BSS = TRAU + BSC + BTS
4. Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS
OMS: Operation and Maintenance Subsystem
Trung tâm vận hành và bảo dưỡng OMC
OMC:
Operation and Maintenance Center
Trung tâm vận hành và bảo dưỡng OMC
Cấu trúc mạng GSM
Vùng phủ sóng - Vinaphone Miền Bắc
Vùng 1
KV1: Hà Nội và các tỉnh phía Bắc đến
Quảng Bình
Vùng 3
KV1: Các tỉnh miền Trung từ Quảng trị đến Khánh hòa và
tỉnh Tây nguyên
Vùng phủ sóng - Vinaphone
Vùng phủ sóng - Vinaphone
Vùng 2
KV2: TP. Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam từ Ninh
thuận đến Cà mau
ξ2.2. Phân cấp vùng phục vụ
GSM Service Area
Vùng phục vụ PLMN
Vùng định vị LAI
và vùng phục vụ MSC/VLR
Số nhận dạng v ùng định vị LAI
Số LAI: Location Area Identity => Sốnhận dạng vùng định vị
Số nhận dạng ô toàn cầuGCI:
GCI = MCC + MNC + LAC + CI = LAI +CI
Location Area Code (LAC) Mobile country
Code (MCC)
2 digits
3 digits 2 Bytes
Mobile Network Code
(MNC)
2 digits
3 digits 2 Bytes 2 Bytes
Mobile country
Code (MCC) Mobile Network Code (MNC)
Location Area Code (LAC)
Cell Identity (CI)
ξ2.3. Các giao diện trong mạng GSM
Khái niệm
Giao diện - Interface:
”Là ranh giới giữa các thực thể chức năng (functional entities) tại đó khuôn dạng dữ liệu (protocols) và quá trình trao đổi thông tin (procedure) được chuẩn
hóa”
GSM’s interfaces
Quá trình xử lý tín hiệu thoại GSM
Speech coding
Channel Coding
Encry- ption
Inter- leaving
Burst assembly
Modu- lator
Speech
decoding De- Coding Channel
Decry- ption
Deinter- leaving
Burst disasse-
mbly
Demod- ulator
T C H transmitter
receiver
Mã hóa nguồn
Mã hóa kênh
Mật mã hóa
Ghép xen
Tạo cụm
Điều chế
thoại
OR 26 (51 Frames) multiframes
0 1 2 3 2044 2045 2046 2047
0 1 2 3 47 48 49 50
0 1 24 25
.. 1
T0 T1 … T1 S T1 … T2 I T0
2 .. 4 T1 T2 T3
… … … T4 T4 T5 . .. .. 8 9 0 1 superframe = 51 (26 Frames) multiframes
1 hyperframe = 2048 superframes = 2715648 TDMA frames
1 trafic multiframe = 26TDMA frames 1 control multiframe = 51TDMA frames
……….
……….
……
235.4 ms 26 * 51 = 1326 TDMA Frames
6.12 s
0 1 ... 6 7
TDMA Frame slot 577 às
burst
4.615 ms
120 ms
Phân cấp cấu trúc khung - Frame hierarchy
3 h 28 min 53.76 s
Kênh lưu lượng - TCH
Kênh điều khiển - CCH
ξ2.5. S ử dụng lại tần số
Khái niệm:
Sử dụng lại tần số là việc cấp phát cùng một nhóm tần số vô tuyến tại các vị trí địa lý khác nhau trong mạng mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng kết nối tại giao diện vô tuyến do nhiễu đồng kênh và nhiễu kênh lân cận gây nên.
Trong mạng GSM, mỗi trạm BTS được cấp phát một nhóm tần số vô tuyến.
Các trạm thu phát gốc BTS lân cận được cấp phát các nhóm kênh vô tuyến không trùng với các kênh của BTS liền kề.
Khái niệm
F E
C F E
F E Một cụm - cluster có kích C
cỡ N cell, được lăp lại tại các vị trí địa lý khác nhau trong toàn bộ vùng phủ sóng.
Các cell cùng tên được cấp
phát cùng một nhóm tần số vô tuyến.
Khái niệm
- Khái niệm site: Site là vùng không gian phủ bởi nhiều búp sóng của nhiều anten trong cùng trạm thu phát sóng BTS
- Phân biệt với Cell là vùng không gian phủ bởi 1 búp sóng của một anten
ξ2.5. S ử dụng lại tần số
Nhà khai thác mạng được giấy phép sử dụng một số có hạn các tần số vô tuyến.
Việc quy hoạch tần số: phải sắp xếp thích hợp các tần số vô tuyến vào một Cluster sao cho các Cluster sử dụng lại tần số mà không bị nhiễu quá mức.
Sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau thì bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh C/I giữa các cell (cùng sử dụng chung tần số)
Với kích thước cell nhất định, khoảng cách sử dụng lại tần số phụ thuộc vào số Cell N trong 1 Cluster. N càng lớn, khoảng cách sử dụng lại tần số càng lớn và ngược lại.
Khoảng cách giữa hai cell lân cận 2μ
Khoảng cách sử dụng lại tần số D
Khoảng cách sử dụng lại tần số D
D = khoảng cách giữa hai cell đồng kênh
Khoảng cách sử dụng lại tần số D
Trong đó:
R: bán kính cell
N: số cell trong 1 cụm (cluster)
Tính toán C/I
Công thức tính tỉ số C/I
P là vị trí của MS thuộc cell A, chịu ảnh hưởng nhiễu kênh chung từ cell B là lớn nhất.
Tại vị trí P (vị trí máy di động MS) có
Trong đó x là hệ số truyền sóng, phổ biến nằm trong khoảng từ 3 đến 4 đối với hầu hết các môi trường.
Quan hệ giữa N và C/I
C/I tính theo đơn vị dB
Vấn đề can nhiễu đồng kênh
Có các phương pháp để giảm can nhiễu kênh chung (Nhiễu đồng kênh C/I):
+Tăng cự ly sử dụng lại tần số (D): sẽ làm giảm can nhiễu kênh chung, tuy nhiên khi đó số cell trong mỗi cụm
mẫu sẽ tăng, tương ứng với số kênh tần số dành cho mỗi cell sẽ giảm và như vậy thì dung lượng phục vụ sẽ giảm xuống.
+Hạ thấp độ cao anten trạm gốc: làm cho ảnh hưởng giữa các cell dùng chung tần số sẽ được giảm bớt
→ can nhiễu kênh chung cũng được giảm bớt. Tuy nhiên, việc hạ thấp anten sẽ làm ảnh hưởng của các vật cản (nhà cao tầng…) tới chất lượng của hệ thống trở nên nghiêm trọng hơn.
+Sử dụng Anten định hướng ở BTS (Sector hóa):
Phương pháp sử dụng Anten định hướng ở BTS có hai ích lợi: Một là biện pháp làm giảm can nhiễu kênh chung
Vấn đề can nhiễu đồng kênh
Có các phương pháp để giảm can nhiễu kênh chung (Nhiễu đồng kênh C/I):
+ Sử dụng Anten định hướng ở BTS (Sector hóa):
Phương pháp sử dụng Anten định hướng ở BTS có hai ích lợi: Một là biện pháp làm giảm can nhiễu kênh chung trong khi cự ly sử dụng lại tần số không đổi, hai là tăng dung lượng hệ thống.
Cách tổ chức Cluster trong mạng tổ ong
Ký hiệu của mẫu sử dụng lại tần số là M / N
M = tổng số sites trong Cluster
N = tổng số cells trong Cluster
Ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số thường dùng là:
3/9, 4/12 và 7/21.
Các tần số sử dụng được chia thành 9 nhóm tần số ấn định trong 3 vị trí trạm gốc (Site)
Mẫu này có khoảng cách giữa các trạm đồng kênh là D = 5,2R.
Các tần số ở mẫu 3/9 (giả thiết có 41 băng tần từ các kênh 84 đến 124, chiếm băng tần chung 41*0.2 MHz = 8,2 MHz sử dụng trong mạng GSM900 của VMS)
Mẫu tái sử dụng tần số 3/9
Mỗi cell có thể phân bố cực đại đến 5 sóng
mang. Nhưng phải dành ra một khe thời gian cho BCH, một khe thời gian cho SDCCH/8.
số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng của mỗi cell còn (5 x 8 – 2) = 38 TCH
Trong 9 Cell của Cluster phải mất 2*9 = 18 kênh,
Mẫu tái sử dụng tần số 3/9
còn lại 41*8 – 18 = 310 kênh logic dành cho traffic.
Cấu trúc mảng 9 cells có tỉ số C/I > 9 dB đảm bảo GSM làm việc bình thường
Các tần số sử dụng được chia thành 12 nhóm tần số ấn định trong 4 vị trí trạm gốc
Mẫu này có khoảng cách giữa các trạm đồng kênh là D = 6R.
Các tần số ở mẫu 4/12
Mẫu tái sử dụng tần số 4/12
số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng của mỗi cell còn (4 x 8 – 2) = 30 TCH.
12 Cell của Cluster phải mất 2*12 = 24 kênh, còn lại 41*8 – 24 = 304 kênh logic dành cho traffic.
Mẫu tái sử dụng tần số 4/12
cụm 12 cells có tỉ số C/I > 12 dB. Đây là tỉ số thích hợp cho phép hệ thống GSM hoạt động tốt.
Các tần số sử dụng được chia thành 21 nhóm tần số ấn định trong 7 vị trí trạm gốc
Mẫu này có khoảng cách giữa các trạm đồng kênh là D = 7,9R.
Các tần số ở mẫu 4/12
Mẫu tái sử dụng tần số 7/21
Số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng của mỗi cell còn (2 x 8 – 2) = 14 TCH.
Trong 21 Cell của Cluster phải mất 2*21 = 42 kênh, còn lại 41*8 – 42 = 286 kênh logic dành cho traffic.
Mẫu tái sử dụng tần số 7/21
Mẫu tái sử dụng tần số 7/21
Nhận xét
- Khi số nhóm tần số N giảm (21, 12, 9, thì khoảng cách giữa các trạm đồng kênh D sẽ giảm 7,9R;
6R; 5,2R.
- Việc lựa chọn mẫu sử dụng lại tần số phải dựa trên các đặc điểm địa lý vùng phủ sóng, mật độ thuê bao của vùng phủ và tổng số kênh ∑ của mạng.
- Mẫu 3/9: số kênh trong một cell là lớn, tuy nhiên khả
năng nhiễu cao. Mô hình này thường được áp dụng cho những vùng có mật độ máy di động cao.
- Mẫu 4/12: sử dụng cho những vùng có mật độ lưu lượng trung bình.
- Mẫu 7/21: sử dụng cho những khu vực mật độ thấp
Các băng tần trong GSM
Hệ thống GSM có 2 băng tần làm việc là băng tần 900MHz được gọi là GSM 900 và băng tần
1800MHz được gọi là DSC 1800
Trong đó, mỗi băng tần này lại được chia làm 2 băng tần con:
Băng tần hướng lên (UPLINK – UL): là băng tần được MS sử dụng để truyền tín hiệu đến BTS
Băng tần hướng xuống (DOWNLINK – DL): là băng tần được BTS sử dụng để truyền tín hiệu đến MS
Các băng tần trong GSM
Các băng tần trong GSM
Các băng tần trong GSM
Các băng tần trong GSM
Các băng tần trong GSM
Tổ chức đa truy nhập
Chia thành các cụm (burst) chứa hàng trăm bit đã được điều chế.
Mỗi cụm được phát trong 1 khe thời gian có độ rộng 15/26ms (577às) ở một kờnh tần số cú độ rộng 200kHz
Mỗi kênh tần số tổ chức các khung đa truy nhập theo thời gian, mỗi khung gồm 8 khe thời gian (TS0 – TS7)
Cấu trúc cụm (burst)
Cấu trúc bit của 1 kênh phụ thuộc vào việc kênh được sử dụng cho kênh lưu lượng hay là kênh điều khiển.
Có 5 loại cụm:
• Normal burst: dùng để truyền thông tin
• Cụm đồng bộ: dùng cho kênh đồng bộ SCH
• Cụm hiệu chỉnh tần số: dành cho kênh FCCH
• Cụm truy cập ngẫu nhiên: dành cho kênh FCCH
• Cụm giả: không mang tin tức
Cấu trúc cụm (burst)
Nếu 1 TS được sử dụng để truyền thông tin điều khiển, nó sẽ bao gồm nhiều loại kênh
điều khiển tất nhiên sẽ có nhiều loại burst.
Lấy ví dụ khe TS0:
Với kênh điều khiển, đa khung có 51 khung
Kênh vật lý:
Kênh vật lý trong GSM được xác định bởi:
Tần số sóng mang (RFC: radio frequency channels)
Vị trí khe thời gian (TS timeslot) trong khung TDMA