1. 2 Lịch sử phát triển hệ thống GSM Viettel
2.5.Truyền dẫn bên trong GSM
Truyền dẫn bên trong của GSM được giới hạn bởi TAF và IWF do phần truyền dẫn bên trong của mạng truyền dẫn GSM nằm giữa một điểm nào đó bên trong trạm
B1 E1 F1 E2 C1 B3 B2 C1 C1 C3 C2 A1 C2 C3 C3 C2 F1 A3 A2 D1 D1 F3 F2 D3 D2 D3 D2 E3 E2 E3
-Truyền dẫn tiếng:
Đường truyền dẫn tiếng bên trong GSM có thể được chia thành các đoạn sau: - Trạm di động.
- Từ máy di động đến trạm gốc.
- Từ trạm gốc BTS đến bộ chuyển đổi mã (TRAU).
- Từ TRAU đến MSC (hay IWF).
Lưu ý là TRAU có thể được đặt ở các vị trí khác nhau (tại BTS hoặc tại BSC).
* Mã hoá tiếng ở máy di động:
Mục tiêu hàng đầu của việc thiết kế phương tiện truyền dẫn vô tuyến là hiệu suất sử dụng phổ cao. Hiện nay mã hoá tiếng cho phép: truyền thoại ở tốc độ 13 Kb/s (toàn tốc) và 6,5 Kb/s (bán tốc). Mã hoá bán tốc sẽ được sử dụng ở giai đoạn hai của GSM. Trong phần này ta xét mã hoá toàn tốc.
Sơ đồ mã hoá tiếng GSM ở tốc độ 13 Kb/s được gọi là kích thích xung đều - tiền định thời gian dài RPE-LTP (Regular Pulse Excitation - Long Term Prediction).
Mã hoá này cho phép nhận được chất lượng như mạng cố định nhưng đòi hỏi độ rộng phổ tần vô tuyến hẹp hơn.
Tín hiệu tiếng ở MS được đưa qua bộ lọc thông thấp, qua bộ biến đổi AD để được mã hoá PCM đồng đều với tần số lấy mẫu 8kHz và 13bit mã hoá cho một mẫu sau đó tín hiệu này được đưa lên bộ biến đổi tương tự/số (A/D). Tại đầu ra của bộ A/D, ta được các khối 20 ms mã hoá 260 bit làm cho tốc độ của luồng ra là 13 kbit/s .
Nếu tín hiệu đầu vào mạng GSM lấy từ mạng PSTN thì trước hết tín hiệu 8 bit PCM
luật A được biến đổi thành 13 bit PCM đồng đều rồi sau đó đưa lên bộ mã hoá để biến đổi thành 13 kb/s:
Tại đầu thu, quá trình được thực hiện theo hướng ngược lại:
LPF A/D Bộ mã hoá
1 BTS
Hình 2.7. Quá trình mã hoá tiếng nói ở GSM.
Ký hiệu: LPF : Bộ lọc thông thấp; A/D: Bộ biến đổi A/D; 1: Micro
8bit/luật A vào
13 bit đồng đều Bộ mã hoá
2 MS
Hình 2.8. Quá trình mã hoá tiếng nói từ mạng PSTN.
Ký hiệu: 2: Mã PCM 8bit/luật A,8000mẫu/bit
Bộ giải mã D/A LPF 1
BTS
Hình 2.9. Quá trình giải mã tiếng nói GSM ở MS.
Bộ giải mã 13bit đồng đều
vào 8bit/luật A 2
MS (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với ký hiệu:
1: Ống nghe; 2: Mã PCM 8bit/luật A,8000mẫu/bit; LPF : Bộ lọc thông thấp; D/A: Bộ biến đổi D/A; Sơ đồ khối của bộ mã hoá được mô tả trong hình 2.11
Tín hiệu mã hoá PCM đồng đều 13bit/8000mẫu/s được nhấn mạnh trước (Pre- emphasis) rồi được chia thành các đoạn 20ms/160 mẫu/13bit đưa vào đầu vào của bộ mã hoá.
Nguyên lý chung của bộ mã hoá dựa trên cơ sở để tiết kiệm băng thông, người ta sẽ chỉ gửi đi các thông số cần thiết nhất để có thể khôi phục lại được tiếng nói ở đầu thu: thông số về cơ quan phát âm và xung kích thích bộ phận này. Muốn vậy, người ta sử dụng hai kiểu mã hoá kết hợp là mã hoá kiểu phát âm (Vocoder) và mã hoá dạng sóng (PCM đồng đều). Để thực hiện mã hoá kiểu phát âm, người ta cho các đoạn tiếng 20ms ở trên qua bộ lọc mã hoá tiền định tuyến tính LPC (Linear
Phân đoạn Bộ lọc phân tích LPC Lọc thông thấp
Chọn lưới RPE Ghép kênh 13kb/s Bộ lọc phân tích LTP Phân tích LPC S
Prediction Coding) đảo so với cơ quan phát âm của con người để nhận được các xung kích thích. Các thông số của bộ lọc tuyến tính LPC thay đổi từ khối này đến khối khác và được gửi đi ở khung tiếng. Mặt khác, do các đoạn liên tiếp của tiếng nói là khá giống nhau nên thực tế chỉ cần gửi đi sự khác nhau giữa các đoạn liên tiếp này mà thôi. Do đó, chuỗi kích thích được chia thành các khối 5 ms/40 mẫu đưa qua bộ lọc LTP, bộ lọc này thực hiện trừ đoạn tín hiệu hiện thời với đoạn được trễ Nr mẫu và được nhân với hệ số br. Các giá trị của Nr và br được truyền trong khung tiếng cứ 5ms một lần. Để có thể tương thích với tần số cơ bản của tiếng nói (do mỗi người nói khác nhau) nên trễ Nr phải vào khoảng 40 đến 120 mẫu (5 đến 15ms). Phần dư được đưa qua bộ lọc tần thấp và được lấy mẫu đều (RPE: Regular Pulse Excitation) với tần số lấy mẫu là 8/3 KHz để lấy ra chuỗi kích thích.
Vậy theo định luật lấy mẫu, chỉ có thông tin của chuỗi kích thích có tần số thấp hơn 1,3 KHz là được gửi đi. Tương ứng ta có 13 mẫu trong các khoảng 5ms. Pha của các mẫu 8/3kHz được gửi đi trong khung tiếng 5ms một lần. Các mẫu được mã hoá điều xung mã thích ứng APCM (Adaptive Pulse Code Modulation).
Trong dạng mã hoá này, biên độ là cực đại và tỷ số giữa mẫu với biên độ cực đại được mã hoá riêng biệt.
* Giải mã tiếng:
Giải mã tiếng bao gồm các giai đoạn sau:
- Tạo lại các mẫu 8kHz bằng cách bổ sung 27 mẫu không vào 13 mẫu tiếng trong các khối 5ms.
- Lọc LTP bao gồm các khối của mẫu 5ms hiện thời và ba khối trước đó. - Lọc LPC theo các thông số được truyền.
- Khử nhấn mạnh (De-emphasis).
Chuỗi
kích thích Lọc LTP Lọc LPC De-emphasis Tiếng
* Truyền tiếng ở đoạn từ trạm di động MS đến trạm gốc BTS
Tín hiệu sau khi mã hoá được đưa đến bộ mã hóa kênh để tạo ra các khối 456bit/20ms với tốc độ bit vào khoảng 22,8kbit/s, sau đó được ghép xen, mật mã hoá và tạo thành các cụm để có thể đặt vào khe thời gian dành cho kênh và sau cùng được điều chế rồi phát vào không trung ở dải sóng 900MHz.
Tại đầu thu, quá trình được thực hiện ngược lại để nhận được tính hiệu mã hoá như ở đầu phát trước khi đưa vào bộ giải điều chế.
* Truyền tiếng trên đoạn từ BTS đến TRAU
Trong đoạn này, nếu TRAU đặt ở xa (ví dụ như đặt tại BSC), báo hiệu sẽ được bổ sung vào tiếng (báo hiệu trong băng) để truyền các thông tin điều khiển TRAU từ bộ điều khiển chuyển đổi mã từ xa RTH (Remote Transcoder Handle) đặt ở BTS đến TRAU đặt ở BSC. Đồng thời, có 60bit bổ sung vào 260bit tiếng trong 20ms, nâng tổng số bit trong 20ms lên 320bit và tốc độ của luồng số cho mỗi kênh sẽ đạt 16kb/s. Trong số 60bit bổ sung có 4bit để trống có tác dụng phân cách giữa các khung 20ms, như vậy trong một khung 20ms chỉ có 316bit mang thông tin.
* Truyền dẫn trên đoạn TRAU đặt xa (ở BSC) đến MSC/IWF
Ở đoạn này sử dụng các đường truyền dẫn 64kb/s luật A theo tiêu chuẩn G.711.
* Truyền dẫn số liệu:
Đối với truyền dẫn số liệu bên trong mạng GSM có thể coi mạng này như là một DTE phân bố, còn mạng bên ngoài như là DCE. Các giao diện DTE/DCE được thực hiện ở các TAF và TRAU và IWF. Để xây dựng các giao diện này, GSM cải tiến khuyến nghị V.110 dành cho giao diện DTE/DCE trong trường hợp DCE là mạng ISDN. Vì vậy, để hiểu được truyền dẫn số liệu trong mạng GSM, trước hết ta xét đến tiêu chuẩn V.110.
Tiêu chuẩn V.110 giải quyết các vấn đề như sau:
Truyền tải số liệu dị bộ ở các đường truyền đồng bộ
Truyền tải số liệu đồng bộ ở đường truyền đồng bộ sử dụng các đồng hồ
độc lập với nhau.
2.6. Chỉ tiêu kỹ thuật và chất lượng mạng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhiễu đồng kênh (Co-channel Interference)
Nhiễu đồng kênh do hai bộ phận phát, phát tín hiệu ở cùng một tần số hoặc ở cùng một kênh. Do vậy, bên thu nhận được cả hai tín hiệu của bên phát với mức độ mạnh yếu khác nhau tuỳ thuộc vào vị trí, khoảng cách của máy thu với cả hai máy phát.
Tỉ lệ sóng mang trên nhiễu C/I được biểu diễn bởi quan hệ giữa độ lớn của sóng mong muốn và độ lớn của sóng không mong muốn:
i c P P I C lg 10 = Trong đó:
Pe: Công suất tín hiệu của sóng phát mong muốn. Pi : Công suất tín hiệu của sóng phát gây nhiễu.
Mối quan hệ giữa C/I và vị trí của trạm gốc và trạm gây nhiễu:
Với giả thiết cả hai trạm gốc bức xạ cùng công suất và các đường lan truyền sóng là tương đương nhau thì điểm giữa sẽ có C/I = 0 dB (khi đó, tín hiệu và nhiễu là cân bằng nhau). Nếu di chuyển lại gần trạm gốc phục vụ hơn thì tỉ lệ C/I > 0dB,
Hình 2.13. Mối quan hệ giữa C/I và vị trí các trạm phát.
Tx1 Tx2
Trạm gốc C/I =0dB Trạm gây nhiễu nnnnnhiễu
ngược lại, C/I < 0 dB. Khi C/I thấp thì tỉ lệ lỗi bit BER sẽ lớn và có thể không chấp nhận được và mã hoá kênh sẽ không thể cung cấp kỹ thuật sửa lỗi chính xác (với một số hệ thống truyền dẫn số BER ≤ 10-3, với một số hệ thống truyền dẫn số khác BER ≤ 10-6. Tỉ lệ C/I có quan hệ mật thiết đến việc quy hoạch và sử dụng tần số. Nói chung, việc sử dụng lại tần số làm tăng dung lượng của hệ thống nhưng làm giảm C/I.
Trong thông tin di động số GSM, tỉ lệ nhiễu đồng kênh được đánh giá qua bảng giá trị sau:
C/Ic > 25 dB Rất tốt
20 dB ≤ C/Ic ≤ 25 dB Tốt
12 dB ≤ C/Ic ≤ 20 dB Có hiệu quả
C/Ic < 12 dB Không hiệu quả
Nhiễu kề kênh C/A (Adjacent-channel interference):
Nhiễu kề kênh xảy ra khi bên thu chịu ảnh hưởng nhiễu của các kênh liền kề với nó ngoài tín hiệu thu mong muốn. Tỉ lệ giữa sóng mang trên nhiễu của kênh liền kề được biểu diễn bằng công suất của kênh mong muốn trên công suất của kênh liền kề: a c P P A C lg 10 = Trong đó:
Pe: Công suất nhận được bởi kênh mong muốn.
Pa: Công suất nhận được bởi kênh liền kề.
Như vậy, ảnh hưởng của nhiễu phụ thuộc phần lớn vào độ chọn lọc máy thu và độ rộng phổ các băng bên ngoài băng của các sóng nhiễu. Tuy nhiên, các kỹ thuật hiện đại ngày nay đã cho phép chế tạo các máy thu có độ chọn lọc tương đối cao và giảm nhỏ các băng bên ở các đầu phát. Bởi vậy, nguyên nhân sinh ra nhiễu thường do sự suy giảm độ nhạy máy thu hoặc tạp âm phát chứ không phải do nhiễu kênh lân cận.
Chương 3. ỨNG DỤNG GSM VIETTEL THÀNH PHỐ VINH 3.1. Cấu trúc tổng quan mạng Vietel [ Tổng quan mạng Vietel ]
Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc tổng quan mạng di động Viettel
MSC HN1 CRBT
GMSC STP SMSC MCA MoIP IN system
HLR MSC DNG GMSC STP MSC HCM2 GMSC HCM STP HLR HCM BSC KV1 BSC KV2 BSC KV3
MẠNG LÕI MẠNG VÔ TUYẾN
GPRS SYSTEM Ghi Chú:
-Đường lưu lượng Đường báo hiệu
Hiện nay, mạng di động Viettel dùng công nghệ GSM, thế hệ 2,5G được sử dụng phổ biến trên 180 nước với hơn 700 nhà khai thác trên thế giới. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mạng di động Viettel được chia thành mạng lõi và mạng vô tuyến.
Mạng lõi bao gồm:
* Tổng đài GMSC
Đóng vai trò là tổng đài có giao diện với các mạng bên ngoài để kết nối mạng bên ngoài với mạng GSM
- Hà Nội có 04 GMSC - Đà Nẵng có 02 GMSC - Hồ Chí Minh có 02 GMSC
Tại Hà Nội tổng đài GMSC kết nối với các hệ thống sau: - Kết nối trực tiếp với các tổng đài cổng GMSC khác trong mạng.
- Kết nối trực tiếp với 09 tổng đài MSC tại Hà Nội và 09 MSS (softswitch).
- Kết nối trực tiếp với trên 30 quản lý trạm gốc BSC khu vực 1 bằng giao thức BSSAP của báo hiệu số 7.
- Kết nối trực tiếp với hệ thống CRBT.
Giao diện kết nối là các luồng E1 hoặc STM1. Các giao diện này sử dụng báo hiệu số 7, giao diện giữa GMSC với MSC sử dụng giao thức: ISUP, SCCP, MAP, CAP.
Và kết nối trực tiếp đến các mạng sau:
- Kết nối trực tiếp với tổng đài Toll của Viettel tại Hà Nội định tuyến lưu lượng đi quốc tế; đến mạng PSTN của Viettel và mạng quân sự.
- Kết nối với VMS - mạng di động Mobile Phone. - Kết nối với GPC - mạng di động VinaPhone. - Kết nối với Sphone - mạng di động của SPT. - Kết nối với EVN - mạng di động của EVN
- Kết nối với HT - mạng di động của Hà Nội Telecom. - Kết nối với VTN1 - mạng PSTN liên tỉnh của VNPT.
- Kết nối với Tandem Hà Nội mạng cố định của Bưu điện Hà Nội.
Giao diện kết nối lưu lượng ngoại mạng là các luồng E1 hoặc STM1. Báo hiệu số 7 sử dụng các giao thức ISUP cho thoại và giao thức MAP cho SMS.
GMSC tại Hồ Chí Minh và Đà Nẵng cũng được đấu nối tương tự như Hà Nội. * Hệ thống chuyển giao báo hiệu STP
- Gồm 3 cặp ở 3 vùng: Hà Nội, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh.
- Có chức năng chuyển giao báo hiệu, hỗ trợ tất cả các giao thức báo hiệu số 7 ISUP, SCCP, MAP, CAP, TCAP…trên nền TDM và IP trong mạng di động, hỗ trơ các link báo hiệu LSL (64kb/s), HSL (2Mb/s); Singtran: M3UA, M2PA.
- Kết nối với các hệ thống GMSC, MSC, MSS, HLR, SMSC, IN, STP khác… làm
cầu nối báo hiệu cho các hệ thống trên. Mục đích để quản lý tập trung báo hiệu có khả năng giám sát, tracing, screening,… một cách dễ dàng các bản tin báo hiệu của mạng.
* Tổng đài MSC
MSC làm chức năng chuyển mạch, thiết lập điều khiển cuộc gọi. Gồm trên 40 tổng đài MSC kết nối với dung lượng trên 20 triệu thuê bao được đặt tại 3 trung tâm là Hà Nội, tp.Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Kết nối trực tiếp với các GMSC và các BSC tại mỗi vùng.
Các MSC trên có giao diện với GMSC và các BSC, giao diện kết nối bằng các luồng E1 và STM1. Giao diện báo hiệu với GMSC sử dụng báo hiệu số 7 giao thức SCCP, ISUP, MAP, CAP. Giao diện báo hiệu với BSC sử dụng giao thức BSSAP.
* Hệ thống cơ sở dữ liệu thuê bao – HLR
HLR - Trung tâm quản lý đăng ký dữ liệu thuê bao, với dung lượng trên 40 triệu thuê bao được đặt tại Hà Nội, HLR kết nối trực tiếp với các hệ thống sau:
- Hệ thống GPRS cho dịch vụ WAP.
* Hệ thống IN và các hệ thống VAS
- IN (Intelligent network): Xử lý điều khiển các cuộc gọi của thuê bao trả trước Prepaid; Lưu trữ thông tin tài khoản của thuê bao trả trước.
- SMSC (Short Message Service Center): Trung tâm dịch vụ tin nhắn: Xử lý điều khiển nhận SMS từ thuê bao và phân phối SMS tới thuê bao nhận. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- MCA (Miscall Alert System): Hệ thống cảnh báo cuộc gọi nhỡ. - CRBT (Colour Ringback Tone): Hệ thống nhạc chuông chờ. - BGM (Backgroud Music): Hệ thống nhạc nền.
- SGSN (Serving GPRS Support Node): Thực hiện chức năng chuyển mạch gói. Có hỗ trợ giao diện kết nối với BSC.
- GGSN (Gateway GPRS Support Node): Thực hiện chức năng chuyển mạch gói. Không có giao diện kết nối với BSC.
- GPRS (General Packet Radio Service 2.5G): 172Kb/s (EDGE 2.75G: 384Kb/s).
Mạng vô tuyến bao gồm:
Hiện tại mạng di động Viettel dùng công nghệ GSM 2.5G sử dụng dải tần 900 và 1800MHz. Sử dụng các kỹ thuật tiên tiến để tăng dung lượng mạng, chất lượng phủ sóng như kỹ thuật nhảy tần, half-rate … Toàn mạng gồm trên 120 BSC quản lý trên 8000 trạm BTS.
* Hệ thống quản lý trạm gốc BSC
Tại Hà Nội: gồm trên 30 BSC của Ericsson, kết nối trực tiếp: