CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM GSM là hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Anh: Global System for Mobile Communication, được viết tắt là: 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 với nhau. Do đó những máy điện thoại di động của các mạng GSM khác nhau ở chỗ có thể sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả năng có thể phủ sóng khắp nơi của chuẩn GSM khiến nó trở nên phổ biến trên thế SVTH: Đinh Thị Hồng Phúc 11 giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn trước kia về cả tín hiệu, tốc độ lẫn chất l ượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ 2 (second generation, 2G ).
GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3 rd Generation Partnership Project (3GPP).1 Lịch sử phát triển của mạng GSM: Vào đầu thập niên 1980, tại Châu Âu, người ta phát triển một mạng ĐTDĐ ch ỉ sử dụng trong một số khu vực. Sau đó năm 1982 nó được chuẩn hóa bởi CEPT (European Conference of Postal and Telecommunication Administrations) và tạo ra Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích phát triển một chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin di động để có thể sử dụng chung cho toàn Châu Âu. Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi mạng Radiolinja ở Phần Lan. Vào năm 1989, công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM đ ược chuyển cho Viện viễn thông Châu Âu (European Telecommunications Standards Istitute - ETSI) và các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của công nghệ GSM được công bố vào năm 1990.
Năm 1992, Telstra Australia là mạng đầu tiên ngoài Châu Âu ký vào biên bản ghi nhớ của GSM MoU (Memorandum of Understanding). Cũng trong năm này, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế đầu tiên được ký kết giữa hai mạng Finland Telecom của Phần Lan và Vodafone của Anh. Tin nhắn đầu tiên cũng được gửi đi trong năm 1992. Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát triển một cách mạnh mẽ, cùng với sự gia tăng nhanh chóng của các nhà điều hành, các mạng di động mới thì số lượng các thuê bao cũng gia tăng một cách chóng mặt.
Đ ến cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung c ấp d ịch vụ trên 48 quốc gia. Năm 1996, số thành viên GSM MoU đã lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100 quốc gia, 167 mạng hoạt động trên 94 quốc gia với số thuê bao đ ạt trên 50 triệu. Năm 2000, GPRS được ứng dụng. Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) được đi vào hoạt động, số thuê bao GSM đã vượt quá 500 triệu.
Năm 2003, mạng EDGE đi vào hoạt động. Cho đến năm 2006 số thêu bao di động GSM đã lên tới con số 2 tỉ với trên 700 nhà điều hành, chiếm gần 80% thị phần thông tin di động trên thế giới. Theo dự đoán của GSM Association, năm 2007 số thuê bao GSM sẽ đạt 2,5 tỉ. SVTH: Đinh Thị Hồng Phúc 12 Hình 1.1 Thành phần di động trên thế giới năm 2006.2 Mạng thông tin di động: Từ đầu năm 1980 sau khi hệ thống WMT đã đưa vào hoạt động một cách thành công thì nó cũng biểu hiện một số hạn chế.
- Thứ nhất: do yêu cầu của dịch vụ quá lớn so với mong đợi của các nhà thiết kế nên hệ thống này không thể đáp ứng được. - Thứ hai: các hệ thống khác nhau đang hoạt động không phù hợp với người dùng trong mạng. Ví dụ: một đầu cuối trong TACS không thể truy nhập vào mạng NMT cũng như một đầu cuối NMT không thể truy nhập vào mạng TACS. - Thứ ba: nếu thiết kế một mạng cho toàn Châu Âu thì không một nước nào đáp ứng được vì vốn đầu tư quá lớn.
Tất cả những hạn chế trên dẫn đến một yêu cầu là phải thiết kế một hệ thống mới được làm theo kiểu chung để có thể dùng cho nhiều nước. Trước tình hình đó vào tháng 9/1987 trong hội nghị của Châu Âu về bưu chính viễn thông, 17 quốc gia đang sử dụng mạng điện thoại đã họp hội nghị và ký vào biên bản ghi nhớ làm nền tảng cho mạng thông tin di động số là toàn Châu Âu sử dụng dải tần 900 Mhz. Đến năm 1988 viện tiêu chuẩn Châu Âu (European- Telecommunication- Standard Institute) đã thành lập nhóm đặc trách về mạng thông tin di động số GSM. Nhóm này có nhiệm vụ đưa ra tiêu chuẩn thống nhất cho thông tin di động s ố GSM dưới hình thức các khuyến nghị, lấy các tiêu chuẩn này làm cơ sở cho việc xây dựng mạng thông tin di động và làm sao cho chúng thống nhất, tương thích nhau.3 Các đặc tính của mạng di động GSM: Từ các khuyến nghị của GSM ta có thể tổ hợp nên các đặc tính chủ y ếu như sau: - Số lượng lớn các dịch vụ và tiện ích của các thuê bao cả trong thông tin thoại và số liệu.
SVTH: Đinh Thị Hồng Phúc 13 - Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ mạng của mạng có sẵn (PSTN- ISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung. - Tự động cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động. - Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các đầu cuối thông tin di động khác nhau như máy xách tay, máy cầm tay, đặt trên ô tô. - Sử dụng băng tần số 900MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp giữa TDMA (Time Division Multiple Access) với FDMA (Frequency Division Multiple Access).
- Giải quyết sự hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn.4 Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM.1 Dịch vụ thoại: - Chuyển hướng các cuộc gọi vô điều kiện. - Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận. - Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được MS. - Chuyển hướng cuộc gọi khi ứ nghẽn vô tuyến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra. - Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế. - Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nước PLMN thường trú. - Cấm tất cả các cuộc gọi đến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi đến khi lưu động ở nước ngoài có PLMN thường trú. - Giữ cuộc gọi. - Chuyển tiếp cuộc gọi. - Hoàn thành các cuộc gọi đến các thuê bao bận.
- Nhóm và sử dụng khép kín. - Dịch vụ ba phía. - Thông báo cước phí. - Dịch vụ điện thoại không tính cước.
- Nhận dạng số chủ gọi. - Nhận dạng cuộc gọi hiềm thù. - Nhận dạng số thoại được nối.2 Các dịch vụ số liệu: GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều các dịch vụ số liệu. Các dịch vụ số liệu được phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử dụng điện thoại PSTN, ISDN hoặc các mạng đặc biệt …) bởi bản chất của luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô, Fax, Videotex, Teletex…).
Bởi phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch, đồng bộ hay không đồng bộ…) và bởi bản chất của thiết bị đầu cuối. Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động. Một trong các yêu cầu đó là do yêu cầu thiết bị đầu cuối khá cồng kềnh, chỉ phù hợp với mục đích bán cố định hoặc thiết bị đặt trên ô tô.3 Dịch vụ bản tin nhắn: Dịch vụ bản tin nhắn khá phù hợp với môi trường di động các bản tin nhắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất nhỏ. Có hai loại dịch vụ bản tin nhắn: SVTH: Đinh Thị Hồng Phúc 14 - Dịch vụ bản tin nhắn truyền điểm – điểm (giữa hai thuê bao).
Loại này đ ược chia thành hai loại nhỏ: + Dịch vụ bản tin nhắn kết cuối di động, điểm – điểm (SMS- MO/ PP). Cho phép người sử dụng GSM nhận các bản tin nhắn. + Dịch vụ bản tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm (SMS-MI/PP). Cho phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác.
- Dịch vụ bản tin nhắn phát quảng bá: cho phép bản tin nhắn gửi đến máy di động trên một vùng địa lý nhất định.5 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 khu vực Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng của các nước khác khi di chuyển sang biên giới. Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin ở bất cứ nơi nào phủ sóng quốc tế.1 Về khả năng phục vụ: - Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được 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 đến mạng số kết nối đa dịch vụ (ISDN). - Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương nh ư một mạng mở rộng có các dịch vụ di động mặt đất.2 Về chất lượng dịch 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 vận hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng bảo mật, mã hóa thông tin người dùng mà không ảnh hưởng đến hệ số cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không dùng đến khả năng này.3 Về sử dụng tần số: - Hệ thống cho phép mức độ cao và 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 900 Mhz phải có thể tồn tại cùng các hệ thống dùng 900 Mhz trước đây.4 Về mạng: - Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT. - Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được nhận dùng trong các mạng khác nhau. - Trung tâm chuyển mạng và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu được tiêu chuẩn hóa quốc tế. SVTH: Đinh Thị Hồng Phúc 15 - Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng phải được cung cấp trong hệ thống.