Chương 1- Cấu trúc mạng GSM kênh song công. Khoảng cách giữa hai tần số là không đổi và bằng 45 MHz. Một kênh vô tuyến mang 8 khe thời gian TDMA và mỗi khe thời gian là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa MS và mạng GSM. 125 kênh tần số được đánh số từ 0 đến 124 được gọi là số kênh tần tuyệt đối ARFCN (Absolute Radio Frequency Chanel Number).
Với 1<= n <= 124 Ngoài băng tần GSM cơ bản (phase 1) còn có băng tần GSM mở rộng (phase 2) EGSM và băng tần DCS1800. EGSM: Uplink band: 822 -915MHz Downlink band: 927 -960MHz. DCS1800: Uplink band: 1710 -1785MHz Downlink band: 1805 -1880MHz. Cấu trúc của kênh vật lý Các kênh vật lý là một khe thời gian ở một tần số vô tuyến dành để truyền tải thông tin ở đường vô tuyến của GSM.
Mỗi một kênh tần số vô tuyến được tổ chức thành các khung TDMA dài 4,62ms gồm có 8 khe thời gian (một khe dài 577 s). Tại BTS, các khung TDMA ở các kênh tần số ở cả đường lên và đường xuống đều được đồng bộ, tuy nhiên khung đường lên trễ 3 khe so với khung đường xuống. Nhờ có trễ này mà có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên lẫn đường xuống để truyền tin bán song công. Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo cấu trúc khung, đa khung, siêu đa khung, siêu siêu khung như Hình 1-3.
Người ta gọi khuôn mẫu tin tức ở một khe thời gian là một cụm (burst). Tồn tại bốn dạng cụm khác nhau trong hệ thống: Truyền số liệu trên mạng GSM -- 22 -- Trần Quốc Kỳ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 1- Cấu trúc mạng GSM - Cụm bình thường (NB): mang các kênh thông tin về lưu lượng và kiểm tra. - Cụm hiệu chỉnh tần số (FB): dùng để hiệu chỉnh tần số cho MS theo tiêu chuẩn hệ thống. - Cụm đồng bộ (SB): có nhiệm vụ đồng bộ thời gian cho MS, được dùng cho kênh logic SCH.
- Cụm truy cập (AB): phục vụ để MS truy cập hệ thống (ngẫu nhiên hoặc chuyển giao). - Cụm giả (DB): được phát đi từ BTS trong một số trường hợp. Cụm giả không mang thông tin nhưng có cấu trúc giống như NB nhưng các bit mật mã được thay thế bằng các bit hỗn hợp. Cấu trúc các kênh logic Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữa BTS và MS.
Các kênh logic này được đặt vào kênh vật lý nói trên. Có thể chia các kênh logic thành hai loại: các kênh lưu lượng (TCH) và các kênh báo hiệu điều khiển. Các kênh lưu lượng chia thành hai nhánh được định nghĩa như sau: - Bm hay TCH toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 22,8kbps. - Lm hay TCH bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin tiếng hoặc số liệu ở tốc độ khoảng 11,4kbps.
Các kênh báo hiệu điều khiển gồm ba nhánh: kênh điều khiển quảng bá, kênh điều khiển chung và kênh dành riêng. Các kênh điều khiển quảng bá bao gồm các kênh: - Các kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH) mang thông tin hiệu chỉnh tần số cho các trạm MS, các kênh này chỉ sử dụng ở đường xuống. - Kênh đồng bộ (SCH) mang thông tin để đồng bộ khung cho trạm di động MS và nhận dạng BTS, kênh này cũng chỉ dùng ở đường xuống. Truyền số liệu trên mạng GSM -- 23 -- Trần Quốc Kỳ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 1- Cấu trúc mạng GSM - Kênh điều khiển quảng bá (BCCH) phát quảng bá các thông tin chung về ô.
Các bản tin này gọi là thông tin hệ thống. BCCH chỉ sử dụng cho đường xuống. Truyền số liệu trên mạng GSM -- 24 -- Trần Quốc Kỳ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 1- Cấu trúc mạng GSM Một siêu siêu khung=2048siêu khung=2715648khungTDMA(3h28’53 ”760ms) 0 1 2 3 4 2045 2046 2047 2048 1 siêu khung=1326khung= 6,12s 0 1 2 TCH 49 50 0 BCCH 25 1đa khung= 26khung=120ms 1 đa khung=51 khung=235ms 0 1 TCH 24 25 0 1 TCH 49 50 1 khung= 8 khe 0 1 2 3 4 5 6 7 1khe =156,25bit = 577 s TB3 57bit mật mã F1 Chuỗi hướng dẫn 26bit F1 57bit m ật mãTB3 GP8,25 NB FB TB3 142bit cố định TB3 GP8,25 NB TB3 39bit mật mã Chuỗi đồng bộ 64 bit 39bit m ật mã TB3GP8,25 TB3 Chuỗi đồng bộ 41bit 36bit m ật mã TB GP8,25 Hình 1-3: Tổ chức khung và cụm TB3 58bit hỗn hợp Chuỗi hướng dẫn 26bit 58bit hỗn hợp TB3 GP8,25 Truyền số liệu trên mạng GSM -- 25 -- Trần Quốc Kỳ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 1- Cấu trúc mạng GSM Các kênh điều khiển chung (CCCH) gồm: - Kênh tìm gọi (PCH) sử dụng cho đường xuống để tìm gọi máy di động. - Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH) được MS dùng để yêu cầu cung cấp một kênh dành riêng SDCCH.
- Kênh cho phép thâm nhập (AGCH) chỉ được sử dụng ở đường xuống để chỉ định một kênh SDCCH cho MS. Các kênh điều khiển dành riêng (DCCH) gồm: - Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình (SDCCH) chỉ được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS. - Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH) liên kết với một TCH hay một SDCCH. - Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH) liên kết với một TCH.
FACCH làm việc ở chế độ lấy lén (lấy cắp) bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng báo hiệu. Kênh quảng bá (CBCH): Chỉ được dùng ở đường xuống để phát quảng bá các bản tin ngắn (SMSCB) cho các tế bào CBCH sử dụng cùng kênh vật lý như kênh SDCCH. Truyền số liệu trên mạng GSM -- 26 -- Trần Quốc Kỳ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương-2: Truyền số liệu trên mạng GSM thế hệ 2 G CHƯƠNG 2: TRUYỀN SỐ LIỆU TRÊN MẠNG GSM THẾ HỆ 2G ạng GSM sử dụng công nghệ TDMA, đặc tr ưng của công nghệ này là phân kênh theo thời gian. Mỗi sóng mang được chia làm 8 khe thời gian, mỗi thuê bao di động trong ô được cấp một khe thời gian để liên lạc.
Mỗi BTS có thể có một hay nhiều sóng mang Hình 2-4. Mạng GSM là mạng truyền dẫn đa dịch vụ. Nhiều loại thông tin khác nhau được truyền dẫn trong mạng này như: thông tin thoại, các thông tin số liệu khác nhau (văn bản, hình ảnh các file, bản tin và các bản tin báo hiệu bên trong mạng). Với mỗi loại thông tin này, có thể truyền dẫn theo các cách khác nhau.
Hơn nữa, các phương thức truyền dẫn cũng biến đổi trong hệ thống, từ giao diện này qua giao diện khác. Hình 2-4: Phân chia khe thời gian trong GSM Hình 2-4: Khe thời gian dùng trong GSM 2.1 - TRUYỀN SỐ LIỆU TỐC ĐỘ CƠ SỞ TRÊN MẠNG GSM 2. Truyền dẫn tiếng trên mạng GSM Truyền dần tiếng (thoại) trong GSM sử dụng mã hoá tiếng với mục đích hiệu suất sử dụng phổ cao và phải bảo vệ chống lỗi. Truyền số liệu trên mạng GSM -- 26 -- Trần Quốc Kỳ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương-2: Truyền số liệu trên mạng GSM thế hệ 2 G Có thể chia đường truyền dẫn tiếng bên trong GSM thành các đoạn sau đây: - Trạm di động MS.
- Từ trạm di động đến trạm gốc. - Từ trạm gốc BTS đến bộ chuyển đổi mã riêng (TRAU). - Từ TRAU đến MSC. Tín hiệu âm thanh từ miệng của thuê bao di động được biến đổi thà nh tín hiệu dạng số tốc độ 13kbps (toàn tốc) hoặc 6.
Mã hoá bán tốc sẽ được sử dụng ở giai đoạn hai của GSM. Nguyên tắc mã hoá tiếng GSM ở tốc độ 13kbps được gọi là RPE - LPT (Regula Pulse Excitation - Long Term Prediction: kích thích xung đều - tiền định thời gian dài). Mã hoá này cho phép nhận được chất lượng khá cao nhưng đòi hỏi độ rộng phổ tần vô tuyến hẹp. Tín hiệu tiếng ở MS được đưa qua bộ lọc thông thấp, qua bộ biến đổi A/D để được mã hoá PCM đồng đều với tần số lấy mẫu 8kHz và 13bit mã hoá cho một mẫu.
Ở đầu ra của bộ A/D ta được các khối 20ms mã hoá 260bit làm cho tốc độ của luồng ra là 13kbps. Trên đoạn từ MS tới BTS, tín hiệu sau khi mã hoá được đưa đến bộ mã hóa kênh để tạo ra các khối 456bit/20ms với tốc độ bit vào khoảng 22.8k bps, sau đó được ghép xen, tạo thành các cụm, có thể đặt vào khe thời gian dành cho kênh và sau đó được điều chế rồi phát vào không trung ở dải sóng 900MHz. Tại đầu thu, quá trình được thực hiện ngược lại để nhận được tín hiệu mã hoá như ở đầu phát trước khi đưa vào bộ giải điều chế. Trên đoạn từ BTS đến TRAU, nếu TRAU đặt ở xa (ví dụ như đặt tại BSC), báo hiệu sẽ được bổ sung vào tiếng (báo hiệu trong băng) để truyền các thông tin điều khiển TRAU từ bộ điều khiển chuyển đổi mã từ xa RTH (Remote Transcoder Handle) đặt ở BTS đến TRAU đặt ở BSC.
Đồng thời, có 60bit bổ sung vào 260bit tiếng trong 20ms, nâng tổng số bit trong 20ms lên 320bit và tốc độ của luồng số cho mỗi kênh sẽ đạt 16kbps ( Hình 2-5). Truyền số liệu trên mạng GSM -- 27 -- Trần Quốc Kỳ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com A/D Phân đoạn Mã hoá Mã hoá Ghép xen Mật mã Lập Điều tiếng Khuôn cụm Kênh hoá chế 3kHZ 160 mẫu 260 b it / 20 456 b it / 20 ms 13 bít ms 22,8 kbit/s 270 kbit/s ở khe TS D/A Giải mã Giải mã Gi ải ghép xen Giải mật mã Cân bằng Má y thu / Giải tiếng Viterb i điều chế Vi terbi Hình 2-5: Sơ đồ truyền dẫn tiếng trong mạng GSM -- 28 -- TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương-2: Truyền số liệu trên mạng GSM thế hệ 2 G Trong số 60bit bổ sung có 4bit để trống có tác dụng phân cách giữa các khung 20 ms, như vậy trong một khung 20 ms chỉ có 316bit mang thông tin. Nếu truyền dẫn trên đoạn TRAU đặt xa (ở BSC) đến MSC, sử dụng các đường truyền dẫn 64kbps luật A theo tiêu chuẩn G. Truyền dẫn số liệu trên mạng GSM 2.
Thủ tục truyền số liệu trên mạng G SM và với bên ngoài Mạng thông tin di động GSM là mạng thông tin số, các tin hiệu âm thanh sau khi được mã hoá trở thành tín hiệu số, khi đó toàn bộ các thông tin truyền trên mạng GSM là dạng số hoàn toàn, kể cả các tín hiệu và báo hiệu.