùng (HO: Hand
Over) khi MS đang liên lạc và chuyển từ cell này sang cell khác. Để thời gian gián đoạn liên lạc khi chuyển vùng không quá lớn, tốc độ điều khiển phải lớn và kênh SA không đáp ứng đ- ợc nên kênh FA đợc tổ chức bằng cách “lấy cắp” các bit của kênh T để truyền tín hiệu điều khiển.
b, Sắp các kênh logic trên các kênh vật lý:
Các kênh điều khiển đợc sắp trên các kênh TS0, TS1 của sóng mang điều khiển phát thanh của tế bào, sóng mang này đợc gọi là c0 và đợc phát quảng bá 24/24, bất luận có MS nào hay không trong tế bào. Mọi TS khác, TS2 ữ TS1 của c0 và TS0ữ TS7 của các sóng mang khác trong tế bào đợc sử dụng cho kênh T.
c, Cấu trúc các cụm, cấu trúc khung thực hiện trong GSM.
Khuôn thông tin trong một khe thời gian đợc gọi là một cụm (burst). GSM có 5 loại cụm:
• Cụm thờng: Sử dụng trong truyền thông tin trên các kênh lu lợng (kênh T), các kênh điều khiển (trừ các kênh R, S và F).
- Các bit mã: Là các bit mang thông tin (thoại hay số liệu).
- F: Bit cờ, chỉ thị các cụm 57 bit tin có bị lấy cắp làm kênh FA hay không. - Các bit dò đờng: Là các bit huấn luyện dành cho san bằng kênh.
- TB: Các bit đuôi cụm.
- GP: Khoảng phòng vệ, không phát thông tin dùng để tránh việc chèn lên nhau giữa các tần số của các ngời sử dụng khác nhau ở các cự ly khác nhau so với BS.
• Cụm sửa tần: Dùng để truyền tin trên kênh F, dành cho MS đồng chỉnh tần số với BS.
Trong thời gian các bit cố định, tần số c0 không đợc điều chế và xuất hiện nh một sóng mang cố định, do đó MS có thể theo đó để đồng chỉnh tần số (các bit cố định là các bit toàn không).
• Cụm đồng bộ: Dùng để MS thu và đồng bộ đồng hồ với MS. TB Các bit mã F Dò đ ờng F Các bit mã TB GA 3 57 1 26 1 57 3 8,25 156,25 bit = 0,577 ms (271 kb/s) TB Các bit cố định TB GP 3 142 3 8,25 156,25 bit = 0,577 ms (271 kb/s)
TB Các bit mã Dãy đồng bộ Các bit mã TB GP 3 39 64 39 3 8,25
Các bit mã: Chứa BSIC và số khung TDMA đợc MS dùng để gọi BS (sử dụng BSIC) và làm tham số mã mật (số khung TDMA).
• Cụm truy nhập:
Dùng truyền tin khi MS truy nhập trên kênh R.
Do là cụm dùng để truyền tin đầu tiên khi MS truy nhập mạng lên mức trội thời gian do khoảng cách các MS - BS là ngẫu nhiên có thể rất lớn, vì vậy khoảng phòng vệ phải để dài hơn. Các cụm loại khác không cần để khoảng GP lớn vì đã đợc dòng thời gian thông qua trao đổi thông tin trên kênh SA.
- Các bit mã: Chứa BSIC làm hiệu gọi trạm gốc (BS).
- Dãy đồng bộ: Chứa thông tin đồng bộ đồng hồ, bảo đảm để BS có thể đồng bộ đợc với MS trớc khi gióng thời gian.
• Cụm giả: Đợc truyền đi từ BS tới MS trong các trờng hợp sau:
- Trên kênh P (G) khi không báo gọi và cũng không trao quyền truy nhập. - Trong quá trình liên lạc khi có phần ngng nói.
Khuôn cụm giả giống khuôn cụm thờng nhng các đoạn 57 bit đợc thay bởi dãy bit có cấu trúc xác định.