Bộ giáo dục v đo tạo
trờng đại học bách khoa H Nội
khoa điện tử viễn thông
====== ======
ồ án tốt nghiệp
đề ti:
Tng quan v h thng thụng tin di ngGiáo viên hớng dẫn : Đặng Khánh Hòa
Sinh viên thực hiện : Chu út Thậm
Lớp : 05BTT 07ĐT Hà Nội 08/2008
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS Chu ót thËm –
05btt-07®tMỤC LỤC
Chương 1: Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM .............................. ...1
1.1 Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM............................................. ...1
1.2 Các chức năng của hệ thống GSM ......................................................... ...4
1.3 Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin đi động GSM...................... ...5
1.4 Phương pháp truy nhập trong thông tin di động..................................... ...6
Chương 2: Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM................................ ...9
2.1. Cấu trúc hệ thống.................................................................................. ...9

8.1. Mặt phẳng truyền dẫn ........................................................................... .48
8.2. Mặt phẳng báo hiệu............................................................................... .51
8.3. Giao diện vô tuyến UM......................................................................... .59
8.4. Mạng vô tuyến GPRS ........................................................................... .63
8.5. Quản lý tài nguyên vô tuyến ................................................................. .72
Chương 9: Triển khai GPRS trên mạng thông tin di động GSM
tại Việt Nam.................................................................................................... .76
9.1. Đánh giá hiện trạng và nhu cầu............................................................. .76
9.2. Dịch vụ.................................................................................................. .77
9.3. Số lượng thuê bao của mạ
ng ................................................................. .77
9.4. Đánh giá nhu cầu .................................................................................. .77
9.5. Một số đề xuất triển khai dịch vụ GPRS............................................... .78
http://www.ebook.edu.vn
Bộ Giáo dục v Đo tạo
Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội

Cộng hòa x hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc nhiệm vụ
thiết kế tốt nghiệp
Họ và tên:

Chu út Thậm
Ngành học:

......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
.................................................................................................

7. Ngày phải hoàn thành:
...............................................................................................................Ngày... tháng ... năm 2008
Chủ nhiệm khoa

(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Ngày... tháng ... năm 2008
Cán bộ hớng dẫn
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Ngày... tháng ... năm 2008
Đánh giá kết quả
Điểm thiết kế:
..........................

Điểm bảo vệ:
............................


.............................................................................................................................

1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
.......................................................................................................

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2. Nhận xét của ngời duyệt thiết kế:
..........................................................................................

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

công nghệ GSM tiến lên công nghệ W-CDMA (Đa truy nhập phân kênh theo
mã băng rộ
ng).
Đối với các nhà khai thác, không thể có được việc nâng cấp thẳng lên công
nghệ W-CDMA với các giải pháp đơn giản và chi phí chấp nhận được. Quá
trình nâng cấp là một quá trình phức tạp, yêu cầu các phần tử mạng mới và các
máy đầu cuối mới. Do vậy, vấn đề cần cân nhắc ở đây chính là các khía cạnh về
kinh tế và kỹ thuật cho việc nâng cấp, buộc các nhà khai thác phải suy tính.
Chính vì vậy, GPRS là sự lựa chọn c
ủa các nhà khai thác GSM như một bước
chuẩn bị về cơ sở hạ tầng kỹ thuật, để tiến lên công nghệ thông tin di động thế
hệ thứ 3.
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS Chu ót thËm –
05btt-07®t Giải pháp GPRS cho hệ thống GSM đã trở thành hiện thực năm 1999.
Giống như HSCSD, GPRS cung cấp các dịch vụ số liệu tốc độ cao hơn cho
người sử dụng di động. Tuy nhiên dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, GPRS
phù hợp với bản chất bùng nổ đột ngột cao của hầu hết các ứng dụng số liệu
hơn công nghệ chuyển mạch kênh HSCSD, nó lý tưởng hơn cho các dịch vụ

truy nhập cơ sở dữ liệu và thư điện tử, thí dụ những người sử dụng không muốn
trả cứoc phí cuộc gọi cao cho các bản tin ngắn. GPRS cũng cho phép người sử
dụng nhận các cuộc gọi số liệu. Các tin nhắn cũng được phân phát trực tiếp đến
điện thoại của người sử dụng, them chí không cần kết nối từ đầu cuố

động đặc biệt), là nhóm đã phát triển nó, được thiết kế từ sự bắt đầu như
một dịch vụ tế bào số quốc tế. Giao tiếp vô tuyến của GSM dựa trên
công nghệ TDMA. Ý định ban đầu là các thuê bao GSM có khả năng di
chuyển qua các biên giới quốc gia sẽ nhận được các dịch vụ di động và
các tính nă
ng đi theo cùng với họ.
Kiểu GSM của Châu Âu hiện nay hoạt động ở tần số 900 MHz
cũng như tần số 1800 MHz. Ở Bắc Mỹ, GSM sử dụng cho dịch vụ PCS
1900 tại vùng đông bắc California và Nevada. Do PCS 1900 sử dụng tần
số 1900 MHz, nên các điện thoại không có khả năng kết nối hoạt động
với điện thoại GSM hoạt động trong các mạng ở tần số
900 MHz hay
1800 MHz. Tuy nhiên vấn đề này có thể khắc phục được với các máy
điện thoại đa băng hoạt động trong nhiều tần số.
Vào đầu năm 1980, thị trường hệ thống điện thoại tế bào tương tự
đã phát triển rất nhanh ở Châu Âu. Mỗi một nước đã phát triển một hệ
thống tế bào độc lập với các hệ thống của các nướ
c khác. Sự phát triển
không được hợp tác của các hệ thống thông tin di động quốc gia có nghĩa
là sẽ không có khả năng cho thuê bao sử dụng cùng một máy di động
cầm tay khi di chuyển trong Châu Âu. Không chỉ các thiết bị di động bị
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS
 

Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 2 -
 


được chuyển từ CEPT đến Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI).
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS
 

Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 3 -
 

ETSI được thành lập vào năm 1988 để thiết lập các tiêu chuẩn viễn
thông cho Châu Âu và hợp tác với các tổ chức tiêu chuẩn khác, các lĩnh
vực liên quan đến truyền hình và công nghệ thông tin văn phòng.
ESTI đã ấn bản các đặc tính kỹ thuật giai đoạn 1 của GSM vào năm
1990. Dịch vụ thương mại đã bắt đầu vào giữa năm 1991. Đến năm 1993
đã có 36 mạng GSM tại 22 nước, và thêm 25 nước đã lựa chọn ho
ặc bắt
đầu GSM. Từ đó, GSM đã được chấp nhận ở Nam Phi, Úc, và rất nhiều
nước vùng Trung Đông và Viễn Đông. Tại Bắc Mỹ, GSM được dùng để
thực hiện PCS. Đến cuối năm 1998 đã có 323 mạng GSM ở 118 nước
phục vụ cho 138 triệu thuê bao, đến nay đã có hơn 2 tỉ người dùng trên
212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Hệ thống GSM được gọi là hệ thống
thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobilephone
communications).
Mạng thông tin di động GSM là mạng thông tin di động số Cellular
gồm nhiều ô (cell). Cell là đơn vị nhỏ nhất của mạng, có hình dạng (trên
lý thuyết) là một tổ ong hình lục giác. Trong mỗi cell có một đài vô
tuyến gốc BTS (Base Transceiver Station) liên lạc với tất cả các trạm di
động MS (Mobile Station) có mặt trong cell. Khi MS di chuyển ra ngoài
vùng phủ sóng của cell, nó phải được chuyển giao sang làm việc với

- 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 .
• 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).
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS
 

Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 5 -
 

* ISDN – Integrated Service Digital Network (mạng số tổ hợp dịch
vụ) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.
Cho phép các thuê bao lưu động (roaming) ở các nước với nhau
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 đi bất cứ
nơi nào mà không cần biết thuê bao khác đang
ở đâu.

200 Khz
25 Mhz
200 Khz
890 Mhz
915 Mhz
935 Mhz
960 Mhz
Băng tần lên
(Từ MS - BTS)
Băng tần xuống
(Từ BTS - MS)
882 Mhz
915 Mhz
927 Mhz
960 Mhz
1710 Mhz
1785 Mhz
1805 Mhz
1880 Mhz
GSM
mở
rộng
DSC

Hỡnh 1.1- Bng tn c bn v m rng ca GSM
H thng GSM lm vic trong bng tn 890 960MHz. Bng tn
ny c chia lm 2 phn:
- Bng tn lờn (Uplink band): 890 915 MHz cho cỏc kờnh vụ
tuyn t trm di ng n h thng trm thu phỏt gc.
- Bng tn xung (Downlink band): 935 960 MHz cho cỏc kờnh

• Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division
Multiple Access): Phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau.
Phổ tần số được chia thành 2N dải tần số con kế tiếp, cách nhau một
khoảng bảo vệ. Mỗi dải tần được gán cho một kênh liên lạc, trong đó
kênh tần số N dành cho liên lạc hướ
ng lên, N kênh tần số còn lại cho liên
lạc hướng xuống. Mỗi người dùng được cấp phát một kênh tần số riêng
biệt trong tập hợp các kênh tần số.
• Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division
Multiple Access): Khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến
được ấn định. Các thuê bao khác nhau dùng chung 1 kênh tần số nhờ cài
xen thời gian. Mỗi thuê bao được cấp một khe thời gian (time slot) trong
cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe.
• Đa truy nhập theo mã CDMA (Code Division Multiple Access): Là
phươ
ng pháp trải phổ tín hiệu, thực hiện là gán cho mỗi MS một mã
riêng biệt cho phép nhiều MS cùng thu, phát độc lập trên một băng tần
nên tăng dung lượng cho hệ thống. Hiện tại công nghệ CDMA đang
được triển khai tại một số quốc gia. Tại Việt Nam hiện có mạng thông
tin di động S-Fone của công ty Cổ phần Viễn thông Sài Gòn (SPT) và
mạng EVN – Telecom của Công ty Thông tin Viễn thông Điện Lực đang
sử dụng công nghệ này.
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS
 

Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 8 -
 


Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 10 -
 

- 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 Center).
• Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem) bao gồm các
khối:
- Bộ điều khiển trạm gố
c BSC (Base Station Center)
- Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station)
• Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS (Operation and Support
System)bao gồm các khối chức năng:
- Trung tâm quản lý mạng NMC (Network Management Center)
- Trung tâm quản lý và bảo dưỡng OMC (Operation &
Maintenance Center).
• Trạm di động MS (Mobile Station):
- Thiết bị di động ME (Mobile Equipment)
- Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module)
2.2. Chức năng các phần tử trong mạng GSM
2.2.1 Phân hệ chuyển mạch NSS

ủa mạng GSM.
MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số bộ
điều khiển trạm gốc BSC.
• Bộ ghi định vị thường trú HLR
HLR là một cơ sở dữ liệu quan trọng trong mạng có chức năng
quản lý thuê bao. Một PLMN có thể có một hoặc nhiều HLR phụ thuộc
vào lượng thuê bao. HLR lưu hai loại số gán cho mỗi thuê bao di động,
đó là:
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS
 

Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 12 -
 

+ 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: 84.98.5101300
+ 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)
MNC: Mã mạng ( Viettel: 04, Vinaphone: 02, Mobiphone: 01)

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 của MS và truyền số nhận dạng vùng định vị (LAI) nơi có mặt
thuê bao tới VLR. Một VLR có thể phụ trách m
ột 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), số chuyển vùng của thuê bao MS
(MSRN), số nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI), số nhận d
ạng
thuê bao di động nội bộ (LMSI) và vùng định vị nơi đăng ký MS. VLR
cũng chứa các thông số gán cho mỗi MS và được nhận từ VLR.
• Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR
Thực thể chức năng này chứa một hoặc nhiều cơ sở dữ liệu lưu trữ
các IMEI (số nhận dạng thiết bị) sử dụng trong hệ thống GSM. EIR được
nối với MSC qua m
ột đường báo hiệu, nhờ vậy MSC có thể kiểm tra sự
hợp lệ của thiết bị.
• Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC
http://www.ebook.edu.vn
§å ¸n tèt nghiÖp: M¹ng di ®éng GSM vμ c«ng nghÖ GPRS
 

Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 14 -
 


 

Chu ót thËm –
05btt-07®t
  ‐ 15 -
 

- Giám sát các trạng thái các bộ phận của mạng
- Giám sát trung tâm bảo dưỡng và khai thác OMC của các vùng và
cung cấp thông tin đến các bộ phận OMC.
• Trung tâm quản lý và khai thác OMC
OMC cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ
phận trong mạng (các BTS, MSC, các cơ sở dữ liệu...). OMC có các
chức năng: quản lý cảnh báo, quản lý sự cố, quản lý chất lượng, quản lý
cấu hình và quản lý bảo mật.
2.2.4 Trạm di động MS
MS là thiế
t bị đầu cuối chứa các chức năng vô tuyến chung, xử lý
giao diện vô tuyến và cung cấp các giao diện với người dùng (màn hình,
loa, bàn phím ... ). Một trạm di động gồm hai phần chính:
- ME (Mobile Equipment - thiết bị di động): là phần cứng được dùng
để thuê bao truy nhập vào mạng. ME chứa kết cuối 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 b
ị đầu cuối (TE) khác nhau.
- SIM (Subscriber Identity Module – modul nhận dạng thuê bao): gắn
chặt với người dùng trong vai trò một thuê bao duy nhất, có thể làm việc
với nhiều ME khác nhau. SIM là một card điện tử thông minh được cắm
vào ME để nhận dạng thuê bao và tin tức bảo vệ loại dịch vụ mà thuê
bao đăng ký. SIM có phần cứng và phần mềm cần thiết với bộ nhớ có thể

05btt-07®t
  ‐ 17 -
 

CHƯƠNG 3:
MẠNG BÁO HIỆU VÀ CÁC KHÍA CẠNH MẠNG

3.1. Các giao thức báo hiệu trong hệ thống GSM

Mạng thông tin di động GSM sử dụng hệ thống báo hiệu số 7 (báo
hiệu kênh chung) để thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi. Báo hiệu
số 7 là mạng dữ liệu chuyển mạch gói được thiết kế để trao đổi báo hiệu.

PLMN
PSTN
ISDN
GMSC
AuC EIR
HLR
VLR
MAP
MAP
ISUP
DTAP
(part of BSSAP)
BSSMAP
(part of BSSAP)
Abis
Um
R2