ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN

ĐỀ TÀI : TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ GIAO DIỆN VÔ TUYẾN Um
Giảng Viên Hướng Dẫn : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Sinh Viên Thực Hiện : ĐOÀN VĂN TUẤN
TRẦN NGỌC ANH
LÊ NGỌC CHUNG
Đà Nẵng, Tháng 6 năm 2012
CHƯƠNG I

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
TỔNG QUAN THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile tiếng Anh:
Global System for Mobile Communications; viết tắt GSM) là một công nghệ dùng cho mạng
thông tin di động. Dịch vụ GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên 212 quốc gia và vùng lãnh
thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming (chuyển vùng) với nhau do đó
những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều
nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả năng phủ
sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế giới, cho phép người sử
dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân
của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế
hệ thứ hai (second generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd
Generation Partnership Project (3GPP).
Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn,
giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khai
thiết bị từ nhiều người cung ứng. GSM cho phép nhà điều hành mạng có thể kết hợp chuyển vùng
với nhau do vậy mà người sử dụng có thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.

Dựa trên công nghệ đã được phát triển đến năm 1983, mạng điện thoại di động AMPS
(Advance Mobile Phone Service) phục vụ thương mại đầu tiên tại Chicago, nước Mỹ. Sau đó hàng
loạt các chuẩn thông tin di động ra đời như: Nordic Mobile Telephone (NTM), Total Access
Communication System (TACS).
Tới năm 1986 thì có 9 đề nghị về chuẩn cho một hệ thống GSM toàn Châu Âu và đã được
thử nghiệm tại hội nghị diễn ra ở Pari. Hội nghị được tiến hành bỏ phiếu với 15 nước Châu Âu để
chọn ra cấu hình chuẩn của hệ thống GSM căn cứ theo các yêu cầu sau: Hiệu quả phổ, chất lượng
âm thanh, giá thành máy di động, giá trạm cố định, tính tiện lợi, khả năng phục vụ với các dịch vụ
mới và khả năng cùng hoạt động với các mạng hiện hành.
Ngày 27 tháng 3 năm 1991, cuộc gọi đầu tiên sử dụng công nghệ GSM được thực hiện bởi
mạng Radiolinja ở Phần Lan (mạng di động GSM đầu tiên trên thế giới).
Cho đến năm 1992 thì toàn Châu Âu đã có 6 mạng tế bào khác nhau tại 16 nước phục vụ cho
1,2 triệu thuê bao. Lúc đó thì các thuê bao di động của các mạng không tương thích nhau, dẫn đến
giá thành thiết bị và giá sử dụng dịch vụ rất cao dẫn đến số lượng thuê bao rất ít.
Hệ thống GSM cho phép các trạm di động (MS) trong mạng không những liên lạc được với
nhau mà còn liên lạc được với bất kỳ thuê bao nào nối tới các mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng PSTN (Public Switched Telephone Network), các mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN
(Intergrated Services Digital Network) Các dịch vụ chủ yếu khi mạng GSM ra đời là: Truyền
thoại, truyền số liệu, truyền fax, truyền các bản tin ngắn SMS….
Ở nước ta, mạng thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1992 với khoảng 5.000 thuê bao.
Hai nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn là Mobifone (VMS) ra đời năm 1993 – liên doanh
giữa công ty bưu chính viễn thông VN (VNPT) và tập đoàn COMVIK (Thụy Điển) và Vinafone
của trung tâm dịch vụ viễn thông (GPC) thuộc VNPT ra đời năm 1996. Đến năm 2002 Sfone của
tập đoàn TELECOM của Hàn Quốc và tháng 6/2004, Viettel của công Ty Viễn Thông Quân Đội
cùng bước vào cuộc. Cuộc chạy đua của các nhà khai thác làm cho giá cước giảm xuống và các
dịch vụ càng đa dạng.
1.2 CÁC THẾ HỆ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
1.2.1.Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất
Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)
và chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu

Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số .Và chúng sử dụng 3 phương
pháp đa truy cập:
 Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA).
 Đa truy cập phân chia theo tần số (Frequency Division Multiple Access - FDMA).
 Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA).
1.2.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba
Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn trung gian là
thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng
công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần
mới, bao gồm các mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ
thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có
khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động
băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động
băng rộng.
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được đề xuất, trong
đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận và đưa vào hoạt động trong
những năm đầu của những thập kỷ 2000. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều
này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di
động thế hệ 3.
- W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của các hệ thống
thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS-136.
- CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ
CDMA: IS-95.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 4
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Hình 1.1 Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính
 Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3:
Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào phục vụ từ
năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời bảo
đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2.

thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội
bộ (WLAN) và các ứng dụng khác.
Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là kỹ thuật nhiều
tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần số khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có
một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số). Thiết bị
4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử
dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời. Tổng đài chuyển mạch mạng 4G
chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu.
II. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA MẠNG GSM
Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao trong châu Âu,
có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng của nước khác khi di chuyển qua biên giới.
Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin tại bất cứ nơi
nào trong vùng phủ sóng quốc tế.
• Về khả năng phục vụ :
- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được trong tất cả các nước có mạng.
- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại dịch vụ
khác liên quan tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN).
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tầu viễn dương như một mạng mở
rộng cho các dịch vụ di động mặt đất.
• Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật:
- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ thống di động
tương tự trước đó trong điều kiện vân hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnh hưởng gì đến hệ
thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không dùng đến khả năng này.
• Về sử dụng tần số:
- Hệ thống cho phép mức độ cao về hiệu quả của dải tần mà có thể phục vụ ở vùng thành
thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển.
- Dải tần số hoạt động là 890-915 và 935-960 Mhz.
- Hệ thống GSM 900Mhz phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng
900Mhz trước đây.

- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế.
- Giữ cuộc gọi.
- Thông báo cước phí.
- Nhận dạng số chủ gọi.
• Đối với dịch vụ số liệu:
- truyền số liệu
- Dịch vụ nhắn tin: các gói thông tin có kích cỡ 160 ký tự có thể lưu giữ.
1.3.2. Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng sẵn có
• PSTN ( Publich Switched Telephone Network - Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng).
• ISDN ( Intergrated Service Digital Network – mạng số tổ hợp dịch vụ).
Cho phép các thuê bao lưu động ở các nước với nhau có cùng sử dụng hệ thống GSM một cách
hoàn toàn tự động. Nghĩa là thuê bao có thể mang máy di động đi mọi nơi và mạng sẽ tự động cập
nhật thông tin về vị trí của thuê bao đồng thời thuê bao có thể gọi bất cứ nơi nào mà không cần
thiết thuê bao khác đang ở đâu.
- Sử dụng băng tần 900 MHz với hiệu quả cao bởi sự kết hợp giữa 2 phương pháp TDMA,
FDMA.
- Giải quyết sự hạn chế dung lượng: thực chất việc dung lượng sẽ tăng lên nhờ việc
sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật chia ô nhỏ, do vậy số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên.
- Tính linh động cao nhờ sử dụng các loại máy thông tin di động khác nhau: máy cầm
tay, máy xách tay, máy đặt trên ô tô…
- Tính bảo mật: Mạng kiểm tra sự hợp lệ của mỗi thuê bao GSM bởi thẻ đăng kí SIM
(Subcirber identity Module). Thẻ Sim sử dụng mật khẩu PIN (Persnal Identity Number) để bảo vệ
quyền sử dụng của người sử dụng hợp pháp. SIM cho phép sử dụng nhiều dịch vụ và cho phép
người dùng truy nhập vào các PLMN(Public Land Mobile Network) khác nhau. Đồng thời trong hệ
thống GSM còn có trung tâm nhận thực AuC, trung tâm còn cung cấp mã bảo mật chống nghe
trộm cho từng đường vô tuyến và thay đổi cho từng thuê bao.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 7
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG

Trong đó:
f là tần số tín hiệu thu được ở đầu vào máy thu.
f
c
là tần số sóng mang phát không bị điều chế.
f
m
là lượng dịch tần Dopler.
α
i
góc của tia sóng tới thứ i so với hướng chuyển động của máy thu.
c là vận tốc ánh sáng mà f
m
= v *f
c
/c.
Khi máy thu đứng yên so với máy phát (v = 0) hoặc máy thu chuyển động vuông góc với góc
tới của tín hiệu phát (α
i
= 90
0
) thì tần số của tín hiệu thu mới không bị thay đổi. Ngược lại thì bị
thay đổi và hiệu ứng xảy ra mạnh nhất khi máy thu chuyển động theo phương của tia sóng tới (α
i
=
0
0
; 180
0
) như: Anten phát bố trí dọc theo quốc lộ còn máy thu đặt trên xe chuyển động trên xa lộ

Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 9
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
1.5.1 Vùng phục vụ PLMN
Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành viên nên
những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều
nơi trên thế giới.
Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc
gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ.
Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác (cố định hay di
động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào hay ra mạng
GSM/PLMN đều được định tuyến thông qua tổng đài vô tuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile
Service Switching Center). G-MSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN.
1.5.2 Vùng phục vụ MSC
MSC (Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng đài di động). Vùng
MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê
bao di động. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục
vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR.
Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.
1.5.3 Vùng định vị LA
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị LA. Vùng định vị là một
phần của vùng phục vụ MSC/VLR, mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do mà không
cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị
này là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị
gọi. Vùng định vị LA được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI
(Location Area Identity):
LAI = MCC + MNC + LAC
MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia
MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động
LAC (Location Area Code) : mã vùng định vị (16 bit)

rộng hơn. E-GSM dùng 880–915 MHz cho đường lên và 925–960 MHz cho đường xuống. Như
vậy, đã thêm được 50 kênh (đánh số 975 đến 1023 và 0) so với băng GSM-900 ban đầu. E-GSM
cũng sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (time division multiplexing), cho phép
truyền 8 kênh thoại toàn tốc hay 16 kênh thoại bán tốc trên 1 kênh vô tuyến. Có 8 khe thời gian
gộp lại gọi là một khung TDMA. Các kênh bán tốc sử dụng các khung luân phiên trong cùng khe
thời gian. Tốc độ truyền dữ liệu cho cả 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu kỳ của một khung là 4.615
m.
Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watt đối với băng GSM 850/900
MHz và tối đa là 1 watt đối với băng GSM 1800/1900 MHz.
1.6.1 Băng tần GSM900
Hệ thống GSM của Việt Nam và một số nước trên thế giới làm việc trong băng tần 890 – 960
MHz. Băng tần này được chia làm 2 phần:
- Băng tần lên (uplink band): 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm di động MS đến
hệ thống tram thu phát gốc BTS.
- Băng tần xuốn (downlink band): 935 – 960 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm thu phát BTS
gốc đến trạm di động MS.
Mỗi băng rộng 25MHz , được chia làm 125 kênh, trong đó kênh đầu tiên được dùng để bảo vệ
nên chỉ sử dụng tối đa là 124 kênh. Các sóng mang cạnh nhau cách nhau 200KHz. Mỗi kênh sử
dụng 2 tần só riêng biệt, một cho đường lên, một cho đường xuống. các kênh này được gọi là kênh
song công. Tần số thu và phát của máy di động là do tổng đài điều khiển. Khi điện thoại di động
thu từ đài phát trên một tần số nào đó (trong giải 935MHz đến 960MHz) nó sẽ trừ đi 45MHz để lấy
ra tần số phát, khoảng cách giữa tần số thu và phát của băng GSM 900 luôn là 45MHz và được gọi
là khoảng cách song công. Kênh vô tuyến này được chia làm 8 TS (time slot) khe thời gian , mỗi
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 11
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
khe thời gian là một kênh vật lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động. Ngoài
băng tần trên GSM còn mở rộng băng tần DCS (Digital Cellular System). Công suất phát tối đa của
GSM900 là 0.8/2/5W.
1.6.2 Băng tần GSM 1800
Ở băng 1800M, thiết bị điện thoại MS thu ở dải sóng 1805MHz đến 1880MHz và phát ở dải

-Giảm số máy thu phát ở BTS.
-Giảm nhiễu giao thoa.
Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for
Mobile Communications - GSM).
-Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA. Hệ thống
xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong 01
giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây.
Nhận xét :
Với phương pháp trên người dùng được cấp phát một khe thời gian. Và nếu người dùng không sử
dụng khe thời gian này để truyền dữ liệu thì thời gian sẽ bị lãng phí.
1.7.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frquency Division Multiple Access): phục vụ các
cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau. Người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp các
kênh trong lĩnh vực tần số. Phổ tần số được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng
bảo vệ. Mỗi dải tần số được gán một kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải dành
cho liên lạc hướng xuống.
Ví dụ : Một mạng có sáu trạm, các trạm 1, 3, 4 có dữ liệu cần truyền, các trạm 2, 5, 6 nhàn
rỗi.
Mạng FDMA
Nhận xét
• Do mỗi người dùng được cấp một băng tần riêng, nên không có sự đụng độ xảy ra. Khi chỉ
có số lượng người dùng nhỏ và ổn định, mỗi người dùng cần giao tiếp nhiều thì FDMA chính là cơ
chế điều khiển truy cập đường truyền hiệu quả.
• Tuy nhiên, khi mà lượng người gởi dữ liệu là lớn và liên tục thay đổi hoặc đường truyền
vượt quá khả năng phục vụ thì FDMA bộc lộ một số vấn đề. Nếu phổ đường truyền được chia làm
N vùng và có ít hơn N người dùng cần truy cập đường truyền, thì một phần lớn phổ đường truyền
bị lãng phí. Ngược lại, có nhiều hơn N người dùng có nhu cầu truyền dữ liệu thì một số người dùng
sẽ phải bị từ chối không có truy cập đường truyền vì thiếu băng thông. Tuy nhiên, nếu lại giả sử
rằng số lượng người dùng bằng cách nào đó luôn được giữ ổn định ở con số N, thì việc chia kênh
truyền thành những kênh truyền con như thế tự thân là không hiệu quả. Lý do cơ bản ở đây là: nếu

khe thời gian. Một thiết bị cầm tay sẽ sử dụng một khe thời gian trong hai kênh khác nhau để gởi
và nhận thông tin. Các hệ thống Cingular, T-Mobile, AT&T đang chuyển sang dùng kỹ thuật này.
1.7.4 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA
Với phương pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người
sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi mà không sợ
gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một
mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell
trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu
nhiên (Pseudo Noise - PN).
Đặc điểm của CDMA:
-Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
-Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
-Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống
fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA
-Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến
đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển
dung lượng cell rất linh hoạt.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 15
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
CHƯƠNG II
CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Hình 2.1 : Cấu trúc mạng thông tin di động GSM
Chú thích:
Chữ viết tắt
Tiếng Anh Tiếng Việt
GSM
Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di động toàn cầu

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
HLR
Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú
EIR
Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
AuC
Authentication Centre Trung tâm nhận thực thuê bao
SMSG
Short Message Service Gateway Cổng dịch vụ nhắn tin ngắn
SMSC
Short Message Service Center Trung tâm dịch vụ nhắn tin ngắn
GMSC
Gateway Mobile Switching Centre Cổng trung tâm chuyển mạch di động
ISDN
Intergrated Services Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN
Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
PSPDN
Packet Switched Packet Data Network Mạng dữ liệu gói chuyển mạch gói
PLMN
Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
TRAU
Transcoder Rate Adapter Unit Khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã
• Phân hệ chuyển mạch NSS bao gồm các khối chức năng:
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Switching Center)
- Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register)
- Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register)
- Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center)
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register)
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GMSC (Gateway Mobile Switching

Ba chức năng chính của MS:
- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM.
- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền đẫn ở giao diện vô
tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiêt bị đầu cuối với kết cuối di
động.
Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn
ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị đầu cuối lại có thể giao diện đầu cuối – modem.
Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM ( Subscriber Identity
Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment).
2.1.1 ME ( Mobile Equipment – Thiết bị di động )
Là thiết bị phần cứng được điều khiển bằng phần mềm dùng để thuê bao truy cập vào mạng
GSM. Nói cách khác ME chính là điện thoại di động liên lạc hàng ngày của chúng ta. ME chứa kết
nối di động (MT) phụ thuộc vào ứng dụng và các dịch vụ, có thể kết hợp các nhóm chức năng thích
ứng đầu cuối (TA) và thiết bị đầu cuối (TE) khác nhau.
2.1.2 SIM ( Subcriber Identity Module - Module nhận dạng thuê bao )
Là một bộ phận để quản lý thuê bao, có thể tháo rút để cắm vào mỗi khi làm việc với các ME
khác nhau. SIM là một card điện tử thông minh được cắm vào ME để nhận dạng thuê bao và bảo
vệ các loại dịch vụ mà thuê bao đó đã đăng ký. Nó có phần cứng và phần mềm cần thiết với bộ nhớ
có thể lưu trữ thông tin. Có hai loại thông tin là thông tin cố định và thông tin thay đổi:
+ Thông tin cố định:
Bao gồm số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI, số Seri, trạng thái SIM và các loại khóa
bảo mật. Thuê bao sẽ được kiểm tra tính hợp lệ trước khi được truy nhập vào mạng thông qua số
nhận dạng IMSI được thực hiện bởi trung tâm nhận thực AuC và mã khóa các nhân Ki ( Subcriber
Authentication Key).
+ Thông tin thay đổi:
Bao gồm các số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI ( Location Area Identifier) và số nhận
dạng thuê bao tạm thời TMSI ( Temporary Mobile Station Identity). Một số TMSI sẽ tương ứng
với một IMSI được cấp phát tạm thời để tăng tính bảo mật cho quá trình báo hiệu giữa MS và hệ
thống. TMSI sẽ thay đổi khi MS cập nhật lại vị trí.

BSS bao gồm:
 BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc.
 BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.
 TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ.
2.2.1 Khối BTS (Base Tranceiver Station)
Một BTS bao gồm các thiết bị thu/phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten, bộ khuếch đại tần 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 như : Phát quảng bá các thông tin
của hệ thống, thực hiện thu phát một cuộc gọi…BTS được kết nối với BSC thông qua giao diện A-
bis (sử dụng đường truyền vi ba hoặc cáp quang với tốc độ truyền dẫn trên dưới 100 Mb/s). Về mặt
vật lý BTS phải được đặt gần ănten để đạt sự bao phủ vô tuyến cần thiết. Mỗi BTS làm việc ở tập
hợp kênh vô tuyến khác với kênh vô tuyến ở ô lân cận để chống nhiễu giao thoa đồng kênh. Ngoài
ra BTS còn có chức năng mã hoá và giải mã tiếng nói (kênh), sửa lỗi, điều khiển công suất phát,
Các BTS tạo ra một hay một số khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell).
Tóm lại BTS có các chức năng chính sau:
- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến
- Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC
- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS
- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A-bis.
2.2.2 Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit)
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) trước 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 được tiến
hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ
phận quan trọng của BTS, nhưng nó cũng có thể được đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt giữa
BSC và MSC.
2.2.3 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller)
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 19
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
BSC là khối chức năng điều khiển và giám sát các BTS và các liên lạc vô tuyến trong hệ

thống chuyển mạch là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM và các mạng khác.
Phân hệ chuyển mạch NSS có các khối chức năng sau:
 Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC
 Thanh ghi định vị thường trú HLR
 Thanh ghi định vị tạm trú VLR
 Trung tâm nhận thực AuC
 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR
2.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC
Tổng đài di động MSC (Mobile services Switching Center) thường 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 mạng ngoài qua tổng đài
cổng GMSC (Gateway MSC).
Chức năng chính của tổng đài MSC:
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 20
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
 Xử lý cuộc gọi (Call Processing)
 Điều khiển chuyển giao (Handover Control)
 Quản lý di động (Mobility Management)
 Tương tác mạng IWF(Interworking Function): qua GMSC
 Tạo ra CDRs (charning data records) : tính cước thuê bao.
Hình 2.3.1 Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC
(1): Khi chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kết của thuê bao di
động, sẽ có hai trường hợp xảy ra :
• (1.a) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khi phân tích số
thoại sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động. Cuộc gọi sẽ được định tuyến đến tổng đài
cổng GMSC gần nhất.
• (1.b) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di động trực
thuộc sẽ nhận được bản tin thiết lập cuộc gọi từ MS thông qua BTS có chứa số thoại của thuê bao
di động bị gọi.

HLR trả lời vùng MSC hiện thời. Lúc này MSC định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết và VLR
ở đây sẽ biết chi tiết về vị trí MS.
Trong mạng GSM tất cả các cuộc gọi kết nối di động đều được định tuyến đến GMSC. Chức
năng chủ yếu của GMSC là chức năng định tuyến cuộc gọi.
Để thiết lập một cuộc gọi phải định tuyến đến tổng đài mà không cần biết vị trí hiện thời của
thuê bao. GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng
đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời. GMSC có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tương
tác với các phần tử khác của hệ thống chuyển mạch.
2.3.3 Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register)
HLR là một cơ sở dữ liệu quan trọng trong mạng có chức năng quản lý thuê bao. Trong hệ
thống GSM có thể có một hoặc nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao.
Bất kể MS ở đâu, HLR đều lưu trữ mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ
viễn thông kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR thường là một máy tính có khả năng quản lý hàng
trăm ngàn thuê bao, nhưng không có chức năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của HLR là
nhận dạng thông tin do AUC cung cấp ( số liệu bảo mật về tính hợp pháp của thuê bao).
Các chức năng chính của HLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN.
 Các thông tin về thuê bao
 Danh sách các dịch vụ mà MS được sử dụng và bị hạn chế
 Số hiệu VLR đang phục vụ MS
HLR lưu lại hai loại số gán cho mỗi thuê bao di động, đó là:
+ MSISDN: số danh bạ (số thuê bao)
Cấu trúc: MSISDN = CC + NDC + SN
CC: Mã quốc gia (Việt Nam: 84)
NDC: Mã mạng ( Viettel: 98, Vinaphone: 91, Mobiphone: 90)
SN: Số thuê bao trong mạng (gồm 7 số)
Ví dụ: 84.91.3000934
+ IMSI: Số nhận dạng thuê bao dùng để báo hiệu trong mạng
Cấu trúc: IMSI = MCC + MNC + MSIN
MCC: Mã quốc gia (Việt Nam: 452)

nói trên.
Bên cạnh đó VLR là cơ sở dữ liệu lớn thứ hai trong mạng, lưu trữ tạm thời số liệu thuê bao
hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và lưu trữ số liệu về vị trí của thuê bao.
Khi MS vào một vùng định vị mới, nó phải thực hiện thủ tục đăng ký. MSC quản lý vùng này sẽ
tiếp nhận đăng ký MS và truyền số nhận đạng vùng định vị (LAI) nới có mặt thuê bao tới VLR.
Một VLR có thể phụ trách một hoặc nhiều vùng MSC.
Các thông tin cần để thiết lập và nhận một cuộc gọi của MS được lưu trong cơ sở dữ liệu của
VLR. Đối với một số dịch vụ hỗ trợ, VLR có thể truy vấn các thông tin từ HLR: IMSI ( nhận dạng
máy di động quốc tế ), MSISDN ( ISDN của máy di động), MSRN ( số chuyển vùng của thuê bao
MS ), TMSI ( số nhận dạng thuê bao di động tạm thời ), LMSI ( số nhận dạng thuê bao di động nội
bộ ) và vùng định vị nơi đăng ký MS. VLR cũng chứa các thông số gán cho mỗi MS và được nhận
từ VLR.
Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin về thuê bao
trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR. Khi thuê bao tắt máy hay
rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới thuê bao cũng hết giá trị.
Chức năng chính của VLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI.
 Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS
 Danh sách các dịch vụ mà MS được và bị hạn chế sử dụng
 Trạng thái của MS ( bận: busy; rỗi: idle)
2.3.5 Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register)
Các thiết bị di động trong mạng GSM được kiểm soát bởi EIR. Để ngăn chặn sự đánh cắp và
những dạng không được phê chuẩn mà MS sẽ dùng. EIR được nối với MSC thông qua đường báo
hiệu. Nhờ vậy MSC có thể kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng cách này có thể cấm MS có dạng
không được phê chuẩn. EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng
di động quốc tế (IMEI-International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu về phần cứng
của thiết bị.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 23
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:

 Khai thác
Là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như tải của hệ thống,
mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai cell.v.v Nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được
toàn bộ chất lượng 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 lưu lượng trong tương lai và mở rộng vùng phủ sóng. Ở hệ thống viễn thông hiện đại, khai
thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm.
 Bảo dưỡng
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
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 24
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra. Bảo dưỡng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay
thế các thiết bị có sự cố, cũng như việc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa.
Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được 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 dưỡng được 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 dưỡng được nối tới
máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người - máy. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là
trung tâm vận hành và bảo dưỡng (OMC - Operation and Maintenance Center).
2.4.1.2 Quản lý thuê bao và tính cước
Bao gồm các hoạt động đăng ký quản lý thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xóa thuê bao
khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ sung. Nhà
khai thác phải có thể thâm nhập vào tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác
của nhà khai thác là tính cước các cuộc gọi. Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản lý
thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối
HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao. SIM card cũng
đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
2.4.1.3 Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện. EIR lưu giữ tất cả