Giám sát dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM

Chuyên khảo phân tích Giám sát sự dịh chuyển của thuê bao trong mạng gsm, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Trần Tuấn Vinh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Kim Khánh
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Xử lý Thông tin và Truyền thông
• Đề tài: Giám sát dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do lựa chọn đề tài
• 1.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.4. Nội dung chính của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan về mạng GSM
• 2.2. Các dịch vụ dựa trên vị trí thuê bao trên mạng GSM/GPRS
• 2.3. Các kỹ thuật định vị trong mạng GSM/GPRS
• 2.4. Các vấn đề triển khai LBS trên mạng GSM/GPRS
• 2.5. Các kết quả nghiên cứu, triển khai LBS trong mạng GSM/GPRS
• 2.6. Các đề xuất và giải pháp thực hiện trong đề tài
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Giải pháp xác định dịch chuyển của thuê bao dựa trên vùng địa lý
• 3.2. Giải thuật tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý và cell của trạm BTS
• 3.2.1. Thuật toán tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý dạng elip và cell
• 3.2.2. Giải thuật áp dụng tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý dạng Polygon với Cell
• 3.3. Giải pháp xác định dịch chuyển của thuê bao di động dựa trên vùng địa lý trên nền tảng webservice và giao thức MLP (Mobile Location Protocol)
• 3.3.1. Tổng quan về MLP
• 3.3.2. Xây dựng ứng dụng webservice xác định dịch chuyển của thuê bao dựa trên MLP
• 3.4. Giải pháp mô phỏng dịch chuyển của thuê bao di động dựa trên Map API của Google
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ
• 4.1. Đánh giá giải pháp xác định dịch chuyển của thuê bao dựa trên vùng địa lý
• 4.2. Đánh giá giải thuật xác định diện tích giao nhau giữa vùng địa lý và cell BTS
• 4.3. Đánh giá kết quả thực hiện giải pháp dựa trên nền tảng WebService
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Các kết quả nghiên cứu mới
• 5.2. Điểm còn hạn chế của đồ án
• 5.3. Khuyến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo

Tóm tắt

I. Tổng quan về giám sát dịch chuyển thuê bao trong mạng GSM

Giám sát dịch chuyển thuê bao trong mạng GSM là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, giúp cải thiện chất lượng dịch vụ và quản lý tài nguyên mạng. Mạng GSM, với cấu trúc và công nghệ tiên tiến, cho phép theo dõi vị trí của thuê bao di động một cách hiệu quả. Việc này không chỉ hỗ trợ các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mà còn mang lại nhiều lợi ích cho người dùng, từ việc định vị đến các dịch vụ giá trị gia tăng.

1.1. Khái niệm và tầm quan trọng của giám sát dịch chuyển

Giám sát dịch chuyển thuê bao trong mạng GSM giúp xác định vị trí của người dùng, từ đó cung cấp các dịch vụ như định vị khẩn cấp và quảng cáo địa lý. Điều này không chỉ nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn tối ưu hóa việc quản lý tài nguyên mạng.

1.2. Lịch sử phát triển của mạng GSM

Mạng GSM đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ những ngày đầu với công nghệ 2G đến các ứng dụng hiện đại như GPRS và 3G. Sự phát triển này đã mở ra nhiều cơ hội cho việc giám sát dịch chuyển thuê bao.

II. Vấn đề và thách thức trong giám sát dịch chuyển thuê bao

Mặc dù giám sát dịch chuyển thuê bao trong mạng GSM mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác trong việc xác định vị trí, khả năng tương tác giữa các hệ thống và bảo mật thông tin là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Độ chính xác trong việc xác định vị trí

Độ chính xác của việc xác định vị trí thuê bao phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mật độ trạm BTS và công nghệ sử dụng. Việc cải thiện độ chính xác là một thách thức lớn trong nghiên cứu này.

2.2. Bảo mật và quyền riêng tư của người dùng

Bảo mật thông tin và quyền riêng tư của người dùng là vấn đề quan trọng trong giám sát dịch chuyển. Cần có các biện pháp bảo vệ thông tin cá nhân để đảm bảo sự tin tưởng của người dùng.

III. Phương pháp giám sát dịch chuyển thuê bao hiệu quả

Để giám sát dịch chuyển thuê bao trong mạng GSM một cách hiệu quả, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định vị trí mà còn tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng.

3.1. Sử dụng Cell ID trong giám sát

Phương pháp Cell-ID cho phép xác định vị trí thuê bao dựa trên các trạm BTS. Đây là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong mạng GSM, giúp cải thiện độ chính xác trong việc giám sát.

3.2. Kết hợp các công nghệ định vị

Việc kết hợp nhiều công nghệ định vị như A-GPS và E-OTD có thể nâng cao độ chính xác và khả năng giám sát dịch chuyển thuê bao trong các khu vực đông dân cư.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giám sát dịch chuyển thuê bao

Giám sát dịch chuyển thuê bao trong mạng GSM không chỉ là lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các dịch vụ như định vị khẩn cấp, quảng cáo địa lý và quản lý tài nguyên mạng đều dựa vào công nghệ này.

4.1. Dịch vụ định vị khẩn cấp

Dịch vụ định vị khẩn cấp giúp xác định vị trí của người dùng trong các tình huống khẩn cấp, từ đó hỗ trợ nhanh chóng và hiệu quả hơn.

4.2. Quảng cáo địa lý và dịch vụ giá trị gia tăng

Các dịch vụ quảng cáo địa lý dựa trên vị trí của người dùng giúp các doanh nghiệp tiếp cận khách hàng một cách hiệu quả hơn, từ đó tăng doanh thu.

V. Kết luận và tương lai của giám sát dịch chuyển thuê bao

Giám sát dịch chuyển thuê bao trong mạng GSM là một lĩnh vực đầy tiềm năng với nhiều cơ hội phát triển. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng mới, cải thiện chất lượng dịch vụ và nâng cao trải nghiệm người dùng.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ giám sát dịch chuyển sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ mới như 5G, mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng mới.

5.2. Đề xuất nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới để cải thiện độ chính xác và bảo mật trong giám sát dịch chuyển thuê bao, từ đó đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và truyền thông, việc giám sát sự dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM trở thành một vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn lớn. Theo ước tính, mạng GSM/GPRS tại Việt Nam đã phủ sóng rộng khắp toàn quốc với mật độ trạm BTS ngày càng tăng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ dựa trên vị trí thuê bao. Tuy nhiên, các ứng dụng định vị hiện nay chủ yếu dựa trên GPS với chi phí cao và hạn chế trong môi trường đô thị đông đúc, nhiều nhà cao tầng. Do đó, nghiên cứu giải pháp giám sát dịch chuyển thuê bao dựa trên mạng GSM/GPRS nhằm nâng cao độ chính xác và tính thời gian thực là rất cần thiết.

Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng giải pháp xác định sự dịch chuyển của thuê bao di động dựa trên vùng địa lý, sử dụng các Cell-ID của trạm BTS làm cơ sở xác định vị trí. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mạng GSM/GPRS tại Việt Nam trong giai đoạn 2007-2009, với việc áp dụng các kỹ thuật định vị và giao thức Mobile Location Protocol (MLP) để phát triển hệ thống giám sát dịch chuyển. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua khả năng hỗ trợ các dịch vụ giá trị gia tăng như giám sát người già, trẻ em, tính cước ưu đãi theo vùng địa lý, quảng cáo theo vị trí và hỗ trợ công tác an ninh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Cấu trúc mạng GSM: Bao gồm thiết bị di động (MS), hệ thống trạm gốc (BSS) và hệ thống mạng (MSC, HLR, VLR). Mỗi trạm BTS tạo thành một vùng phủ sóng (Cell-ID) dùng để xác định vị trí thuê bao.
• Các kỹ thuật định vị trong mạng GSM/GPRS: Cell-ID, E-OTD, A-GPS và các phương pháp kết hợp nhằm nâng cao độ chính xác và khả năng triển khai dịch vụ.
• Mô hình dịch vụ dựa trên vị trí (LBS): Bao gồm dịch vụ thông tin dựa trên vị trí, tính cước theo vị trí, dịch vụ khẩn cấp và dịch vụ dò tìm.
• Giao thức Mobile Location Protocol (MLP): Chuẩn giao tiếp giữa các thành phần trong hệ thống định vị, hỗ trợ xây dựng ứng dụng WebService xác định vị trí và dịch chuyển thuê bao.
• Thuật toán tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý và vùng phủ sóng Cell: Sử dụng các hình học elip, đa giác và hình tròn để mô hình hóa vùng địa lý, từ đó xác định chính xác vùng phủ sóng tương ứng.

Các khái niệm chính bao gồm Cell-ID, Gray cell, White cell, Black cell, Spatial Trigger, và thuật toán tích phân xấp xỉ diện tích giao nhau.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu từ hệ thống mạng GSM/GPRS thực tế, kết hợp với dữ liệu mô phỏng dịch chuyển thuê bao trên bản đồ số Google API.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các vùng địa lý đại diện với đa dạng hình dạng (tròn, elip, đa giác) và mật độ trạm BTS khác nhau để đánh giá giải pháp.
• Phương pháp phân tích: Phân tích toán học và thuật toán để tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý và vùng phủ sóng Cell, xác định trạng thái dịch chuyển thuê bao dựa trên các trạng thái White, Gray, Black cell. Sử dụng phương pháp tích phân xấp xỉ để tính diện tích giao nhau.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong giai đoạn 2007-2009, bao gồm nghiên cứu lý thuyết, phát triển thuật toán, xây dựng hệ thống WebService và mô phỏng dịch chuyển thuê bao, đánh giá kết quả trên hệ thống thực tế của tập đoàn Orange France Telecom.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giải pháp xác định dịch chuyển dựa trên vùng địa lý và Cell-ID: Thuê bao được phân loại vào White cell, Gray cell hoặc Black cell dựa trên tỷ lệ diện tích giao nhau giữa vùng địa lý và vùng phủ sóng Cell. Việc sử dụng ngưỡng 60% và 40% cho phép chuyển đổi một số Gray cell thành White cell, tăng độ chính xác xác định vùng địa lý. Tỷ lệ các trường hợp khó xác định dịch chuyển (không có White cell rõ ràng) chiếm khoảng 30-40% trong thực tế.

2. Thuật toán tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý dạng elip và Cell hình tròn: Áp dụng phương pháp tích phân xấp xỉ với bước tính toán chi tiết, thuật toán cho kết quả chính xác với sai số nhỏ hơn 5%. Thời gian tính toán trung bình cho một vùng địa lý có dạng elip là khoảng 0.5 giây, phù hợp với yêu cầu thời gian thực.

3. Ứng dụng giao thức MLP và WebService: Hệ thống WebService xây dựng trên nền tảng middleware cho phép người dùng vẽ vùng địa lý trên bản đồ số, gửi yêu cầu và nhận cảnh báo dịch chuyển qua SMS/MMS. Thời gian phản hồi trung bình dưới 2 giây, đảm bảo tính thời gian thực cho các dịch vụ giám sát.

4. Mô phỏng dịch chuyển thuê bao trên Google Map API: Mô phỏng cho thấy khả năng theo dõi chính xác sự dịch chuyển của thuê bao trong các vùng địa lý phức tạp, hỗ trợ đánh giá và tối ưu thuật toán. Tỷ lệ cảnh báo đúng dịch chuyển đạt trên 90% trong các kịch bản thử nghiệm.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng Cell-ID kết hợp với thuật toán tính diện tích giao nhau và ngưỡng phân loại Gray cell giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và tính thời gian thực trong giám sát dịch chuyển thuê bao so với phương pháp truyền thống chỉ dựa trên Cell-ID đơn thuần. So sánh với các nghiên cứu của IBM và Ericsson, giải pháp này tương thích với mô hình mạng GSM hiện có, giảm thiểu chi phí triển khai do không cần bổ sung phần cứng phức tạp như LMU trong E-OTD.

Việc áp dụng giao thức MLP và xây dựng hệ thống WebService giúp tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống, đồng thời hỗ trợ đa dạng các dịch vụ giá trị gia tăng. Các biểu đồ so sánh thời gian tính toán và độ chính xác dịch chuyển minh họa rõ ràng hiệu quả của giải pháp.

Tuy nhiên, một số hạn chế còn tồn tại như độ chính xác phụ thuộc vào mật độ BTS và hình dạng vùng địa lý phức tạp có thể gây khó khăn trong tính toán. Ngoài ra, việc triển khai trên diện rộng cần cân nhắc đến khả năng xử lý đồng thời và bảo mật thông tin vị trí thuê bao.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai mở rộng hệ thống giám sát dịch chuyển thuê bao trên nền tảng WebService nhằm nâng cao khả năng phục vụ khách hàng và hỗ trợ các dịch vụ giá trị gia tăng. Thời gian thực hiện dự kiến 12 tháng, chủ thể thực hiện là các nhà mạng viễn thông.

2. Tối ưu thuật toán tính diện tích giao nhau và phân loại Cell để giảm thời gian xử lý và tăng độ chính xác, đặc biệt với các vùng địa lý đa giác phức tạp. Nghiên cứu tiếp tục trong 6 tháng, do nhóm nghiên cứu công nghệ thông tin đảm nhiệm.

3. Phát triển ứng dụng giám sát dịch chuyển dành cho người dùng cuối trên nền tảng di động, tích hợp cảnh báo qua SMS, MMS và ứng dụng di động. Thời gian phát triển 9 tháng, phối hợp giữa nhà mạng và các công ty phần mềm.

4. Nâng cao bảo mật và quyền riêng tư trong hệ thống giám sát bằng cách áp dụng các cơ chế xác thực và mã hóa dữ liệu vị trí, đảm bảo tuân thủ quy định pháp luật về bảo vệ thông tin cá nhân. Thực hiện song song với các giải pháp kỹ thuật, do bộ phận an ninh mạng và pháp chế nhà mạng đảm trách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà mạng viễn thông: Nắm bắt công nghệ giám sát dịch chuyển thuê bao để phát triển dịch vụ giá trị gia tăng, tối ưu quản lý mạng và nâng cao trải nghiệm khách hàng.

2. Các nhà phát triển phần mềm và ứng dụng di động: Áp dụng giải pháp và thuật toán trong việc xây dựng các ứng dụng định vị, giám sát và cảnh báo dựa trên vị trí.

3. Các cơ quan quản lý và an ninh: Sử dụng công nghệ giám sát dịch chuyển để hỗ trợ công tác quản lý, giám sát đối tượng nghi vấn và đảm bảo an ninh trật tự.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xử lý thông tin và truyền thông: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, thuật toán và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực định vị và mạng di động.

Câu hỏi thường gặp

1. Giải pháp giám sát dịch chuyển thuê bao dựa trên Cell-ID có chính xác không?
   Giải pháp sử dụng thuật toán phân loại White, Gray, Black cell với ngưỡng diện tích giao nhau giúp tăng độ chính xác lên trên 90% trong các thử nghiệm thực tế, phù hợp với yêu cầu dịch vụ thời gian thực.

2. Phương pháp này có thể áp dụng cho mạng 3G hoặc 4G không?
   Mô hình và thuật toán chủ yếu phát triển cho mạng GSM/GPRS, tuy nhiên có thể mở rộng và điều chỉnh để áp dụng cho các mạng 3G, 4G với các kỹ thuật định vị tương ứng.

3. Chi phí triển khai giải pháp này như thế nào?
   So với các phương pháp như E-OTD, giải pháp dựa trên Cell-ID và WebService có chi phí thấp hơn nhiều do không cần bổ sung phần cứng phức tạp, tận dụng hạ tầng mạng hiện có.

4. Làm thế nào để bảo vệ quyền riêng tư của người dùng khi sử dụng dịch vụ giám sát?
   Hệ thống áp dụng cơ chế xác thực, cho phép người dùng kiểm soát việc chia sẻ vị trí, đồng thời mã hóa dữ liệu truyền tải để đảm bảo an toàn thông tin cá nhân.

5. Giải pháp có thể hỗ trợ những dịch vụ nào?
   Ngoài giám sát dịch chuyển, giải pháp hỗ trợ dịch vụ cảnh báo vị trí, tính cước ưu đãi theo vùng, quảng cáo theo vị trí, và hỗ trợ công tác an ninh, quản lý nhân lực, phương tiện vận tải.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công giải pháp xác định dịch chuyển thuê bao dựa trên vùng địa lý và Cell-ID với độ chính xác và tính thời gian thực cao.
• Phát triển thuật toán tính diện tích giao nhau giữa vùng địa lý dạng elip, đa giác và vùng phủ sóng Cell, áp dụng phương pháp tích phân xấp xỉ.
• Triển khai hệ thống WebService sử dụng giao thức MLP, tích hợp bản đồ số và mô phỏng dịch chuyển thuê bao trên nền tảng Google API.
• Kết quả nghiên cứu hỗ trợ phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng trong mạng GSM/GPRS, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và trải nghiệm người dùng.
• Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm tối ưu thuật toán, mở rộng ứng dụng cho mạng 3G/4G và tăng cường bảo mật thông tin vị trí.

Khuyến khích các nhà mạng và tổ chức nghiên cứu áp dụng và phát triển giải pháp, đồng thời phối hợp hoàn thiện các khía cạnh kỹ thuật và pháp lý để triển khai rộng rãi trong thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Mở đàu Trình bày lý do lựa chọn đề tài, phạm vi nghiên cứu khả năng ứng dụng của đề tài. Chương 2: Tổng quan về tình hình nghiên cứu Giới thiệu tổng quan về mạng GSM, các phương pháp xác định vị trí thuê bao trong mạng GSM, cũng như một số kết quả nghiên cứu triển khai các ứng dụng dựa trên vị trí thuê bao trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Từ đó đưa ra các đề xuất và giải pháp cần thực hiện trong đề tài để có thể xác định dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM. Chương 3: Các kết quả nghiên cứu Trình bày các kết quả đã nghiên cứu và thực hiện trong đề tài bao gồm: Giải pháp xác định dịch chuyển của thuê bao dựa trên vùng địa lý, giải thuật chuyển đổi tọa độ vùng địa lý với các tọa độ địa lý cụ thể sang vùng địa lý logic xác định thông qua các cell BTS và giải pháp xây dựng ứng dụng xác định dịch chuyển của thuê bao dựa trên vùng địa lý trên nền tảng webservice.

Chương 4: Đánh giá các kết quả Đánh giá các kết quả nghiên cứu cũng như kết quả sản phẩm đã thực hiện trong chương 3 thông qua việc thống kê và so sánh kết quả với kết quả thực hiện của một số ứng dụng đã và đang thực hiện trong thực tế. Chương 5: Kết luận: Tổng kết và đánh giá các kết quả nghiên cứu mới trong đề tài cũng như các điểm còn hạn chế của đề tài, từ đó đưa ra các khuyến nghị và đề xuất để thực hiện mở rộng tiếp đề tài trong thời gian tới. Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin và Truyền thông 2007-2009 Trang 10 Giám sát dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM Chương 2. Tổng quan tình hinh nghiên cứu 2.

Tổng quan về mạng GSM. Error! Bookmark not defined. Các dịch vụ dựa trên vị trí thuê bao trên mạng GSM/GPRS. Error! Bookmark not defined.

Các kỹ thuật định vị trong mạng GSM/GPRS. Error! Bookmark not defined. Các vấn đề triển khai LBS trên mạng GSM/GPRS. Error! Bookmark not defined.

Các kết quả nghiên cứu, triển khai LBS trong mạng GSM/GPRS. Error! Bookmark not defined. Các đề xuất và giải pháp thực hiện trong đề tài. Error! Bookmark not defined.

Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin và Truyền thông 2007-2009 Trang 11 Giám sát dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM 2. Tổng quan về mạng GSM (Theo sohoa.net) Mạng GSM gồm có 3 thành phần, đó là thiết bị di động cung cấp khả năng liên lạc, hệ thống trạm gốc điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động và hệ thống mạng có chức năng thực hiện chuyển mạch các cuộc gọi giữa các thuê bao di động. • Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phần (hình 2.1): • Thiết bị di động (Mobile Station) được người thuê bao mang theo. • Hệ thống trạm gốc (Base Station Subsystem - BSS) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động.

• Hệ thống mạng (Network Subsystem), với bộ phận chính là trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC), thực hiện việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các thuê bao di động với thuê bao của mạng cố định. MSC cũng thực hiện các chức năng quản lý di động.1 không vẽ trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC) với chức năng đảm bảo vận hành và thiết lập mạng. Trạm di động và hệ thống trạm gốc giao tiếp thông qua giao diện Um, còn được gọi là giao diện không gian hoặc kết nối vô tuyến. Hệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A.

SIM BSC HLR VLR PSTN, MSC ISDN, PSPDN ME BTS CSPDN BSC BSC EIR AuC Um Abis A Mobile Station Base station subsystem Network subsystem SIM: Subscriber Identify Module BSC: Base Station Controller MSC: Mobile service Switching Center ME: Mobile Equipment HLR: Home Location Register EIR: Equipment Identify Register BTS: Base Transceiver Station VLR: Visitor Location Register AuC: Authentication Center Hình 2. Cấu trúc mạng GSM 2. Thiết bị di động Thiết bị di động (MS) bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác thực thuê bao (SIM). SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người 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 được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin và Truyền thông 2007-2009 Trang 12 Giám sát dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM 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).

Hệ thống trạm gốc Hệ thống trạm gốc gồm có hai phần Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều khiển gốc (BSC). Hai phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis, cho phép các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể "bắt tay" nhau được. Trạm thu phát gốc có bộ thu phát vô tuyến xác định một ô (cell) và thiết lập giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động. Trong một khu đô thị lớn thì số lượng BTS cần lắp đặt sẽ rất lớn.

Vì thế, yêu cầu đối với trạm BTS là chắc chắn, ổn đinh, có thể di chuyển được và giá thành tối thiểu. Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm BTS. Nó thực hiện thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng. BSC là kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC.

Hệ thống mạng Thành phần trung tâm của hệ thống mạng là tổng đài chuyển mạch di động MSC. Nó hoạt động giống như một tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc ISDN thông thường, và cung cấp tất cả các chức năng cần thiết cho một thuê bao di động như: đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng, định tuyến cuộc gọi tới một thuê bao roaming (chuyển vùng). MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định ( PSTN hoặc ISDN). Báo hiệu giữa các thành phần chức năng trong hệ thống mạng sử dụng Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7).

Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) cùng với tổng đài chuyển mạch di động MSC cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi và roaming cho GSM. HLR bao gồm tất cả các thông tin quản trị cho các thuê bao đã được đăng ký của mạng GSM, cùng với vị trí hiện tại của thuê bao. Vị trí của thuê bao thường dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tương ứng với trạm di động. Chỉ có một HLR logic cho toàn bộ mạng GSM mặc dù nó có thể được triển khai dưới dạng cơ sở dữ liệu phân bố.

Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) bao gồm các thông tin quản trị được lựa chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ thuê bao, cho các di động hiện đang ở vị trí mà nó quản lý. Mặc dầu các chức năng này có thể được triển khai ở các thiết bị độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất tổng đài đều kết hợp VLR vào MSC, vì thể việc điều khiển vùng địa lý của MSC tương ứng với của VLR nên đơn giản Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin và Truyền thông 2007-2009 Trang 13 Giám sát dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM được báo hiệu. Chú ý rằng MSC không chứa thông tin về trạm di động cụ thể- thông tin này được chứa ở bộ ghi địa chỉ. Có hai bộ ghi khác được sử dụng cho mục đính xác thực và an ninh.

Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách của tất cả các máy điện di dộng hợp lệ trên mạng với mỗi máy điện thoại được phân biệt bởi số IMEI. Một IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu nó được báo là bị mất cắp hoặc có kiểu không tương thích. Trung tâm xác thực (AuC) là một cơ sở dữ liệu bảo vệ chứa bản sao các khoá bảo mật của mỗi card SIM, được dùng để xác thực và mã hoá trên kênh vô tuyến. Các dịch vụ dựa trên vị trí thuê bao trên mạng GSM/GPRS ([13]) Việc xác định được vị trí thuê bao cho phép các nhà khai thác cung cấp cho khách hàng những dịch vụ mà họ mong muốn và cũng là cơ hội lớn để cung cấp thêm các dịch vụ giá trị gia tăng mới nhằm thu hút thêm khách hàng.

Dịch vụ dựa trên vị trí LBS(Location based services) có thể chia làm 4 loại chính: • Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí (Location based information services) • Tính cước theo vị trí địa lý (Location sensitive billing) • Các dịch vụ khẩn cấp (Emergency services) • Dịch vụ dò tìm (Tracking) 2.1 Dịch vụ thông tin dựa trên vị trí Loại dịch vụ này gồm nhiều ứng dụng có các thông tin đã được lựa chọn và chuyển tải đến người sử dụng dựa vào vị trí của họ. Chẳng hạn, một khách hàng có điện thoại di động hoặc thiết bị hỗ trợ WAP (Wireless Access Protocol) có thể tìm ra một nhà hàng thích hợp theo yêu cầu của họ bằng cách gửi các yêu cầu tới hệ thống. Ứng dụng LBS sẽ tương tác với các thành phần khác trong mạng để xác định được vị trí của khách hàng này và cung cấp danh sách các nhà hàng gần họ nhất để khách hàng có thể lựa chọn. Các loại dịch vụ khác nhau sẽ có yêu cầu độ chính xác về vị trí của thuê bao là khác nhau và tuỳ thuộc vào loại thông tin mà hệ thống có thể cung cấp.

Ví dụ, dịch vụ dẫn đường yêu cầu độ chính xác cao còn dịch vụ cung cấp thông tin thời tiết thì chỉ cần độ chính xác tương đối. Tính cước theo vị trí địa lý Loại ứng dụng này cung cấp khả năng tính cước ưu đãi. Thông qua dịch vụ tính cước theo vị trí địa lý, khách hàng có thể thiết lập các vùng dành riêng chẳng hạn “vùng làm việc” hoặc “vùng cư trú”. Khách hàng sẽ thoả thuận với nhà cung cấp về giá cước để họ có thể đạt được tốc độ dữ liệu không thay đổi khi thuộc vùng cư trú và Trần Tuấn Vinh – Cao học Xử lý Thông tin và Truyền thông 2007-2009 Trang 14 Giám sát dịch chuyển của thuê bao trong mạng GSM các tốc độ cao hơn ở vùng làm việc.