Number).
Theo khun nghÞ cđa CCITT (nay là ITU-T), số điện thoại di động đ-ợc gọi bao gồm các thành phÇn sau:
H×nh 3.1. CÊu tróc MSISDN
MSISDN = CC + NDC + SN
Trong ®ã: CC : M· n-íc (Contry Code).
NDC : M· n¬i nhËn quèc gia (National Destination Code). SN : Sè thuª bao (Subcriber Number).
Mỗi NDC đ-ợc ấn định cho từng mạng di động GSM. Trong một số quốc gia cã thĨ cã nhiỊu h¬n mét cho mỗi mạng GSM.
Số ISDN máy di động quốc tế có chiều dài thay đổi tuỳ vào mỗi quốc gia, chiều dài cực đại là 15 số.
¬ Việt Nam, số thuê bao di động của GSM đ-ợc cấu tạo nh- sau: Hà Néi MSISDN = 84 + 090xx + xxxxx TPHCM MSISDN =84 + 090xx + xxxxx CC NDC SN CC NDC SN Sè di ®éng quèc gia Sè ISDN di ®éng quèc tÕ MSISDN = CC + NDC + SN
Đồ án tốt nghiệp
Đà Nẵng MSISDN =84 + 09xx + xxxxx Trong đó: xxxxx là số nhận dạng thuª bao.
3.2. NhËn dạng thuê bao di động quèc tÕ IMSI (International Mobile Subcriber Identity).
Để nhận dạng chính xác th bao trên đ-ờng truyền vơ tuyến cũng nh- qua m¹ng GSM PLMN, một số nhận dạng cụ thể đ-ợc ấn định cho mét sè thuª bao, sè này đ-ợc gọi là IMSI và đ-ợc sử dụng cho toàn bộ báo hiệu trong mạng GSM. Số này đ-ợc l-u giữ ở trong SIM, cả trong HLR (Home Location Register) đăng ký hƯ thèng vµ trong VLR (Visitor Location Register) mođun nhận dạn g thuê bao đăng ký tạm thời. IMSI gm 3 phần:
Hình 3.2. Cấu trúc IMSI
IMSI = MCC + MNC + MSIN
Trong ®ã: MCC: M· n-íc cã m¹ng GSM (Mobile Contry Code), 3 sè. MNC: M· m¹ng di ®éng (Mobile network Code), 2 sè.
MSIN:Sè nhận dạng máy di động (Mobile Station Identification Number) tôi đa 11 số.
IMSI: Là thông số nhận dạng duy nhất một thuê bao di động thuộc mạng GSM. Theo khuyến nghị GSM, IMSI có độ dài cực đại 15 chữ số.
3.3. Số chuyển vùng của thuê bao di động MSRN (Mobile Station Roaming Number). Number).
Khi chuyÓn vïng HLR biÕt thuê bao di động thuộc vïng phôc vô MSC/VLR nào rồi. Để cung cấp số tạm thời cho việc định tuyến thì HLR yêu
IMSI = MCC + MNC + MSIN MSIN MNC
MCC
Đồ án tốt nghiệp
cÇu MSC/VLR đang phục vụ thuê bao di động bị gọi ấn định một số l-u động của trạm di động (MSRN) cho thuê bao này vµ gưi cho nã.
Sau khi thu đ-ợc MSRN, HLR gửi nó đến MSC cổng ®Ĩ nó định tun cc gi n MSC/VLR ang phc v th bao bị gọi.
Khi cc gäi kÕt thóc thì MSRN do MSC/VLR tạm thời tạo ra do yêu cÇu cđa HLR truy cËp khi thiÕt lËp mét cc gäi tới một thuê bao đang trong vùng phục vụ ca nó. Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRN bị xố. Cấu trúc MSRN bị xố. Cấu tróc MSRN do MSC/VLR t¹m thêi t¹o ra do yêu cầu của HLR truy cập khi thiết lËp mét cuéc gäi tíi mét thuê bao đang trong vùng phục vụ của nó. Khi cc gäi kÕt thóc th× MSRN bị xố. Cấu trúc MSRN bao gồm 3 phần: (theo khun nghÞ cđa GSM).
MSRN = CC + NDC + SN
Trong ®ã: CC: M· quèc gia. NDC: M· m¹ng GSM. SN: Sè thuª bao.
Trong tr-ờng hợp này số thuê bao là địa chỉ của tổng đài MSC.
3.4. Sè nhËn d¹ng thuê bao di động tạm thêi TMSI (Temporary Mobile Subcriber Identity).
TMSI đ-ợc dùng cho bảo mật của thuê bao. TMSI cã ý nghÜa vïng (trong vïng MSC/VLR).
CÊu tróc của nó có thể chọn tuỳ theo mỗi sự quản lý. TMSI không v-ợt quá 4 byte (1octets.)
3.5. Số nhận dạng thiết bị máy di động quốc tế IMEI (International Mobile Station Equipment Identity). Station Equipment Identity).
IMEI: Nhận dạng duy nhất trạm di động nh- là một bộ phận hay tổ hợp thiết bÞ.CÊu tróc cđa IMEI:
Đồ án tốt nghiệp
Hình 3.3. Cấu trúc IMEI
Trong đó:
TAC: MÃ c«ng nhËn kiĨu do cë quan GSM trung -ơng xác định (Type Approval Code).
FAC: MÃ lắp ráp cuối cùng nhận dạng nhà sản xuất (Final Assembly Code) SNR: Sè nhËn d¹ng duy nhÊt ë tõng TAC, FAC (Serial Number)
SP: Dự phòng cho t-ơng lai.
3.6. Nhận dạng vùng định vÞ LAI (Location Area Identity). LAI đ-ợc sử dụng để cập nhật vùng định vị thuê bao di động
LAI = MCC + MNC + LAC
Trong ®ã:
MCC (Mobile Coutry Code): MÃ n-ớc di động nhận dạng n-ớc bằng 3 ch÷ sè gièng nh- IMSI
MNC (Mobile Network Code): MÃ mạng di động phân biệt các mạng di động GSM.
LAC (Location Area Code): M· vùng định vị nhận dạng vùng định vị bên trong mạng GSM PLMN. LAC dài tối đa 16 bit cho phộp xỏc định 65536 vùng định vị khỏc nhau trong một mạng di động GSM.
TAC FAC SNR SP
6digit 2digit 6digit 1digit
IMSI 15digit
Đồ án tốt nghiệp
Hình 3.6. Nhận dạng vùng định vÞ LAI.
3.7. Nhận dạng ơ tồn cầu CGI (Cell Global Identity).
Để nhận dạng ô trong vùng định vị CGI đ-ợc sử dụng để các MSC và BSC truy cập các ô.
CGI = MCC + MNC + LAC + CI
Hình 3.7. Nhận dạng ơ tồn cÇu CGI
CI: Nhận dạng ô (cell Identity), nhận dạng ô trong một vùng định vị, tối đa 16 bit.
3.8. M· nhËn d¹ng tr¹m gèc BSIC (Base Station Identity Code).
BSIC cho phép máy di động phân biệt giữa các trạm gốc khác nhau ở cạnh nhau.
BSIC = NCC + BCC
MCC MNC LAC CI
3 digits 2 digits MAX 16 BIT MAX 16 BIT
Nhận dạng vùng định vị IMEI 15 ch÷ sè CGI =MCC+MNC+LAC+CI MCC MNC LAC LAI 1- 2 digits Max 16 bÝt LAI = MCC + MNC + LAC 3 digits
Đồ án tốt nghiÖp Trong ®ã:
NCC: M· màu mạng di động (PLMN color Code), phân biệt mạng di ®éng GSM, cã 3 bít. (phân biệt nhà khai thác ở hai phía cđa biªn giíi qc gia).
BCC: MÃ màu trạm gốc (Base Station color Code), nhËn d¹ng tr¹m gèc, 3 bit (khơng sử dụng cùng một NCC ở hai mạng GSM c¹nh nhau).
H×nh 3.8. M· nhËn d¹ng tr¹m gèc.
3.9. Sè nhận dạng thuê bao cục bé LMSI (Location Mobile Subcriber Identity).
LMSI gåm 4 octet, VLR l-u gi÷ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện đang có mặt tại vïng phđ sãng cđa nã vµ chun LMSI cïng víi LMSI cho HLR, HLR sö dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các bản tin liên quan đến thuê bao t-ơng ứng để cung cấp dịch vụ.
3.10. Sè chuyÓn giao HON (Hand Over Number).
HON là việc chuyển tiếp cuộc gọi mà không lm giỏn đoạn cuộc gọi từ cell ny xang cell khác.
NCC BCC
3 bit 3 bit
BSIC
Đồ án tốt nghiệp
Ch-¬ng iv: truyền sóng trong thơng tin di động Gsm.
Trong thông tin di động, để truyền thông tin và mạng PLMN, GSM (Global System for Mobile Communication) ng-ời ta s dng thiết bị vô tuyến . BÊt cø ai đi lại bằng xe và đồng thời nghe đài truyền thanh, nghe điện thoại, chắc chắn nhËn thÊy r»ng chÊt l-ỵng cđa tÝn hiệu thu đ-ợc thay đổi theo thời gian và vận tèc di chun cđa xe. Đây là sự việc gây khó chiu m ta cn xét đến trong lĩnh vực thông tin v« tuyÕn.
Trong ch-ơng này ta sẽ xét đến một số vấn ®Ị chÝnh xÈy ra ë lÜnh vùc th«ng tin v« tun tỉ ong cïng víi các biện pháp giải quyết vấn đề này.
4.1. Suy hao đ-ờng truyền và pha ®inh.
Suy hao đ-ờng truyền là q trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng cách giữa máy di động và trạm gốc ngày càng tăng. Đối với không gian tự do: Là không gian giữa anten phát T(x) và anten thu R(x) khơng có vật cản, với một anten cho tr-ớc thì mật độ cơng suất thu tỷ lệ nghịch với bình ph-ơng khoảng cách (d) giữa T(x) và R(x).
Suy hao kh«ng gian tù do:
Ls d2 . f2 .
Hay: Ls = 32,4 + 20logf + 20logd (dB)
Trong ®ã: Ls: Suy hao trong kh«ng gian tù do. f: Tần số làm việc (MHz).
d: Khoảng cách giữa anten thu và anten phát (km).
Do mặt đất khơng lý t-ởng, c-ờng độ tín hiệu trung bình giảm tỷ lệ với đại l-ợng nghịch đảo của khoảng cách luỹ thừa bËc 4 (d4). Tuy nhiên vấn đề này không gây trở ngại đối với hệ thống vơ tuyến tổ ong, vì khi mất liên lạc ta ph¶i thiÕt lËp mét đ-ờng truyền mới qua một trạm gốc khác.
Trong thực tế, giữa trạm di động và trạm gốc th-ờng có chứa tr-ớng ngại vật nh-: đồi núi, tồ nhà….§iỊu nay dẫn đến hiệu ứng che khuất làm giảm c-ờng ®é tÝn hiƯu thu. Khi di động cùng với máy di động c-ờng độ tín hiệu giảm và tăng cho dù giữa anten T(x) và R(x) có hay khơng có tr-ớng ngại vật. Đây là mt loi
Đồ án tốt nghiệp
pha đinh. Các chỗ giảm được gọi là chỗ trũng pha đinh. Loại pha đinh do hiÖu øng che tèi gây ra đ-ợc gọi là pha đinh chuẩn loga.
Do vậy độ thuê bao ở các thành phố lớn, địi hỏi phải có nhiều trạm thu phát gốc. Việc sử dụng trạm di động ở thành phố gây ra hiệu ứng nhiều tia và đ-ợc gọi là pha đinh nhiều tia hay pha đinh Raileght. HiƯu øng nµy sÈy ra khi tÝn hiƯu trun nhiỊu ®-êng từ anten phát đến anten thu do tín hiệu bị phản xạ nhiều đ-ờng. Điều này nghĩa là tín hiệu thu cã thĨ lµ tỉng cđa nhiỊu tÝn hiƯu gièng nhau nh-ng kh¸c pha. Khi ta cộng các tín hiệu này nh- là cộng các vectơ, có thể có vectơ gần bằng khơng, nghĩa là c-ờng độ tín hiệu gần bằng không, đây là chỗ trũng pha đinh nghiêm trọng.
Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng pha đinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyển động cũng nh- tần số phát.
Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu thấp nhất mà máy thu có thể thu đ-ợc. Do pha đinh sẩy ra trên đ-ờng truyền nên để đ-ờng truyền dẫn khơng bị gián đoạn thì giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ nhạy máy thu một l-ợng (dB) bằng chỗ trũng pha đinh mạnh nhất, chẳng hạn Y(dB). Khi đó ta cần dự trữ pha đinh Y (dB).
4.2. Các ph-ơng pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do pha đinh.
4.2.1. Ph©n tËp anten.
Ph©n tËp sử dụng đồng thời hai anten thu (hoặc nhiều hơn) chịu ảnh h-ởng pha inh độc lập, ý nim này dẫn đến hai anten R(x) ®éc lËp thu cïng mét tÝn hiệu. Vì thế chúng chịu tác động của các ®-êng bao pha ®inh kh¸c nhau. Tuy nhiên khoảng cách giữa các anten phải đủ lớn để t-ơng tác giữa các tin hiệu ở hai anten lµ nhá.
4.2.2. Nhảy tần.
Nh- đà nói ở trên mẫu pha đinh phụ thuộc vào tần số. điều này nghĩa là chỗ trũng pha đinh sẽ xẩy ra các vị trí khác nhau đối với các tần số khác nhau.
Vì vậy ta có thể lợi dụng hiện t-ợng này bằng cách thay đổi tần số sóng mang trong một số các tần sơ. SFH dùng một bộ tổng hợp tần số có khả năng thay đổi tần số một lần trong một khung. Nhảy tần là một mode tuỳ lùa chän vÒ phÝa BSC
Đồ án tốt nghiệp
mà MS phải tuân theo. MS đ-ợc báo về danh sách các tần số sẽ đ-ợc dùng để nhảy tần. Các kênh logic căn bản khơng có nhảy tần: FCCH, SCH, BCCH. Có 217 lần nhảy tần trong 1 giây tức là 1200bit/1 b-ớc nhảy.
4.2.3. MÃ hoá kênh.
ë truyền dẫn, ng-ời ta th-ờng đo chất l-ợng cđa tÝn hiƯu ®-êng trun b»ng số l-ợng các bit thu đ-ợc chính xác. Nó đ-ợc biểu diễn bằng tỷ số lỗi bit BER (Bit Error Rate) BER cµng nhỏ thì càng tốt.
Tuy nhiên do đ-ờng truyền dẫn luôn thay đổi nên ta khơng thể giảm hồn tồn xuống không nghĩa là phải cho phép một l-ợng lõi nhất định và có khả năng khơi phục lại thơng tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để khơng thể sử dụng thơng tin này vì nhầm nó là đúng. Điều này đặc biệt quan trọn g khi phát đi số liệu.
Bằng mà hố kênh ta có thể phát hiện và sửa lỗi ở luồng bit thu. NghÜa lµ cã một loại d- thừa giữa các bit, ta mở rộng thông tin từ một số bit thành một số l-ỵng bit lín hơn, tuy nhiên ta phải gửi đi nhiều bit hơn. Ta đà biết đầu ra CODEC là dòng số 260bit/20ms, 260bit này đ-ợc phân cấp theo tầm quạn trọng. Các cấp khác nhau đ-ợc bảo vệ khác nhau để cho việc bảo vệ hiệu quả nhất.
CRC (Cyclic Redundancy Check): M· kiÓm tra theo chu kú. 3bit CRC để mà hoá khối cho c¸c bit cÊp Ia.
Líp Ia Líp Ib Líp II 50bit 132bit 78bit
Líp Ia Líp Ib
50bit 132bit
C¸c bit m· ho¸(378bit) 78bit
3 4
M· ho¸ khèi cđa c¸c bit lílow Ia+3bit CRC
M· ho¸ vịng xoắn R=1/2, k=5
C¸c bit cÊp II khơng cần bảo vệ
Đồ án tốt nghiệp
4bit o để khởi tạo lại bé m· ho¸.
- CÊp Ia: 50bit hƯ sè bé lọc, biên độ nhóm, thơng số LTP. - CÊp Ib: 132bit con trá RPE, xung RPE, th«ng sè LTP. - CÊp II: 78bit xung RPE, th«ng sè bé läc.
Mà hoá kênh đ-ợc thực hiện qua hai b-ớc mà hoá khối (block Code) và mà hố vịng xoắn (Convolutional Code). Mà khối là một mà chu kỳ để phát hiện lỗi cho 50bit cấp Ia. Nếu thêm vào 3bit CRC thì có thể huỷ bá toµn bé cưa sỉ sÐt vµ bộ ngoại suy sẽ lấp lỗ trống này.
Mà hố vịng xoắn cho phép sửa sai lỗi và đ-ợc phép áp dụng cho c¸c bit cÊp Ia, Ib. ở mà hoá xoắn bộ mà hoá tạo ra khối các bit mà hố khơng chỉ phụ thuộc vào các bit của khối bản tin hiện thời đ-ợc dịch vào bộ mà hố mà cịn phụ thuộc vào các khối b¶n tin tr-íc.
C¶ hai ph-ơng pháp trên đều đ-ợc sử dụng ở GSM. Tr-ợc hết một số bit thơng tin đ-ợc mà hố khối để tạo nên một khối thông tin các bit chẵn lẻ (kiểm tra). Sau đó các bit này đ-ợc mà xoắn để tạo nên các bit đ-ợc mà hoá. Cả hai b-ớc trên đều áp dụng cho cả thoại và số liệu, mặc dù sơ đồ mà hoá cho chúng khác nhau. Lý do sư dơng m· ho¸ kÐp là vì ta muốn sửa lỗi nếu có thể (mà hố xoắn) và sau đó có thể nhận biết (mà hố khối) xem liệu thơng tin bị lỗi có dùng đ-ợc hay kh«ng.
4.2.4. GhÐp xen (Interleaving).
Trong thông tin di động do các pha đinh sâu lâu các lỗi bit th-ờng sẩy ra các cụm dài. Mà hoá kênh và đặc biệt là mà hoá xoắn chỉ hiệu quả nhất khi phát hiện và sửa lỗi ngẫu nhiên đơn lẻ và các cụm lỗi khơng q dài. Để đối phó với vấn đề này ta chia khối bản tin cần gửi thành các cụm ngắn rồi hoán vị các cụm này với các cụm của khối bản tin khác, nhờ vậy khi sẩy ra cụm lỗi dài mỗi bản tin chỉ mất đi cụm nhỏ, nên phần còn lại của bản tin vẫn cho phép các cụm mà hố kênh khơi phục đ-ợc lại bản tin đúng sau khi đă sắp xếp laị các cơm cđa b¶n tin theo thứ tự nh- ở phía phát. Q trình nói trên đ-ợc gọi là ghép xen.
Chẳng hạn ta có 4 khối bản tin và chia mỗi khối thành 4 cụm đ-ợc đánh s ố từ 1 ®Õn 4 sau ®ã hốn vị các cụm với nhau bằng cách ghép chung các cụm 1 vo
Đồ án tốt nghiệp
mét khèi, c¸c cum 2 vµo mét khèi….Giả sử đầu thu cụm 2 bị mất (lỗi) sau khi đă sắp xếp lại các khối bản tin chỉ mất có cụm 2, các cụm 1,3,4 cịn lại sẽ cho phép mà hố kênh khơi phục lại khối đúng.
Hình 4.2. Ghép xen.
4.3. KÕt nèi trun sè liƯu trong GSM
IWF
Hình 4.3. Mơ hình truyền sè liƯu
Mét vÝ dơ làm rõ ph-ơng pháp truyền số liệu trong mạng GSM: 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 1 1 1 2 2 2 2 1 2 3 4 1 X 3 4 1 X 3 4 1 X 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 X 3 4 Các khối bản tin Cáckhối Bn tin đ-ợc ghép xen GhÐp xen MODEMRATE ADAPTER PSTN MSC XCDR (TRAU) BSC BTS M PCMCIA DTE 9,6Kb\s B/ S 9,6Kb\s 12(16)Kb\s 12(64)kb\s 12(33,8)kb\s