Chương 1 TỔNG QUAN MẠNG GSM Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới ra đời đầu tiên ở châu Âu và có tên là GSM. Ban đầu hệ thống này được gọi là “nhóm đặc trách di động” (Group Special Mobile) theo tên gọi của một nhóm được CEPT cử ra nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM được gọi là hệ thống thông tin di động toàn cầu “Global System for Mobile communication”.1 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC CỦA GSM Hệ thống GSM bao gồm 3 hệ thống cơ bản: hệ thống chuyển mạch SS, hệ thống trạm gốc BSS và trạm di động MS. Mổi hệ thống này chứa một số chức năng khác nhau như: chuyển mạch, quản lý nhận dạng thiết bị, tính cước.
tạo nên một hệ thống mạng di động liên kết. Ngoài ra còn có tổng đài cổng GMSC. GMSC làm việc như một tổng đài trung kế để giao diện giữa GSM và các mạng khác. Hình 1: Sơ đồ kiến trúc logic của mạng GSM 1.1 Trạm di động MS (Mobile Station) MS là các thuê bao, nó là các thiết bị mà người dùng sử dụng nó để thông tin với nhau.
MS có thể là các thiết bị cầm tay nhưđiện thoại di động, máy tính cá nhân, máy Fax .) MS cung cấp các giao diện với người dùng giúp cho việc khai thác các dịch vụ trong mạng.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích chuyển giao trong mạng GSM Các chức năng chính của MS: • Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên qua đến mạng GSM, FAX. • Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. • Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động.2 Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identuty Module) Hệ thống GSM sử dụng một khoá nhận dạng thuê bao được cất trong một bộ nhớ nhỏ gọn gọi là SIM-CARD. Thiết bị này được cắm vào máy di động để thông tin trực tiếp vớí VLR và gián tiếp với HLR.3 Trạm thu phát cơ sở BTS (Base Transceiver Station) Trạm thu phát cơ sở bao gồm các bộ thu phát và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến.
BTS kết nối với trạm di động thông qua giao diện Abis. BTS như một cái Modem vô tuyến phức tạp mà trong nó có một bộ phận quan trọng là bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU. TRAU thực hiện việc mã hoá và giãi mã tiếng đặc thù cho hệ thống di động, việc thích ứng tốc độ cho việc truyền dữ liệu. TRAU là một bộ phận của BTS nhưng trên thực tế nó có thể đặt cách xa BTS và có thể đặt ở giữa BSC và MSC.1: Kiến trúc logic của BSS 7 http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích chuyển giao trong mạng GSM 1.4 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station controller) BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS.
Các lênh này chủ yếu là các lênhj ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. BSC nối với BTS thông qua giao diện vô tuyến còn nối với MSC thông qua giao diện A. Vai trò của nó chủ yếu là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Một BTS trung bình có thể quản lý được vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của BTS này.
BSC và BTS cũng có thể kết hợp trong một trạm gốc.5 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC MSC là trung tâm chuyển mạch chính của mạng GSM. Nhiệm vụ điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các người sử dụng mạng thông tin di động một mặt giao diện với BSC, mặt khác giao diện với mạng ngoài thông qua GMSC. Để thực hiện việc kết nối MSC với mạng ngoài cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn. IWF là một thiết bị thích ứng giao thức và truyền dẫn sẻ làm việc đó.2: Kiến trúc logic của NSS 1.6 Bộ ghi định vị thường trú HLR HLR là thiết bị lưu cơ sở dữ liệu của mạng, các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông.
HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao, nhưng không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR thường là một máy tính không có khả năng chuyển mạch mà chỉ có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC.7 Bộ ghi định vị tạm trú VLR VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng. Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu tạm thời số liệu của thuê bao dang nằm trong vùng phục vụ của 8 http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích chuyển giao trong mạng GSM MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí hiện thời của thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR.
Nó giống như chức năng của bộ nhớ Catche.8 Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR EIR có chức năng quản lý thiết bị di động, là nơi lưu giữ tất cả dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối với MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị, một thiết bị không được phép sẻ bị cấm.9 Quản lý thuê bao và trung tâm nhận thực AUC AUC quản lý việc hoạt động đăng ký thuê bao như nhập hay xoá thêu bao ra khỏi mạng. Nó còn có một nhiệm vụ quan trọng khác nữa là tính cước cuộc gọi. Cước phí phải được tính và gữi tới thuê bao.
AUC quản lý thuê bao thông qua một khoá nhận dạng bí mật duy nhất được lưu trong HLR, AUC cũng được giữ vĩnh cữu trong bộ nhớ SIM-CARD.10 Điều khiển quản lý và bảo dưỡng OMC OMC cho phép các nhà khai thác mạng theo dõi và kiểm tra các hành vi trong mạng như: tải của hệ thống, số lượng chuyển giao giữa các cell …vv. Nhờ vậy mà họ có thể giám sát được toàn bộ chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xữ lý sự cố. Khai thác và bão dưỡng cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những sự cố xuất hiện, nâng cấp mạng về dung lượng tăng vùng phủ sóng, định vị sữa chữa các sự cố hõng hóc …vv. Việc kiểm tra có thể nhờ một thiết bị có khả năng phát hiện một sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra nhờ tính toán.
Việc thay đổi mạng có thể thực hiện “mềm” qua báo hiệu hay thực hiện cứng đòi hỏi can thiệp trực tiếp tại hiện trường. Việc khai thác có thể được thực hiện bằng máy tính đặt trong một trạm.11 Các giao diện trong mạng GSM Hình 1.3: Các giao diện trong mạng GSM 9 http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích chuyển giao trong mạng GSM Giới thiệu các giao diện trong mạng GSM: BS đến MSC: Là giao diện A để đảm bảo báo hiệu và lưu lượng cả số liệu lẩn tiếng. Chi tiết về giao diện sẻ được đề cập trong chương 3 BST đến BSC: Là giao diện A-bis. Là một kết nối cố định bằng cáp thông thường băng thông khoảng 2Mbps.
Chi tiết về giao diện sẻ được trình bày trong chương 3. MSC với PSTN: Là giao diện Ai. Giao diện này được định nghĩa như giao diênj tương tự sử dụng hoặc báo hiệu đa tần hai tông (DTMF) hay báo hiệu đa tần (MF). MSC với VLR: Là giao diện B.
MSC với HLR: Là giao diện C. HLR với VLR: Là giao diện D. Đây là giao diện báo hiệu giữa HLR và VLR được xây dựng trên cơ sở báo hiệu số 7. MSC với ISDN: Là giao diện Di.
Đây là giao diện số với mạng ISDN. MSC với MSC: Là giao diện E. Đây là giao diện lưu lượng và báo hiệu giữa các tổng đài của mạng di động. MSC với EIR: Là giao diện F.
VLR với VLR: Là giao diện G. Nó được sử dụng khi cần thông tin trao đổi giữa các VLR. HLR với AUC: Là giao diện H. DMH với MSC: Là giao diện I.
Đây là giao diện giữa bộ xử lý bản tin dữ liệu với MSC. MSC với IWF: Là giao diện F. MSC với PLMN: Là giao diện Mi. Là giao diện với các mạng thông tin di động khác.
MSC với OS: Là giao diện O. Đây là giao diện với các hệ thống khác. MSC với PSPDN: Là giao diện Pi. Đây là giao diện giữa MSC với mạng chuyển mạch gói.
Bộ thích ứng đầu cuối TA với thiết bị đầu cuối TE: Là giao diện R. Là giao diện đặc thù cho từng loại đầu cuối được kết nối với MS. ISDN với TE: Là giao diện S. Nó được định nghĩa ở hệ thống ISDN.
BS với MS: Là giao diện Um. Đây là giao diện môi trường vô tuyến. PSTN với DCE: Là giao diện W. Nó được định nghĩa ở hệ thống PSTN.
MSC với AUX: Là giao diện X.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích chuyển giao trong mạng GSM Chương sau ta sẻ đi chi tiết về các giao diện có liên quan tới quá trình chuyển giao và đây cũng là các giao diện hoạt động chính trong mạng GSM.2 MÔ HÌNH MẠNG GSM Mạng GSM là mạng viễn thông phân cấp được nối theo mô hình cây. Các phần tử cùng cấp là ngang hàng (hình 1. Có thể chia mạng GSM thành 3 cấp tương ứng: Hình 1.4: Mô hình mạng phân lớp GSM Tổng đài liên tỉnh: Cấp liên tỉnh được hiểu là cấp cao nhất trong mạng GSM. Tương đương với cấp liên tỉnh là hệ thống NSS mà đặc trưng là trung tâm chuyển mạch MSC.
Một MSC có thể quản lý nhiều BSC và được phân nhánh theo hình cây. Tổng đài nội hạt: Hệ thống BSS tương đương với một tổng đài nội hạt. Trong một BSS một BSC quản lý nhiều BTS. Giữa BTS và BSC có thể nối theo hình cây hoặc vòng sử dụng.
Một BSC tương đương tổng đài host và các BTS tương đương với tổng đài vệ tinh.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích chuyển giao trong mạng GSM Hình 1.5: Kiều nối hình cây và vòng trong BSS Tổng đài tập trung thuê bao: Là các thuê bao di động, chúng có thể di chuyển từ cell này sang cell khác và vì vậy một kết nối từ tổng đài nội hạt tới các tổng đài vệ tinh là không cô định, kết nối này là kết nối vô tuyến động.