Đồ án tốt nghiệp Mở đầu

i
MỞ ĐẦU

Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại. Sự ra đời của
thông tin di động là một bƣớc ngoặt lịch sử trong nganh viễn thông cũng nhƣ bƣớc phát
triển quan trọng của loài ngƣời. Cùng với việc cho phép kết nối mọi nơi, mọi lúc, là một
trong những khả năng của mạng 3G. 3G mang đến nhiều tiện ích, ứng dụng hơn là khả
năng di động cho Internet. Các dịch vụ mới sẽ xuất hiện nhƣ nhắn tin đa phƣơng tiện, các
dịch vụ định vị, các dịch vụ thông tin cá nhân, vui chơi giải trí, các dịch vụ ngân hàng,
thanh toán điện tử … sẽ phát triển manh. Ở Việt Nam thì các hệ thống thông tin di động
thế hệ thứ ba đang ngày càng phát triển.
Để theo kịp xu thế chung của thế giới là tiến tới mạng thế hệ sau 3G và cung cấp
các dịch vụ mới, việc nghiên cứu để triển khai, chuyển đổi sang mạng 3G tại Việt Nam là
cần thiết. Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống
thông tin di động CDMA băng rộng(WCDMA) theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ định
hƣớng này, luận văn đề cập đến nghiên cứu tổng quan về công nghệ WCDMA và các hệ
thống thông tin di động WCDMA nói chung, phân tích các quá trình phát triển lên 3G từ
đó ứng dụng lựa chọn, tính toán dung lƣợng mạng trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc 3G,
phù hợp với xu hƣớng phát triển của mạng thông tin di động .
Luận văn đƣợc chia làm 4 chƣơng:
Chƣơng I: Giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin di động
Chƣơng II: Mạng thông tin di động GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển
đổi lên 3G
Chƣơng III: Hệ thống WCDMA
Chƣơng IV:Xây dựng quy hoạch mạng 3G tại tỉnh Ninh Bình
Em xin trân thành cảm ơn ThS Dƣơng Văn Thành, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn
Thông đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ trong quá trình hoàn thành
luận văn này.

2.2.2 Công nghệ GPRS (General Packet Radio Service) 19
CHƢƠNG III. HỆ THỐNG WCDMA 24
3.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA 24
3.2. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA 25
3.2.1 Kiến trúc ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến WCDMA/FDD 26
3.2.2 Các kênh của WCDMA 27
3.2.3 Cấu trúc kênh vật lý riêng 34
3.2.3 Điều khiển công suất trong WCDMA 34
3.3. CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP TRONG WCDMA 38
3.3.1 Các hệ thống thông tin trải phổ 38
3.3.3 Trải phổ và điều chế đƣờng lên 42
3.3.4 Trải phổ và điều chế đƣờng xuống 45
3.4. QUÁ TRÌNH THIẾT LẬP CUỘC GỌI 48
3.4.1.Quá trình truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói CPCH 48
CHƢƠNG IV. XÂY DỰNG QUY HOẠCH MẠNG 3G TẠI TỈNH NINH BÌNH 50
4.1 PHÂN TÍCH CÁC PHƢƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MẠNG 50
4.1.1 Phân tích các phƣơng án 50
4.1.2 Lựa chọn phƣơng án công nghệ và giải pháp mạng 54
4.2.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VÀ XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG 55
4.2.1. Một số giả định đầu vào tính toán thiết kế mạng vô tuyến 55
4.2.2 Tính toán xây dựng mạng 56
KẾT LUẬN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
iii

DANH MỤC HÌNH VẼ


Hình 4.3 Mạng 3G theo chuẩn 3GPP R5 54
Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng biều
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
iv DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Tóm tắt tiến trình tiến triển của công nghệ thông tin di động 3
Bảng 1.2. Những điểm tƣơng đồng giữa CDMA 2000 và WCDMA 9
Bảng 1.3.Các khác biệt chính về kỹ thuật giữa 2 công nghệ CDMA-2000 và WCDMA 10
Bảng 3.1.Danh sách các kênh vật lý . 28
Bảng 3.2 Danh sách các kênh truyền tải 31
Bảng 3.3.Phân cấp các mã ngẫu nhiên hóa cho đƣờng xuống 42
Bảng 4.1 Số trạm BS tại tỉnh/ huyện 57

AMR

AMPS Adaptive Multi-Rate codec

Advanced Mobile Phone
System Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ
thích nghi
Hệ thống điện thoại di động tiên
tiến (Mỹ)

B.
BER
BLER
BPSK
BSIC
BTS

Bit Error Rate
Block Error Rate
Binary Phase Shift Keying
Base station identity code
Base Tranceiver Station

Tốc độ lỗi bit.

Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp
E.
EDGE

EIRP

Enhanced Data Rates for
Evolution

Equivalent Isotropic Radiated
Power
Các tốc độ dữ liệu tăng cƣờng
cho sự tiến hoá
Công suất bức xạ đẳng hƣớng
tƣơng đƣơng

Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
vi
F.
FDD

FDMA

FER

Frequency Division Duplex

H.
HLR
HSDPA Home Location Registor
High Speed Downlink Packet
Access Bộ đăng ký thƣờng trú
Truy nhập gói đƣờng xuống tốc
độ cao

I.
IMT-2000

IMT- MC
IMT- DS
IMT- TC
IMT-SC
IP
ITU
Iub
Iur

International Mobile
Telecommunication 2000
IMT- Multicarrier
IMT- Direct Sequence


Mobile Equipment
Multimedia Messaging
Service
Maximum Ratio Cobining
Mobile Service Switching
Centre

Thiết bị di động
Dịch vụ nhắn tin đa phƣơng tiện
Kết hợp theo tỷ số lớn nhất
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ
di động.

Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
vii
N. O.
OVSF

Orthogonal Variable
Spreading Factor

Hệ số trải phổ biến đổi trực giao.
P.
PN


Phân hệ mạng vô tuyến
Giao thức điều khiển tài nguyên
vô tuyến

S.
SGSN
SIP
SIR
SMS
SNR Serving GPRS Support Node.
Session Initiation Protocol
Signal to Interference Ratio
Short Messaging Service
Signal to Noise Ratio Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
Giao thức khởi tạo phiên
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
Dịch vụ nhắn tin ngắn.
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

T.
TDD

TDMA


Đƣờng xuống
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu.

Modul nhận dạng thuê bao
UMTS
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS

Đồ án tốt nghiệp Các thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
viii
V.
VLR
VoIP

Visitor Location Registor
Voice Over Internet Protocol

Bộ đăng ký tạm trú
Truyền thoại qua giao thức
Internet.
W.
WCDMA

Wideband Code Division
Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
2
4) Không đảm bảo tính bảo mật của các cuộc gọi
5) Không tƣơng thích với các hệ thống khác đặc biệt ở châu Âu
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật
thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật truy nhập mới. Các hệ thống thế hệ
thứ 2 đƣợc triển khai vào những năm 80 vẫn đƣợc sử dụng chủ yếu cho thoại nhƣng đƣợc
thực hiện trên cơ sở công nghệ số. Các hệ thống 2G này cung cấp các dịch vụ thông tin dữ
liệu chuyển mạch kênh ở tốc độ thấp. Tính cạnh tranh lại một lần nữa dẫn tới việc thiết kế
và thực hiện các hệ thống bị phân hóa thành các chuẩn khác nhau không tƣơng thích nhƣ:
GSM chủ yếu ở châu Âu, TDMA IS-54,IS136 ở Mỹ, PDC (hệ thống di động tế bào số cá
nhân) ở Nhật. Các hệ thống này hoạt động rộng khắp trên lãnh thổ quốc gia hoặc quốc tế
và hiện nay chúng vẫn chiếm vai trò là các hệ thống chủ đạo, mặc dù tốc độ dữ liệu của
các thuê bao trong hệ thống bị giới hạn nhiều.
Bƣớc chuyển tiếp giữa 2G và 3G là 2,5G. Thế hệ 2,5G đƣợc phát triển từ 2G với các
dịch vụ dữ liệu và các phƣơng thức chuyển mạch gói. Về cơ bản công nghệ 2,5G là sự
phát triển của công nghệ 2G để tăng dụng lƣợng trên các kênh tần số vô tuyến của 2G và
bƣớc đầu đƣa các dịch vụ dữ liệu dung lƣợng cao vào, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới
384Kbps. Một khía cạnh khác rất quan trọng của 2,5G là các kênh dữ liệu đƣợc tối ƣu hóa
cho dữ liệu gói truy nhập vào internet từ các thiết bị di động nhƣ điện thoại, PDA hoặc
máy tính xách tay.
Trong thập niên 90 thế hệ thứ 3 đã đƣợc nghiên cứu, nó đã loại trừ đƣợc những sự
không tƣơng thích của các hệ thống trƣớc đây và thực sự trở thành hệ thống toàn cầu. Hệ
thống 3G có các kênh thoại chất lƣợng cao cũng nhƣ các khả năng về dữ liệu băng rộng,
có thể đạt tới 2Mbps. Các hệ thống 3G hứa hẹn cung cấp những dịch vụ viễn thông tốc độ
cao hơn bao gồm thoại, fax và internet ở bất cứ thời gian nào, bất cứ nơi đâu với sự
chuyển vùng roaming toàn cầu không gián đoạn. Chuẩn 3G toàn cầu của ITU đã mở
đƣờng cho các ứng dụng và dịch vụ sáng tạo nhƣ giải trí đa phƣơng tiện, các dịch vụ dựa
trên vị trí …. Công nghệ 3G hỗ trợ băng thông 144Kbps với tốc độ di chuyển lớn,
384Kbps trong một khu vực, và 2Mbps đối với trƣờng hợp trong nhà.

2010
Dịch vụ
Thoại analog
Thoại số, các
bản tin ngắn
Dung lƣợng
cao hơn,dữ
liệu dạng gói
Dung lƣợng
cao hơn,
băng thông
dữ liệu lên
tới 2Mbps
Độ tin
cậy cao
hơn,đa
phƣơng
tiện,
Các chuẩn
AMPS,TACS,
NMT…
TDMA,CDMA,
GSM,PDC
GPRS,EDGE,
1xRTT
WCDMA,
CDMA2000
Chuẩn
đơn
Băng thông

Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
4
Mức độ phát triển chung thị trƣờng thông tin di động ở các nƣớc Châu Âu rất cao,
mức độ phổ cập dịch vụ di động lên đến khoảng 90%, nhƣng các nhà khai thác truyền
thống triển khai dịch vụ 3G tƣơng đối thận trọng, nƣớc đầu tiên triển khai ở Châu Âu là
Bỉ vào năm 2002.
Sự phát triển dịch vụ 3G ở Châu Mỹ tƣơng đối chậm chạp so với các vùng khác trên
thế giới. Đến năm 2005 ở Mỹ mới bắt đầu triển khai 3G.
Cùng với ra đời dịch vụ 3G của các nhà khai thác, các nhà cung cấp thiết bị đầu cuối
đã nhanh chóng đƣa ra đa dạng chủng loại. Hiện nay máy đầu cuối WCDMA có khoảng
hơn 26 nhãn hiệu, 186 loại sản phẩm.
1.2.2 Xu hƣớng phát triển 3G tại Việt Nam
Các ứng dụng truyền thông hữu ích nhƣ điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm
thông tin, truy nhập Internet, truyền tải dữ liệu dung lƣợng lớn, nghe nhạc và xem video
chất lƣợng cao … cùng nhiều ứng dụng dịch vụ viễn thông tiên tiến khác có thể đƣợc thực
hiện trên mạng di động 3G. Ở Việt Nam 3G đã đƣợc triển khai và đang từng bƣớc phát
triển. Tháng 8/2009, Bộ thông tin và Truyền thông chính thức ban hành giấy phép thiết
lập mạng và cung cấp dịch vụ viễn thông di động mặt đất tiêu chuẩn IMT-2000 trong
băng tần số 1900-2200MHz cho 3 doanh nghiệp và một liên doanh trúng tuyển cấp phép
3G bao gồm: Tổng công ty Viễn thông Quân đội (VIETTEL), Tập đoàn Bƣu chính Viễn
thông Việt Nam (VNPT), Công ty thông tin di động (VMS) và liên doanh Công ty Viễn
thông Điện lực (EVN Telecom) và Công ty cổ phần Viễn thông Hà Nội (Hà Nội
Telecom).
Thế giới có 2 hệ thống di động 3G đƣợc chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên
công nghệ CDMA còn gọi là CDMA-2000, chuẩn còn lại do dự án 3
rd
Generation
Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA-UMTS

1.3.1 Phân tích các khả năng chuyển đổi
Bốn công nghệ cellular 2G chính hiện nay là:
- Hệ thống GSM: là hệ thống 2G xuất hiện đầu tiên, đƣợc đƣa ra vào năm 1992.
GSM dựa trên kỹ thuật chuyển mạch kênh. Dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ thấp
(<9,6Kb/s) đã đƣợc cấp ngay từ đầu khi triển khai hệ thống và chủ yếu đƣợc sử
dụng để truyền e-mail từ các máy tính xách tay.
- Hệ thống PDC: đƣợc sử dụng ở Nhật, sử dụng công nghệ TDMA
- CdmaOne (IS-95): Dựa trên công nghệ CDMA băng hẹp. Hệ thống đã trở nên rất
phổ biến ở Hàn Quốc và Bắc Mỹ
- Ngoài hệ thống PDC của Nhật với lo ngại không phát triển đƣợc thị trƣờng ra
ngoài nƣớc nên không nâng cấp tiếp mà triển khai thẳng công nghệ 3G mới, các hệ
thống khác đều có kế hoạch đổi tới 2,5G và 3G.
Tổng quan các phƣơng án chuyển đổi đƣợc biểu diễn nhƣ hình sau:
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
6

Hình 1.2 Quá trình chuyển đổi từ 2G lên 3G

- GSM sẽ vẫn là hệ thống chủ yếu của dịch vụ thông tin di động ở Việt Nam. Dải
phổ 1800 là cần thiết để tăng dung lƣợng.
- Thiết kế và quy hoạch mạng sẽ đóng vai trò chủ chốt nhằm nâng cao chất lƣợng
mạng
- EDGE là con đƣờng tiến hóa tới thế hệ thứ ba và cũng là một bổ trợ cho UMTS
- UMTS là đề xuất của Châu Âu cho thông tin di động thế hệ thứ ba. Giao diện vô
tuyến đã đƣợc lựa chọn và sẽ dựa trên công nghệ CDMA băng rộng (WCDMA)


Hình 1.3. Tiến trình phát triển từ 2G lên 3G
- Chuyển đổi về mặt kỹ thuật
Sự chuyển đổi về kỹ thuật là con đƣờng phát triển chỉ rõ phƣơng thức để triển khai các
phần tử mạng và loại công nghệ để thực thi kỹ thuật đó. Đây chính là bƣớc phát triển trực
tiếp theo các xu hƣớng chung về mặt cho công nghệ.
Bởi vì các phần tử mạng là yếu tố tạo lập nên mạng, nên về mặt lý thuyết sự về mặt kỹ
thuật sẽ tƣơng ứng với sự phát triển mạng. Trong giai đoạn một, do tính chất mở của các
giao diện đƣợc định nghĩa trong chỉ tiêu kỹ thuật hệ thống, mạng 3G có thể đƣợc kết hợp
từ nhiều chủng loại thiết bị của nhiều hãng khác nhau. Sự chuyển đổi về kỹ thuật có thể
xử lý đƣợc điều này tuy nhiên với sự khác nhau về tốc độ và bƣớc triển khai cụ thể trong
mối kết hợp của các thiết bị giữa các hãng khác nhau và yêu cầu thích ứng với các thay
đổi của chỉ tiêu kỹ thuật 3G nên trong nhiều trƣờng hợp nếu không xem xét thấu đáo thì
kết quả có thể không nhƣ mong muốn.
- Sự chuyển đổi về dịch vụ
Khác với chuyển đổi về mặt kỹ thuật, sự chuyển đổi dịch vụ dựa trên nhu cầu của ngƣời
sử dụng và nhƣ cầu này có thể là thực tế hoặc chỉ là tƣởng tƣợng. Đôi khi các nhà khai
thác mạng và chế tạo thiết bị cung cấp các dịch vụ vƣợt qua sự kỳ vọng của các thuê bao.
Rõ ràng nếu hai yếu tố này không tƣơng đồng thì việc kinh doanh các dịch vụ thông tin di
động sẽ khó khăn.

2G Sự chuyển đổi về kỹ thuật

Sự chuyển đổi về mạng
Sự chuyển đổi về dịch vụ
3G
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động


Tính năng
CDMA2000 1X
WCDMA
Mã số trực giao chiều
dài thay đổi liên kết
xuôi
Mã số Walsh chiều dài thay đổi dùng
để ghép các kênh liên kết xuôi
(SF=256 đến SF= 4)
Kỹ thuật tƣơng tự
Mã số trực giao chiều
dài thay đổi liên kết
ngƣợc
Mã Walsh chiều dài thay đổi dùng để
ghép các kênh liên kết ngƣợc bằng
một thiết bị di động
Kỹ thuật tƣơng tự
Trải phổ phức hợp liên
kết ngƣợc

Nhân phức hợp của nhánh I và Q với
mã số PN
Kỹ thuật tƣơng tự
Điều khiển công suất
liên kết xuôi nhanh
Điều khiển nhanh công suất vòng kín
Điều khiển điểm tập hợp dựa trên chất
lƣợng
Tốc độ bit điều khiển công suất là
Các thông số

WCDMA

CDMA-2000
Phƣơng thức truy nhập và
ghép kênh
Không có chế độ đa sóng
mang
Có chế độ đa sóng mang
Băng thông danh định
5Mhz
1.25Mhz(1X)hoặc 5Mhz(3X)
Tốc độ chip
3,84Mcps
1,2288Mcps(1X)hoặc
3,6864Mcps(3X)
Mạng lõi
GSM-MAP
ANSI-41
Điều chế
QPSK (cho cả 2 hƣớng)
QPSK (BTS-MS), BPSK
(MS-BTS)
Cấu trúc khung tín hiệu
10ms đối với lớp vật lý
10,20,40,80 ms đối với lớp
truyền dẫn

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
11
Để duy trì tính tƣơng thích ngƣợc với các bộ mã hóa tiếng nói GSM, thiết bị WCDMA
dùng bộ mã hóa tiếng nói dạng tắt/mở (on/off)
Về băng thông danh định tiêu chuẩn CDMA2000 đã đƣợc thiết kế để đƣợc vận
hành với một băng thông là 1,25Mhz tƣơng tự nhƣ cdmaOne, trong khi WCDMA đƣợc
thiết kế để vận hành trong một kênh 5Mhz. Tuy nhiên, điều này không ảnh hƣởng đến
năng suất tổng cộng của hai hệ thống và cả 2 công nghệ đều cung cấp những dung lƣợng
tƣơng tự khi đƣợc chuẩn hóa trong những băng thông tƣơng tự. Ngoài việc sử dụng kỹ
thuật băng tần trải phổ dãy trực tiếp, các hệ thống CDMA2000 còn có thể chỉ định ba
sóng mang 1,25Mhz cho một băng thông 5Mhz(3X). Trong kỹ thuật này, nhiều sóng
CDMA2000 trải phổ trực tiếp (sóng mang 1,25Mhz) đƣợc kết hợp lại để tạo ra một tín
hiệu CDMA dải rộng hỗn hợp (5Mhz). Phân biệt sóng mang điển hình là 1,25MHz. Cách
tiếp cận nhiều sóng mang tƣơng tự này có thể đƣợc dùng để chỉ định đến 15 sóng mang
CDMA2000 trong một băng thông 20Mhz. WCDMA

Trải phổ trực tiếp (DS)

5MHz
Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động

Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
12

Về tính tƣơng thích ngƣợc với mạng lõi 2G, WCDMA đƣợc xây dựng trên cơ sở
báo hiệu mạng lõi GMS-MAP còn CDMA-2000 xây dựng trên cơ sở IS-41 (mạng lõi của
IS-95 CDMA). Nhƣ vậy UTRA sẽ đƣợc chọn bởi các nhà khai thác GSM, trong khi nhà
khai thác CDMA IS-95 chọn CDMA-2000.
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
13
CHƢƠNG II. MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ CÁC
CÔNG NGHỆ CHO QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI LÊN 3G
2.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
GSM là mạng thông tin di động số đầu tiên đƣợc xây dựng trên phƣơng pháp đa
truy nhập TDMA. Một hệ thống GSM đƣợc tổ chức thành ba phần chính: MS,hệ thống
con trạm gốc (BSS: base station subsystem) và phân hệ chuyển mạch SS (switching
subsystem) . Mô hình hệ thống GSM đƣợc biểu diễn nhƣ hình 2.1 Hình 2.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM

OSS
: Phân hệ khai thác và hỗ trợ
BTS
Trạm vô tuyến gốc
AUC
: Trung tâm nhận thực
MS

Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
14
 Trạm di động (MS) bao gồm thiết bị trạm di động ME (Mobile Equipment) và một
khối nhỏ gọi là mođun nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module). Đó là
một khối vật lý tách riêng, chẳng hạn là một IC Card hoặc còn gọi là card thông minh.
SIM cùng với thiết bị trạm (ME) hợp thành trạm di động MS. SIM cung cấp khả năng
di động cá nhân, vì thế ngƣời sử dụng có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di
động GSM nào truy nhập vào dịch vụ đã đăng ký. Mỗi điện thoại di động đƣợc phân
biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International Mobile Equipment
Identity). Card SIM chứa một số nhận dạng thuê bao di động IMSI (International
Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, một mật mã để xác thực và các
thông tin khác. IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá
nhân. Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng
cá nhân (PIN).
Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng:
 Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đƣờng vô tuyến
 Đa Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi là
SIM card. Trừ một số trƣờng hợp đặc biệt nhƣ gọi cấp cứu… thuê bao chỉ có thể
truy nhập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy
 Phân hệ trạm gốc BSS là giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị
BTS thông qua giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài
ở phân hệ chuyển mạch SS. Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và
nhờ vậy đấu nối những ngƣời sử dụng các trạm di động với những ngƣời sử dụng viễn
thông khác. BSS cũng phải đƣợc điều khiển, do đó nó đƣợc đấu nối với phân hệ vận
hành và bảo dƣỡng OSS. Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm:
 Khối thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) một BTS bao gồm các thiết bị
thu /phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten và bộ phận mã hóa và giải mã giao tiếp với
BSC. BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi
thông tin với MS qua giao diện vô tuyến. Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực

trƣờng hợp có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một
tuyến dự phòng

 Khối TRAU khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin
từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn
(64 Kb/s) trƣớc khi chuyển đến tổng đài. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã
hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM đƣợc tiến hành, tại đây cũng thực hiện
thích ứng tốc độ trong trƣờng hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS,
nhƣng cũng có thể đƣợc đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC
 Phân hệ chuyển mạch (SS-Switching subsystem) bao gồm các khối chức năng nhƣ:
- Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC (Mobile services Switching
Center) thƣờng là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều
khiển trạm gốc BSC. MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính,
nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao
của GSM, một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với
Đồ án tốt nghiệp Chương II. GSM và các công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3G
Nguyễn Văn Linh– D06VT1-HVCNBCVT
16
mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC (Gateway MSC). Để kết nối MSC với
một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng
GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng tƣơng tác IWF
(Inter Networking Function). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao
thức và truyền dẫn. IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có
thể ở thiết bị riêng, ở trƣờng hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF đƣợc để mở
- Thanh ghi định vị thƣờng chú HLR (Home Location Register): là cơ sở
dữ liệu tham chiếu lƣu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao, các thông tin
liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. HLR không phụ thuộc
vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời
của thuê bao.
- Thanh ghi định vị tạm chú VLR (Visitor Location Register) là một cơ sở dữ

cell.v.v Nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát đƣợc toàn bộ chất lƣợng dịch
vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời nâng cấp. Khai thác còn bao
gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vẫn đề xuất hiện ở thời điểm hiện
thời, để chuẩn bị tăng lƣu lƣợng trong tƣơng lai và mở rộng vùng phủ sóng. Ở
hệ thống viễn thông hiện đại, khai thác đƣợc thực hiện bằng máy tính và đƣợc
tập trung ở một trạm
 Bảo dƣỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc,
nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị ở hệ thống viễn thông hiện
đại có khả năng tự phát hiện một số các sự cố hay dự báo sự cố thông qua
kiểm tra. Bảo dƣỡng bao gồm các hoạt động tại hiện trƣờng nhằm thay thế các
thiết bị có sự cố, cũng nhƣ việc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa
Hệ thống khai thác và bảo dƣỡng có thể đƣợc xây dựng trên nguyên lý của
TMN (Telecommunication Management Network - Mạng quản lý viễn
thông). Lúc này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dƣỡng đƣợc nối đến các
phần tử của mạng viễn thông (MSC, HLR, VLR, BSC, và các phần tử mạng
khác trừ BTS). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dƣỡng đƣợc nối tới máy
tính chủ đóng vai trò giao tiếp ngƣời - máy. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống
này đƣợc gọi là trung tâm vận hành và bảo dƣỡng (OMC - Operation and
Maintenance Center)
- Quản lý thuê bao và tính cƣớc: Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê
bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao
cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung. Nhà
khai thác có thể thâm nhập đƣợc các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan
trọng khác của khai thác là tính cƣớc các cuộc gọi rồi gửi đến thuê bao. Khi đó
HLR, SIM-Card đóng vai trò nhƣ một bộ phận quản lý thuê bao
- Quản lý thiết bị di động: Quản lý thiết bị di động đƣợc bộ đăng ký nhận dạng thiết
bị EIR thực hiện. EIR lƣu trữ toàn bộ dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR
đƣợc nối đến MSC qua đƣờng báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị. Trong
hệ thống GSM thì EIR đƣợc coi là thuộc phân hệ chuyển mạch NSS