Báo cáo tốt
nghiệp “Hệ
thống thông tin
di động”
MỤC LỤC
Báo cáo tốt nghiệp “Hệ thống thông tin di động”......................................................................1
MỤC LỤC..................................................................................................................................2
LỜI NÓI ĐẦU
Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời gian
khoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại di động.
Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người, trong mọi lĩnh
vực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau không phân biệt
khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về địa lý mọi người đều
có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp phần to lớn trong việc trao
đổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia một cách tích cực vào cuộc sống
của con người .kể từ khi điện thoai di động ra đời nó đã trở thành thiết bị
mang tính chuyên biệt rồi trở thành vật dụng thiết yếu đối với mỗi con người
trong cuộc sống và sinh hoạt. Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển không
ngừng của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã
có những bước tiến đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà con
người cần thiết
Ví dụ: từ các dịch từ đơn thuần như nghe gọi, nhắn tin,cho đến các dịch
vụ cao hơn như GPRS, VIDEO CALL, MOBI INTERNET ..v.v..
Với những dịch vụ ngày càng phong phú cộng với giá cước ngày càng trở nên
bình dân hơn. ngày nay số lượng thuê bao di động ngày một tăng nhanh ,Vào
khoảng những năm 2000 ở châu âu có trên 220 triệu thuê bao di động và trên
toàn cầu có trên 580 triệu thuê bao, ở Anh cứ 2 người thì lại có 1 thuê bao di
động , rong khi ở phần Lan con số người sử dụng di động đã vươt quá số
lượng thuê bao cố định .Ở việt Nam tính đến ngày 31/1/2010 số lượng thuê
bao di động đã gấp 6 lần thuê bao cố định, với 8 nhà cung cấp dịch vụ di
động.Điều này cho thấy nghành di động đang phát triển với 1 tốc độ chóng

nói riêng. Do thời gian hoàn thành đề tài có hạn, nguần tài liệu tìm hiểu chưa
được phong phú cộng với khả nang bản thân còn hạn chế do vậy bày làm của
em sẽ không thể thóat khỏi những thiếu sót mong thầy cô cùng các bạn xem
xet đánh giá gúp để em có thể hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
Em xin chân thành cảm cac thầy cô đã giảng dậy tận tình, đặc biệt em xin
chân thành cảm ơn cô Ngô Thị Lành giảng viên khoa kỹ thuật điện tử đã trực
tiếp giúp em hoàn thành bài báo cáo.
EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!!!
Sv thực hiện giảng viên hướng dẫn
Nguyễn Đăng Huy Ngô Thị lành
Phần I: LÝ THUYẾT
I. Tổng quan
Hình 1.1. CẤU TRÚC MẠNG GSM
Trong đó:
SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch
AUC: Trung tâm nhận thực
VLR: Bộ ghi định vị tạm trú
HLR: Bộ ghi định vị thường trú
EIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị
MSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động
BTS: Base station system –hệ thống trạm gốc
BSC: Base station Control – Đài điều khiển trạm gốc
MS: Máy di động
OSS: Operating and surveilance System –Hệ thống khai thác và giám sát.
OMC: Operating and Maintaining Central –trung tâm khai thác và bảo dưỡng
ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN: Mạng điện thoại mặt đất công cộng
CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng
MS: Máy di động.

- Ô (Cell).
Hình 1.2. Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của
mạng di động cellular (GSM)
a. Vùng mạng
Các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay
các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Trong
một mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều được định
tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc như một
tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi
định tuyến cuộc gọi cho các kết cuối di động
Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN
b. Vùng phục vụ: MSC/VLR
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được MSC quản lý. Để định tuyến
cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC
ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà
ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ở
một bộ ghi tạm trú, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay
nhiều vùng phục vụ MSC/LVR.
c. Vùng định vị (LA: Location Area )
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị.
Vùng định vi là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có
thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí tổng đài
MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận
dạng vùng đinh vị LAI. Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao
Đang ở trạng thái hoạt động.
d. Ô (Cell)
Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô
tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell Global
Identity).

cộng chuyển mạch theo mạch), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn
thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng
MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF
được để mở.
b. Bộ ghi định vị thường trú ( HLR –Home Location Register)
Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến
việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc
vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứ các thông tin liên quan đến vị
trí hiện thời của thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có
khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm thuê bao. Một
chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiêm vụ
của trung tâm này là quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép.
c. Bộ ghi định vị tạm trú (VRL-Lisitor –location register)
VRL là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối với một
hay nhiều MSC và có nhiện vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê
bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu
giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính sác hơn HLR.
Mỗi MSC có một HLR. Ngay khi MS lưu động vào một vùng MSC mới,
VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầ số liệu về MS này từ HLR. Đồng thời HLR
sẽ thông báo là MS đang ở vùng phục vụ nào. Nếu sau đó MS muốn thực
hiện một cuộc gọi, VRL sẽ có tất cả thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi
mà không cần hỏi HLR. Có thể coi VLR như một HLR phân bố.
- Dữ liệu bổ xung được lưu giữ ở HLR gồm:
+ Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời…)
+ Nhận dạng vùng định vị (LAI).
+ Nhận dạng của thuê bao di động tam thời (TMSI).
+ Số lưu động của trạm di động (MSRN).
Các chứ năng VLR thường được liên kết với chức năng MSC.
d. Tổng đài di động cổng (GMSC – Gate MSC)
SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến

của hệ thống.
Qúa trình nhận thực diễn ra như sau:
VLR có tất cả thông tin yêu cầu để thực hiện quá trình nhận thực (Kc, SRES,
RAND). Nếu các thông tin này không sẵn có ở VLR thì VLR sẽ yêu cầu
chúng từ HLR/AUC.
1. Bộ ba (Kc, SRES, RAND) được lưu giữ nó trong VLR.
2. VLR gửi RAND qua MSC và BSS tới MS ( không được mã hóa).
3 . MS sử dụng các thuật toán A3 và A8 và tham số Ki được lưu giữ
trong SIM card của MS, cùng với RAND nhận được từ VLR, sẽ tính toán
các giá trị của SRES và Kc.
4. MS gửi SRES không mã hóa tới VLR.
5. Trong VLR giá trị của SERS được so sánh với SRES mà nhận được từ
máy di động. Nếu hai giá trị này là phù hợp thì nhận thực là thành công.
6. Máy di động tính toán Kc từ RAND và Ki (Ki ở trong SIM) bằng thuật
toán A8.
7. Dùng Kc, thuật toán A5 và số siêu siêu khung sự mã hóa giữa MS và
BSS bây giờ có thể xảy ra qua giao diện vô tuyến.
f. Chức năng tương tác (IWF –Interworking function)
IWM cung cấp chức năng để đảm bảo hệ thống GSM có thể giao tiếp
với nhiều dạng khác nhau của mạng số liệu tư nhân và công cộng đang được
sử dụng.
Các đặc điển cơ bản của IEM gồm:
- Sự thích hợp tốc độ dữ liệu.
- Sự chuyển đổi giao thức.
Một số hệ thống yêu cầu nhiều khả năng của IWM hơn các hệ thống
khác, điều này phụ thuộc vào mạng mà IWM được nối tới.
CCS7 phụ thuộc quy định của từng nước, một hãng khai thác GSM có
thể có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung. Nếu hãng khai thác có mạng
báo hiệu này thì riêng các điểm chuyển giao báo hiệu (STP) có thể là một bộ
phận của SS và có thể được thực hiện ở các điểm nút riêng hay trong cùng

- Mật mã.
- Nhảy tần.
- Truyền dẫn không liên tục.
- Đồng bộ thời gian.
- Giám sát và kiểm tra.
Mỗi BTS có thể có tối đa 4 bộ thu phát (TRX –Transceiver). Bộ thu
phát cho phép đấu nối 16 TRX trên cùng một anten. Có thể đấu nối 32 TRX
đến cùng một trạm anten thu.
b. BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh
điều khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải
phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC được
nối với BTS còn phía kia được nối với MSC của SS. Trong thực tế BSC là
một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là
quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Một BSC trung bình
có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này.
Giao diện giữa BSC với MSC được gọi là giao diện A, còn giao diện giữa nó
với BTS được gọi là giao diện Abis.
BSC có các chức năng chính sau:
- Giám sát các trạm vô tuyến gốc.
- Quản lý mạng vô tuyến.
- Điều khiển nối thông đến các máy di động.
- Định vị và chuyển giao.
- Quản lý tìm gọi.
- Khai thác bảo dưỡng của BSS.
- Quản lý mạng truyền dẫn.
- Chức năng chuyển đổi máy (gồm cả ghép 4 kênh lưu thông GSM toàn bộ
tốc độ vào một kênh 64kbit/s).
- Mã hóa tiếng (giảm tốc độ bít xuống 13kbit/s) sẽ được thực hiện ở BSC. Vì
vậy một đường PCM có thể truyền được 4 cuộc nối tiếng.

b) SIM dạng cắm: Là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hóa trong
hệ thống GSM. Nó được dự định lắp đặt bán cố định ở ME.
Các khai thác mạng GSM là các khai thác khi thiết lập, hoạt động xóa
một cuộc gọi. Khi sử dụng ở ME, SIM đảm bảo các chức năng sau nếu nó
nằm trong khai thác của mạng GSM:
- Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (như IMSI) và thực hiện
các cơ chế nhận thực và tạo khóa mật mã.
- Khai thác PIN người sử dụng (nếu cần mã PIN) và quản lý.
- Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ được thực hiện khai
thác mạng GSM khi SIM có một IMSI đúng.
- SIM phải có khả năng sử lý một số nhận dạng cá nhân (PIN), kể cả khi
không bao giời sử dụng nó. PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban đầu
được nạp bởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng ký. Sau đó người sử
dụng có thể thay đổi PIN cũng như độ dài PIN tùy ý. Người sử dụng cũng có
thể sử dụng chức năng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME được
gọi là chức năng cấm PIN. Việc cấm này giữ nguyên cho đến khi người sử
dụng cho phép lại kiểm tra PIN. Nhân viên được phép của hãng khai thác có
thể chặn chức năng cấm PIN khi đăng ký thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bị
chặn chức năng cấm PIN không còn lựa chọn nào khác là sử dụng PIN. Chặn
SIM nghĩa là đặt nó vào trạng thái cấm khai thác mạng GSM, có thể dùng
khóa giải tỏa chặn cá nhân để giải tỏa chặn.
Ngoài ra SIM phải có bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối
thông tin như:
- Số seri: Là số đơn vị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản suất, thế hệ
điều hành, số SIM,…
- Trạng thái SIM (chặn hay không).
- Khóa nhận thực.
- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI).
- Khóa mật mã.
- Số trình tự khóa mật mã.

mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì
thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC). Mặt khác hệ thống khai thác
và bảo dưỡng lại được nối đến máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy.
Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống được gọi là OMC (Operation and
mainternance center: trung tâm khai thác và bảo dưỡng).
b. Quản lý thuê bao
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.
c. Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được đăng ký nhận dạng thiết bị EIR
(Equiment Identity Register) thực hiện. EIR lưu giữa tất cả các dữ liệu liên
quan đến trạm di động MS. EIR Chứa số liệu phần cứng của của thiết bị đó là
nhận dạng thiết bị di động quốc tế ( IMEI). IMEI là duy nhất đối với một thiết
bị di động (ME) nhưng nó không phải là duy nhất đối với thuê bao mà đang
sử dụng nó thiết lập hay nhận một cuộc gọi. EIR được nối với MSC qua một
đường báo hiện. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị, bằng cách
này có thể cấm một MS có dạng không được chấp thuận. Cơ sở dữ liệu của
EIR chứa danh sách của các IMEI được tổ chức như sau:
- Danh sách trắng: Chứa các IMEI mà được dùng để ấn định trước sự hợp lệ
của thiếp bị di động.
- Danh sách đen: Chứa các IMEI của MS mà được thông báo là bị mất cắp
hay bị từ chối phục vụ vì một số lý do khác.
- Danh sách sám: Chứa các IMEI của MS mà có vấn đề (ví dụ: lỗi phần

số này. Truyền theo kiểu này cũng được gọi là truyền sóng trong tầm nhìn
thẳng.
a. trong tầng đối lưu
- Tầng đối lưu là một môi trường có các tham số thay đổi theo thời gian và
không gian.
- Tầng đối lưu là một môi trường không đồng nhất. Nếu một vùng nào đó
trong tầng đối lưu không đồng nhất với môi trường xung quanh, theo nguyên
lý quang, một tia sóng đi vào vùng không đồng nhất sẽ bị khuếch tán ra mọi
phía.
- Trong thực tế, phương thức này ít được sử dụng do độ tin cậy kém, fading
xấu, yêu cầu công suất phát lớn và hướng tính anten cao.
b. Trong vô tuyến di động