CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID
3.1. Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GSM
Hình 3-1: Cấu trúc hệ thống thông tin di động trong hệ thống GSM
Mạng Vinaphone ban đầu sử dụng GSM 900 là hệ thống thông tin di động dùng băng tần xung quanh tần số 900 MHz (890 - 960) đƣợc chia thành 2 dải tần:
Dải tần từ 890 – 915 MHz dùng cho đƣờng lên từ MS đến BTS (Uplink). Dải tần từ 935 – 960 MHz dùng cho đƣờng xuống từ BTS đến MS (Downlink).
Khoảng cách giữa các sóng mang trong hệ thống GSM là 200 KHz mà hệ thống GSM có 2 băng tần rộng 25 MHz bao gồm 25MHz / 200 = 125 kênh. Trong đó kênh 0 là dãy bảo vệ, còn các kênh từ 1 – 124 đƣợc gọi là kênh tần số vô tuyến tuyệt đối. Trong đó, Vinaphone đƣợc cấp phát kênh từ 1 – 41, Viettel từ kênh 42 – 83 và Mobifone từ kênh 84 -124.
Tƣơng tự, với dải băng tần 1800 MHz dùng cho đƣờng lên từ 1710 – 1785 MHz vàđƣờng xuống từ 1805 – 1880 MHz, Vinaphone đƣợc cấp dải kênh với tần số trong khoảng từ 1710.1 – 1723.5 MHz (Uplink) và 1805.1 – 1818.5 MHz (Downlink).
Do Vinaphone sử dụng hệ thống GSM nên về cơ bản sẽ có cấu trúc tƣơng tự nhƣ cấu trúc chuẩn của hệ thống GSM do ETSI quy định. Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM đƣợc phân chia thành các thành phần cơ bản dƣới đây:
Hệ thống chuyển mạch (SS). Hệ thống trạm gốc (BSS).
Hệ thống điều hành, giám sát hoạt động (OSS).
3.1.1. Cấu trúc hệ thống chuyển mạch
Hệ thống chuyển mạch(SS) bao gồm các thành phần:
MSC (Mobile Switching Center): Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động. MSC chịu trách nhiệm về việc thiết lập sự kết nối các kênh lƣu thông:
Tới hệ thống quản lý hạ tầng vô tuyến BSS (trực tiếp tới BSC qua giao diện A).
Tới hệ thống chuyển mạch di động MSC khác (kết nối MSC – MSC qua giao diện E).
Tới những mạng chuyển mạch khác khi MSC đóng vai trò G-MSC (ví dụ tới PSTN, mạng ngoài…).
Trung tâm chuyển mạch di động có chức năng xử lý các cuộc gọi đi và đến, đồng thời cung cấp các chức năng điều khiển hoạt động cho tất cả các trạm cơ sở trong cùng một hệ thống. Chính vì vậy MSC là một bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống thông tin di động.
Nó bao gồm các bộ phận điều khiển và quản lý toàn bộ hệ thống để đạt đƣợc hiệu quả cao đồng thời phải đảm bảo tuyệt đối về an ninh và an toàn.
HLR (Home Location Register): Bộ ghi định vị thƣởng trú.
Bộ ghi định vị thƣờng trú có chức năng quản lý toàn bộ dữ liệu thuê bao. Nó là cơ sở dữ liệu thuê bao để quản lý nhận thực, cấp phát, hủy, quản lý các dịch vụ ngƣời dùng.
Bộ ghi định vị tạm trú thƣờng nằm kết hợp trong MSC. Trong thời gian máy di động cập nhật vị trí, dữ liệu thuê bao đƣợc chuyển từ HLR tới VLR hiện tại. Dữ liệu này đƣợc lƣu trữ trong VLR trong suốt thời gian mà MS di chuyển trong vùng này. VLR sẽ cung cấp dữ liệu cho thuê bao bất kỳ lúc bào nó cần cho việc xử lý cuộc gọi.
Khi MS di động sang một vùng phục vụ của MSC mới, MSC/VLR cũ sẽ thông báo cho HLR và HLR lại tiếp tục ấn định cho MSC/VLR mới quản lý thuê bao đang di động trên.
AUC (Authencation Centre): Trung tâm nhận thực.
Khi một thuê bao muốn truy nhập mạng, VLR đang quản lý sẽ kiểm tra thông tin yêu cầu của thuê bao có đƣợc chấp nhận hay không, nghĩa là nó thực hiện một sự nhận thực. VLR sử dụng những thông số nhận thực đƣợc gọi là những bộ ba, nó đƣợc tạo ra một cách liên tục và riêng biệt cho mỗi thuê bao di động đƣợc cung cấp bởi trung tâm nhận thực AUC. Thông thƣờng, AUC đƣợc kết hợp với HLR.
EIR (Equipment Identification Register): Bộ ghi nhận dạng thiết bị.
EIR kiểm tra tính hợp lệ của thuê bao dựa trên yêu cầu đặc tính thiết bị di động quốc tế theo số IMEI từ MS sau đó gửi nó tới bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR. Trong EIR, IMEI của toàn bộ thiết bị di động đƣợc sử dụng đƣợc phân chia thành các danh sách để quản lý: thiết bị di động đƣợc chấp nhận, theo dõi, không đƣợc chấp nhận (whitelist, greylist, blacklist) EIR kiểm tra IMEI của MS và đƣa vào một trong các danh sách phân loại trên chuyển kết quả tới MSC.
3.1.2. Hệ thống trạm gốc
Hệ thống trạm gốc bao gồm các khối chức năng chính là BSC và BTS: BSC (Base Station Controller): Bộ điều khiển trạm gốc.
Bộ điều khiển trạm gốc BSC cung cấp những chức năng thông minh điều khiển mọi hoạt động của hệ thống con vô tuyến. Một BSC có thể điều khiển nhiều BTS. Nó phân phối sự kết nối các kênh lƣu lƣợng (Traffic channel) kèm báo hiệu từ hệ thống chuyển mạch tới các cell vô tuyến BTS, ngoài ra nó còn thực hiện quá trình chuyển giao cùng với MSC.
BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc.
Trạm thu phát gốc BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến. BTS đƣợc thiết lập tại tâm của mỗi tâm của mỗi tế bào, nó thông tin đến các MS thông qua giao diện vô tuyến Um, có nhiệm vụ cung cấp những kết nối vô tuyến giữa MS và BTS để MS có thể thực hiện đƣợc các dịch vụ.
Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU là khối chuyển đổi mã hóa và tốc độ. TRAU (Transcoder/Adapter Rate Unit).
Khối chuyển đổi mã hóa thoại và tốc độ TRAU gồm bộ chuyển đổi mã hóa TC (Transcoder) và bộ tƣơng thích tốc độ RA (Rate Adaptor) thực hiện chuyển đổi luồng 64 kbit/s thoại và dữ liệu tƣơng ứng từ MSC thành luồng thoại, dữ liệu có tốc độ thấp dùng cho giao diện vô tuyến tại BTS là 16 kbit/s.
TRAU là một bộ phận của BTS nhƣng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trƣờng hợp nó đƣợc đặt giữa MSC &BSC. Hình 3-2 mô tả các vị trí có thể đặt TRAU. Đối với các nhà khai thác nhƣ Vinaphone, Mobifone, TRAU thƣờng đƣợc đặt gần MSC để tiết kiệm đƣờng truyền dẫn đến BSC qua luồng E1 PCM30.
Hình 3-2: Cấu trúc ghép nối TRAU tại BTS, BSC, MSC
3.1.3. Hệ thống hỗ trợ giám sát OSS
Tất cả mọi sự hoạt động, sự kiểm tra và sự bảo trì cho tất cả những thành phần mạng SS, BSS (BSC, BTS, TRAU) có thể đƣợc thực hiện ở trung tâm OMC, gọi là trung tâm vận hành và bảo dƣỡng. OMC đƣợc liên kết với những phần tử SS và BSS thông qua một mạng dữ liệu gói X25.
Hệ thống OMC bao gồm một hoặc nhiều OMC. Đối với riêng hệ thống hỗ trợ giám sát mạng GSM thì đƣợc phân ra là OMC – R, OMC – S tƣơng ứng với việc quản lý phần vô tuyến, phần chuyển mạch. Khi thêm các thành phần mạng gói nhƣ GPRS thì sẽ có thêm thành phần OMC– G, điều này đƣợc thể hiện trong hình vẽ các kết nối giữa thành phần mạng lõiGSM/GPRS/EDGE của Vinaphone.
Nhƣ ta thấy trên hình vẽ (hình 3-3), ngoài các thành phần cơ bản trong cấu trúc hệ thống GSM theo chuẩn 3GPP đã trình bày, còn có rất nhiều các thành phần khác nhằm duy trì các dịch vụ ngƣời dùng ví dụ nhƣ hệ thống IN để quản lý các thuê bao trả trƣớc, hệ thống SMSC để thực hiện các dịch vụ liên quan đến hệ thống nhắn tin, các điểm tập trung báo hiệu STP… Các kết nối giữa các thành phần MSC, TSC, STP, HLR đƣợc thực hiện trên nhiều giao diện E1, STM1 tùy theo dung lƣợng hƣớng kết nối. Trong đó luồng PCM 2Mbit/s là giao diện vật lý truyền thống mang các kênh
thoại, báo hiệu C7 còn STM1 là giao diện quang đƣợc sử dụng gần đây do yêu cầu tăng về mặt dung lƣợng kết nối, ghép các luồng thoại và báo hiệu HSL trên cùng luồng STM1.
Hình 3-3: Sơ đồ kết nói các thành phần mạng lõi GSM/GPRS/EDGE của Vinaphone
Trong hình vẽ trên cũng đã có những thành phần mạng hệ thống GPRS, dƣới đây sẽ trình bày rõ thêm về thành phần, chức năng các khối hệ thống GPRS.