Hệ thống thông tin GSM_Chương 1
Lịch sử hình thành GSM bắt đầu từ một đề xuất vào năm 1982 của Nordic Telecom và Netherlands tại CEPT (Conference of European Post and Telecommunication) để phát triển một chuẩn tế bào số mới đương đầu vớ...
Phaàn 1_Chöông 1 : Giôùi thieäu heä thoáng thoâng tin di ñoäng GSM
CHÖÔNG 1
GIÔÙI THIEÄU HEÄ THOÁNG
THOÂNG TIN DI ÑOÄNG GSM
L
òch söû hình thaønh GSM baét ñaàu töø moät ñeà xuaát vaøo naêm 1982 cuûa Nordic Telecom vaø
Netherlands taïi CEPT (Conference of European Post and Telecommunication) ñeå phaùt
trieån moät chuaån teá baøo soá môùi ñöông ñaàu vôùi nhu caàu ngaøy caøng taêng cuûa maïng di
ñoäng Chaâu AÂu.
UÛy ban Chaâu AÂu (EC) ñöa ra lôøi höôùng daãn yeâu caàu caùc quoác gia thaønh vieân söû duïng GSM
cho pheùp lieân laïc di ñoäng trong baêng taàn 900MHz. Vieän tieâu chuaån vieãn thoâng Chaâu AÂu
(ETSI) ñònh nghóa GSM khi quoác teá chaáp nhaän tieâu chuaån heä thoáng ñieän thoaïi teá baøo soá.
Lôøi ñeà xuaát coù keát quaû vaøo thaùng 9 naêm 1987, khi 13 nhaø ñieàu haønh vaø quaûn lyù cuûa nhoùm coá
vaán CEPT GSM thoûa thuaän kyù hieäp ñònh GSM MoU “Club”, vôùi ngaøy khôûi ñaàu laø 1 thaùng 7
naêm 1991.
GSM laø töø vieát taét cuûa Global System for Mobile Communications (heä thoáng thoâng tin di ñoäng
toaøn caàu), tröôùc ñaây coù teân laø Groupe Speùcial Mobile.
Heä thoáng thoâng tin di ñoäng toaøn caàu GSM laø heä thoáng thoâng tin teá baøo soá tích hôïp vaø toaøn
dieän, ñöôïc phaùt trieån ñaàu tieân ôû Chaâu AÂu vaø ñaõ nhanh choùng phaùt trieån treân toaøn theá giôùi.
Maïng ñöôïc thieát keá phuø hôïp vôùi heä thoáng ISDN vaø caùc dòch vuï maø GSM cung caáp laø moät heä
thoáng con cuûa dòch vuï ISDN chuaån.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 12 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 1 : Giôùi thieäu heä thoáng thoâng tin di ñoäng GSM
GSM ñaàu tieân ñöôïc thieát keá hoaït ñoäng ôû daûi taàn 890-915 MHz vaø 935-960 MHz, hieän nay laø
1.8GHz. Moät vaøi tieâu chuaån chính ñöôïc ñeà nghò cho heä thoáng :
• Chaát löôïng aâm thoaïi chính thöïc söï toát.
• Giaù dòch vuï vaø thueâ bao giaûm.
• Hoã trôï lieân laïc di ñoäng quoác teá.
• Khaû naêng hoã trôï thieát bò ñaàu cuoái trao tay.
• Hoã trôï caùc phöông tieän thuaän lôïi vaø dòch vuï môùi.
• Naêng suaát quang phoå.
• Khaû naêng töông thích ISDN.
Tieâu chuaån ñöôïc ban haønh vaøo thaùng gieâng naêm 1990 vaø nhöõng heä thoáng thöông maïi ñaàu tieân
ñöôïc khôûi ñaàu vaøo giöõa naêm 1992. Toå chöùc MoU (Memorandum of Understanding) thaønh laäp
bôûi nhaø ñieàu haønh vaø quaûn lyù GSM ñöôïc caáp pheùp ñaàu tieân, luùc ñoù coù 13 hieäp ñònh ñöôïc kyù
keát vaø ñeán nay ñaõ coù 191 thaønh vieân ôû khaép theá giôùi. Toå chöùc MoU coù quyeàn löïc toái ña, ñöôïc
quyeàn ñònh chuaån GSM.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 13 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 2 : Caáu truùc maïng GSM
CHÖÔNG 2
CAÁU TRUÙC MAÏNG GSM
M
aïng GSM goàm nhieàu khoái chöùc naêng khaùc nhau. Hình döôùi cho thaáy caùch boá trí cuûa
maïng GSM toång quaùt. Maïng GSM coù theå chia thaønh ba phaàn chính. Traïm di ñoäng
(Mobile Station_MS) do thueâ bao giöõ. Heä thoáng con traïm goác (Base Station
Subsystem_BSS) ñieàu khieån lieân keát vôùi traïm di ñoäng. Heä thoáng maïng con
(Network Subsystem_NS) laø phaàn chính cuûa trung taâm chuyeån maïch dòch vuï di ñoäng (Mobile
services Switching Center_MSC), thöïc hieän chuyeån maïch cuoäc goïi giöõa nhöõng ngöôøi söû duïng
ñieän thoaïi di ñoäng, vaø giöõa di ñoäng vôùi thueâ bao maïng coá ñònh. MSC xöû lyù caùc hoaït ñoäng
quaûn lyù di ñoäng. Trong hình khoâng coù trình baøy trung taâm duy trì vaø ñieàu haønh (Operations
and Maintenance Center_OMS), giaùm saùt ñieàu haønh vaø cô caáu cuûa maïng. Traïm di ñoäng vaø heä
thoáng con traïm goác thoâng tin duøng giao tieáp Um, coøn ñöôïc goïi laø giao tieáp khoâng trung hay
lieân keát voâ tuyeán. Heä thoáng con traïm goác lieân laïc vôùi trung taâm chuyeån maïch dòch vuï di ñoäng
duøng giao tieáp A.
Moâ hình heä thoáng thoâng tin di ñoäng teá baøo
1. TRAÏM DI ÑOÄNG
Traïm di ñoäng (Mobile Station_MS) goàm coù thieát bò di ñoäng (ñaàu cuoái) vaø moät card thoâng minh
goïi laø module nhaän daïng thueâ bao (Subscriber Identity Module_SIM). SIM cung caáp thoâng tin
caù nhaân di ñoäng, vì theá ngöôøi söû duïng truy caäp vaøo caùc dòch vuï thueâ bao khoâng phuï thuoäc vaøo
loaïi thieát bò ñaàu cuoái. Baèng caùch gaén SIM vaøo ñaàu cuoái GSM, ngöôøi söû duïng coù theå nhaän, goïi
vaø nhaän caùc dòch vuï thueâ bao khaùc treân thieát bò ñaàu cuoái naøy.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 14 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 2 : Caáu truùc maïng GSM
Thieát bò di ñoäng ñöôïc nhaän daïng duy nhaát baèng soá nhaän daïng thieát bò di ñoäng quoác teá
(International Mobile Equipment Identity_IMEI). SIM card chöùa soá nhaän daïng thueâ bao di
ñoäng quoác teá (International Mobile Subscriber Identity_IMSI) söû duïng ñeå nhaän daïng thueâ bao
trong heä thoáng, duøng ñeå xaùc ñònh chuû quyeàn vaø thoâng tin khaùc. Soá IMEI vaø IMSI ñoäc laäp
nhau. SIM card coù theå ñöôïc baûo veä choáng laïi vieäc söû duïng traùi pheùp baèng password hoaëc soá
nhaän daïng caù nhaân.
2. HEÄ THOÁNG CON TRAÏM GOÁC
Heä thoáng con traïm goác goàm hai phaàn: traïm goác thu phaùt (BTS) vaø traïm goác ñieàu khieån (BSC).
Hai heä thoáng naøy lieân keát duøng giao tieáp Abis chuaån hoaù, cho pheùp ñieàu haønh caùc boä phaän
cung caáp bôûi caùc nhaø saûn xuaát khaùc nhau.
Traïm thu phaùt goác laø nôi maùy thu phaùt voâ tuyeán phuû moät cell vaø ñieàu khieån caùc giao thöùc lieân
keát voâ tuyeán vôùi traïm di ñoäng. Trong moät thaønh phoá lôùn, coù nhieàu khaû naêng trieån khai nhieàu
BTS, do ñoù yeâu caàu BTS phaûi chính xaùc, tin caäy, di chuyeån ñöôïc vaø giaù thaønh thaáp.
Traïm goác ñieàu khieån taøi nguyeân voâ tuyeán cuûa moät hoaëc nhieàu BTS. Traïm ñieàu khieån caùch
thieát laäp keânh truyeàn voâ tuyeán, nhaûy taàn vaø trao tay. BSC laø keát noái giöõa traïm di ñoäng vaø toång
ñaøi di ñoäng (MSC).
3. HEÄ THOÁNG MAÏNG CON
Thaønh phaàn chính cuûa heä thoáng maïng con laø toång ñaøi di ñoäng, hoaït ñoäng nhö moät nuùt chuyeån
maïch bình thöôøng cuûa PSTN hoaëc ISDN, vaø cung caáp taát caû caùc chöùc naêng caàn coù ñeå ñieàu
khieån moät thueâ bao di ñoäng, nhö ñaêng kyù, xaùc nhaän, caäp nhaät toïa ñoä, trao tay, vaø ñònh tuyeán
cuoäc goïi cho moät thueâ bao lieân laïc di ñoäng. Nhöõng dòch vuï naøy ñöôïc cung caáp chung vôùi
nhieàu boä phaän chöùc naêng khaùc, taïo neân heä thoáng maïng con. MSC cung caáp keát noái ñeán maïng
coá ñònh (nhö PSTN hoaëc ISDN). Baùo hieäu giöõa caùc boä phaän chöùc naêng trong heä thoáng maïng
con laø heä thoáng baùo hieäu soá 7 (SS7) söû duïng cho baùo hieäu trung keá trong maïng ISDN vaø môû
roäng söû duïng trong maïng coâng coäng hieän taïi.
Boä ghi ñònh vò thöôøng truù (HLR) vaø boä ghi ñònh vò taïm truù (VLR) cuøng vôùi MSC cung caáp ñònh
tuyeán cuoäc goïi vaø khaû naêng lieân laïc di ñoäng cuûa GSM. HLR chöùa taát caû thoâng tin quaûn trò cuûa
moãi thueâ bao ñaõ ñaêng kyù trong maïng GSM töông öùng, cuøng vôùi vò trí hieän taïi cuûa di ñoäng. Vò
trí cuûa di ñoäng thöôøng ôû döôùi daïng ñòa chæ baùo hieäu cuûa VLR chöùa traïm di ñoäng.
Boä ghi ñònh vò taïm truù (VLR) chöùa thoâng tin quaûn trò ñöôïc choïn töø HLR, caàn thieát cho ñieàu
khieån cuoäc goïi vaø cung caáp caùc dòch vuï thueâ bao, cho moãi thueâ bao hieän taïi naèm trong vuøng
ñòa lyù ñieàu khieån bôûi VLR. Maëc duø moãi boä phaän chöùc naêng coù theå ñöôïc thöïc hieän ñoäc laäp
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 15 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 2 : Caáu truùc maïng GSM
nhöng taát caû caùc nhaø saûn xuaát thieát bò chuyeån maïch cho ñeán nay ñeàu saûn xuaát VLR chung vôùi
MSC, vì theá vuøng ñòa lyù ñieàu khieån bôûi MSC seõ töông öùng vôùi ñieàu khieån bôûi VLR ñoù, do ñoù
ñôn giaûn hoùa baùo hieäu caàn thieát. Löu yù raèng MSC khoâng chöùa thoâng tin caùc traïm di ñoäng –
thoâng tin naøy löu tröõ trong caùc thanh ghi vò trí.
Coù hai boä ghi khaùc söû duïng cho muïc ñích xaùc nhaän vaø baûo maät. Boä ghi nhaän thöïc thieát bò
(EIR) laø moät cô sôû döõ lieäu chöùa moät danh saùch taát caû caùc thieát bò di ñoäng hôïp leä treân maïng,
moãi traïm di ñoäng ñöôïc xaùc nhaän baèng soá nhaän daïng thieát bò di ñoäng quoác teá (IMEI). Soá IMEI
bò ñaùnh daáu laø khoâng hôïp leä neáu ñöôïc thoâng baùo maát caép hoaëc khoâng ñöôïc chaáp thuaän. Trung
taâm nhaän thöïc AuC laø cô sôû döõ lieäu ñöôïc baûo veä chöùa baûn sao khoùa maõ trong SIM card cuûa
thueâ bao, söû duïng ñeå nhaän thöïc vaø maõ hoùa treân keânh voâ tuyeán.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 16 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
CHÖÔNG 3
LIEÂN KEÁT VOÂ TUYEÁN
H
ieäp hoäi lieân laïc vieãn thoâng quoác teá (ITU), quaûn trò chæ ñònh phoå voâ tuyeán quoác teá (vaø
nhieàu chöùc naêng khaùc), chæ ñònh baêng thoâng 890-915 MHz duøng cho keânh leân (traïm di
ñoäng tôùi traïm goác) vaø 935-960 MHz duøng cho keânh xuoáng (traïm goác ñeán traïm di
ñoäng) cho maïng di ñoäng Chaâu AÂu. Vì taàm naøy ñaõ ñöôïc söû duïng ñaàu nhöõng naêm 1980
baèng heä thoáng analog, hoäi nghò böu chính vaø vieãn thoâng Chaâu AÂu (CEPT) ñaõ daønh tröôùc 10
MHz ñaàu cuûa moãi baêng taàn treân cho maïng GSM. Cuoái cuøng, GSM ñöôïc chæ ñònh toaøn boä baêng
thoâng 2x25 MHz.
1. ÑA TRUY CAÄP VAØ CAÁU TRUÙC KEÂNH
Vì phoå voâ tuyeán laø taøi nguyeân höõu haïn duøng chung cho taát caû thueâ bao, moät phöông phaùp phaûi
ñöa ra laø chia baêng thoâng ñeå caøng nhieàu thueâ bao söû duïng caøng toát. GSM ñaõ choïn phöông
phaùp keát hôïp ña truy caäp phaân chia theo taàn soá vaø thôøi gian (TDMA/FDMA). FDMA bao goàm
chia taàn soá baêng thoâng toái ña 25 MHz thaønh 124 taàn soá soùng mang caùch nhau 200 KHz. Moät
BS coù theå coù moät hoaëc nhieàu taàn soá soùng mang vaø söû duïng kyõ thuaät TDMA chia keânh voâ
tuyeán 200 KHz thaønh 8 khe thôøi gian (taïo 8 keânh logic). Do ñoù moät keânh logic ñöôïc ñònh
nghóa baèng taàn soá vaø soá khe thôøi gian cuûa khung TDMA. Baèng caùch aùp duïng 8 khe thôøi gian,
moãi keânh phaùt döõ lieäu soá theo töøng chuoãi “burst” ngaén : ñaàu cuoái GSM chæ phaùt 1 trong 8 khe
thôøi gian ñoù.
Taùm khe TDMA cuøng vôùi 248 keânh baùn song coâng vaät lyù töông öùng vôùi toång coäng 1984 keânh
baùn song coâng logic. Ñieàu naøy töông öùng vôùi 283 (= 1984/7) keânh baùn song coâng logic moãi
cell vì moãi cell chæ söû duïng 1/7 toång soá taàn soá .
Sô ñoà phaân chia taàn soá theo cell
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 17 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
Baûy taäp taàn soá ñuû ñeå phuû moät vuøng lôùn tuøy yù, do khoaûng caùch laëp laïi d phaûi lôùn hôn hai laàn
baùn kính lôùn nhaát phuû bôûi moãi maùy phaùt.
Moãi keânh taàn soá ñöôïc phaân ñoaïn thaønh 8 khe thôøi gian coù chieàu daøi baèng 0,577 ms
(=15/26ms). Taùm khe taïo thaønh moät khung TDMA daøi 4,615ms (=120/26ms). Moãi khe ñöôïc
laëp laïi sau 4,615 ms taïo thaønh moät keânh cô baûn.
Heä thoáng GSM phaân bieät giöõa keânh löu löôïng (Traffic Channel_TCH) (duøng cho döõ lieäu thueâ
bao) vaø keânh ñieàu khieån (Control Channel_CCH) (duøng cho caùc thoâng ñieäp quaûn lyù maïng).
2. KEÂNH LÖU LÖÔÏNG (TRAFFIC CHANNEL_TCH)
Keânh löu löôïng duøng ñeå chuyeån aâm thoaïi vaø döõ lieäu. TCH ñònh nghóa söû duïng 26 khung ña
khung (nghóa laø moät nhoùm 26 khung TDMA). Chieàu daøi cuûa 26 khung ña khung laø 120 ms, laø
chieàu daøi cuûa moät chu kì burst (120 ms / 26 khung / 8 chu kì burst moãi khung). Trong 26 khung
ñoù, 24 khung duøng ñeå löu thoâng, moät khung duøng cho keânh ñieàu khieån lieân keát chaäm (Slow
Associated Control Channel_ SACCH) vaø moät khung chöa duøng. TCH duøng cho tuyeán leân vaø
tuyeán xuoáng caùch nhau moät khoaûng thôøi gian 3 burst ñeå thueâ bao khoâng phaùt vaø thu ñoàng thôøi,
ñôn giaûn hoùa maïch ñieän töû.
Caáu truùc khung TDMA
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 18 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
Döõ lieäu ñöôïc truyeàn trong caùc burst ñaët trong caùc khe thôøi gian. Toác ñoâï bit truyeàn laø 271 Kbps
(chu kyø bit 3,79 µs). Do sai soá theo thôøi gian, phaân taùn thôøi gian v.v…, burst döõ lieäu hôi ngaén
hôn khe thôøi gian (148 thay vì 156,25 chu kyø bit trong moät khe thôøi gian).
3. KEÂNH ÑIEÀU KHIEÅN (CONTROL CHANNEL_CCH)
Caùc keânh chung di ñoäng coù theå truy caäp ôû caû cheá ñoä nghæ vaø cheá ñoä daønh rieâng. Caùc keânh
chung di ñoäng söû duïng ôû cheá ñoä nghæ trao ñoåi thoâng tin baùo hieäu caàn thieát ñeå chuyeån qua cheá
ñoä nhaän rieâng. Di ñoäng ñaõ ôû trong cheá ñoä daønh rieâng giaùm saùt caùc traïm goác xung quanh ñeå
trao tay vaø caùc thoâng tin khaùc. Caùc keânh chung coù 51 khung ña khung ñeå daønh rieâng di ñoäng
söû duïng caáu truùc TCH 26 khung ña khung coù theå vaãn giaùm saùt keânh ñieàu khieån. Caùc keânh
chung goàm :
• Keânh quaûng baù ñieàu khieån (Broadcast Control Channel_BCCH) : phaùt lieân tuïc treân
tuyeán xuoáng, thoâng tin goàm ñoàng nhaát traïm goác, chæ ñònh taàn soá vaø chuoãi nhaûy taàn.
• Keânh hieäu chænh taàn soá (Frequency Correction Channel_FCCH) vaø keânh ñoàng boä
(Synchronisation_SCH) : söû duïng ñeå ñoàng boä di ñoäng vôùi caáu truùc khe thôøi gian cuûa
cell baèng caùch ñònh nghóa caùc bieân cuûa chu kyø burst, vaø soá khe thôøi gian. Moãi cell
trong maïng GSM phaùt chính xaùc moät FCCH vaø moät SCH duøng ñònh nghóa khe thôøi
gian thöù 0 (trong moät khung TDMA).
• Keânh truy caäp ngaãu nhieân (Random Access Channel_RACH) : di ñoäng söû duïng keânh
Aloha khe ñeå truy caäp vaøo maïng.
• Keânh tìm goïi (Paging Channel_PCH) : duøng ñeå baùo cho di ñoäng bieát coù moät cuoäc goïi
ñeán.
• Keânh cho pheùp truy caäp (Access Grant Channel_AGCH) : chæ ñònh moät keânh ñieàu
khieån daønh rieâng ñöùng moät mình (Standalone Dedicated Control Channel_SDCCH)
cho di ñoäng baùo hieäu (ñeå coù moät keânh daønh rieâng), theo yeâu caàu treân keânh truy caäp
ngaãu nhieân (RACH).
4. CAÁU TRUÙC BURST
Burst laø ñôn vò phaùt cuûa GSM. Vieäc phaùt xaûy ra trong moät cöûa soå thôøi gian (576+12/13) µs,
nghóa laø suoát chu kyø bit (156 + ¼). Moät burst thoâng thöôøng chöùa hai goùi 58 bit (57 bit döõ lieäu +
1 bit dö (stealing bit)) vaø moät chuoãi huaán luyeän 26 bit. Chuoãi huaán luyeän 26 bit laø moät chuoãi
bieát tröôùc duøng so saùnh vôùi chuoãi tín hieäu thu ñöôïc ñeå xaây döïng laïi tín hieäu goác (caân baèng ña
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 19 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
ñöôøng). Vieäc thöïc hieän thaät söï cuûa boä caân baèng khoâng chæ roõ trong kyõ thuaät GSM. Ba bit ñuoâi
ñöôïc theâm vaøo moãi beân.
GSM coù theå söû duïng nhaûy taàn thaáp khi traïm goác vaø di ñoäng phaùt moãi khung TDMA treân moãi
taàn soá soùng mang khaùc nhau. Thuaät toaùn nhaûy taàn ñöôïc phaùt treân keânh ñieàu khieån voâ tuyeán
(Broadcast Control Channel). Vì fading ña ñöôøng ñoäc laäp vôùi taàn soá soùng mang, nhaûy taàn thaáp
laøm giaûm nheï vaán ñeà naøy. Vieäc nhaûy taàn laø tuøy choïn ñoái vôùi moãi cell vaø traïm goác khoâng nhaát
thieát phaûi coù chöùc naêng naøy.
5. BIEÁN ÑOÅI AÂM THOAÏI SANG SOÙNG VOÂ TUYEÁN
Hình sau moâ taû chuoãi caùc chöùc naêng bieán ñoåi töø aâm thoaïi sang soùng voâ tuyeán vaø ngöôïc laïi.
5.1 Maõ hoùa aâm thoaïi GSM
GSM laø moät heä thoáng soá, maø aâm thoaïi laïi laø tín hieäu töông töï neân phaûi ñöôïc soá hoùa. Phöông
phaùp maø ISDN vaø heä thoáng ñieän thoaïi hieän taïi duøng cho caùc ñöôøng gheùp keânh thoaïi truyeàn
qua trung keá toác ñoä cao, caùp quang laø ñieàu cheá maõ xung (PCM). PCM coù toác ñoä bit laø 64Kbps,
laø moät toác ñoä cao coù theå truyeàn qua lieân keát voâ tuyeán. GSM coù nhieàu thuaät toaùn maõ hoùa tieáng
noùi treân cô sôû chaát löôïng tieáng noùi thöïc vaø ñoä phöùc taïp (lieân quan ñeán giaù caû, xöû lyù ñoä treã vaø
tieâu thuï coâng suaát) tröôùc khi ñöa ñeán choïn löïa phöông phaùp kích xung ñeàu _ maõ hoùa döï ñoaùn
tuyeán tính (RPE _ LPC) vôùi voøng döï ñoaùn daøi. Veà cô baûn, thoâng tin töø caùc maãu tröôùc, khoâng
thay ñoåi nhanh, duøng ñeå döï ñoaùn maãu hieän taïi. Caùc heä soá keát hôïp tuyeán tính cuûa caùc maãu
tröôùc ñoù, coäng theâm daïng maõ hoùa cuûa phaàn coøn laïi, sai soá giöõa maãu döï ñoaùn vaø maãu thöïc, seõ
bieåu dieãn tín hieäu. Tieáng noùi laáy maãu chu kyø 20ms, moãi maãu maõ hoùa thaønh 260 bit, vôùi toác ñoä
bit laø 13Kbps. Ñaây laø maõ hoùa tieáng noùi toaøn toác. Gaàn ñaây, vaøi nhaø ñieàu haønh GSM1900 Baéc
Myõ thöïc hieän thuaät toaùn maõ hoùa tieáng noùi toaøn toác caáp cao (EFR). Phöông phaùp naøy taêng chaát
löôïng tieáng noùi döïa treân toác ñoä ñang söû duïng 13Kbps.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 20 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
5.2 Maõ hoùa keânh truyeàn GSM
Maõ keânh truyeàn theâm caùc bit dö vaøo doøng döõ lieäu cho pheùp phaùt hieän, thaäm chí caû söûa loãi bit
sinh ra trong quaù trình truyeàn. Thuaät toaùn maõ hoùa tieáng noùi ñöa ra moät khoái 260 bit moãi 20ms
(nghóa laø toác ñoä 13Kbps). Trong boä giaûi maõ, caùc khoái bit tieáng noùi ñöôïc giaûi maõ vaø bieán ñoåi
thaønh nhöõng maãu tieáng noùi maõ ñoàng daïng 13 bit. 260 bit cuûa khoái tieáng noùi phaân thaønh hai
nhoùm. 78 bit loaïi II ít quan troïng vaø khoâng ñöôïc baûo veä. 182 bit loaïi I ñöôïc caét thaønh 50 bit
loaïi Ia vaø 132 bit loaïi Ib (xem hình sau).
Maãu tieáng noùi : 1 khoái = 260 bit (20ms)
Ñaàu tieân caùc bit loaïi Ia ñöôïc baûo veä bôûi 3 bit parity ñeå phaùt hieän loãi. Sau ñoù caùc bit loaïi Ib
ñöôïc coäng vaøo theâm 4 bit ñuoâi tröôùc khi ñöa vaøo maõ chaäp vôùi toác ñoä r= ½ vaø chieàu daøi baét
buoäc K= 5. Keát quaû 378 bit coäng vaøo vôùi 78 bit loaïi II baûo veä cho keát quaû laø moät khung maõ
tieáng noùi hoaøn toaøn 456 bit (trong hình).
Kieåu truyeàn TCH/FS
5.2.1 Maõ phaùt hieän loãi
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 21 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
GSM chuaån duøng maõ 3 bit loãi dö ñeå cho pheùp ñaùnh giaù söï chính xaùc cuûa bit trong khung thoaïi
(50 bit loaïi Ia). Neáu moät bit bò sai, thì ñieàu naøy seõ taïo ra moät nhieãu lôùn thay cho phaàn tieáng
noùi 20 ms. Phaùt hieän nhöõng loãi naøy cho pheùp khoái bò sai ñöôïc thay theá baèng moät vaøi nhieãu ít
hôn (nhö laø moät pheùp ngoaïi suy cuûa khoái döï ñoaùn).
Ña thöùc trình baøy maõ phaùt hieän loaïi bit Ia laø G(X) = X3 + X + 1. ÔÛ beân thu, hoaït ñoäng töông töï
vaø neáu pheùp chia coù dö, loãi ñöôïc phaùt hieän vaø khung taàn soá aâm thanh loaïi boû cuoái cuøng.
5.2.2 Maõ hoùa chaäp / giaûi maõ
Trong quaù trình truyeàn, maõ hoùa chaäp laø keát quaû pheùp chaäp cuûa chuoãi tín hieäu söû duïng caùc coâng
thöùc tích chaäp khaùc nhau. Maõ chaäp GSM coù theâm 4 bit (möùc 0) vaøo ñaàu chuoãi 185 bit, vaø sau
ñoù aùp duïng hai bieåu thöùc tích chaäp khaùc nhau :
G1(X) = X4 + X3 + 1 vaø G2(X) = X4 + X3 + X + 1.
Keát quaû cuoái cuøng goàm hai chuoãi 198 bit.
Boä giaûi maõ chaäp coù theå söû duïng thuaät toaùn Viterbi, boä giaûi maõ logic Viterbi khaûo saùt song song
moãi döõ lieäu cuûa user trong chuoãi. Noù maõ hoùa vaø so saùnh moãi döõ lieäu döïa vaøo chuoãi thu ñöôïc
vaø choïn ra giaù trò phuø hôïp nhaát : ñoù laø boä giaûi maõ khaû naêng coù theå xaûy ra lôùn nhaát. Ñeå laøm
giaûm ñoä phöùc taïp (soá chuoãi döõ lieäu coù theå nhaân ñoâi vôùi moãi bit döõ lieäu theâm vaøo), boä giaûi maõ
nhaän ra thôøi ñieåm chuoãi khoâng thuoäc vaøo ñöôøng coù khaû naêng xaûy ra lôùn nhaát vaø huûy chuoãi naøy
ñi. Boä nhôù maõ hoaù ñöôïc giôùi haïn K bit, boä giaûi maõ Viterbi hoaït ñoäng lôùn nhaát chæ giöõ 2k-1
ñöôøng. Ñoä phöùc taïp cuûa noù taêng theo haøm muõ cuûa K.
Toác ñoä maõ hoaù chaäp GMS treân doøng döõ lieäu laø 378 bit moãi 20ms, nghóa laø 18,9Kbps. Tuy
nhieân, tröôùc khi ñieàu cheá tín hieäu naøy, 78 bit loaïi II khoâng baûo veä ñöôïc coäng theâm vaøo. Do ñoù,
toác ñoä bit GMS laø 456 bit treân 20ms, nghóa laø 22,8Kbps.
5.3 Ñan xen vaø ruùt ra (Interleaving /De–interleaving )
Ñan xen coù nghóa laø vò trí caùc bit lieân quan khoâng töông quan trong töø maõ vaø trong caùc burst voâ
tuyeán ñaõ ñieàu cheá. Muïc tieâu cuûa thuaät toaùn ñan xen laø traùnh ruûi ro maát nhöõng bit döõ lieäu lieân
tieáp. Caùc khoái tieáng noùi toaøn toác GSM ñan xen vaøo 8 burst : 456 bit cuûa moät khoái ñöôïc chia
thaønh 8 burst trong caùc khoái con 57 bit. Moät khoái con ñònh nghóa laø caùc bit ñöôïc ñaùnh soá chaün
hoaëc leû cuûa döõ lieäu ñaõ maõ hoùa trong moät burst. Caùc burst khaùc nhau mang moät khoái con 57 bit
vaø trong caùc khung TDMA khaùc nhau. Vì theá, moät burst chöùa hai khoái tieáng noùi lieân tieáp nhau
A vaø B. Ñeå trieät söï lieân quan cuûa nhöõng bit lieân tieáp nhau, caùc bit cuûa khoái A ôû vò trí chaün
trong burst vaø caùc bit cuûa khoái B ôû vò trí leû (xem hình).
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 22 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
Ruùt ra (De–interleaving) laø quaù trình ngöôïc laïi. Trôû ngaïi chính cuûa quaù trình ñan xen laø ñoä treã
töông öùng : thôøi gian truyeàn töø burst thöù nhaát ñeán burst cuoái cuøng trong moät khoái baèng 8 khung
TDMA ( nghóa laø khoaûng 37ms).
5.4 Maõ hoùa – giaûi maõ
Moät bieän phaùp baûo maät ñöôïc giôùi thieäu trong GSM laø maõ hoùa ñöôøng truyeàn. Phöông phaùp maõ
hoùa khoâng phuï thuoäc loaïi döõ lieäu ñöôïc phaùt ñi (aâm thoaïi, döõ lieäu hoaëc baùo hieäu) nhöng chæ aùp
duïng cho nhöõng burst thoâng thöôøng. Maõ hoùa baèng caùch thöïc hieän pheùp XOR giöõa chuoãi giaû
ngaãu nhieân vaø 114 bit caàn truyeàn cuûa moät burst thoâng thöôøng (nghóa laø taát caû caùc bit thoâng tin
ngoaïi tröø hai bit côø dö). Chuoãi giaû ngaãu nhieân ñöôïc laáy töø soá burst vaø moät phieân khoùa thaønh
laäp tröôùc qua yù nghóa baùo hieäu. Giaûi maõ cuõng ñi theo moät trình töï nhö vaäy.
5.5 Ñieàu cheá / giaûi ñieàu cheá
GMS söû duïng phöông phaùp ñieàu cheá GMSK vôùi heä soá ñieàu cheá h=0.5, BT= 0.3 (baêng thoâng boä
5
loïc nhaân vôùi chu kyø bit) vaø toác ñoä ñieàu cheá 271Kbps (= 270 ). Phöông phaùp ñieàu cheá GMSK
6
ñöôïc choïn vì dung hoøa giöõa coâng suaát phoå khaù cao (1bit/Hz) vaø ñoä phöùc taïp giaûi ñieàu cheá hôïp
lyù. Ñöôøng bao haèng soá cho pheùp söû duïng nhöõng boä khueách ñaïi coâng suaát ñôn giaûn vaø böùc xaï
ngoaøi daûi baêng thaáp nhaát gaây aûnh höôûng nhieãu leân keânh keá caän. GMSK khaùc MSK laø söû duïng
boä loïc Gauss tröôùc ñieàu cheá. Ñaùp öùng xung mieàn thôøi gian cuûa boä loïc ñöôïc cho trong phöông
x
trình sau, vôùi k1 = vaø B laø baêng thoâng nöûa coâng suaát.
2 ln 2
k B − k 2 B 2t 2
h(t ) = 1 e 1
π
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 23 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
Sô ñoà khoái boä ñieàu cheá GMSK
Thuaät toaùn Viterbi coù theå söû duïng nhö boä caân baèng öôùc tính chuoãi coù khaû naêng xaûy ra lôùn nhaát
(MLSE). Vì theá maùy thu GSM coù theå chöùa hai caøi ñaët khaùc nhau cuûa thuaät toaùn Viterbi.
5.6 Möùc coâng suaát RF
Caùc thieát bò voâ tuyeán trong GSM coù theå ñöôïc phaân loaïi döïa vaøo nhöõng möùc coâng suaát khaùc
nhau töông öùng vôùi caùc möùc coâng suaát phaùt.
Baûng sau trình baøy ñaëc ñieåm cuûa caùc möùc coâng suaát ôû traïm di ñoäng vaø traïm goác. Möùc coâng
suaát traïm di ñoäng nhoû nhaát laø 20mW (13dBm).
Möùc coâng suaát Coâng suaát lôùn nhaát cuûa moät traïm Coâng suaát lôùn nhaát cuûa moät
di ñoäng / (dBm) traïm goác / (dBm)
1 20 W (43) 320 W (55)
2 8 W (39) 160 W (52)
3 5 W (37) 80 W (49)
4 2 W (33) 40 W (46)
5 0.8 W (29) 20 W (43)
6 10 W (40)
7 5 W (37)
8 2.5 W (34)
Caùc möùc coâng suaát trong heä thoáng GSM.
6. CAÂN BAÈNG ÑA ÑÖÔØNG
ÔÛ taàn soá 900 MHz, soùng voâ tuyeán bò taùn xaï do cao oác, ñoài nuùi, xe coä, maùy bay…. Do ñoù coù
nhieàu tín hieäu phaûn xaï, moãi tín hieäu coù pha khaùc nhau ñeán antenna. Ta söû duïng boä caân baèng
laáy ra tín hieäu mong muoán töø caùc soùng phaûn xaï. Boä caân baèng hoaït ñoäng tìm ra tín hieäu phaùt
bieát tröôùc bò meùo daïng do fading ña ñöôøng vaø xaây döïng boä loïc ngöôïc vaø laáy ra phaàn coøn laïi
cuûa tín hieäu mong muoán. Tín hieäu bieát tröôùc naøy laø moät chuoãi huaán luyeän 26 bit phaùt giöõa moãi
burst khe thôøi gian. Caáu truùc cuûa boä caân baèng khoâng neâu roõ trong baûng chi tieát GSM.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 24 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
7. NHAÛY TAÀN
Traïm di ñoäng coù ñaëc tính bieán ñoåi nhanh, nghóa laø noù coù theå di chuyeån giöõa caùc khe thôøi gian
phaùt, thu vaø giaùm saùt trong moät khung TDMA, thöôøng ôû nhöõng taàn soá khaùc nhau. GSM söû
duïng khaû naêng chuyeån taàn nhanh ñeå thöïc hieän nhaûy taàn chaäm maø di ñoäng vaø BTS phaùt treân
caùc taàn soá soùng mang khaùc nhau trong khung TDMA. Thuaät toaùn nhaûy taàn phaùt treân keânh
quaûng baù ñieàu khieån (BCC). Vì fading ña ñöôøng phuï thuoäc vaøo taàn soá soùng mang, nhaûy taàn
chaäm seõ laøm giaûm bôùt vaán ñeà naøy. Hôn nöõa, nhieãu ñoàng keânh coù ñaëc tính ngaãu nhieân.
8. TRUYEÀN PHAÙT GIAÙN ÑOAÏN
Cöïc tieåu hoùa nhieãu ñoàng keânh laø muïc tieâu cuûa baát kyø heä thoáng teá baøo naøo, neân cho pheùp cung
caáp dòch vuï toát hôn vôùi kích thöôùc cell cho tröôùc, hoaëc söû duïng caùc cell nhoû hôn, do ñoù taêng
dung löôïng cuûa toaøn heä thoáng. Truyeàn phaùt giaùn ñoaïn (DTX) laø moät phöông phaùp coù öu ñieåm
laø : moät ngöôøi noùi thoâng thöôøng ít hôn 40% thôøi gian cuoäc ñaøm thoaïi, neân taét maùy phaùt suoát
thôøi gian im laëng. Moät öu ñieåm khaùc cuûa DTX laø duy trì coâng suaát ôû thueâ bao di ñoäng.
Moät thaønh phaàn quan troïng nhaát cuûa DTX laø boä phaùt hieän tích cöïc tieáng (VAD). Maùy phaûi
phaân bieät giöõa ngoõ vaøo aâm thoaïi vaø nhieãu, coâng vieäc khoâng deã daøng khi nhieãu xuaát hieän. Neáu
tín hieäu thoaïi bò hieåu sai laø nhieãu, maùy phaùt seõ taét vaø maùy thu nghe seõ bò caét xeùn gaây taùc duïng
raát khoù chòu. Maët khaùc neáu nhieãu thöôøng hay bò hieåu sai laø tín hieäu thoaïi, thì hieäu suaát DTX
giaûm xuoáng ñoät ngoät. Moät yeáu toá khaùc ñöôïc xem xeùt laø khi maùy phaùt taét thì maùy thu hoaøn
toaøn im laëng do baûn chaát soá cuûa GSM. Ñeå baûo ñaûm maùy thu keát noái lieân tuïc, nhieãu “ñeïp” seõ
ñöôïc taïo ra ôû maùy thu.
9. THU GIAÙN ÑOAÏN
Moät phöông khaùc söû duïng ñeå baûo toàn coâng suaát ôû maùy di ñoäng laø thu giaùn ñoaïn. Keânh tìm goïi
(PCH) do traïm goác phaùt baùo hieäu moät cuoäc goïi tôùi, ñöôïc chia thaønh caùc keânh con. Moãi traïm di
ñoäng chæ laéng nghe treân keânh con cuûa noù. Trong khoaûng thôøi gian giöõa caùc keânh tìm goïi con
lieân tieáp, di ñoäng coù theå chuyeån sang cheá ñoä nguû, gaàn nhö khoâng tieâu thuï coâng suaát.
10. ÑIEÀU KHIEÅN COÂNG SUAÁT
Maïng ñònh nghóa hai loaïi traïm di ñoäng tuøy thuoäc vaøo coâng suaát phaùt ñænh cuûa chuùng, goàm 20;
8; 5; 2; 0.8 W. Ñeå cöïc tieåu hoùa nhieãu ñoàng keânh vaø baûo toàn coâng suaát, traïm di ñoäng vaø traïm
thu phaùt goác hoaït ñoäng vôùi möùc coâng suaát thaáp nhaát maø vaãn duy trì chaát löôïng tín hieäu chaáp
nhaän ñöôïc. Möùc coâng suaát coù theå leân hoaëc xuoáng töøng naác 2dB töø coâng suaát ñænh cuûa töøng
loaïi, giaûm xuoáng toái thieåu laø 13 dBm (20 mW).
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 25 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 3 : Lieân keát voâ tuyeán
Traïm di ñoäng ño cöôøng ñoä tín hieäu hoaëc chaát löôïng tín hieäu (döïa treân tyû soá sai bit) vaø chuyeån
thoâng tin ñeán boä ñieàu khieån traïm goác BSC, cuoái cuøng quyeát ñònh coù thay ñoåi möùc coâng suaát
hay khoâng vaø khi naøo. Ñieàu khieån coâng suaát phaûi caån thaän vì coù khaû naêng dao ñoäng. Ñieàu naøy
xuaát hieän khi moät di ñoäng trong caùc teá baøo ñoàng keânh nhaän ñöôïc tín hieäu taêng möùc coâng suaát
trong teá baøo ñang xeùt (ñeå trieät nhieãu ñoàng keânh) laøm taêng theâm nhieãu ñoàng keânh ôû teá baøo
ñang xeùt.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 26 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 4 : Maïng GSM
CHÖÔNG 4
MAÏNG GSM
B
aûo ñaûm truyeàn thoaïi hay döõ lieäu vôùi chaát löôïng cho tröôùc qua lieân keát voâ tuyeán chæ laø
moät phaàn chöùc naêng cuûa maïng di ñoäng teá baøo. Moät di ñoäng GSM coù theå di chuyeån
khoâng phaân bieät trong nöôùc hay quoác teá, yeâu caàu coù chöùc naêng ñaêng kyù, nhaän thöïc,
ñònh tuyeán cuoäc goïi, caäp nhaät vò trí vaø ñöôïc chuaån hoùa trong maïng GSM. Hôn nöõa,
maïng phuû treân moät vuøng ñòa lyù chia ra thaønh caùc cell ñoøi hoûi phaûi thöïc hieän cô caáu trao tay .
Heä thoáng maïng con thöïc hieän caùc chöùc naêng naøy, söû duïng chính phaàn öùng duïng di ñoäng (MAP)
xaây döïng trong heä thoáng baùo hieäu soá 7.
Caáu truùc giao thöùc baùo hieäu trong maïng GSM
Giao thöùc baùo hieäu trong GSM chia thaønh ba lôùp toång quaùt, phuï thuoäc vaøo giao tieáp nhö trong
hình treân. Lôùp moät laø lôùp vaät lyù duøng giao tieáp khoâng trung. Lôùp hai laø lôùp lieân keát döõ lieäu.
Thoâng qua giao tieáp Um, lôùp lieân keát döõ lieäu laø moät phieân baûn söûa ñoåi cuûa giao thöùc LAPD
(caùc thuû tuïc truy tìm ôû keânh D) söû duïng ISDN goïi laø LAPDm (caùc thuû tuïc truy caäp ñöôøng
truyeàn ôû keânh Dm). Thoâng qua giao tieáp A, lôùp hai söû duïng phaàn truyeàn baûn tin (MTP) cuûa heä
thoáng baùo hieäu soá 7. Giao thöùc baùo hieäu GSM ôû lôùp ba ñöôïc chia thaønh ba lôùp con:
• Quaûn lyù taøi nguyeân voâ tuyeán: ñieàu khieån thieát laäp, duy trì, chaám döùt keânh voâ tuyeán vaø
coá ñònh goàm caû trao tay.
• Quaûn lyù di ñoäng: quaûn lyù vieäc caäp nhaät vò trí vaø thuû tuïc ñaêng kyù cuõng nhö baûo maät vaø
nhaän thöïc.
• Quaûn lyù noái thoâng: ñieàu khieån cuoäc goïi toång quaùt, töông töï vôùi khuyeán nghò Q.931
CCITT, vaø quaûn lyù caùc dòch vuï boå sung vaø dòch vuï baûn tin ngaén.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 27 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 4 : Maïng GSM
Baùo hieäu giöõa toaøn boä caùc khoái khaùc nhau trong caùc phaàn coá ñònh cuûa maïng, nhö giöõa HLR vaø
VLR, thöïc hieän thoâng qua phaàn öùng duïng di ñoäng (MAP). MAP ñöôïc xaây döïng treân phaàn öùng
duïng khaû naêng chuyeån taùc (TCAP), lôùp treân cuøng cuûa heä thoáng baùo hieäu soá 7. Baûn chi tieát kyõ
thuaät cuûa MAP raát phöùc taïp laø moät trong nhöõng taøi lieäu daøi nhaát trong caùc khuyeán nghò GSM.
1. QUAÛN LYÙ TAØI NGUYEÂN VOÂ TUYEÁN
Lôùp quaûn lyù taøi nguyeân voâ tuyeán (RR) giaùm saùt vieäc thaønh laäp moät keát noái, caû voâ tuyeán vaø coá
ñònh, giöõa traïm di ñoäng vaø MSC. Caùc thaønh phaàn chöùc naêng chính goàm traïm di ñoäng, phaân heä
traïm goác vaø MSC. Lôùp RR phuï traùch quaûn lyù moät phieân RR laø thôøi ñieåm di ñoäng chuyeån qua
cheá ñoä daønh rieâng, cuõng nhö caáu hình cuûa keânh voâ tuyeán goàm chæ ñònh caùc keânh daønh rieâng.
Moät phieân RR luoân luoân baét ñaàu khi traïm di ñoäng ñi qua thuû tuïc truy caäp, hoaëc moät cuoäc goïi
ñi, hoaëc traû lôøi thoâng ñieän nhaén tin. Chi tieát caùc thuû tuïc truy caäp vaø nhaén tin, nhö khi moät keânh
daønh rieâng thöïc söï gaùn cho di ñoäng vaø caáu truùc keânh nhaén tin con, ñöôïc xöû lyù trong lôùp RR.
Hôn nöõa, phieân xöû lyù quaûn lyù caùc ñaëc tröng voâ tuyeán nhö ñieàu khieån coâng suaát, truyeàn vaø nhaän
giaùn ñoaïn, ñieàu chænh thôøi gian.
TRAO TAY
Trong moät maïng teá baøo, yeâu caàu lieân keát voâ tuyeán vaø coá ñònh khoâng luoân luoân chæ roõ trong
suoát cuoäc goïi. Trao tay laø chuyeån maïch moät cuoäc goïi töø moät keânh hay moät cell khaùc. Söï thöïc
hieän vaø caùc pheùp ño yeâu caàu cho vieäc trao tay laø moät trong caùc chöùc naêng cô baûn cuûa lôùp RR.
Coù 4 loaïi trao tay trong heä thoáng GSM, goàm chuyeån moät cuoäc goïi giöõa:
• Caùc keânh (caùc khe thôøi gian) trong cuøng moät cell.
• Caùc cell (caùc traïm thu phaùt goác) döôùi söï ñieàu khieån cuûa cuøng moät BSC.
• Caùc cell döôùi söï ñieàu khieåu cuûa caùc BSC khaùc nhau nhöng cuøng moät MSC.
• Cell döôùi söï ñieàu khieån cuûa caùc MSC khaùc nhau.
Hai loaïi trao tay ñaàu tieân goïi laø trao tay trong, chæ trong moät BSC. Ñeå tieát kieäm baêng thoâng
baùo hieäu, BSC quaûn lyù hai loaïi naøy, khoâng lieân quan ñeán MSC, tröø khi thoâng baùo vôùi MSC laø
ñaõ hoaøn taát trao tay. Hai loaïi trao tay cuoái, goïi laø trao tay ngoaøi, ñöôïc xöû lyù giöõa caùc MSC.
Moät vaán ñeà quan troïng trong GSM laø MSC neo, duy trì traùch nhieäm coøn laïi cho haàu heát caùc
chöùc naêng lieân quan ñeán cuoäc goïi ngoaïi tröø caùc trao tay giöõa BSC ñeán sau döôùi söï ñieàu khieån
cuûa MSC môùi.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 28 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 4 : Maïng GSM
MSC hoaëc thueâ bao coù theå baét ñaàu thöïc hieän trao tay. Trong suoát caùc khe thôøi gian nghæ cuûa
vieäc trao tay, thueâ bao di ñoäng queùt keânh quaûng baù ñieàu khieån cuûa cell laân caän (coù theå leân ñeán
16 cell), vaø laäp ra moät danh saùch saùu cell toát nhaát coù theå thöïc hieän trao tay, döïa treân cöôøng ñoä
tín hieäu nhaän ñöôïc. Thoâng tin naøy chuyeån ñeán BSC vaø MSC, ít nhaát moät laàn moãi giaây, vaø söû
duïng trong thuaät toaùn trao tay.
Thuaät toaùn quyeát ñònh thôøi ñieåm trao tay khoâng ñöôïc chæ roõ trong caùc khuyeán nghò GSM. Coù
hai loaïi thuaät toaùn cô baûn, caû hai gioáng nhau veà vieäc ñieàu khieån coâng suaát. Ñieàu naøy do BSC
thöôøng hay khoâng bieát chaát löôïng tín hieäu xaáu laø do fading ña ñöôøng hay laø do thueâ bao di
ñoäng chuyeån qua moät cell khaùc. Ñieàu naøy ñaëc bieät ñuùng trong tröôøng hôïp caùc cell thaønh thò
nhoû.
Thuaät toaùn “hieäu suaát chaáp nhaän cöïc tieåu” ñöa ra söï öu tieân ñieàu khieån coâng suaát cho trao tay,
sao cho khi tín hieäu giaûm xuoáng döôùi moät ngöôõng naøo ñoù, möùc coâng suaát cuûa di ñoäng ñöôïc
taêng leân. Neáu vieäc taêng coâng suaát khoâng caûi thieän tín hieäu thì xem xeùt vieäc trao tay. Ñaây laø
phöông phaùp thoâng thöôøng vaø ñôn giaûn hôn, nhöng ñöôøng bao cell bò nhoøe khi thueâ bao di
ñoäng phaùt coâng suaát ñænh ñi xa ngoaøi ñöôøng bao cell goác vaøo moät cell khaùc.
Phöông phaùp “power budget” söû duïng trao tay ñeå thöû duy trì hoaëc caûi thieän moät möùc chaát
löôïng tín hieäu baèng hoaëc nhoû hôn möùc coâng suaát. Vì theá phöông phaùp öu tieân trao tay vöôït
quaù ñieàu khieån coâng suaát. Ñieàu naøy traùnh vaán ñeà “nhoøe” ñöôøng bao cell vaø giaûm nhieãu ñoàng
keânh nhöng raát phöùc taïp.
2. QUAÛN LYÙ DI ÑOÄNG
Lôùp quaûn lyù di ñoäng (MM) xaây döïng treân lôùp RR, vaø xöû lyù caùc chöùc naêng xuaát hieän do söï di
chuyeån cuûa teá baøo cuõng nhö vaán ñeà nhaän thöïc vaø baûo maät. Quaûn lyù vò trí lieân quan ñeán caùc
thuû tuïc cho pheùp heä thoáng bieát vò trí hieän taïi cuûa traïm di ñoäng ñeå tuyeán cuoäc goïi di ñoäng coù
theå hoaøn thaønh.
2.1 Caäp nhaät vò trí
Thueâ bao di ñoäng ñöôïc thoâng baùo cuoäc goïi ñeán baèng thoâng ñieäp ngaén göûi qua keânh chaáp thuaän
truy caäp vaø nhaén tin (PAGCH) cuûa moät cell. Moät baûn tin ñöôïc phaùt treân moïi cell trong maïng
cho moät cuoäc goïi, deã thaáy raèng phí phaïm baêng thoâng voâ tuyeán. Moät phöông phaùp khaùc duøng
cho di ñoäng laø thoâng baùo cho heä thoáng, thoâng qua caùc thoâng ñieäp caäp nhaät vò trí seõ phaùt ñeán
caùc cell rieâng leû chöùa vò trí hieän taïi cuûa thueâ bao di ñoäng. Ñieàu naøy yeâu caàu caùc thoâng ñieäp
ngaén göûi ñeán chính xaùc moät cell.
Thuû tuïc caäp nhaät vò trí, vaø ñònh tuyeán cuoäc goïi ñeán sau söû duïng MSC vaø hai boä ghi ñònh vò vò
trí : boä ghi ñònh vò thöôøng truù (HLR) vaø boä ghi ñònh vò taïm thôøi (VLR). Khi traïm di ñoäng
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 29 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 4 : Maïng GSM
chuyeån qua moät vò trí môùi hoaëc toång ñaøi PLMN khaùc thì phaûi ñaêng kí vôùi maïng vò trí hieän taïi
cuûa noù. Trong tröôøng hôïp bình thöôøng, thoâng ñieäp caäp nhaät vò trí göûi tôùi MSC / VLR môùi, löu
thoâng tin vuøng vò trí, vaø sau ñoù thoâng baùo vò trí ñeán HLR cuûa thueâ bao. Thoâng tin gôûi tôùi HLR
thöôøng laø ñòa chæ SS7 cuûa VLR môùi, maëc duø noù coù theå laø moät soá ñònh tuyeán. Lyù do moät soá
ñònh tuyeán khoâng ñöôïc gaùn bình thöôøng, cho duø giaûm tín hieäu laø do chæ coù moät soá höõu haïn soá
ñònh tuyeán cho pheùp trong MSC/VLR môùi, vaø chuùng ñöôïc chæ ñònh khi yeâu caàu cuoäc goïi tôùi.
Neáu thueâ bao ñöôïc quyeàn truy caäp dòch vuï, HLR göûi moät phaàn thoâng tin cuûa thueâ bao caàn ñieàu
khieån cuoäc goïi ñeán MSC/VLR môùi vaø gôûi moät thoâng ñieäp ñeán MSC/VLR cuõ ñeå huûy ñaêng kyù
tröôùc ñoù.
Ñeå ñaûm baûo tin caäy hôn, GSM cuõng coù thuû tuïc caäp nhaät vò trí theo chu kyø. Neáu moät HLR hoaëc
MSC/VLR sai, ñoàng thôøi ñeàu coù ñaêng kyù cuøng moät thueâ bao trong cô sôû döõ lieäu, seõ daãn ñeán
quaù taûi. Do ñoù cô sôû döõ lieäu ñöôïc caäp nhaät khi caäp nhaät vò trí. Nhaø ñieàu haønh qui ñònh caäp
nhaät theo chu kyø vaø chu kyø thôøi gian giöõa caùc laàn caäp nhaät. Neáu di ñoäng khoâng ñaêng kyù laïi
sau chu kyø caäp nhaät, thueâ bao seõ bò xoùa teân.
Moät thuû tuïc lieân quan ñeán vieäc caäp nhaät vò trí laø gaén vaø gôõ soá nhaän daïng thueâ bao di ñoäng
quoác teá (IMSI). Vieäc gôõ cho maïng bieát traïm di ñoäng khoâng tieáp caän ñöôïc vaø traùnh phaûi chæ
ñònh keânh truyeàn vaø göûi thoâng ñieäp ngaén thöøa. Vieäc gaùn töông töï nhö caäp nhaät vò trí, vaø baùo
cho heä thoáng bieát thueâ bao di ñoäng ñaõ truy caäp trôû laïi. Hoaït ñoäng cuûa vieäc gaùn vaø gôõ IMSI
phuï thuoäc vaøo nhaø ñieàu haønh cuûa caùc cell.
2.2 Nhaän thöïc vaø baûo maät
Vì baát kì ai cuõng coù theå caäp nhaät vaøo soùng voâ tuyeán, nhaän thöïc ngöôøi söû duïng ñeå xaùc ñònh
ngöôøi söû duïng laø ai, laø yeáu toá raát quan troïng trong maïng di ñoäng. Nhaän thöïc goàm hai phaàn laø
SIM card trong maùy di ñoäng vaø trung taâm nhaän thöïc (AuC). Moãi thueâ bao ñöôïc cho moät khoùa
maõ chæ löu trong SIM card vaø AuC. Suoát quaù trình nhaän thöïc, AuC phaùt moät soá ngaãu nhieân göûi
tôùi ñi ñoäng. Sau ñoù caû di ñoäng vaø AuC söû duïng soá ngaãu nhieân ñoù, keát hôïp vôùi khoùa maõ cuûa
thueâ bao vaø thuaät toaùn maõ hoùa A3, ñeå phaùt daáu hieäu traû lôøi (SRES) trôû laïi AuC. Neáu di ñoäng
göûi soá gioáng vôùí soá AuC tính thì thueâ bao ñöôïc nhaän thöïc.
Cuøng moät soá ngaãu nhieân ban ñaàu vaø khoùa maõ cuõng duøng ñeå tính khoùa maõ hoùa söû duïng thuaät
toaùn A8. Khoùa maõ hoùa naøy cuøng vôùi soá khung TDMA söû duïng thuaät toaùn A5 taïo ra chuoãi 114
bit ñöôïc XOR vôùi 114 bit cuûa 1 burst (2 khoái 57 bit). Vieäc maõ hoùa laø moät tuøy choïn gaây aûo
giaùc, neân tín hieäu ñaõ ñöôïc maõ hoùa, cheøn vaøo vaø phaùt theo phöông thöùc TDMA, do ñoù cho pheùp
baûo veä haàu heát caùc ñoái töôïng tröø nhöõng ngöôøi nghe troäm “lì lôïm”.
Moät möùc khaùc cuûa vieäc baûo maät laø thöïc hieän treân thieát bò di ñoäng, khoâng phaûi thueâ bao di
ñoäng. Moãi thieát bò ñaàu cuoái nhaän daïng baèng chæ soá IMEI duy nhaát. Moät danh saùch IMEI trong
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 30 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
Phaàn 1_Chöông 4 : Maïng GSM
maïng löu trong boä ghi nhaän thöïc thieát bò (EIR). Traïng thaùi traû veà EIR töông öùng vôùi soá IMEI
nhö sau:
• Danh saùch traéng: thieát bò cho pheùp keát noái vaøo maïng.
• Danh saùch xaùm: thieát bò coù moät soá vaán ñeà caàn ñöôïc maïng giaùm saùt.
• Danh saùch ñen: thieát bò ñöôïc baùo maát caép hoaëc khoâng ñöôïc chaáp thuaän. Thieát
bò khoâng cho pheùp keát noái vaøo maïng.
Leâ Thanh Nhaät-Tröông AÙnh Thu 31 GVHD :Ths. Hoaøng Ñình Chieán
