76
ĐỒ ÁN TNG HP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIU TRM BTS GVHD: Th.S NGUYN HNG VSVTH: TRNH THTIN - LỚP: 09ĐT1 1 TNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIU TRM BTS Li mđầu Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành điện tử viễn thông đã có những bước phát triển vuợt bậc. Sản phẩm của nó rất đa dạng và phong phú đã từng buớc đáp ứng đuợc như cầu ngày càng cao của con nguời về thông tin liên lạc trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Thông tin di động là một trong những dịch vụ đáp ứng đuợc nhu cầu ngày càng cao của con người, nó cho phép con người liên lạc với nhau mọi lúc mợi nơi. Ngay từ khi ra đời thông tin di động đã phát triển rất nhanh cả về quy mô và công nghệ. Tính đến nay đã có hàng trăm triệu thuê bao trên thế giới. Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy nền công nghiệp viễn thông phát triển mạnh mẽ từ mạng điện thoại tương tự sang mạng kỹ thuật số hoàn toàn. Các loại hình dịch vụ ngày càng phát triển vuợt bậc về số lượng cũng như chất lượng. Mạng điện thoại di động ngày càng đóng vai trò quan trọng trên mạng viên thông về tốc độ phát triển thuê bao cũng như doanh thu toàn mạng. Tại Việt Nam,các nhà cung cấp dịch vụ đang sử dụng hai công nghệ là GSM (Global System for Mobile Communication – Hệ thống thông tin di dộng toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access – đa truy nhập phân chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access đa truy nhập phân chia theo mã ). Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống GSM gồm Mobilephone, Vinaphone, Viettel,.. và các nhà cung cấp dịch vụ di động sdụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN,…

Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 1

TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

Lời mở đầu

Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,

ngành điện tử viễn thông đã có những bước phát triển vuợt bậc. Sản phẩm của nó

rất đa dạng và phong phú đã từng buớc đáp ứng đuợc như cầu ngày càng cao của

con nguời về thông tin liên lạc trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Thông tin di

động là một trong những dịch vụ đáp ứng đuợc nhu cầu ngày càng cao của con

người, nó cho phép con người liên lạc với nhau mọi lúc mợi nơi. Ngay từ khi ra

đời thông tin di động đã phát triển rất nhanh cả về quy mô và công nghệ. Tính

đến nay đã có hàng trăm triệu thuê bao trên thế giới. Sự tiến bộ của khoa học kỹ

thuật đã thúc đẩy nền công nghiệp viễn thông phát triển mạnh mẽ từ mạng điện

thoại tương tự sang mạng kỹ thuật số hoàn toàn. Các loại hình dịch vụ ngày càng

phát triển vuợt bậc về số lượng cũng như chất lượng. Mạng điện thoại di động

ngày càng đóng vai trò quan trọng trên mạng viên thông về tốc độ phát triển thuê

bao cũng như doanh thu toàn mạng.

Tại Việt Nam,các nhà cung cấp dịch vụ đang sử dụng hai công nghệ là

GSM (Global System for Mobile Communication – Hệ thống thông tin di dộng

toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access – đa truy nhập phân

chia theo thời gian) và công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access – đa

truy nhập phân chia theo mã ). Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống GSM

gồm Mobilephone, Vinaphone, Viettel,.. và các nhà cung cấp dịch vụ di động sử

dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN,…

Page 2: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 2

Mạng GSM với những ưu điểm nổi bật : dung lượng lớn, chất lượng kết

nối tốt, tính bảo mật cao,… đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị truờng viễn

thông thế giới. Ở Việt Nam, khi chúng ta có những máy sử dụng công nghệ

GSM900 đầu tiên vào năm 1993 đã đánh dấu một bước phát triển vượt bậc về

công nghệ viễn thông của đất nước. Nối tiếp với thành công đó, các nhà mạng đã

đưa ra hàng loạt chương trình khuyến mại, các dịch vụ đi kèm như xem film, tải

nhạc, video call,… trên điện thoại di động để tăng chất lượng dịch vụ và làm sao

để tăng số lượng thuê bao. Chính vì điều đó đã xảy ra tình trạng nghẽn mạng,

chất lượng cuộc gọi kém, sự đầu tư dàn trải không tập trung dẫn đến hao phí trên

đường truyền sóng vô tuyến, thiệt hại về kinh tế,…mà nhiễu là một nguyên nhân

ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cuộc gọi. Vì vậy việc xử lý nhiễu là thực sự

cần thiết.

Chính vì những lý do trên mà em chọn đề tài “Mạng thông tin di động

GSM về phương pháp xử lý nhiễu trạm BTS” .

Vì trình độ hiểu biết của em có hạn nên bài báo cáo này không thể tránh

khỏi những sai xót, vậy mong thầy cô và các bạn giúp đỡ, đóng góp để em có

thêm những kiến thức bổ ích khi ra trường.

Page 3: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 3

Bảng kí hiệu các từ viết tắt

AUC Authentication Center Trung Tâm Nhận Thực

AGCH Access Granted Channel Kênh điều khiển cho phép

thâm nhập

ARFCN Allocated Radio Frequence Channal Kênh tần số cấp cho sóng

vô tuyến

BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit

BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc

BSS Base Station Subsys tem Phân hệ trạm gốc

BSC Base Station Center Bộ điều khiển trạm gốc

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng Trạm gốc

CEPT Confrence European Postal And Hội bưu chính và viễn

Telecommunication Administration thông Châu Âu

CDMA Code Division Multiple Accessing Đa truy nhập phân chia

theo mã

CSPDN Circuit Switching Pulic Mạng số liệu công cộng

Data Network chuyển mạch kênh

CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô toàn cầu

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

Page 4: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 4

CBCH Cell Broadcast Channel Kênh quảng bá tế bào

CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra theo chu kỳ

DL Downlink Đường xuống

DTX Discontinuous Tranmission Truyền dẫn không liên tục

ETSI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông

Standart Instute Châu Âu

EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị

FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

tần số

FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo

tần số

FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số

FACCH Fast Associcated Control Channel Kênh điều khiển liên kết

nhanh

GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động

communication toàn cầu

GMSC Gate Mobile Swiching Center Tổng đài cổng

HLR Home Location Register Bộ đăng kí định vị thường

trú

HON Hand Over Number Số chuyển giao

Page 5: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 5

ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số liệu liên kết đa

dịch vụ

IMEI International Mobile Số nhận dạng thiết bị di

Equipment Identity động quốc tế

IMSI International Mobile Nhận dạng thuê bao

Subcriber Identity di động quốc tế

LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng định vị

LMSI Location Mobile Subcriber Identity Số nhận dạng thuê bao cục

bộ

ME Mobile Equipment Thiết bị di động

MS Mobile Station Trạm di động

MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch

dịch vụ di động

MSISDNMobile Station ISDN Number Số nhận dạng ISDN máy di

động

MSRN Mobile Station Roaming Number Số chuyển vùng của thuê bao

di động

NSS Network Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch

OSS Operation and Suport System Trung tâm khai thác và bảo

dưỡng

Page 6: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 6

PSPDN Packet Switched Pulic Mạng số liệu công cộng

Data Network chuyển mạch gói

PSTN Publich Switched Telephone Mạng điện thoại

Network chuyển mạch công cộng

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng

mặt đất

SIM Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao

SCH Synchronzation Channel Kênh điều khiển đồng bộ

SACCH Slow Associcated Control Channel Kênh điều khiển liên kết

chậm

TDMA Time Division Multiple Accessing Đa truy nhập phân chia theo

thời gian

TMSI Temporary Mobile Số nhận dạng thuê bao

Subscriber Identity di động tạm thời

TCH Trafic Channel Kênh logic lưu thông

TRAU Transcode/Rate Adapter Unit Chuyển đổi mã và thích

ứng tốc độ

VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú

Page 7: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 7

MỤC LỤC

Chương I: Tổng quan mạng thông tin di động GSM ........................ 11

I. Tổng quan .................................................................................. 11

II. Giới thiệu mạng thông tin di động GSM .................................. 11

1. Lịch sử mạng thông tin di động GSM ................................. 11

2. Mạng thông tin di động GSM .............................................. 13

III. Cấu trúc mạng thông tin di động GSM .................................... 16

1. Cấu trúc hệ thống ................................................................. 16

2. Chức năng các phần tử trong mạng .................................... 16

2.1 Phân hệ chuyển mạch NSS .......................................... 16

2.1.1.Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC ... 17

2.1.2.Bộ ghi định vị thường trú HLR ............................ 18

2.1.3.Bộ ghi định vị tạm trú VLR .................................. 19

2.1.4.Trung tâm nhận thực AuC.................................... 19

2.1.5.Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR .............................. 19

2.1.6.Trung tâm chuyển mạch cổng GMSC .................. 19

2.2. Phân hệ trạm gốc ......................................................... 20

2.2.1.Trạm thu phát gốc BTS ......................................... 20

2.2.2.Bộ điều khiển trạm gốc BSC ................................. 20

2.3. Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS .............................. 21

2.3.1.Trung tâm quản lý mạng NMC ............................ 21

2.3.2.Trung tâm quản lý và khai thác OMC ................. 22

2.4. Trạm di động MS ......................................................... 22

2.4.1.Thiết bị máy di động ME ...................................... 22

Page 8: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 8

2.4.2.Module nhận dạng thuê bao SIM ......................... 22

IV. Cấu trúc địa lý mạng của GSM ................................................ 23

1. Vùng phục vụ PLMN ........................................................... 24

2. Vùng phục vụ MSC/VRL ..................................................... 24

3. Vùng định vi LA ................................................................... 25

4. Cell (Tế bào) .......................................................................... 25

V. Băng tần sử dụng trong mạng thông tin di động GSM ........... 26

VI. Các loại dịch vụ trong mạng GSM ........................................... 27

1. Dịch vụ thoại ......................................................................... 27

2. Dịch vụ số liệu ....................................................................... 27

3. Dịch vụ bản tin ngắn ............................................................ 28

4. Các dịch vụ phụ .................................................................... 28

VII. Giao thức báo hiệu mạng GSM................................................. 29

1. Giao thức báo hiệu ................................................................ 29

1.1. Giao diện A ................................................................. 31

1.2. Giao diện Abis ............................................................. 31

1.3. Giao diện Um .............................................................. 32

2. Quá trình thiết lập một cuộc gọi trong mạng GSM ............ 35

2.1. Trạm di động MS thực hiện cuộc gọi ........................ 35

2.2. Trạm di động MS nhận một cuộc gọi ........................ 37

VIII. Kết luận chương ........................................................................ 37

Chương II: Giao diện vô tuyến trong mạng thông tin di động GSM 41

I. Tổng quan ..................................................................................... 41

1. Kênh vật lý ............................................................................ 41

Page 9: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 9

2. Kênh logic ............................................................................. 44

2.1. Kênh lưu lượng ........................................................... 45

2.2. Kênh điều khiển quảng bá ......................................... 45

II. Các tham số trong mạng thông tin di động GSM ....................... 47

1. Mức chất lượng tín hiệu (RxQual) ....................................... 47

2. Mức thu cường độ tín hiệu (RxLev) .................................... 48

3. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (C/I).............................................. 48

III. Kết luận chương II ....................................................................... 49

Chương III: Phương pháp xử lí nhiễu trạm BTS .............................. 50

I. Tổng quan .................................................................................. 50

II. Giới thiệu TEMS Investigation ................................................. 51

1. Cài đặt ................................................................................... 51

1.1. Yêu cầu cấu hình ........................................................ 52

1.2. Cài đặt ......................................................................... 52

2. Chạy chương trình ............................................................... 53

III. Kết nối ........................................................................................ 53

1. Giao diện của TEMS ............................................................ 53

2. Một số thao tác với bản ghi .................................................. 55

2.1. Bắt đầu ghi .................................................................. 55

2.2. Dừng bản ghi............................................................... 55

2.3. Một số thao tác với mở lại bản ghi ............................. 55

IV. Giao diện với người dùng .......................................................... 56

1. Chế độ người dùng ............................................................... 56

2. Toolbar .................................................................................. 56

Page 10: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 10

2.1. Equipment control toolbar ......................................... 56

2.2. Connections toolbar .................................................... 57

2.3. Record toolbar ............................................................ 58

2.4. Report toolbar ............................................................ 58

2.5. File anh view toolbar .................................................. 58

V. Một số cửa sổ mặc định của TEMS .......................................... 58

1. GSM ...................................................................................... 59

2. DATA .................................................................................... 60

3. SIGNALLING ...................................................................... 61

4. MAP ...................................................................................... 62

5. CONFIGURATION ............................................................. 63

5.1. Cellfile ......................................................................... 63

6. Control .................................................................................. 64

VI. Ảnh hưởng của nhiễu vào hệ thống GSM ................................ 65

1. Nhiễu trắng ........................................................................... 66

2. Nhiễu đồng kênh ................................................................... 67

3. Nhiễu kênh lân cận ............................................................... 68

VII. Phát hiện, xử lý nhiễu và mô phỏng thực tế ............................. 70

1. Phát hiện, xử lý nhiễu ........................................................... 70

2. Mô phỏng thực tế .................................................................. 73

VIII. Kết luận chương ........................................................................ 74

Kết luận và hướng phát triển đề tài .......................................... 75

Page 11: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 11

Chương I: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

I. Tổng quan

Hệ thống thông tin di động hiện nay là hệ thống thông tin di động số. Sự ra

đời của thông tin di động số thay thế cho thông tin di động tương tự là một bước

phát triển lớn, việc số hóa giúp cho các hệ thống có thể đưa ra các dịch vụ mới

với chất lượng cao, dung lượng lớn mà giá thành và kích thước giảm, đáp ứng

được việc tăng tốc tốc độ truyền và các dịch vụ trong mạng. Để tìm hiểu hướng

phát triển của hệ thống thông tin di động hiện nay thì trước hết ta phải tìm hiểu

về kiến trúc của nó.

Chương này trình bày một số vấn đề về:

- Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM

- Cấu trúc địa lý của mạng GSM

- Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM

- Các dịch vụ trong mạng GSM

- Giao thức báo hiệu mạng GSM

II. Giới thiệu về mạng thông tin di động GSM

1. Lịch sử mạng thông tin di động GSM

Mở đầu cho việc tìm hiểu tổng quan về mạng thông tin di động, chúng ta

cùng nhìn lại lịch sử phát triển của ngành thông tin liên lạc bằng vô tuyến.

Năm 1873 sóng điện từ đã được Maxwell tìm ra nhưng mãi tới năm 1888

mới được Hertz chứng minh bằng cơ sở thực tiễn. Sau đó ít lâu Marcony chứng tỏ

Page 12: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 12

được sóng vô tuyến là một hiện tượng bức xạ điện từ. Từ đó ước mơ lớn lao của

con người về một điều kỳ diệu trong thông tin liên lạc không dây có cơ sở để trở

thành hiện thực.

Trải qua thời kỳ phát triển lâu dài, tới nay viêc thông tin liên lạc giữa các

đối tượng với nhau bằng sóng vô tuyến đã được ứng dụng rộng rãi. Với kỹ thuật

liên lạc này, mọi đối tượng thông tin đều có khả năng liên lạc được với nhau ở

bất cứ điều kiện hoàn cảnh, địa hình hay bất cứ điều kiện khách quan nào. Trên

cơ sở những ưu điểm của kỹ thuật liên lạc không dây mà kỹ thuật thông tin ra

đời. Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ điện tử và thông tin,

mạng thông tin di động ngày càng phổ biến, giá cả phải chăng, độ tin cậy ngày

càng cao.

Thế hệ thứ nhất: Xuất hiện sau năm 1946, Với kỹ thuật FM (điều chế tần số)

ở băng sóng 150 MHz, AT T được cấp giấy phép cho điện thoại di động thực sự

ở St.Louis. Năm 1948 một hệ thống điện thoại hoàn toàn tự động đầu tiên ra đời ở

Richmond, Indiane. Là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ truy

cập phân chia theo tần số (TDMA) Tuy nhiên, hệ thống này không đáp ứng được

nhu cầu ngày càng tăng trước hết về dung lượng. Mặt khác các tiêu chuẩn hệ thống

không tương thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng như mong muốn (ra

ngoài quốc tế). Những vấn đề này đặt ra cho thế hệ thứ hai thông tin di động

cellular phải giải quyết.

Thế hệ thứ hai: Cùng với sự phát triển của Microprocssor đã mở cửa cho

một hệ thống phức tạp hơn. Thay cho mô hình quảng bá với máy phát công suất

lớn và anten cao là những cell có diện tích bé và công suất phát nhỏ hơn, đáp

Page 13: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 13

ứng được nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng. Hệ thống sử dụng công nghệ

đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA)

mà đặc trưng là mạng GSM, EGSM, DS -1800.

Thế hệ thứ ba: Bắt đầu những năm sau của thập kỷ 90 là kỹ thuật CDMA

và TDMA cải tiến, đáp ứng được việc tăng tốc tốc độ truyền và các dịch vụ trong

mạng.

2. Mạng thông tin di động GSM

Công nghệ GSM (Global System for Mobile communication) là công nghệ

thông tin di động số toàn cầu do Viện tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI) đưa

ra năm 1991, hoạt động ở dải tần 900, 1800, 1900 MHz. Hiện tại GSM đã được

phát triển nhanh chóng và đã được tiêu chuẩn hoá, áp dụng công nghệ số đảm

bảo chất lượng thoại và sử dụng hiệu quả tài nguyên hệ thống. Ngày nay, các

mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM đã có mặt tại khoảng 135 nước

trên thế giới.

Từ đầu những năm 1980, sau khi các hệ thống NMT đã hoạt động một cách

thành công thì nó biểu hiện một số hạn chế :

- Vì dung lượng thiết kế có hạn mà số thuê bao không ngừng tăng. Do đó

hệ thống này không còn đáp ứng được nữa .

- Các hệ thống khác nhau đang hoạt động không thể phục vụ cho tất cả các

thuê bao ở Châu Âu, nghĩa là thiết bị mạng NMT không thể thâm nhập vào mạng

TACS và ngược lại.

- Nếu thiết kế một mạng lớn phục vụ cho toàn Châu Âu thì khó thực hiện

được vì vốn đầu tư quá lớn.

Page 14: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 14

Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu phạm vi sử dụng điện thoại di động được rộng

rãi trên nhiều nước, cần phải có hệ thống chung. Tháng 12-1982, nhóm đặc biệt

cho GSM (thông tin di động toàn cầu) được hội bưu chính và viễn thông Châu

Âu CEPT (Confrence European Postal And Telecommunication Administration)

tổ chức, đồng nhất hệ thống thông tin di động cho Châu Âu lấy dải tần 900MHz.

Cho đến năm 1989, nhóm đặc biệt GSM này đã trở thành một uỷ ban đặc biệt

của viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunication

standart Instute) và các khuyến nghị GSM 900MHz ra đời.

GSM là tiêu chuẩn cho mạng thông tin di động mặt đất công cộng PLMN

(Public Land Mobile Network), với dải tần làm việc (890-960)MHz. Đây là một

tiêu chuẩn chung, điều đó có nghĩa là các thuê bao di động có thể sử dụng máy

điện thoại của mình trên toàn châu Âu.

Giai đoạn một của tiêu chuẩn GSM được ETSI hoàn thành vào năm 1990.

Nó liên quan tới các dịch vụ thông tin cơ bản (thoại, số liệu) và tốc độ thông tin “

Toàn tốc- Full rate”, tín hiệu thoại tương tự đã được mã hoá với tốc độ 13 kb/s.

Giai đoạn hai được hoàn thành vào năm 1994. Nó liên quan dến các dịch

vụ viễn thông bổ sung vào tốc độ thông tin “ bán tốc - Half rate” tín hiệu thoại

tương tự được mã hoá với tốc độ 6,5 kb/s.

Các chỉ tiêu phục vụ :

- Hệ thống được thiết kế sao cho thuê bao di động có thể hoạt động ở tất cả

các nước có mạng GSM.

- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho

các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng đa dịch vụ ISDN.

Page 15: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 15

- Tạo một hệ thống có thể hoạt động cho các thuê bao trên tàu viễn dương

như một mạng mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất.

- Phải có chất lượng phục vụ ít nhất là tương đương với các hệ thống tương

tự đang hoạt động.

- Hệ thống có khả năng mật mã thông tin người sử dụng để tránh sự can

thiệp trái phép.

- 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

dùng ở các mạng khác nhau.

- Dùng hệ thống báo hiệu được tiêu chuẩn hoá quốc tế. Nếu MS di chuyển

sang vùng định vị mới thì nó phải thông báo cho PLMN về vùng đinh vị mới mà

nó đang ở đó. Khi có cuộc gọi đến MS thì thông báo gọi sẽ được phát trong vùng

định vị mà MS đang ở đó.

Page 16: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 16

III. Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM

1. Cấu trúc hệ thống

2. Chức năng các phần tử trong mạng

2.1. Phân hệ chuyển mạch NSS

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của

GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di

Page 17: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 17

động của thuê bao. Chức năng chính của hệ thống chuyển mạch là quản lý thông

tin giữa những người sử dụng mạng GSM và các mạng khác.

2.1.1. Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC

Trong SS, chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụ

chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng

mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp

với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC

cổng GMSC.

Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền

dẫn GSM với các mạng đó. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương

tác IWF (Interworking funtions ). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao

thức và truyền dẫn. IWF cho phép kết nối với các mạng PSTN, ISDN, PSPDN,

CSPDN và có thể được thực hiện kết hợp trong cùng các chức năng MSC hay

trong thiết bị riêng.NSS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả

năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng

hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM.

Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, truớc hết cuộc gọi phải

được định tuyến dẫn đến một tổng đài cổng G-MSC mà không cần biết đến hiện

thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của

thuê bao và định tuyến cho cuộc gọi cho đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở

thời điểm hiện thời (MSC tạm trú ). Để vậy trước hết các tổng đài phải dựa trên

số thoại danh bạ của thuê bao. Để tìm đúng HLR cần thiết này tổng đài cổng có

một giao diện với các mạng bên ngoài GSM.

Page 18: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 18

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối mạng GSM

2.1.2. Bộ ghi định vị thường trú HLR

Ngoài MSC, NSS còn bao gồm các cơ sở dữ liệu. Bất kể vị trí của thuê

bao, mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đều được

lưu giữ trong HLR, kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR thường là một máy tính

đứng riêng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao nhưng không có khả

năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của HLR là nhận dạng thông tin nhận

thực AUC, mà nhiệm vụ của trung tâm này là quản lý số liệu bảo mật về tính

hợp pháp của thuê bao.

Page 19: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 19

2.1.3. Bộ ghi định vị tạm trú VLR

VLR là cơ sở dữ liệu thứ 2 trong GSM, trong đó chứa tất cả các thông tin

thuê bao di động đang nằm trong vùng phủ sóng của MSC. Gán cho các thuê bao

từ vùng phục vụ MSC/VLR khác với một số thuê bao tạm thời VLR còn thực

hiện trao đổi thông tin về thuê bao Roaming giữa HLR. Nơi thuê bao đăng kí chỉ

có thể MSC mới thiết lập được đường ghép nối vô tuyến với MS với các trường

hợp thông tin. Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC

2.1.4. Trung tâm nhận thực AuC

AUC quản lý việc hoạt động đăng ký thuê bao như nhập hay xoá thuê 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 gửi 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.

2.1.5. Bộ ghi 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 sẽ bị cấm.

2.1.6. Trung tâm chuyển mạch dịch vụ cổng GMSC

Để thiết lập một cuộc gọi phải định tuyến đến tổng đài mà không cần biết

vị trí hiện thời của thuê bao. GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê

bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện

thời. GMSC có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tương tác với các phần tử khác

của hệ thống chuyển mạch.

Page 20: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 20

2.2. Phân hệ trạm gốc BSS

BSS thực hiện kết nối các MS với các tổng đài, do đó liên kết người sử

dụng máy di động với những người sử dụng dịch vụ viễn thông khác. BSS cũng

phải được điều khiển nên được kết nối với OSS.

2.2.1. Trạm thu phát gốc BTS

Một BTS bao gồm các thiết bị phát, thu, anten và khối xử lý tín hiệu đặc

thù cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có

thêm một số chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển

đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit). TRAU thực

hiện quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù cho GSM. Đồng thời ở đây cũng

thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ

phận của BTS nhưng cũng có thể được đặt xa BTS, chẳng hạn đặt giữa BSC và

MSC.

BTS có chức năng sau

+ Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến .

+ Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC .

+ Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS.

+ Cung cấp các thiết bị truyền dẫn .

2.2.2. Bộ điều khiển trạm gốc BSC

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh

điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải

phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một phía BSC được nối với BTS

Page 21: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 21

còn phía kia được nối với MSC của NSS. Trong thực tế, BSC là một tổng đài

nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở

giao diện vô tuyến và chuyển giao.

Một BSC trung bình có thể quản lý hàng chục BTS, tạo thành một trạm

gốc. Tập hợp các trạm gốc trong mạng gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện quy

định giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BSC và BTS là giao

diện Abis.

2.3. Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS

Hiện nay OSS được xây dựng theo nguyên lý của mạng quản lý viễn thông

TMN(Telecommunication Management Network). Lúc này, một mặt hệ thống

khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (các

MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS vì thâm nhập đến BTS

được thực hiện qua BSC). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được

nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy. OSS thực hiện ba

chức năng chính là : khai thác và bảo dưỡng mạng, quản lý thuê bao và tính

cước, quản lý thiết bị di động.

Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:

2.3.1. Trung tâm quản lý mạng NMC

NMC được đặt tại trung tâm của hệ thống, chịu trách nhiệm cung cấp chức

năng quản lý cho toàn bộ mạng.

- Giám sát các nút trong mạng.

- Giám sát các trạng thái các bộ phận của mạng.

Page 22: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 22

- Giám sát trung tâm bảo dưỡng và khai thác OMC của các vùng và cung

cấp thông tin đến các bộ phận OMC.

2.3.2. Trung tâm quản lý và khai thác OMC

OMC cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ phận trong

mạng (các BTS, MSC, các cơ sở dữ liệu...). OMC có các chức năng: quản lý cảnh

báo, quản lý sự cố, quản lý chất lượng, quản lý cấu hình và quản lý bảo mật.

2.4. Trạm di động MS

MS là thiết bị đầu cuối chứa các chức năng vô tuyến chung, xử lý giao diện

vô tuyến và cung cấp các giao diện với người dùng (màn hình, loa, bàn phím ...).

Một trạm di động gồm hai phần chính:

2.4.1. Thiết bị máy di động ME

ME có bộ phận đầy đủ phần cứng cần thiết để phối hợp với giao diện vô

tuyến chung, cho phép MS có thể truy cập đến tất cả các mạng. ME có số nhận

dạng là IMEI (International mobile Equipment Identity) nhờ kiểm tra IMEI này

mà ME bị mất cắp sẽ không được phục vụ.

Thuê bao thường chỉ tiếp xúc với ME mà thôi, có 3 loại ME chính:

- Loại gắn trên xe (lắp đặt trong xe, anten ngoài xe).

- Loại xách tay (Anten không được gắn trực tiếp trên thiết bị).

- Loại cầm tay (Anten được gắn trực tiếp trên thiết bị).

2.4.2. Modul nhận dạng thuê bao SIM

SIM là một cái khoá cho phép MS được dùng. Nhưng đó là cái khoá vạn

năng. Dùng để nhận dạng thuê bao và tin tức về dịch vụ mà thuê bao đăng ký. Số

Page 23: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 23

nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI là duy nhất và trong suốt quá trình

người dùng GSM thiết lập đường truyền và tính cước dựa vào IMSI.

SIM cũng có phần cứng, phần mềm cần thiết với bộ nhớ lưu trữ 2 loại tin

tức: Tin tức có thể đọc hoặc thay đổi bởi người dùng và tin tức không thể và

không cần cho người sử dụng biết. Các thông số trong SIM được bảo vệ, Ki

không thể đọc, IMSI không thể sửa đổi.

+ Thông tin cố định:

* Số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI. Thuê bao sẽ được kiểm tra tính

hợp lệ trước khi truy nhập vào mạng thông qua số nhận dạng IMSI được thực

hiện bởi trung tâm nhận thực AuC.

* Mã khoá cá nhân Ki.

+ Thông tin thay đổi:

* Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI.

* Số nhận dạng thuê bao tạm thời TMSI.

Một số TMSI sẽ tương ứng với một IMSI được cấp phát tạm thời để tăng

tính bảo mật cho quá trình báo hiệu giữa MS và hệ thống.TMSI sẽ thay đổi khi

MS cập nhật lại vị trí.

IV. Cấu trúc địa lý của mạng GSM

Mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến

tổng đài cần thiết và cuối cùng tới thuê bao bị gọi ở một mạng di động. Cấu trúc

này rất quan trọng do tính lưu lượng của các thuê bao trong mạng. Trong hệ

thống GSM mạng được chia thành các vùng sau:

Page 24: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 24

Hình 2.3 Cấu trúc địa lý mạng GSM

1. Vùng phục vụ PLMN

Tổng đài vô tuyến cổng( Gate Way _ MSC ) các đường tuyến GSM /

PLMN và mạng PSTN / ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng

đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào GSM / PLMN sẽ được

định tuyến đến một hay nhiều tổng đài được gọi là tổng đài vô tuyến cổng(

GMSC ). GSM làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM / PLMN. Đây

là nơi thực hiện các chức năng định tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi kết cuối di

động .

2. Vùng phục vụ MSC/VLR

MSC( Mobile Service Switching Centre ) Trung tâm chuyển mạch các

nghiệp vụ di động gọi tắt là tổng đài di động. Vùng MSC là bộ phận của mạng

Page 25: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 25

được một MSC quản lý. Để định tuyến cho một cuộc gọi đến thuê bao di động,

đường truyền qua mạng sẽ nối đến MSC vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.

Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó

có thể đặt được như một trạm di động. Nhờ việc trạm MS được ghi ở bộ định vị

tạm trú ( VLR ).

Một vùng mạng GSM / PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục

vụ MSC / VLR.

3. Vùng định vị LA

Mỗi vùng phục vụ MSC / VLR được chia thành một số vùng định vị LA.

Định vị là một phần của phục vụ MSC / VLR mà ở đó trạm di động có thể

chuyển động tự do mà không cần phải nhận thông tin về vị trí cho tổng đài MSC

/ VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là vùng thông báo tìm gọi

sẽ được phát quảng bá để tìm một số thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị LA

được hệ thống sử dụng một thuê bao ở trạng thái hoạt động.

4. Cell( tế bào)

Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì

không cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là vùng đơn vị cơ sở của

mạng, là một vùng được phủ sóng vô tuyến. Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô

tuyến BTS.

Mỗi ô vô tuyến có bán kính từ 350km phụ thuộc vào cấu tạo địa hình và

lưu lượng thông tin. Ở mỗi ô có cấu tạo như sau:

Page 26: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 26

Hình 2.4 Cấu trúc Cell

Các cạnh của ô là những đường có cường độ trường bằng nhau (về mặt lý

thuyết). Nhiễu không phụ thuộc vào khoảng cách tuyệt đối giữa các ô mà chỉ phụ

thuộc vào tỷ số giữa khoảng các ô và bán kính của ô (D/R). Điều này

cho phép co giãn ô một cách linh hoạt mà vẫn bảo đảm nhiễu cho phép, chỉ

cần đảm bảo tỷ số D/R .

V. Băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin di động GSM

Hệ thống GSM làm việc trong băng tần 890 – 960MHz. Băng tần này được

chia làm 2 phần:

- Băng tần lên (Uplink band): 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ

trạm di động đến hệ thống trạm thu phát gốc.

- Băng tần xuống (Downlink band): 935 – 960 MHz cho các kênh vô tuyến

từ trạm thu phát gốc đến trạm di động.

Mỗi băng rộng 25MHz, được chia thành 124 sóng mang. Các sóng mang

cạnh nhau cách nhau 200KHz. Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng biệt, một cho

Page 27: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 27

đường lên, một cho đường xuống. Các kênh này được gọi là kênh song công.

Khoảng cách giữa hai tần số là không đổi và bằng 45MHz, được gọi là khoảng

cách song công. Kênh vô tuyến này mang 8 khe thời gian mà mỗi khe thời gian là

một kênh vật lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động. Ngoài

băng tần cơ sở như trên còn có băng tần GSM mở rộng và băng tần DCS (Digital

Cellular System).

VI. Các dịch vụ trong mạng GSM

1. Dịch vụ thoại

Là dịch vụ quan trọng nhất của GSM. Nó cho phép các cuộc gọi hai hướng

diễn ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một mạng điện thoại nói

chung nào.

Dịch vụ cuộc gọi khẩn là một loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ thoại.

Nó cho phép người dùng có thể liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp như cảnh sát

hay cứu hoả mà có thể có hoặc không SIM Card trong máy di động.

Một dịch vụ khác nữa là VMS, cho phép các bản tin thoại có thể được lưu

trữ rồi lấy ra ở thời điểm bất kỳ.

2. Dịch vụ số liệu

GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều 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 các 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 thiết bị đầu cuối.

Các dịch vụ này chưa thực sự thích hợp với môi trường di động.

Page 28: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 28

Một trong các vấn đề 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 ngắn

Dịch vụ bản tin ngắn khá phù hợp với môi trường di động. Các bản tin

ngắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất nhỏ.

Có hai loại dịch vụ bản tin ngắn:

- Dịch vụ bản tin ngắn truyền điểm - điểm (giữa hai thuê bao). Loại này

cũng chia làm hai loại:

+ Dịch vụ bản tin ngắn kết cuối di động, điểm - điểm (SMS -MO/PP): cho

phép người sử dụng GSM nhận các bản tin ngắn.

+ Dịch vụ bản tin ngắn khởi đầu từ Mobile, điểm - điểm (SMSMI/PP): cho

phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác.

- Dịch vụ bản tin ngắn phát quảng bá: cho phép bản tin ngắn gửi đến máy

di động trong một vùng địa lý nhất định.

4. Các dịch vụ phụ

Các dịch vụ sửa đổi và làm phong phú thêm các dịch vụ cơ bản, chủ yếu cho

phép người sử dụng lựa chọn cuộc gọi đến và đi sẽ được mạng xử lý như thế nào

hoặc cung cấp cho người sử dụng các thông tin cho phép sử dụng dịch vụ hiệu quả

hơn.

Các dịch vụ thường là:

- Chặn hướng cuộc gọi (CB).

Page 29: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 29

- Giữ cuộc gọi (CH).

- Chuyển cuộc gọi (CF).

- Hiển thị số máy chủ gọi (CLIP).

- Cấm hiển thị số máy chủ gọi (CLIR).

- Đợi cuộc gọi (CW).

- Tính cước cho thuê bao.

- Hội nghị (MPTY).

- Nhóm thuê (CUG).

- Cho phép thuê bao chuyển vùng.

- Cho phép thuê bao chuyển mạng.

VII. Giao thức báo hiệu mạng GSM

1. Giao thức báo hiệu

Nhiệm vụ chính của báo hiệu là để thiết lập và xoá kết nối cuộc gọi. Ngày nay

các ứng dụng mới luôn luôn được thêm vào. Trong đó là việc tự động truy cập cơ sở

dữ liệu hoặc Các dịch vụ được mở rộng trên một vùng rộng lớn của mạng viễn

thông.

Page 30: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 30

Hình 2.1: Giao thức báo hiệu trong mạng GSM

Các giao thức thường được sử dụng trong mạng GSM:

Abis: BSC – BTS Um (vô tuyến): MS-BTS

A: BSC – MSC E: MSC – MSC

B: MSC – VLR F: MSC – EIR

C: MSC – HLR G: VLR – VLR

D: VLR – HLR H: HLR – AuC

Page 31: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 31

1.1. Giao diện A

Đây là giao diện giữa MSC và BSC của hệ thống trạm gốc BSS và nó được

sử dụng để truyền các bản tin giữa MSC với BSC và MS. Các bản tin giữa MSC

và MS sử dụng các giao thức sau:

- Giao thức quản lý nối thông CM: Giao thức này được sử dụng để điều

khiển thiết lập, giám sát và giải phóng các cuộc gọi. Đồng thời quản lý các dịch

vụ bổ sung và các dịch vụ bản tin ngắn.

- Giao thức quản lý di động MM: Được sử dụng để quản lý vị trí cũng như

tính bảo mật của trạm di động.

Giao thức CM và MM thuộc lớp 3 và được đặt bên trong MSC. Thay cho

việc sử dụng các bản tin ISDN-UP và MAP thì nó được biến đổi và truyền đi các

bản tin CM và MM. Các bản tin điều khiển cuộc gọi như đăng ký các dịch vụ bổ

sung cũng được sắp xếp ở bản tin MAP trong MSC.

Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc BSSAP là giao thức được sử dụng để

truyền các bản tin CM và MM, để điều khiển trực tiếp BSS như khi MSC yêu

cầu BSC ấn định kênh. BSSAP sử dụng các giao thức MTP và SCCP để truyền

các bản tin sau: Các bản tin liên quan đến MS giữa BSC và MSC, các bản tin

tới/từ MS ở chế độ định hướng theo nối thông và các bản tin phân phối dùng để

phân loại giữa các bản tin BSSAP và DTAP.

1.2. Giao diện Abis

Đây là giao diện giữa BSC và BTS, các bản tin được trao đổi ở giao diện

này có nhiều nguồn gốc và nơi nhận khác nhau như: Các bản tin điều khiển BTS,

các bản tin đi từ MS và các bản tin tới MS từ nhiều nguồn khác nhau của mạng.

Page 32: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 32

Các bản tin lớp 3 từ MS được truyền trong suốt (không bị xử lý) qua BTS và

giao diện A-bis tới BSC. Giao thức quản lý tiềm năng vô tuyến RR nằm trong

BSC dùng để thiết lập, duy trì và giải phóng nối thông các tiềm năng vô tuyến ở

các kênh điều khiển dành riêng. Hầu hết các bản tin ở giao thức RR được truyền

đi trong suốt, nhưng cũng có một số bản tin liên quan mật thiết với BTS thì sẽ

được xử lý tại BTS bởi giao thức quản lý BTS (BTSM) như: Bản tin mật mã thì

khóa mật mã chỉ gửi đến BTS mà không gửi đến MS.

Giao thức được sử dụng ở lớp 2 trên giao diện A-bis là các thủ tục thâm

nhập đường truyền ở kênh D (LAPD). Kênh D là kênh báo hiệu dùng để phân

biệt với kênh B là kênh lưu lượng. Giao thức này có chức năng phát hiện lỗi, sửa

lỗi và định hạn khung bằng cách đưa vào các cờ ở đầu khung và cuối khung.

1.3. Giao diện Um

Đây là giao diện rất quan trọng của hệ thống liên quan chặt chẽ tới tốc độ

đường truyền và chất lượng mạng, là giao diện giữa BTS và MS.

Lớp báo hiệu 1: Đây là lớp vật lý trình bày các chức năng cần thiết để

truyền các luồng bit trên các kênh vật lý ở môi trường vô tuyến. Ở giao diện này

các bản tin được gửi đi liên quan đến ấn định kênh vật lý và các thông tin hệ

thống của lớp vật lý bao gồm:

- Sắp xếp các kênh logic trên các kênh vật lý.

- Mã hóa kênh để sửa lỗi trước FEC.

- Mã hóa kênh để phát hiện lỗi CRC.

- Mật mã hóa.

Page 33: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 33

- Chọn ô ở chế độ rỗi.

- Thiết lập các kênh vật lý dành riêng.

- Đo cường độ trường của các kênh dành riêng và cường độ trường của

trạm gốc xung quanh.

- Thiết lập định trước thời gian và công suất theo sự điều khiển của mạng.

Các cổng mà qua đó lớp này cung cấp dịch vụ cho lớp 2 được gọi là các

điểm thâm nhập dịch vụ SAP. Các cổng này tồn tại dưới dạng khác nhau cho các

bản tin ngắn và cho các bản tin của lớp đường truyền.

Lớp báo hiệu 2: Lớp này sẽ ứng dụng các dịch vụ của lớp báo hiệu 1, với

mục đích là cung cấp đường truyền tin cậy thuê bao và mạng. Giao thức của lớp

này là LAPDm, được xây dựng trên cơ sở giao thức LAPD của ISDN. Tuy nhiên

LAPDm có một vài thay đổi so với giao thức LAPD để phù hợp với môi trường

truyền dẫn vô tuyến và đạt được hiệu suất lớn hơn trong việc tiết kiệm phổ tần

như:

Trong lớp 2 không sử dụng phần kiểm tra tổng, vì mã hóa kênh ở lớp 1 đã

thực hiện chức năng này rồi. Trong lớp 2 thì lại có một số khung điều khiển

mang thông tin về lớp 3 như: SABM và UA. Do đó tiết kiệm được thời gian

truyền dẫn và phổ của tín hiệu.

Lớp báo hiệu 3: Đây là lớp cao nhất của MS đảm bảo các thủ tục báo hiệu

giữa MS và mạng và được chia thành 3 lớp con: Quản lý tiềm năng vô tuyến RR,

quản lý di động MM và quản lý nối thông CM.

Page 34: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 34

- Quản lý tiềm năng vô tuyến RR: Các bản tin của lớp này được đặt bên

trong BSC và được truyền trong suốt qua BTS. Bao gồm các chức năng cần thiết

để thiết lập, duy trì và giải phóng đấu nối các tiềm năng trên các kênh điều khiển

dành riêng:

+ Thiết lập chế độ mật mã.

+ Thay đổi kênh dành riêng khi vẫn ở ô như cũ.

+ Chuyển giao từ một ô này đến một ô khác.

+ Định nghĩa lại tần số sử dụng cho nhảy tần.

- Quản lý di động MM: Lớp con này chứa các chức năng liên quan đến tính

di động của một thuê bao như: Nhận thực, ấn định lại IMSI và nhận dạng trạm di

động bằng cách yêu cầu IMSI hay IMEI.

- Quản lý nối thông CM: Lớp này gồm có 3 phần tử sau: Điều khiển cuộc

gọi CC, đảm bảo các dịch vụ bổ sung SS và đảm bảo các dịch vụ bản tin ngắn.

+ Điều khiển cuộc gọi CC (Call Control): Cung cấp các chức năng và các

thủ tục để điều khiển cuộc gọi ISDN, các chức năng và các thủ tục này đã được

cải tiến để phù hợp với môi trường truyền dẫn vô tuyến. Việc thiết lập lại cuộc

gọi hay thay đổi trong quá trình gọi các dịch vụ mạng như: Thay đổi từ tiếng tới

số liệu và ngược lại là hai thủ tục đặc biệt mới trong CC, hay báo hiệu giữa các

thuê bao.

+ Phần tử đảm bảo các dịch vụ bổ sung SS (Suppliment Service): Xử lý các

dịch vụ bổ sung không liên quan đến cuộc gọi như: Chuyển hướng cuộc gọi khi

không có trả lời, đợi gọi…

Page 35: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 35

+ Phần tử đảm bảo dịch vụ bản tin ngắn SMS (Short Message Service):

Cung cấp các giao thức lớp để truyền tải các bản tin ngắn giữa mạng và thuê bao.

2. Quá trình thiết lập một cuộc gọi trong mạng GSM

2.1. Trạm di động MS thực hiện một cuộc gọi.

MS yêu cầu ấn định kênh: Sau khi thực hiện việc quay số, MS yêu cầu

được ấn định kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH. Khi nhận được yêu cầu này

trạm thu phát gốc BTS sẽ giải mã bản tin. Phần mềm của BSS ấn định kênh điều

khiển dành riêng đứng riêng một mình SDCCH với bản tin ấn định kênh tức thời

gửi trên kênh cho phép truy nhập ngẫu nhiên AGCH.

MS trả lời: MS trả lời bản tin ấn định kênh tức thời trên kênh điều khiển

dành riêng đứng riêng một mình SDCCH. MS sẽ truyền đi các bản tin SABM

(kiểu cân bằng kênh không đồng bộ tổ hợp). Bên trong bản tin SABM bao gồm

các chỉ thị yêu cầu các dịch vụ khác nhau như bản tin yêu cầu thực hiện cuộc gọi

hay cập nhật vị trí. Các bản tin này được xử lý tại trạm gốc BSS và được chuyển

tới trung tâm chuyển mạch MSC thông qua giao diện A-bis.

Yêu cầu nhận thực: Sau khi nhận được các yêu cầu về dịch vụ, trung tâm

chuyển mạch MSC sẽ gửi đi một yêu bản tin yêu cầu nhận thực đối với trạm di

động MS. Các yêu cầu dịch vụ sẽ được gửi tới trạm gốc BSS thông qua đường

báo hiệu CCSN7. Trạm thu phát gốc sẽ làm nhiệm vụ truyền các yêu cầu này tới

MS trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.

MS trả lời nhận thực: Trạm di động MS trả lời yêu cầu nhận thực bằng một

đáp ứng nhận thực. Đáp ứng trả lời nhận thực của MS sẽ được trạm thu phát gốc

BTS chuyển tới trung tâm chuyển mạch MSC trên đường báo hiệu vô tuyến.

Page 36: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 36

Yêu cầu mã hóa: Sau quá trình nhận thực được hoàn thành thì MSC sẽ gửi

đến BSC một lệnh yêu cầu mã hóa quá trình trao đổi thông tin giữa MS và MSC.

Quá trình này có được thiết lập hay không là phụ thuộc vào BSC, và MSC

thiết lập chế độ mã hóa Cipherring Mode là ON hay OFF, nếu là ON thì các

thuật toán hay khóa bảo mật được sử dụng.

Hoàn thành quá trình mã hóa: MS trả lời hoàn thành quá trình mã hóa

bằng cách gửi bản tin thực hiện xong quá trình mã hóa tới MSC.

MS thiết lập cuộc gọi: Trạm di động MS gửi bản tin thiết lập cuộc gọi trên

kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH tới tổng đài di động MSC yêu cầu

dịch vụ thiết lập cuộc gọi.

Yêu cầu ấn định kênh lưu lượng: Sau khi tổng đài MSC nhận được bản tin

yêu cầu thiết lập cuộc gọi thì MSC sẽ gửi lại hệ thống BSS bản tin ấn định kênh

lưu lượng, bản tin này chỉ thị loại kênh lưu lượng yêu cầu là kênh bán tốc hay

toàn tốc hoặc là truyền số liệu. Trạm thu phát gốc BTS sẽ chỉ định và ấn định

cho MS một kênh lưu lượng TCH bằng cách gửi một lệnh ấn định trên kênh

SDCCH.

MS hoàn thành việc ấn định kênh TCH: Để đáp ứng lệnh ấn định thì MS

chiếm lấy kênh TCH và đồng thời gửi bản tin hoàn thành việc ấn định kênh trên

kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH.

Bản tin đổ chuông: MSC gửi bản tin đổ chuông tới trạm di động MS gọi,

bản tin này thông báo cho MS biết hoàn thành việc gọi và có tín hiệu hồi âm

chuông được nghe thấy từ máy MS.

Page 37: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 37

Bản tin kết nối: Khi MS bị gọi nhấc máy trả lời thì một bản tin kết nối

được gửi tới thuê bao gọi, tín hiệu này là trong suốt đối với trạm BSS. Bản tin

kết nối được truyền thông qua kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH. Để trả lời

tín hiệu nối thì MS mở một đường tiếng và truyền đi thông qua kênh FACCH,

bản tin kết nối với tổng đài di động MSC và cuộc gọi được thực hiện.

2.2. Trạm di động MS nhận một cuộc gọi.

Nhắn tin tìm gọi: Khi thuê bao nhận được tín hiệu tìm gọi thì tổng đài di động

MSC sẽ gửi một bản tin “ yêu cầu nhắn tin” đến hệ thống điều khiển trạm gốc BSC.

Khi có tin nhắn đến thì BSC sẽ xử lý bản tin này và truyền chúng trên kênh nhắn tin

PCH.

Thuê bao trả lời: Sau khi thu được bản tin Paging Request thì trạm di động

MS trả lời bằng cách gửi bản tin yêu cầu truyền trên kênh truy nhập ngẫu nhiên

RACH.

Ấn định kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH: Khi nhận được bản

tin ấn định kênh thì BSS sẽ xử lý bản tin và ngay lập tức ấn định một kênh điều

khiển SDCCH. Việc ấn định này sẽ được mã hóa và truyền trên kênh cho phép

truy nhập AGCH. Trạm di động MS được ấn định một kênh SDCCH và truyền

một bản tin kiểu cân bằng không đồng bộ tổng hợp SABM để trả lời nhắn tin.

Mạng sẽ trả lời trên đường lên để thiết lập kết nối vô tuyến lớp thứ hai. Sau khi

được xử lý tại phần BSS thì bản tin trả lời tìm gọi sẽ được gửi tới MSC.

Yêu cầu nhận thực: Sau khi tổng đài di động MSC nhận được bản tin trả

lời tìm gọi thì nó sẽ gửi đi một yêu cầu nhận thực đối với trạm di động MS tới

Page 38: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 38

trạm gốc BSS. Tại đây BSS sẽ làm nhiệm vụ truyền các yêu cầu này tới trạm di

động MS trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.

MS trả lời nhận thực: Trạm di động MS trả lời yêu cầu nhận thực bằng một

đáp ứng nhận thực tới trạm thu phát gốc BTS. Sau đó trạm thu phát gốc BTS

chuyển tới trung tâm chuyển mạch MSC trên đường báo hiệu vô tuyến.

Yêu cầu mã hóa: Sau khi quá trình nhận thực được hoàn thành thì MSC sẽ

gửi đến BSC một lệnh yêu cầu mã hóa quá trình trao đổi thông tin giữa MS và

MSC. Quá trình này được thiết lập phụ thuộc vào BSC và MSC đặt ở chế độ ON

hay OFF.

Hoàn thành quá trình mã hóa: MS trả lời hoàn thành quá trình mã hóa

bằng cách gửi đi bản tin “Hoàn thành chế độ mã hóa” tới MSC.

Bản tin thiết lập: MSC gửi bản tin thiết lập tới MS yêu cầu các dịch vụ.

BSS gửi bản tin thiết lập trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.

MS xác nhận cuộc gọi: Khi MS nhận được bản tin thiết lập cuộc gọi, nó sẽ

gửi đi một bản tin xác nhận cuộc gọi và thông báo cho MSC có thể nhận được

cuộc gọi.

Ấn định kênh: Khi nhận được bản tin xác nhận th. tổng đài di động MSC

gửi đi một bản tin ấn định kênh. Hệ thống trạm gốc BSS nhận được bản tin này,

ấn định kênh lưu lượng TCH và gửi đi bản tin ấn định kênh tới trạm di động MS

trên kênh điều khiển chuyên dụng độc lập SDCCH.

Hoàn thành ấn định kênh: Trạm di động MS chiếm lấy kênh TCH và gửi đi

bản tin hoàn thành việc ấn định kênh trên kênh điều khiển liên kết nhanh

FACCH.

Page 39: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 39

Hệ thống trạm gốc sau khi nhận được bản tin này thì gửi nó tới tổng đài di

động MSC.

Bản tin đổ chuông: MS gửi bản tin đổ chuông tới tổng đài di động MSC

trên kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH. Sau đó tổng đài di động MSC gửi

hồi âm chuông này cho máy chủ gọi.

MS thực hiện kết nối: Khi trạm di động bị gọi trả lời thì nó sẽ gửi bản tin

kết nối trên kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH tới MSC, và thiết lập một

đường thoại đến MS gọi. Bản tin kết nối được truyền qua BSS tới tổng đài di

động MSC trên đường báo hiệu. Bản tin xác nhận kết nối được gửi trả lại tổng

đài di động MSC để tìm đến tổng đài của máy chủ gọi.

Thiết lập cuộc gọi thành công: Kết nối cuộc gọi được thiết lập và cuộc gọi

được diễn ra.

Kết luận chương I:

Để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông đa phương tiện trên

phạm vi toàn cầu đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống GSM sẽ được nâng

cấp từng bước lên thế hệ ba. Thông tin di động thế hệ ba có khả năng cung cấp

dịch vụ truyền thông multimedia băng rộng trên phạm vi toàn cầu với tốc độ cao

đồng thời cho phép người dùng sử dụng nhiều loại dịch vụ đa dạng. Việc nâng

cấp được thực hiện theo các tiêu chí sau:

Là mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện trên

phạm vi toàn cầu. Cho phép hợp nhất nhiều chủng loại hệ thống tương thích trên

toàn cầu.

Page 40: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 40

Có khả năng cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu nhằm hỗ trợ

một dải rộng các dịch vụ từ bản tin nhắn tốc độ thấp thông qua thoại đến tốc độ dữ

liệu cao khi truyền video hoặc truyền file. Nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển

mạch cho thoại, các dịch vụ video và khả năng chuyển mạch gói cho dịch vụ số

liệu. Ngoài ra nó còn hỗ trợ đường truyền vô tuyến không đối xứng để tăng hiệu

suất sử dụng mạng (chẳng hạn như tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit

thấp ở đường lên).

Khả năng thích nghi tối đa với các loại mạng khác nhau để đảm bảo

các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính

năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể vùng phủ sóng của các hệ thống di động.

Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để bảo đảm

sự phát triển liên tục của thông tin di động. Tương thích với các dịch vụ trong

nội bộ IMT-2000 và với các mạng viễn thông cố định như PSTN/ISDN. Có cấu

trúc mở cho phép đưa vào dễ dàng các tiến bộ công nghệ, các ứng dụng khác

nhau cũng như khả năng cùng tồn tại và làm việc với các hệ thống cũ.

Page 41: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 41

Chương II: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN

TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

I. Tổng quan

Giao diện vô tuyến là tên chung của bắt nối giữa trạm di động (MS) và

trạm thu phát gốc(BTS). Giao diện sử dụng khái niệm TDMA với một khung

TDMA cho một tần số song mang. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian (TS-Time

Slot) hướng từ BTS đến MS được định nghĩa là đường xuống và hướng ngược

lại. Tổ chức đa truy nhập bằng cách kết hợp giữa TDMA và FDMA: truyền dẫn

vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm (BURST) chứa hàng trăm bit đã được

điều chế. Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian có đã lâu là 15/26 ms

(577ms) ở một trong kênh tần số có độ rộng 200KHz. Mỗi một kênh tần số cho

phép tổ chức các khung truy nhập theo thời gian, mỗi khung bao gồm 8 khe thời

gian từ 0 đến 7 (TS0, TS1,…, TS7).

Giao diện vô tuyến bao gồm các kênh vật lý và các kênh logic.

1. Kênh vật lý

- Kênh vật lý: được tổ chức theo quan điểm truyền dẫn. Đối với TDMA

GSM kênh vật lý là một khe thời gian ở một sóng mang vô tuyến được chỉ định.

Dải tần số: 890 -915MHz cho đường lên (từ MS đến BTS); 935-960MHz

cho đường xuống (từ BTS đến MS).

Dải thông tần một kênh vật lý là 200KHz, dải tần bảo vệ ở biên là 200KHz.

Vậy GSM900 có 124 dải thông tần bắt đầu từ tần số 890,2 MHz. Mỗi dải thông

tần là một khung TDMA có 8 khe thời gian. Vậy số kênh của GSM là

124*8=992 kênh. Mỗi khe thời gian có độ lâu lớn hơn 577ms. Một khung

Page 42: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 42

TDMA có độ lâu 4,62ms. Ở BTS các khung của TDMA ở tất cả các kênh tần số

được đồng bộ.Đông bộ cũng được áp dụng như vậy ở đường lên, tuy nhiên khối

đầu ra của khung đương lên trễ 3 khung so với khung đường xuống. Nhờ trễ thế

này mà MS có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên

lẫn đương xuống để truyền tin bán song công. Về mặt thời gian, các kênh vật lý

ở một dải thông tần vô tuyến được đánh số khung (Frame Number) từ 0 đến

2715647 trong một siêu siêu khung (3h28ph53,76ms). Một siêu siêu khung có

2048 siêu khung (6,12s).

Mỗi siêu khung được chia thành các đa khung: Đa khung 26 khung (51

siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu 120ms và chứa 26 khung. Các đa

khung này được sử dung cho các kênh TCH, SACCH và FACCH. Đa khung 51

khung (26 siêu khung trên một siêu siêu khung) có độ lâu 235,4ms và chứa 51

khung TDMA. Đa khung này sử dụng cho các kênh BCCH, CCCH và SACCH.

Cấu trúc một cụm (Burst):

Một cụm là một khe thời gian có độ dài 577us. Trong hệ thống GSM tồn

tại 4 dạng cụm khác nhau. Nội dung các cụm (hình 1.8) như sau:

- Cụm bình thường (NB: Normal Burst): cụm này được sử dụng để

mang thông tin về các kênh lưu lượng và các kênh kiểm tra. Đối với kênh lưa

lượng TCH cụm này chứa 144 bit được mã mật mã, 2 bit cờ lấy cắp (chỉ cho

kênh TCH) trong 58 bit thông tin, 2 cặp 3 bit đuôi 000 (tail bíts) để đảm bảo rằng

bộ giải mã viterbi bắt đầu và kết thúc trong một trạng thái đã biết, 26 bit hướng

dẫn (phản ánh tương đối đúng tình trạng truyền sóng cho máy thu từ đó bộ cân

bằng viterbi có thể xây dựng mô hình kênh ở các thời điểm để loại bỏ ảnh hưởng

Page 43: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 43

của nhiễu pha định đa tia) và khoảng bảo vệ 8,25 bit tránh ảnh hưởng của kênh

lân cận. Tổng cộng có 156,25 bits.

- Cụm hiệu chỉnh tần số (FB: Frequency Correction Bits): Cụm này

được sử dụng để đồng bộ tần số cho trạm di động. Cụm chứa 142 bit cố định bằng

0 để tạo ra dịch tần số +67,7kHz trên tần số định danh, 2 cặp 3 bit đuôi 000 chuỗi

bít không này sau khi sau khi điều chế GMSK cho một sóng hình sin hoàn toàn

quanh tần số 68kHz cao hơn tần số sóng mang RF, 8.25 bit dùng cho khoảng bảo

vệ.

- Cụm đồng bộ (SB: Synchronisation Burst): cụm này dùng để đồng

bộ thời gian cho trạm di động. Cụm chứa 2*39 bit thông tin được mật mã hóa để

mang thông tin chi tiết về cấu trúc khung (về số khung (FN)) của khung TDMA

và BSIC (Base Station Identity Code), 2 căp 3 bit đuôi 000 để đảm báo bắt đầu

và kết thúc của khung mang thông tin cấn thiết, burst đồng bộ là burst đầu tiên

mà MS giải điều chế vì lý do này mà chuỗi hướng dẫn kéo dài 64 bit và nó cũng

cho phép lớn hơn độ rộng trễ đa đường, thêm khoảng bảo vệ 8,25 bit.

- Cụm truy nhập (AB: Access Burst): cụm này được sử dụng bởi MS

để truy nhập ngẫu nhiên khởi tạo mạng và chuyển giao. Nó là burst đầu tiên của

đường lên mà BTS sẽ giải điều chế từ một MS đặc thù. Cùng với burst đồng bộ

cụm chứa 41 bit hướng dẫn để kéo dài thoải mái quá trình giải điều chế, cụm

chứa 36 bit thông tin, 8 bit đuôi đầu, 3 bit đuôi cuối và khoảng bảo vệ 68,25 bit

để bù trễ cho sự lan truyền giữa MS và BTS và cũng để phù hợp với cấu trúc một

cụm cho một khe thời gian.

Page 44: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 44

- Cụm giả (DB: Dummy Burst): Cụm giả được phát đi từ BTS trong

một số trường hợp để lấp kín những khe thời gian không hoạt động trên kênh

BCCH. Cụm không mang thông tin và có cấu trúc giống như NB nhưng các bít

mật mã được thay thế bằng các bit hỗn hợp.

2. Kênh logic

Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này

được đặt vào các kênh vật lý. Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền

giữa BTS và MS.

Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH

và các kênh báo hiệu điều khiển CCH.

Hình 2.5 Phân loại kênh logic

Page 45: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 45

2.1. Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng:

Bm hay kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin

tiếng hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s.

Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin

ở tốc độ 11,4 kbit/s.

2.2. Kênh báo hiệu điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:

Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel).

Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).

Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicate Control Channel).

Kênh quảng bá BCH: BCH = BCCH + FCCH + SCH.

Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel): cung cấp tần

số tham chiếu của hệ thống cho trạm MS. FCCH chỉ được dùng cho đường xuống.

Kênh đồng bộ (SCH- Synchronization Channel): mang thông tin để đòng bộ

khung cho trạm di động MS và nhận dạng BTS. SCH chỉ sử dụng cho đường xuống.

Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel): phát

quảng bá các thông tin chung về ô, cung cấp các tin tức sau: Mã vùng định vị

LAC (Location Area Code), mã mạng di động MNC (Mobile Network Code), tin

tức về tần số của các cell lân cận.

Kênh điều khiển chung CCCH: CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông

giữa BTS và MS. Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH.

Page 46: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 46

Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel): đó là

kênh hướng lên để MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu này thể hiện trong

bản tin đầu của MS gửi đến BTS trong quá trình một cuộc liên lạc.

Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel): được BTS truyền xuống để

gọi trạm di động MS.

Kênh cho phép truy nhập AGCH (Access Grant Channel): kênh

hướng xuống, mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênh của

MS để thực hiện một kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao.

Kênh điều khiển riêng DCCH(DCCH- Dedicated Control Channel):

DCCH là kênh dùng cả ở hướng lên và hướng xuống, dùng để trao đổi bản tin

báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký và thiết lập cuộc gọi, phục vụ bảo

dưỡng kênh. DCCH gồm có:

Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình(SDCCH): kênh này chỉ

được sử dụng dành riêng cho báo hiệu với một MS. SDCCH được sử dụng cho

các thủ tục cập nhật và trong quá trình thiết lập cuộc gọi trước khi ấn định kênh

TCH. SDCCH sử dụng cho cả đường xuống lẫn đường lên.

Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH): kênh này liên kết với một

TCH hay một SDCCH. Đây là một kênh số liệu liên tục để mang các thông tin

liên tục như: các bản tin báo cáo đo lường, định trước thời gian và điều khiển

công suất. SACCH sử dụng cho cả đường lên lẫn đường xuống.

Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH): kênh này liên kết với

một TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng

hay số liệu bằng báo hiệu.

Page 47: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 47

Kênh quảng bá tế bào (CBCH- Cell Broadcast Channel): kênh này

chỉ được sử dụng ở đường xuống để phát quảng bá các bản tin ngắn (SMSCB)

cho các tế bào ở CBCH sử dụng cung kênh vật lý như kênh SDCCH.

II. Một số thông số trong mạng GSM.

1. Mức chất lượng tín hiệu RxQual:

Giá trị: 0-7

* Mỗi giá trị tương ứng với số ước tính của lỗi bit trong số bursts.

- RxQual càng lớn thì phản ánh chất lượng vô tuyến càng tồi và ngược lại.

- Với tỷ lệ RxQual <=4 được coi là chấp nhận được; với RxQual >4 thì

chất lượng cuộc thoại bị ảnh hưởng xấu.

Page 48: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 48

2. Mức thu cường độ tín hiệu (ReLev):

- Là mức cường độ tín hiệu thu được tại MS (đường xuống) hoặc BTS

(đường lên).

- Đơn vị: dBm hoặc W (watt).

- ReLex càng lớn thể hiện mức thu càng tôt và ngược lại.

- Khoảng giá trị: ReLex [từ -110 đến -47 dBm], tương ứng với

RXLEV [từ 0 đến 63]. Với mức thu relex < -110 thì giá trị được quy đổi RXLEX

=0, với mức thu rxlex >-47 thì giá trị được quy đổi RXLEX = 63.

- Viettel định nghĩa relex outdoor < -80dBm (RELEX = 30) là sóng

yếu.

3. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (C/I)

- Là tỷ số công suất sóng mang (RF) và công suất nhiễu trên một kênh

tần số vô tuyến.

- Đơn vị: dB.

- Tỷ số C/I tỷ lệ thuận với chất lượng môi trường vô tuyến có chất

lượng tốt, C/I càng lớn thì môt trường truyền càng tốt và ngược lại.

Page 49: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 49

- Mạng GSM chấp nhận C/I >= 9 dB ( tiêu chuẩn Viettel là 12 dB) thì

cho chất lượng tốt truyền vô tuyến. Tỷ lệ C/I thấp thường dẫn đến tỷ lệ lỗi bit

tăng cao (BER), gây ra chất lượng sóng vô tuyến tồi.

Kết luận chương II

Trong chương này, chúng ta đã tìm hiểu về giao diện vô tuyến trong mạng

thông tin di động GSM, bao gồm cấu trúc các cụm, các kênh lưu lượng TCH và

các kênh báo hiệu điều khiển; và một số thông số đánh giá chất lượng như

RxQual, RxLev, C/I.

Page 50: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 50

Chương III: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

I. Tổng quan

Như các bạn đã biết, TEMS có khá nhiều dòng sản phẩm nhưng chủ yếu

sản phẩm phù hợp với đa số khách hàng hiện tại được dựa trên TEMS

Investigation và TEMS Pocket:

- TEMS Investigation: phần mềm đo drive test, hỗ trợ các loại công nghệ

khác nhau:GSM/GPRS/EDGE/WCDMA/HSDPA/HAUPA/cdma2000/EV-

DO/LTE/Wimax, ... Hai chức năng chính của phần mềm này bao gồm:

+ Thu thập số liệu đo thực tế từ thiết bị ngoài (External Equipment, có thể

là máy di động, UE hoặc card dữ liệu);

+ Phân tích, phát hiện lỗi (troubleshooting) trong quá trình đo hoặc sau khi

đo. Do TEMS ban đầu được Ericsson phát triển (hiện tại TEMS là một bộ phận

của Ascom - Thụy Sỹ) nên phần mềm này có khá nhiều template hữu dụng khi

sử dụng trong mạng GSM/WCDMA. Đây cũng là một trong những nguyên nhân

làm TEMS trở nên rất thân thiện với hầu hết kĩ sư, cán bộ kĩ thuật làm về lĩnh

vực này.

- TEMS Pocket: phần mềm rút gọn được cài đặt trong máy di động cầm tay,

rất tiện lợi để sử dụng trong điều kiện bị hạn chế về không gian đi lại. TEMS

Pocket có thể ghi được log-file có hầu hết các chỉ tiêu quan trọng của TEMS

Investigation. Tuy nhiên, do các hạn chế của thiết bị, TEMS Pocket gần như không

hỗ trợ về troubleshooting. Log-fle của TEMS Pocket có thể ghi vào bộ nhớ của máy

hoặc thẻ nhớ.

Page 51: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 51

II. Giới thiệu về TEMS Investigation

TEMS Investigation là một công cụ kiểm tra, phát hiện các bản tin

trên giao diện vô tuyến theo thời gian thực. Nó cho phép bạn giám sát các kênh

thoại cũng như truyền data trên GPRS, EDGE, chuyển mạch kênh (CSD) hay

các kết nối chuyển mạch tốc độ cao (HSCSD). Các phiên data có thể được quản

lý từ trong TEMS Investigation.

TEMS Investigation được trang bị cùng với các chức năng kiểm tra

ưu việt như các phân tích và xử lý.

Dữ liệu được xem xét trong thời gian thực. Điều này tạo cho TEMS

Investigation có thể có các buổi drive test cho khắc phục sự cố, đồng bộ trạng

thái,.. Tất cả dữ liệu có thể được lưu trong logfile cho môc đích xử lý.

1. Cài đặt

1.1. Yêu cầu cấu hình

• PC: Pentium III 800 MHz, 256 MB RAM

• Ports: USB port for hardware key. USB port for Nokia mobile. Two serial

ports for a TEMS mobile (one for TEMS Investigation and one for data

services). One serial port for any other external device.

• Graphics: 1024 _ 768 (SVGA) with at least 16 bit colors (High Color)

• Sound card and loudspeakers for event audio indications

Để đo cho nhiều MS thì cần máy cấu hình mạnh hơn. 2.0 GHz Pentium III

with 512 MB RAM..

Page 52: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 52

Windows XP, 512 MB RAM

1.2. Cài đặt

Cài TEMS Investigation:

- Double-click the file TEMS Investigation GSM 5.0.msi.

- Coppy các file trong folder Aladin vào thừ mục:

C:\WINDOWS\system32\Setup\aladdin.

Cài HASP

1. Install HASPEmulPE-XP_2_33_a002W.EXE

2. Run HASPkey.exe, enter your name & click generate. haspemul.reg will

be created.

3. Double click haspemul.reg and confirm with "Yes".

4. Double click investigation50.reg and confirm with "Yes".

Running TEMS Investigation 5 HASP Emulator

1. Double click "HASP Emulator" icon.

2. Click "HASP Emul" button (the top-left button inside HASP Emulator's

window).

Cài USB driver

Update BIOS: chạy file setup với lưu ý trong quá trình update

không được rời để mất nguồn AC (có file gửi kèm theo).

Page 53: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 53

2. Chạy chương trình

Chạy HASP:

Start _Programs _ HASP Emulator PE V2.33_ HASP Emulator PE V2.33

Chạy TEMS

Start _Programs _ TEMS Products _ TEMS Investigation GSM 5.0

III. Kết nối

1. Giao diện của TEMS Investigation

Page 54: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 54

Workspace and Worksheet

Thực thể lưu tất cả các cửa sổ và thiết lập người sử dụng trong phiên làm

việc gọi là workspace. Chỉ có thể mở duy nhất 1 workspace tại một thời điểm.

Để quản lý các cửa sổ làm việc của bạn thuận lợi, bạn có thể chia workspace của

bạn thành vài worksheet. Có thể tíi 10 worksheets có thể làm làm việc đồng thời.

Toolbar

Chức năng chủ yếu của tất cả các thanh công cụ có thể được sử dụng. Hầu

hết các nút công cụ được phản ánh trên menus.

Navigator

Từ Navigator, bạn có thể mở các cửa sổ trình diện, thay đổi khoảng mầu

cho các đơn vị thông tin và quản lý các worksheet.

Navigator được sử dụng cho việc thiết lập tại bước đầu tiên của một phiên

làm việc.

Menu Bar

Menu phản ánh hầu hết các thanh công cụ.

Status Bar

Thanh Status biểu diễn ký tự và bản tin chỉ ra trạng thái hiện thời của ứng

dụng.

Page 55: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 55

2. Một số thao tác với bản ghi

2.1. Bắt đầu ghi

Click biểu tượng Start Recording trên Record toolbar để bắt đầu ghi

dữ liệu. Hộp thoại xuất hiện sẽ yêu cầu tên bản ghi và nơi lưu trữ OK.

2.2. Dừng bản ghi

Click Stop Recording trên Record toolbar. Logfile sẽ được đóng.

2.3. Một số thao tác với mở lại một bản ghi

Mở lại một logfile đã ghi được thực hiện bằng Replay toolbar

Đầu tiên mở file đã ghi bằng việc kích vào Open, chọn đến logfile

đã mở.

(Đóng bản ghi bằng việc kích vào )

Kích Play

Dừng việc chạy lại bản ghi

Chạy lại bản ghi theo từng bưíc

Chạy nhanh bản ghi

Tua lại bản ghi

Đóng bản ghi

Page 56: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 56

IV. Giao diện với người dùng

1. Chế độ người dùng

Chế độ driving test

Thông tin trình diễn trên màn hình được đọc từ thiết bị ngoài. Trong chế độ

này bạn có thể ghi các bản ghi mới.

Chế độ phân tích

Thông tin trình diễn đươc đọc từ logfile. Trong chế độ này bạn có thể kiểm

tra và phân tích

Lưu ý

- Phải đóng các logfile trước khi kết nối với các thiết bị ngoài.

- Để mở được logfile phải ngắt các kết nối ngoài.

2. Toolbar

2.1 Equipment control toolbar

Ô danh sách lưu tất cả các thiết bị có khả năng kết nối

Biểu diễn nhiệm vụ hiện thời của thiết bị được

lựa chọn trong Ô danh sách.

Indentify Equitment: Quét các cổng COM để tìm thiết bị có khả

năng kết nối

Page 57: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 57

Add Equitment: Có khả năng thêm thiết bị thủ công

Delete Equitment: Ngắt kết nối ngoài

Connect: Kết nối các thiết bị ngoài trong Ô danh sách

Disconect: Ngắt các kết nối các thiết bị ngoài trong Ô danh sách

Start/stop một scan.

Measurement Settings: Thiết lập một scan

Redial: Quay lại cuộc gọi gần nhất

Disable Handover: ngăn cản mọi HO

Lock on channel: Ép MS bắt vào 1 kênh, ép HO tới 1 kênh cô thể.

Reset: Idle mode: Reset chức năng Lock on channel; dedicated

mode: Reset chức năng disable HO và force HO.

Equipment property: Thiết lập đồng thời các đặc tính của MS/GPS.

2.2 Connections Toolbar

Connect all

Disconect all

Page 58: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 58

2.3 Record Toolbar

Start/stop Recording:

Pause/Resume Racording

Swap logfile: đóng logfile hiện tại và ghi bản ghi mới.

2.4 Report toolbar

Generate report: tạo ra báo cáo từ 1 hay 1 vài logfile.

Generate report KPI: tạo ra báo cáo KPI từ mẫu KPI

2.5 File and view toolbar

New workspace

open workspace

Save workspace

Print : In cửa sổ lựa chọn

Print preview

V. Một số của sổ làm việc mặc định của TEMS Investigation.

Trong môi trường làm việc của TEMS Investigation được chia ra làm nhiều

Worksheet khác nhau cho các mục đích làm việc khác nhau. Ta có thể đóng bít

Page 59: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 59

các cửa sổ trong các Worksheet này, cũng như ta có thể thêm các cửa sổ mong

muốn vào các Worksheet này bằng cách: vào Presentation chọn đối tượng

muốn hiển thị. Sau đây là một vài Worksheet chính:

1. GSM

Worksheet này đưa cho ta thông số cơ bản nhất của các thông tin vô tuyến

mạng GSM như: thông số cell serving và neighbour, các tham số trên giao diện

vô tuyến, thông số về kênh vô tuyến đang xử dông hay các biểu đồ cơ bản biểu

thị Rxlevel, Rxqual, SQI…

Page 60: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 60

2. DATA

Đây là worksheet mô tả các thông số dành cho truyền dữ liệu như: kênh vô

tuyến sử dông, loại CS cho GPRS hay EDGE, thông tin dữ liệu đầu vào, tốc độ

truyền dữ liệu…

Page 61: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 61

3. SIGNALLING

Wordsheet này mô tả chủ yếu các các sự kiện trên giao diện vô tuyến, đi

cùng với nó là các bản tin lớp 3 trên giao diện Um.

Page 62: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 62

4. MAP

Cửa sổ này hiện thị các kết quả đo mong muốn hiển thị như

Rxlevel, rxqual,…

Để thay đổi hay điều chỉnh đối tượng hiển thị, kích Add/Edit Theme

để chỉnh sửa.

Để thuận tiện cho quá trình đi đo thì dữ liệu về bản đồ là cần thiết. Do đó

cần thiết phải tập hợp những dữ liệu về bản đồ như bản đồ.

Mở bản đồ

Page 63: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 63

Trong cửa sổ Worksheet Map, kích vào Layer Control: Hộp thoại

Layer control xuất hiện, chọn Add, chỉ đến bản đồ càn hiển thị, OK, chọn

automatic layer, OK.

5. CONFIGURATION

Worksheet này có một số cửa sổ cho nhận diện sự kiện, âm thanh cho sự

kiện và Cửa sổ nhận diện cell. Đó là cellfile.

5.1 Cellfile

Là một file có định dạng *.cell, bao gồm các thông số mô tả của cell

như tên cell, kinh độ, vĩ độ của cell, MCC, MNC, LAC, CI (cell serving và

neighbour), azimuth…. Từ các thông số đo được của MS, TEMS Investigation

chuyển đổi một số thông số trong đó tương ứng víi các thông tin trên Cellfile và

hiển thị trên màn hình.

Hình 2: Mô tả cấu trúc cellfile

Page 64: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 64

Tạo Cellfile: có thể dùng nhiều phần mềm khác nhau để tạo ra

cellfile như: Exert, Mcom2001.

Load cellfile vào TEMS:

View Navagator General Cellfile Load, chỉ đến cellfile cần load

vào TEMS, OK

Mở cellfile (để có thể chỉnh sửa cellfile luôn trong TEMS):

Trong Worksheet Configuration, trong Cell Definition chọn open, chỉ đến

Cellfile muốn mở.

6. CONTROL

Ở worksheet này ta có một số cửa sổ điều kiển, nhưng quan trọng nhất là

cửa sổ Comman Sequence (thiết lập cho chế độ đo thoại).

Page 65: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 65

VI. Ảnh hưởng của nhiễu vào hệ thống GSM

Đối với hệ thống di động GSM nhiễu có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng

truyền sóng di động. Vì vậy việc tìm ra nguyên nhân gây nhiễu và làm giảm thiệt

hại của chúng gây ra là rất quan trọng. Trong thông tin di động nhiễu đồng kênh

ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng thoại, tiếp theo là nhiễu kênh lân cận, còn

nhiễu trắng ảnh hưởng không nhiều như hai loại trên.

Page 66: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 66

1. Nhiễu trắng(White noise).

Nhiễu trắng là một tín hiệu ngẫu nhiên có mật độ phân bố công suất phẳng

nghĩa là tín hiệu nhiễu có công suất bằng nhau trong toàn khoảng băng thông.

Tín hiệu này có tên là nhiễu trắng vì nó có tính chất tương tự với ánh sáng trắng.

Chúng ta không thể tạo ra nhiễu trắng theo đúng lý thuyết vì theo định

nghĩa của nó, nhiễu trắng có mật độ phổ công suất phân bố trong khoảng tần vô

hạn và do vậy nó cũng phải có công suất vô hạn. Tuy nhiên, trong thực tế, chúng

ta chỉ cần tạo ra nhiễu trắng trong khoảng băng tần của hệ thống chúng ta đang

xem xét.

Hình 1: Một tín hiện nhiễu trắng

Lưu ý rằng nhiễu Gaussian (nhiễu có phân bố biên độ theo hàm Gaussian)

không phải là nhiễu trắng. Từ "Gaussan" đề cập đến phân bố xác suất đối với giá

trị (độ lớn) trong khi từ "While" đề cập đến cái cách phân bố công suất tín hiệu

trong miền thời gian hoặc tần số.

Ngoài nhiễu trắng Gaussian chúng ta còn có nhiễu trắng Poisson, Cauchy, ...

Khi miêu tả hệ thống bằng toán học chúng ta hay sử dụng nhiễu AWGN (additive

Page 67: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 67

white Gaussian noise) vì loại nhiễu này dễ tạo ra nhất.

2. Nhiễu đồng kênh (Co-Channel Interference).

Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát trên cùng một tần số hoặc trên

cùng một kênh. Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với

cường độ phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát.

Nhiễu đồng kênh thường gặp trong hệ thống thông tin số cellular, trong đó

để tăng hiệu suất sử dụng phổ bằng cách sử dụng lại tần số. Như vậy có thể coi

nhiễu đồng kênh trong hệ thống cellular là nhiễu gây nên do các cell sử dụng

cùng 1 kênh tần số.

Nhiễu đồng kênh liên quan tới việc sử dụng tần số. Có thể ví dụ trong

mạng GSM: Trong mạng GSM, mỗi trạm BTS được cấp phát một nhóm tần số

vô tuyến. Các trạm thu phát gốc BTS lân cận được cấp phát các nhóm kênh vô

tuyến không trùng với các kênh của BTS liền kề.

Đặc trưng cho loại nhiễu này là tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/I). Tỉ số này

được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn trên cường độ tín hiệu nhiễu

sau lọc cao tần và nó thể hiện mối quan hệ giữa cường độ tín hiệu mong muốn so

với nhiễu đồng kênh từ các BTS khác.

Một số giải pháp để hạn chế loại nhiễu đồng kênh trong các hệ thống

cellular như sau:

Không thể dùng bộ lọc để loại bỏ giao thoa này do các máy phát sử

dụng cùng một tần số.

Page 68: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 68

Chỉ có thể tối thiểu hóa nhiễu đồng kênh bằng cách thiết kế mạng

cellular phù hợp.

Tức là thiết kế sao cho các cell trong mạng có sử dụng cùng nhóm

tần số không ảnh hưởng tới nhau=>khoảng cách các cell cùng tần số phải đủ lớn.

Hình 4: Nhiễu đồng kênh trong hệ thống cellular

3. Nhiễu kênh lân cận (C/A)

Nhiễu kênh lân cận xảy ra khi sóng vô tuyến được điều chỉnh và thu riêng

kênh C song lại chịu nhiễu từ kênh lân cận C-1 hoặc C+1. Mặc dù thực tế sóng

Page 69: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 69

vô tuyến không được chỉnh để thu kênh lân cận đó, nhưng nó vẫn đề nghị một sự

đáp ứng nhỏ là cho phép kênh lân cận gây nhiễu tới kênh mà máy thu đang điều

chỉnh. Tỉ số sóng mang trên kênh lân cận được định nghĩa là cường độ của sóng

mang mong muốn trên cường độ của sóng mang kênh lân cận.

C/A = 10.log(Pc/Pa)

Trong đó :

Pc = công suất thu tín hiệu mong muốn

Pa = công suất thu tín hiệu của kênh lân cận

Giá trị C/A thấp làm cho mức BER cao. Mặc dù mã hoá kênh GSM bao

gồm việc phát hiện lỗi và sửa lỗi, nhưng để việc đó thành công thì cũng có giới

hạn đối với nhiễu. Theo khuyến nghị của GSM, để cho việc quy hoạch tần số

được tốt thì giá trị C/A nhỏ nhất nên lớn hơn - 9 dB.

Khoảng cách giữa nguồn tạo ra tín hiệu mong muốn với nguồn của kênh

lân cận lớn sẽ tốt hơn cho C/A. Điều này có nghĩa là các cell lân cận không nên

được ấn định các sóng mang của các kênh cạnh nhau nếu C/A được đã được đề

nghị trong một giới hạn nhất định.

Một số biện pháp khắc phục

Vấn đề can nhiễu kênh chung là một thách thức lớn với hệ thống thông tin

di động tế bào. Có các phương pháp để giảm can nhiễu kênh chung như:

1. Tăng cự ly sử dụng lại tần số (D).

2. Hạ thấp độ cao anten trạm gốc.

3. Sử dụng Anten định hướng ở BTS (Sector hóa).

Page 70: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 70

Với phương pháp thứ nhất: việc tăng cự ly sử dụng lại tần số D sẽ làm

giảm can nhiễu kênh chung, tuy nhiên khi đó số cell trong mỗi mảng mẫu sẽ

tăng, tương ứng với số kênh tần số dành cho mỗi cell sẽ giảm và như vậy thì

dung lượng phục vụ sẽ giảm xuống.

Phương pháp thứ hai việc hạ thấp anten trạm gốc làm cho ảnh hưởng giữa

các cell dùng chung tần số sẽ được giảm bớt và như vậy can nhiễu kênh chung

cũng được giảm bớt. Tuy nhiên, việc hạ thấp anten sẽ làm ảnh hưởng của các vật

cản (nhà cao tầng…) tới chất lượng của hệ thống trở nên nghiêm trọng hơn.

Phương pháp thứ 3 có hai ích lợi: Một là biện pháp làm giảm can nhiễu

kênh chung trong khi cự ly sử dụng lại tần số không đổi, hai là tăng dung lượng

hệ thống.

VII. Phát hiện, xử lý nhiễu và mô phỏng thực tế

1. Phát hiện, xử lý nhiễu

Mức nhiễu thể hiện tỉ lệ phần trăm lỗi bit và lỗi khung, nó xảy ra trong

trường hợp bị tác động của nguồn nhiễu bên ngoài (nhiễu tạp âm, các loại sóng

điện từ khác do môi trường gây ra) và nguồn nhiễu trong mạng (nhiễu đồng kênh,

cận kênh do quy hoạch tần số không hợp lý, ...). Phần mềm TEMS có thể cho ta

nhận biết sự tác động của nhiễu. Để nhận biết nhiễu qua TEMS chúng ta có thể

quan sát của sổ C/I [MS1]. Khi có C/I Drop, điều này đồng nghĩa với việc chỉ

ra sự có mặt của nhiễu trong sóng mang. Hình vẽ bên dưới mô tả vị trí bị nhiễu

thông qua cửa sổ Line chart hoặc Radio parameters.

Page 71: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 71

Hình 3.2 Phát hiện nhiễu qua Line chart

Nhiễu là một trong những nguyên nhân chính làm giảm chất lượng của mạng

GSM, điều đó dẫn đến chất lượng voice tồi, rớt cuộc gọi sẽ tăng, Handover không

thành công, thiết lập cuộc gọi không thành công,… Đối với nhiễu do phân bố tần

không phù hợp có thể giải quyết được bởi việc làm CR để yêu cầu thay đổi. Nhưng

đối với nhiễu do bên ngoài tác động với cường độ thấp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến

chất lượng mạng của chúng ta và phải tìm ra các biện pháp để xác định nguồn gây

nhiễu.Trên cửa sổ Line Chart chúng ta có thể nhận thấy chất lượng thoại (SQI)

giảm đáng kể ở đường dốc xuống (ở vị trí Poor SQI và RxQual) và tỉ số C/I tồi nhất

trên hai kênh TCH (C/I worst). Ngoài ra chúng ta có thể xem tỉ số C/I rõ hơn ở của

sổ C/I. Khi dự đoán có nhiễu ở vùng biên của trạm hoặc trong vùng phủ của cell

Page 72: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 72

cần giảm tốc độ Drive, bởi vì ở tốc độ cao khó có thể phát hiện được nhiễu, đặc biệt

vùng nhiễu ngang qua rất nhanh. Một số phương pháp có thể cải thiện tình trạng bị

nhiễu trong mạng:

- Thay đổi tần số trên cell phục vụ hoặc cell gây nên nhiễu.

- Downtilt nguồn nhiễu trong trường hợp bị chồng lấn quá nhiềugiữa các

cell.

- Tăng công suất của cell phục vụ và hoặc giảm công suất phát của cell gây

nên nguồn nhiễu.

- Tiến hành điều khiển công suất, hoặc sử dụng phương pháp nhảy tần để cân

bằng nhiễu. Trong trường hợp Driving test phát hiện ra nhiễu, việc đầu tiên là xem

xét việc quy hoạch tần số cho vùng đó và tìm ra nguồn nhiễu có nhiều khả năng

nhất thông qua phần mềm MCOM. Đối với trường hợp nhiễu rất lớn và nghiêm

trọngcó thể sử dụng phương pháp nhảy tần để giảm nhiễu. Khi các giải pháp trên

ít hiệu quả chúng ta có thể sử dụng phương pháp tăng công suất phát để tăng tỉ số

C/I, hoặc giảm công suất của trạm gây nhiễu. Ngoài ra chúng ta có thể Downtilt

của anten để giảm sự chồng lấn giữa các cell.

Page 73: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 73

2. Mô phỏng thực tế

Nhìn vào đồ thị trên, ta thấy cường độ tín hiệu yếu RxLev <-91dBm, thấp

hơn giá trị cho phép là <-80dBm, chất lượng tín hiệu SQI giảm, mức chất lượng

tín hiệu RxQual cao, tỷ lệ lỗi khung (FER) tăng. Như vậy, chất lượng thấp là do

mức thu tín hiệu kém. Điều này có thể làm tăng cuộc gọi bị rớt, chất lượng thoại

kém, tăng lỗi thiết lập cuộc gọi,… Chúng ta cần kiểm tra và khai báo lại tần số

để đảm bảo yêu cầu đề ra.

Page 74: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 74

Nhìn vào đồ thị này ta thấy, sau khi handover cường độ tín hiệu RxLev >-

80dBm, cao hơn giá trị cho phép, chất lượng tín hiệu SQI tăng cao, mức chất

lượng tín hiệu RxQual rất thấp, tỷ lệ lỗi khung (FER) giảm, tỷ lệ C/I giảm. Như

vậy, sau khi honover chất lượng tín hiệu đã được cải thiện rất đáng kể.

Kết luận chương III

Qua chương này, chúng ta đã tìm hiểu các phương pháp xử lý nhiễu trạm

BTS, tìm hiểu phần mềm TEMS Investigation và để phát hiện và phân tích nhiễu

cùng các loại nhiễu ảnh hưởng đến hệ thống thông tin di động GSM và các biện

pháp khắc phục nhiễu, phát hiện và phân tích nhiễu trên thực tế. Qua đó, có biện

pháp khắc phục phù hợp để có thể nâng cao chất lượng dịch vụ thông tin di động

để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của khách hàng.

Page 75: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 75

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Đồ án đã trình bày những nét cơ bản về mạng thông tin di động GSM, cách cài

đặt, hướng dẫn sử dụng Tems và phần mềm MCOM, quy trình đo kiểm mạng vô

tuyến bằng phần mềm tems để từ đó có thể sử dụng mapinfo để đánh giá chất lượng

mạng. Đo kiểm và đánh giá là một công việc khó khăn và đòi hỏi người thực hiện phải

nắm vững hệ thống, cần phải lên lộ trình đo kiểm cụ thể, ngoài ra cũng cần phải có

những kinh nghiệm thực tế và sự trợ giúp của nhiều phương tiện hiện đại để giám sát

và kiểm tra rồi từ đó phân tích và xử lý các lỗi có thể xảy ra tìm hướng giải quyết để

cải thiện nhằm nâng cao chất lượng mạng .

Do kiến thức còn hạn chế và việc hiểu biết các vấn đề dựa trên lý thuyết là chính

nên báo cáo tốt nghiệp của em chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất

mong có được những ý kiến đánh giá, góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án của

em thêm hoàn thiện.

Qua thời gian tìm hiểu và làm đồ án em thấy TEMS là một mảng đề tài rộng và

luôn cần thiết cho các mạng viễn thông hiện tại nói chung và mạng thông tin di động

nói riêng. Nó là cơ sở lý thuyết để phân tích và tiến hành, từ đó hoàn toàn có thể tìm ra

giải pháp để cải thiện cũng như nâng cao chất lượng mạng khoa học nhất. Trong tương

lai nếu được làm việc trong lĩnh vực này, em sẽ tiếp tục có sự nghiên cứu một cách sâu

sắc hơn nữa về đề tài này.

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Hồng Vỹ đã tạo điều kiện

giúp đỡ em trong việc nghiên cứu đồ án. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành

tới các Thầy Cô trong Khoa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Page 76: Mạng Thông Tin Di Động Gsm Và Phương Pháp Xử Lý Nhiễu Trạm Bts

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRẠM BTS

GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1 76