CHƯƠNG 1 XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam phát triển rất nhanh chóng. Trong vài năm qua, các nhà cung cấp dịch vụ di động và sản xuất thiết bị di động đã đề cập khá nhiều tới khái niệm 3G. Mãi tới năm 2005, sau nhiều năm trì hoãn, các dịch vụ 3G mới được triển khai tại Mỹ. Công nghệ di động 3G sẽ mang lại những dịch vụ dữ liệu băng rộng không dây cho chiếc điện thoại di động.
Với khả năng truyền dữ liệu từ 144Kbps (nhanh gấp gần 3 lần so với kết nối dial-up 65K) tới 2,4Mbps, mạng 3G sẽ cho phép thực hiện các tác vụ như: truy cập Web, nghe nhạc, xem video, video theo yêu cầu (VOD), tải và chơi game 3D,. Mạng thông tin di động hiện tại Hiện nay ở Việt Nam có 6 nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động. Trong đó, Saigon Postel (S-Fone), EVN Telecom, Hà Nội Telecom sử dụng công nghệ CDMA; Mobifone, Vinaphone và VietTel sử dụng công nghệ GSM. Các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động bao gồm: Nhà cung cấp Tên Tần số Sử dụng thiết bị Vietnam Telecom Vinaphone(1996) GSM 900MHz Nokia Services (GPC) Siemens Motorola Vietnam Mobile MobiFone(1996) GSM 900MHz Kinnevik Telecom Services Alcatel (VMS) Motorola Vien thong quan doi VietTel(2004) GSM 900MHz Ericsson (VietTel) Saigon Postel S-Fone(2003) CDMA 800MHz SLD Telecom Corporation (SPT) (Korea) Nortel (Canada) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Hanoi Hanoi Telecom CDMA 450MHz UT Starcom Telecommunications (2006) Hutchison (Hong company Kong) (Hanoi-Telecom) Thong tin vien VP Telecom CDMA 450MHz Lucent thong Dien luc (2006) Technologies (EVN-Telecom) ZTE (China) 1.
Mạng di động GSM Hiện tại có ba mạng di động GSM (Global System for Mobile communication) là: Vinaphone, Mobifone, Viettel. • Mạng Vinaphone: Công ty Dịch vụ Viễn thông GPC (G=GSM; P=Paging; C=CardPhone) quản lý, sử dụng đầu số “091”, “094”. • Mạng Mobifone: Công ty Thông tin di động (Vietnam Mobile Telecom Services Company - VMS) quản lý, sử dụng đầu số “090”, “093”, “0122”. • Mạng Viettel: Công ty Điện thoại di động Viettel quản lý, sử dụng đầu số “097”, “098”, “0168”.
Hệ thống GSM là một hệ thống thông tin số của Châu Âu tương thích với hệ thống báo hiệu số 7. Chúng sử dụng hệ thống TDMA với cấu trúc khe thời gian sao cho tạo nên được sự linh hoạt trong truyền thoại, số liệu và thông tin điều khiển. Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 915) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ máy di động đến BS và băng tần (935 - 960) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ BS đến máy di động. Các tính năng ưu việt của mạng GSM bao gồm: - Chuyển vùng quốc tế: nhờ vào các tiêu chuẩn quốc tế, có thể thực hiện cuộc gọi ở bất kỳ nước nào có mạng GSM - Tính bảo mật: Các cuộc gọi sử dụng kỹ thuật tương tự rất dễ bị nghe lén nếu người nào đó có bộ thu cùng tần số với 2 người đang liên lạc.
Với kỹ thuật số, làm được việc này rất khó. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 - Chất lượng cuộc gọi tốt hơn: kỹ thuật số làm giảm nhiễu, tránh rớt cuộc gọi khi người dùng chuyển từ ô này sang ô khác, có thể sửa lỗi và tái tạo thông tin bị mất. - Hiệu suất cao: cho phép nhiều người sử dụng hơn hệ thống tương tự. Các hệ thống mạng GSM được nối kết với mạng chuyển mạch liên tỉnh, quốc tế và nội hạt để thực hiện các cuộc gọi giữa mạng di động và mạng điện thoại cố định trong nước và quốc tế.
Mạng lưới của mạng GSM được xây dựng trên cơ sở các thiết bị tổng đài chuyển mạch MSC, các BSC và các BTS [1].1: Cấu trúc tổng quan mạng GSM Mạng GSM để cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng cho nên khá phức tạp. Mạng GSM bao gồm các thành phần sau: - Trạm di động - MS. - Hệ thống trạm gốc - BSS. - Hệ thống mạng - NSS.
- Phần mạng GPRS (GPRS core network) Phần này là một phần lắp thêm để cung cấp dịch vụ truy cập internet. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 - Và một số phần khác phục vụ việc cung cấp các dịch vụ cho mạng GSM như gọi, hay nhắn tin SMS… - Máy điện thoại - Mobile Equipment. - Thẻ SIM - Subscriber identity module Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phần. Trạm di động (Mobile Station) được người thuê bao mang theo.
Hệ thống trạm gốc (Base Station Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động. Hệ thống mạng (Network Subsystem), với thành phần 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. Ở đây 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: Subcriber Identify Module EIR: Equipment Indentify ME: Mobile Equipment AuC: Authentication Center VLR: Visitor Location Register HLR: Home Location Register Hình 1.2: Các thành phần của mạng GSM LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 Các thành phần của mạng GSM bao gồm: Trạm di động: Trạm 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 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 BSS gồm có hai thành phần là Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều khiển gốc (BSC). Hai thành phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis, cho phép các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể giao tiếp và hoạt động cùng với nhau được. Trạm thu phát gốc - BTS thiết lập kết nối vô tuyến với trạm di động. Trạm điều khiển gốc - BSC quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm BTS.
BSC thực hiện chức năng thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng. BSC là kết nối giữa trạm di động - MS 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. MSC 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). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 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 chuyển vùng 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 dù 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 thế việc điều khiển vùng địa lý của MSC tương ứng với của VLR nên đơn giản được báo hiệu.
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 nhà khai thác mạng GSM hiện nay chủ yếu đang ở giai đoạn R99[11]. Mạng lõi 3GPP R99 là mô hình mạng có kiến trúc phân tách theo loại hình dịch vụ (chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh) của mạng lõi UMTS R99. Tiêu chí của cấu trúc theo R99 bao gồm: tương thích ngược với GSM; hỗ trợ truy nhập các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao; và quản lý được QoS.
Có hai loại mạng truy nhập vô tuyến có thể kết nối với mạng lõi (CN) của 3GPP: hệ thống BSS của GSM và RNS của UTRAN. Các mạng truy nhập vô tuyến này kết nối với mạng CN thông qua các giao diện chuẩn. Cụ thể, BSS của GSM kết nối với miền CS qua giao diện A và miền PS qua giao diện Gb; UTRAN kết nối với miền CS qua giao diện Iu-cs và tới miền PS qua giao diện Iu-ps. Miền CS (Circuit-Switched Domain) cung cấp các dịch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 vụ chuyển mạch kênh dựa trên tổng đài MSC (bao gồm cả GSM), trong khi miền PS (Packet-Switched Domain) cung cấp kết nối IP giữa Mobile và các mạng IP (bao gồm cả GPRS).3: Cấu trúc tham chiếu cơ bản của 3GPP R99 (Nguồn: 3GPP) 1.