Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đỗ Thị Minh Quế TÌM HIỂU VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
TẠI VIỆT NAM
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Điện Tử - Viễn Thông


Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
3
TÓM TẮT NỘI DUNG
Các hệ thống thông tin di động hiện nay đang ở thế hệ hai cộng. Để đáp ứng nhu
cầu ngày càng tăng về các dịch vụ thông tin di động người ta đã tiến hành nghiên cứu
hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. Mạng thông tin di động thế hệ ba phải là
mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện.
Đề tài “Tìm hiểu về mạng đi
ện thoại di động tại Việt Nam” với các công việc
chính được thực hiện là:
1. Tìm hiểu sự phát triển, các đặc trưng và xu thế phát triển của mạng điện thoại di
động.
2. Khảo sát cấu trúc tổng quan và chức năng của các khối cơ bản trong mạng điện
thoại di động.
3. Cơ sở thiết kế mạng điện thoại di động bao gồm vấ
n đề lựa chọn tế bào, sử dụng
lại tần số, cơ chế chuyển giao, nâng cao dung lượng hệ thống.
4. Tìm hiểu về mạng di động VinaPhone
- Vùng phủ sóng của mạng di động VinaPhone
- Các vùng dịch vụ mà VinaPhone cung cấp
- Cấu hình tổng quan của mạng VinaPhone

hướng phát triển của mạng VinaPhone nói riêng và của mạng di động nói chung.
Đề tài này rất rộng lớn, phức tạp và luôn luôn thay đổi theo sự phát triển. Do
thời gian cũng như kiến thức có hạn nên chắc chắn khoá luận không tránh khỏi những
thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo và các bạn.
Em xin chân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong khoa
Điện tử Viễn thông-Đại h
ọc Công Nghệ- Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là sự quan
tâm hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Cương.
MỤC LỤC
Lời mở đầu 1
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
5
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động 2
1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 2
1.2. Các đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin di động 3
1.3. Cấu trúc của hệ thống thông tin di động 4
1.4. Xu hướng phát triển của mạng thông tin di động 9
Chương 2: Tổng quan về thiết kế mạng điện thoại di động 11
2.1. Giới thiệu chung về thiết kế h
ệ thống
11
2.2. Kênh sử dụng lại tần số 11

Chương 4: Giới thiệu mạng VinaPhone khu vực Hà Nội 66
4.1. Tình hình phát triển kinh tế xã hội tại Hà Nội 66
4.2. Giới thiệu mạng VinaPhonekhu vực Hà Nội 66
4.3. Khảo sát nâng cấp và phát triển mạng VinaPhone khu vực Hà Nội 71
4.3.1. Chất lượng phủ sóng 71
4.3.2. Dung lượng phục vụ 72
Kết luận 74
Tài liệu tham khảo 75

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
7
A

AMPS Advance Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực

8
I

ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ
IMSI International Mobile Subcriber
Identity
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế
K

K
i
Subscriber Authentication Key Khoá nhận thực thuê bao
L

LAC Local Area Code Mã vùng
LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị
M

MS Mobile Station Trạm di động, máy thuê bao di động
MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động
MNC Mobile Network Code Mã mạng di động
MCC Mobile Country Code Mã nước di động
ME Mobile Equipment Thiết bị thu phát báo hiệu
MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động
O

OSS Operation and Support Subsystem Phân hệ khai thác và hỗ trợ
P

PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
10
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
A

AMPS Advance Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực
B

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm vô tuyến gốc
C

CI Cell Identity Nhận dạng cell
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã
CSPDN Circuit Switched Public Data
Network
Mạng chuyển mạch số công cộng theo
mạch
E

EIR Equipment Identification Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
F


MS Mobile Station Trạm di động, máy thuê bao di động
MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động
MNC Mobile Network Code Mã mạng di động
MCC Mobile Country Code Mã nước di động
ME Mobile Equipment Thiết bị thu phát báo hiệu
MSISDN Mobile Station ISDN Number Số ISDN trạm di động
O

OSS Operation and Support Subsystem Phân hệ khai thác và hỗ trợ
P

PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân
PSPDN Packet Switch Public Data Network Mạng di động mặt đất công cộng
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
12
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PIN Personal Indentity Number Mật khẩu nhận thực riêng
S

SIM Subscribe Identity Module Mô đun nhận dạng thuê bao
SS Switching System Hệ thống chuyển mạch
T

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian
TIA Telecommunication Industry
Asociation

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 1G, sử dụng công nghệ analog gọi là
đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến
thuê bao điện thoại di động. Nhược điểm của các hệ thống này là chất lượng thấp, vùng
phủ
sóng hẹp và dung lượng nhỏ. Các hệ thống này phát triển ở cả Châu Âu, Bắc Mỹ và
Nhật Bản.
Năm 1987, Nhật Bản đưa vào hệ thống di động tổ ong tương tự đầu tiên của hãng
NTT. Tiếp sau đó, hệ thống điện thoại di động của Bắc Âu (NMT-Nordic Mobile
Telephone) được đưa vào khai thác năm 1981. Hệ thống này hoạt động ở cả hai băng tần
450-900MHz.
Năm 1983 Mỹ cho ra
đời hệ thống thông tin di động tiên tiến (AMPS-Advance
Mobile Phone System). Năm 1985, hệ thống thông tin thâm nhập toàn bộ (TACS-Total
Access Communication) được bắt đầu sử dụng ở nước Anh và sau đó là ở Đức.
Năm 1991, Mỹ phát triển hệ thống AMPS thành hệ thống AMPS băng hẹp N-
AMPS (Narrowband AMPS). Với một số thay đổi về băng tần, hệ thống N-AMPS có thể
phục vụ nhiều thuê bao hơn mà không cần thêm các cell mới. Vào thời điểm này
ở Mỹ
cũng đã đưa vào thử nghiệm hệ thống số đầu tiên là IS-54 nhưng không thành công.
*) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G)
Vào cuối thập niên 1980, các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) sử dụng công nghệ số đa
truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) ra đời. Các hệ thống này có ưu điểm là sử
dụng hiệu quả băng tần được cấp phát, đảm bảo ch
ất lượng truyền dẫn yêu cầu, đảm bảo
được an toàn thông tin, cho phép chuyển mạng quốc tế…Đến đầu thập niên 1990, công
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
14
nghệ TDMA được dùng cho hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM ở Châu Âu. Đến

thì thiết bị đầu cuối nố
i kết cố định với mạng. Do đó tổng đài mạng cố định liên tục giám
sát được trạng thái nhấc-đặt (tổ hợp máy điện thoại) để phát hiện cuộc gọi đến từ thuê
bao, đồng thời thiết bị đầu cuối luôn luôn sẵn sàng tiếp nhận chúng. Nhưng ở mạng di
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
15
động, vì số kênh vô tuyến quá ít so với số thuê bao MS, nên kênh vô tuyến chỉ được cấp
phát theo kiểu động. Hơn nữa, việc gọi được và thiết lập cuộc gọi đối với MS cũng khó
hơn. Khi chưa có cuộc gọi, MS phải lắng nghe thông báo tìm gọi nó nhờ một kênh đặc
biệt, kênh này gọi là kênh quảng bá. Mạng phải xác định được MS bị gọi đang ở vùng
định vị nào.
Mạng thông tin di động phả
i đảm bảo thông tin mọi lúc, mọi nơi. Muốn vậy mạng
thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây:
- Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao.
- Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu. Do môi trường truyền dẫn là môi
trường truyền dẫn hở ( sóng điện từ) nên tín hiệu dễ
bị ảnh hưởng của nhiễu và phađing.
- Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất.
- Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ này sang
vùng phủ khác.
- Cho phép phát triển các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ phi thoại.
- Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế (International
Roaming).
- Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tốn ít năng lượng.
Tóm lạ
i đặc thù cơ bản của thông tin di động là phục vụ đa truy cập gắn liền với
thiết kế mạng tế bào (do dải tần dịch vụ bị hạn chế). Các hệ quả tất yếu kéo theo hoặc
`
SS
AUC
HLR
MSC
EIRVLR
BSS
BSC
BTS
MS
OSS
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
HÖ thèng
ChuyÓn m¹ch
HÖ thèng

ISDN: Mạng số liệu liên kết đa dịch
vụ
OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
CSPDN: Mạng chuyển mạch số
công cộng theo mạch
PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng
theo gói
PLMN: Mạng di động mặt đất công
cộng
PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công
cộng

SIM là một card điện tử thông minh cắm vào ME dùng để nhận dạng thuê bao và
tin tức về loại dịch vụ mà thuê bao đăng ký. Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI
(International Mobile Subcriber Identity) là duy nhất và trong suốt với người dùng. Nhà
cung cấp mạng GSM sẽ bán SIM cho thuê bao khi đăng ký. GSM thiết lập đường truyền
và tính cước dựa vào IMSI
SIM có chứa các tin tức sau:
- IMSI: Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế để nhận dạng thuê bao, đượ
c
truyền khi khởi tạo.
- TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity - Số nhận dạng thuê bao di động
tạm thời) để nhận dạng thuê bao mạng di động.
- LAI (Location area Identifier): Số nhận dạng vùng định vị được sử dụng cho thủ
tục cập nhật vị trí của thuê bao di động.
- K
I
(Subscriber authentication Key): Khoá nhận thực thuê bao để nhận thực SIM
card.
- MSISDN (Mobile station ISDN number): Số điện thoại của thuê bao di động


BSC

MSC
VLR

BTS

BSC
TRAU

MSC
VLR

BTS

BSC

MSC
VLR
TRAU
Giao diện A-bis
Hình 2: Các vị trí của TRAU
Giao diện A

các dữ liệu liên quan đến trạm di
động MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu
để kiểm tra sự được phép của thiết bị.
Khi MS di động vào một vùng phục vụ MSC mới, thì VLR yêu cầu HLR cung
cấp các số liệu về vị khách MS mới này, đồng thời VLR cũng thông báo cho HLR biết
MS nói trên đang ở vùng phục vụ MSC nào. Vậy VLR có tất cả thông tin cần thiết để
thiết lập các cuộc gọi theo yêu cầu người dùng.
*) Khai thác và bảo dưỡng OS (Operation System)
- Khai thác
: Là các 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 (handover) giữa hai ô…,
Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
20
nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung
cấp cho khách hàng và kịp thời sử lý các sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu
hình để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, tăng vùng phủ. Ở hệ thống viễn thông
hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm.
- Bảo dưỡ
ng: Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố hỏng hóc.
1.4. XU HƯƠNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
Những thông tin mới nhất cho thấy hiện nay thông tin di động vẫn đang trong giai
đoạn phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu không ngừng tăng của khách hàng cả về số
lượng, chất lượng và loại hình dịch vụ. Về cơ bản có th
ể chia thành các hướng phát triển
sau:
- Từ năm 1989 đã có những nghiên cứu rộng lớn trên thế giới nhằm phát triển hệ
thống vô tuyến cá nhân và kết hợp sự thông minh của mạng PSTN, xử lý tín hiệu số hiện
đại và công nghệ RF. Khái niệm PCS khởi xướng ở Anh khi ba công ty lớn được cung

nghệ
vũ trụ, hệ thông tin vệ tinh phối hợp với hệ di động mặt đất tạo nên kết nối toàn cầu
thích hợp với mọi loại địa hình và loại hình thông tin.
- Hiện nay các quốc gia phát triển sau lại có cơ hội đi nhanh vào các ứng dụng
tiên tiến nhất và lựa chọn các mô hình thích hợp với sự phát triển của tương lai.

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
22

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Đặc điểm của mô hình cellular là việc sử dụng lại tần số và diện tích mỗi cell là

4
−n

Đại Học Công Nghệ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Đỗ Thị Minh Quế K46ĐB
23
Ở đây n là số cạnh của đa giác, còn k là số đa giác có chung một đỉnh để lấp kín
360
0
. Do n, k đều là các số nguyên nên n-2 phải là ước của 4 do đó n chỉ có thể nhận các
giá trị 3,4,6 tức là đa giác đều phải là các tam giác, tứ giác hoặc lục giác đều.
Khi sử dụng anten phát tròn đặt tại tâm các đa giác này thì với tế bào lục giác các
hình tròn ngoại tiếp của hai đa giác kề nhau có diện tích chồng lên nhau nhỏ nhất. Do vậy
mô hình tế bào lục giác được lựa chọn trên thực tế.

d
)
c
)
b
)
a
)

(R
22
)3(.)3 Rnm+

Mặt khác do tính lặp lại của lục giác mà kích thước nhóm được tính
N=
nmnm
R
D
R
D
baolucgiacdientichte
nhmgiacdeucadientichta
.
3
4/36
2/3D.2
22
2
2
2
2
++==

Trong đó: m,n là tham số dịch. Thông thường N=4,7,12,19…
R là bán kính ô, N là kích cỡ cụm bằng số ô ở cụm.
2.2.4. Các kênh tần số được sử dụng lại
Trong liên lạc song công của thông tin di động, một kênh tần số là một đôi tần số
(một tần số cho hướng lên, một tần số cho hướng xuống). Việc sử dụng lại tần số làm
tăng hiệu suất sử dụng phổ t

3

N=4 thì D=3,46R
N=7 thì D=4,6R
N=12 thì D=6R
N=19 thì D=7,55R
C
C
A1
A3
A2
B1

B3
B2
D1
D3
D2
B3
B2

C
C
C
C
C
C
B1
B3
B2

D
A
A
A
E1
E3
E2

C1

C3
C2

D1

D3
D2

Hình 4b: Mô hình sử dụng tần số 7/12
Hình 4a: Mô hình sử dụng lại tần số 4/12