Phan Tich Chat Luong Thoai Mang Gsm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề Tài :

PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG THOẠI

MẠNG GSM

PHẦN A : GIỚI THIỆU

Đồ án tốt nghiệp Trang i

LỜI CẢM ƠN

Trước hết nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Huy

Hùng, người đã tận tình hướng dẫn và đưa ra một phương pháp làm việc khoa

học để đồ án tốt nghiệp hoàn thành đúng thời hạn. Đồng thời chúng em cũng

xin cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Điện Tử – Viễn Thông thuộc trường Đại

học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức quý

báu trong quá trình học tập tại trường.

Để quyển luận văn này hoàn thành còn có sự hỗ trợ và đóng góp

không nhỏ từ phía gia đình và tất cả bè bạn cả về phương diện vật chất lẫn

tinh thần. Nhóm thực hiện vô cùng trân trọng và biết ơn với những sự đóng

góp đó!

Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót trong

quá trình thực hiện. Nhóm thực hiện rất mong nhận được những lời nhận xét

cũng như là các ý kiến đóng góp từ quý Thầy cô và các bạn.

Nhóm thực hiện đồ án cũng xin cảm ơn tất cả bạn bè đã góp ý cho

luận văn này hoàn chỉnh hơn.

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc

Nhóm thực hiện đồ án

Trần Thị Ngọc Duyên

Nguyễn Thị Tươi

Đồ án tốt nghiệp Trang ii

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

Họ và tên sinh viên:

Trần Thị Ngọc Duyên MSSV: 06117012

Nguyễn Thị Tươi MSSV: 06117096

Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông

Tên đề tài: PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG THOẠI MẠNG GSM

1) Cơ sở ban đầu:

............................................................................................................................

............................................................................................................................

............................................................................................................................

............................................................................................................................

2) Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

............................................................................................................................

............................................................................................................................

............................................................................................................................

Các bản vẽ:

............................................................................................................................

............................................................................................................................

............................................................................................................................

3) Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Huy Hùng

4) Ngày giao nhiệm vụ:

5) Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘICHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Ngày ….. tháng ….. năm 2011

Chủ nhiệm bộ mônGiáo viên hướng dẫn

Đồ án tốt nghiệp Trang iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

Tp.HCM , ngày tháng năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

Đồ án tốt nghiệp Trang iv

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

Tp.HCM , ngày tháng năm 2011

Đồ án tốt nghiệp Trang v

Giáo viên phản biện

LỜI NÓI ĐẦUTrong cuộc sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng một vai trò rất quan trọng

và không thể thiếu được. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con

người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ

thuật rất đa dạng và phong phú.

Ngày nay với những nhu cầu cả về số lượng và chất lượng của khách hàng sử

dụng các dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có những phương tiện

thông tin hiện đại nhằm đáp ứng các nhu cầu đa dạng của khách hàng “mọi lúc, mọi

nơi” mà họ cần.

Thông tin di động ngày nay đã trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể

thiếu được của tất cả các nhà khai thác viễn thông trên thế giới. Đối với các khách

hàng viễn thông, nhất là các nhà doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành

phương tiện liên lạc quen thuộc và không thể thiếu được. Dịch vụ thông tin di động

ngày nay đang dần trở thành dịch vụ phổ cập cho mọi đối tượng viễn thông.

Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có

những bước phát triển vượt bậc cả về cơ sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ. Với sự

hình thành nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới đã tạo ra sự cạnh tranh để

thu hút thị phần thuê bao giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ

liên tục đưa ra các chính sách khuyến mại, giảm giá và đã thu hút được rất nhiều

khách hàng sử dụng dịch vụ. Cùng với đó, mức sống chung của toàn xã hội ngày

càng được nâng cao đã khiến cho số lượng các thuê bao sử dụng dịch vụ di động

tăng đột biến trong các năm gần đây.

Các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước hiện đang sử dụng hai công

nghệ là GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di

động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập

Đồ án tốt nghiệp Trang vi

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

truy cập phân chia theo mã). Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống

thông tin di động toàn cầu GSM là Mobiphone, Vinaphone, Viettel và các nhà cung

cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA là S-Fone, EVN, Hanoi Telecom.

Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều

tiện ích hơn cho khách hàng, và cũng đang dần lớn mạnh. Tuy nhiên hiện tại do nhu

cầu sử dụng của khách hàng nên thị phần di động trong nước phần lớn vẫn thuộc về

các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng các thuê bao là áp đảo. Chính

vì vậy việc tối ưu hóa mạng di động GSM là việc làm rất cần thiết và mang một ý

nghĩa thực tế rất cao.

Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong những năm học tập chuyên ngành

Điện Tử - Viễn Thông tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh

cùng với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Huy Hùng, nhóm thực hiện đồ án đã tìm

hiểu, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Phân tích chất lượng

thoại mạng GSM ”.

Nội dung của đồ án bao gồm 3 phần :

Phần A : Giới thiệu

Phần B : Nội dung

Chương 1: Tổng quan về mạng GSM.

Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu.

Chương 3 : Giới thiệu Tems Investigation.

Chương 4 : Phân tích logfile.

Phần C : Phụ lục và tài liệu tham khảo

Trong quá trình thực hiện đề tài, người thực hiện có những hạn chế về khả năng và

còn nhiều sai sót , rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè .

Nhóm thực hiện đồ án:

Trần Thị Ngọc Duyên

Đồ án tốt nghiệp Trang vii

Nguyễn Thị Tươi

Đồ án tốt nghiệp Trang vii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................i

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI................................................................................ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN....................................................iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.......................................................iv

LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................v

MỤC LỤC...............................................................................................................vii

MỤC LỤC HÌNH....................................................................................................xii

MỤC LỤC BẢNG...................................................................................................xv

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM.....................................................1

1.1 Giới thiệu chung về mạng GSM.........................................................................1

1.2 Cấu trúc mạng GSM...........................................................................................2

1.2.1 Các thành phần chức năng trong hệ thống..................................................2

1.2.1.1 Trạm di động (MS - Mobile Station)....................................................3

1.2.1.2 Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem)..............................3

1.2.1.3 Phân hệ chuyển mạch (SSS- Switching Subsystem)............................5

1.2.1.4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)................................................9

1.2.2 Phân cấp vùng phục vụ.............................................................................10

1.2.3 Cấu trúc lớp và giao thức..........................................................................13

1.2.4 Các giao diện trong mạng GSM...............................................................14

1.2.5 Giao diện vô tuyến....................................................................................16

1.2.5.1 Băng tần trong GSM 900....................................................................16

1.2.5.2 Phân cấp cấu trúc khung....................................................................17

1.2.5.3 Cấu trúc BURST.................................................................................18

1.2.5.4 Phân kênh trong GSM.........................................................................18

1.2.6 Các mã nhận dạng sử dụng trong hệ thống GSM.....................................22

Đồ án tốt nghiệp Trang viii

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG TÍN HIỆU .......................................................................................................................29

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại...................................................29

2.1.1 Nhiễu đồng kênh.......................................................................................29

2.1.2 Nhiễu kênh lân cận....................................................................................31

2.1.3 Phân tán thời gian......................................................................................32

2.1.4 Nhiễu giữa các hệ thống............................................................................33

2.1.5 Fading........................................................................................................33

2.2 Một số kỹ thuật tăng chất lượng hệ thống:.....................................................34

2.2.1 Điều khiển công suất thu phát của MS và BTS:.......................................34

2.2.2 Truyền phát gián đoạn (DTX):.................................................................34

2.2.3 Nhảy tần:...................................................................................................35

2.2.4 Chia cell....................................................................................................35

2.2.5 Độ cao và góc nghiêng của anten (down tilt):...........................................37

2.2.6 Tái sử dụng tần số.....................................................................................37

2.2.7 Kỹ thuật chuyển giao................................................................................38

2.2.7.1 Chuyển giao.......................................................................................38

2.2.7.2 Nguyên nhân chuyển giao...................................................................39

2.2.7.3 Phân loại Handover.............................................................................39

2.2.7.4 Khởi tạo thủ tục Handover.................................................................42

2.2.7.5 Quy trình chuyển giao cuộc gọi:.........................................................42

CHƯƠNG 3: GIỚI TEMS INVESTIGATION....................................................47

3.1 Giới thiệu chung................................................................................................47

3.2 Tems Investigation............................................................................................47

3.2.1 Giới thiệu...................................................................................................47

3.2.2. Chức năng................................................................................................48

3.3 Cách kết nối các thiết bị...................................................................................48

3.3.1 Sơ đồ kết nối nguyên lý.............................................................................48

3.3.2 Sơ đồ kết nối thực tế..................................................................................49

Đồ án tốt nghiệp Trang ix

3.4 Giới thiệu về các cửa sổ chức năng của Tems................................................50

3.4.1 Một số cửa sổ GSM...................................................................................50

3.4.2 Current Channel........................................................................................51

3.4.3 Radio Parameters......................................................................................53

3.4.4 Line Chart..................................................................................................54

3.4.6 Serving + Neighbors.................................................................................56

3.4.7 Cửa sổ map................................................................................................57

3.5 Một số thông số chính sử dụng trong Tems....................................................57

3.5.1 Mức thu cường độ tín hiệu (RxLev).........................................................57

3.5.2 Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (C/I)...................................................................57

3.5.3 Mức chất lượng tín hiệu (RxQual)............................................................58

3.5.4 FER...........................................................................................................59

3.5.5 Chỉ số chất lượng thoại (SQI)...................................................................59

3.6 Các thông số KPI...............................................................................................59

3.6.1 Tỷ lệ nghẽn kênh SDCCH.........................................................................59

3.6.2 Tỷ lệ rớt kênh SDCCH.............................................................................60

3.6.3 Tỷ lệ ấn định kênh TCH không thành công..............................................60

3.6.4 Tỷ lệ nghẽn kênh lưu lượng TCH ở mức nghẽn vô tuyến........................60

3.6.5 Tỷ lệ rớt cuộc gọi......................................................................................60

3.6.6 Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công...........................................................60

3.6.7 Tỷ lệ cuộc gọi thành công.........................................................................61

3.6.8 Tỷ lệ chuyển giao ra thành công...............................................................61

3.6.9 Tỷ lệ chuyển giao vào thành công.............................................................61

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LOGFILE.................................................................62

4.1 Các bước chạy lại logfile...................................................................................62

4.2 Các chế độ đo.....................................................................................................67

4.2.1 Chế độ Idle................................................................................................67

4.2.2 Chế độ Dedicated......................................................................................68

4.2 Phân tích và khuyến nghị điều chỉnh..............................................................69

4.2.1 Vùng phủ sóng..........................................................................................69

4.2.2 Vấn đề về nghẽn........................................................................................70

Đồ án tốt nghiệp Trang x

4.2.3 Nhiễu.........................................................................................................70

4.2.4 Chuyển giao..............................................................................................71

4.3 Tổng hợp các vấn đề khi phân tích chất lượng thoại từ logfile.....................72

4.3.1 Vùng phủ sóng quá xa...............................................................................72

4.3.2 Vùng phủ không có cell phủ sóng vượt trội..............................................72

4.3.3 Vùng sóng phủ yếu....................................................................................74

4.3.4 Vùng phục vụ không đúng hướng anten...................................................75

4.3.5 Vùng phủ không có cell phục vụ...............................................................76

4.3.6 Missing Neighbour....................................................................................77

4.3.7 Sự cố handover..........................................................................................78

4.3.8 Trường hợp không thực hiện được Handover..........................................79

4.3.9 Trường hợp Ping Pong Handover.............................................................80

4.3.10 Nhiễu tần số.............................................................................................81

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI..............................................83

PHỤ LỤC.................................................................................................................84

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................92

Đồ án tốt nghiệp Trang xi

Đồ án tốt nghiệp Trang xii

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1: Mô hình hệ thống thông tin di động GSM.................................................2

Hình 1.2: Các thành phần trong khối BTS..................................................................4

Hình 1.3: Khối TRAU.................................................................................................5

Hình 1.4: Bộ định vị thường trú HLR.........................................................................6

Hình 1.5: Bộ định vị tạm trú VLR..............................................................................7

Hình 1.6:Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR................................................................8

Hình 1.7: Trường hợp ME thuộc Black List...............................................................8

Hình 1.8: Khối trung tâm nhận thực AuC...................................................................9

Hình 1.9: Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)......................................................9

Hình 1.10: Cấu trúc địa lý của mạng GSM...............................................................10

Hình 1.11: Các vùng phục vụ (MSC/VLR) I-IV của GSM/PLMN..........................11

Hình 1.12: Vùng định vị LAI và vùng phụcvụ MSC/VLR......................................12

Hình 1.13: Chia cell trong vùng định vị...................................................................12

Hình 1.14: GSM dưới ấu trúc lớp và giao thức........................................................13

Hình 1.15: Giao diện trong mạng GSM....................................................................14

Hình 1.16: Dải tần trong GSM 900...........................................................................16

Hình 1.17: Cấu trúc khung........................................................................................17

Hình 1.18: Cấu trúc của Normal Burst....................................................................18

Hình 1.19: Mỗi khe thời gian là một kênh vật lý......................................................19

Hình 1.20: Phân loại kênh lưu lượng........................................................................20

Hình 1.21: Kênh điều khiển......................................................................................21

Đồ án tốt nghiệp Trang xiii

Hình 1.22: Mã xác định khu vực LAI.......................................................................23

Hình 1.23: Mã nhận dạng trạm gốc BSIC.................................................................24

Hình 1.24: Số thuê bao ISDN của máy di động........................................................24

Hình 1.25: Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu.....................................................25

Hình 1.26: Nhận dạng thiết bị di động quốc tế.........................................................26

Hình 2.1: Nhiễu đồng kênh.......................................................................................29

Hình 2.2: Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I.......................................................................30

Hình 2.3: Sự phân tán thời gian................................................................................32

Hình 2.4: Phân chia Cell...........................................................................................36

Hình 2.5: Tái sử dụng tần số.....................................................................................38

Hình 2.6: Chuyển giao trong hệ thống di động tế bào..............................................38

Hình 2.7 Intra-cell Handover...................................................................................40

Hình 2.8: Inter-cell Handover..................................................................................40

Hình 2.9: Intra-MSC Handover...............................................................................41

Hình 2.10: Inter-MSC Handover..............................................................................41

Hình 2.11: Trong lúc kết nối, MS vẫn tiếp tục đo đạc mức thu và chất lượng truyền

dẫn của cell phục vụ và những cell xung quanh.......................................................43

Hình 2.12: Quyết định chuyển giao_Handover Decision........................................43

Hình 2.13: BSC khai báo thông tin với MSC...........................................................44

Hình 2.14: MSC2 yêu cầu VLR cung cấp một mã HON và kênh vô tuyến từ BSC.

...................................................................................................................................45

Hình 2.15: MSC1 chuyển mạch kết nối cho MS trên kênh lưu lượng thiết lập với

MSC2........................................................................................................................45

Hình 2.16: Kết nối với BTS cũ được giải phóng.....................................................46

Hình 3.1: Sơ đồ kết nối nguyên lý............................................................................49

Đồ án tốt nghiệp Trang xiv

Hình 3.2: Sơ đồ kết nối thực tế.................................................................................49

Hình 3.3: Một số cửa sổ GSM..................................................................................50

Hình 3.4 : Cửa sổ Current Channel...........................................................................51

Hình 3.5: Cửa sổ thông số vô tuyến Radio Parameters............................................53

Hình 3.6: Biểu đồ Line Chart của hệ thống GSM....................................................54

Hình 3.7: Cửa sổ Events..........................................................................................55

Hình 3.8: Cửa sổ cell quản lý và những cell lân cận................................................56

Hình 3.9 : Cửa sổ map..............................................................................................57

Đồ án tốt nghiệp Trang xv

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 3.1: Bảng tỷ lệ tương ứng giữa RxQual và BER.............................................58

Bảng 3.2: Bảng giá trị SQI........................................................................................59

PHẦN B : NỘI DUNG

Đồ án tốt nghiệp Trang 1

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM

1.1 Giới thiệu chung về mạng GSM

Quá trình phát triển của mạng thông tin đã trải qua các giai đoạn sau:

- Giai đoạn thứ nhất: Sau 1946, khả năng phục vụ nhỏ, chất lượng không cao,

giá cả đắt.

- Giai đoạn thứ hai: Từ 1970 – 1979, cùng với sự phát triển của các thiết bị

điện tử tổ hợp cỡ lớn và các bộ vi xử lý, ta có thể thực hiện được một hệ thống phức

tạp hơn. Bởi vì vùng phủ sóng của anten phát của các máy di động bị hạn chế nên

hệ thống được chia thành một vài trạm nhận cho một trạm phát.

- Giai đoạn thứ ba: Từ1979 -1990, là mạng tổ ong tương tự. Các trạm thu phát

được đặt theo các ô tổ ong. Mạng này cho phép sử dụng lại tần số và cho phép

chuyển giao giữa các ô trong cuộc gọi. Tất cả các mạng trên dựa trên mạng truyền

điện thoại tương tự băng điều chế tần số. Chúng sử dụng tần số 450 hoặc 900 Mhz.

Vùng phủ sóng của nó chỉ ở mức quốc gia và phục vụ được vài trăm thuê bao.

- Giai đoạn thứ tư: Từ đầu những năm 1980, sau khi các hệ thống NMT đã hoạt

động thành công thì nó cũng biểu hiện một số hạn chế về số lượng thuê bao, thiết bị

của mạng này không thể truy nhập vào mạng khác, vốn đầu tư quá lớn. Tất cả

những hạn chế trên dẫn đến một nhu cầu là phải thiết kế một hệ thống loại mới được

làm theo kiểu chung để có thể dùng cho nhiều nước. Năm1988, viện tiêu chuẩn viễn

thông châu âu – ETSI (Europe Telecommunication Standard Institute) đã thành lập

nhóm đặc trách di động – GSM (Groupe Special Mobile). GSM còn có nghĩa là hệ

thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile Communication). GSM

là tiêu chuẩn điện thoại di động số toàn châu Âu sử dụng dải tần số 900Mhz.

Năm 1990, Vương quốc Anh đưa ra hệ thống DCS (Digital Cellular System).

DCS dựa trên hệ thống GSM với việc sử dụng tần số 1800Mhz.

Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ viễn thông mới,

các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ thứ ba. Ở thế hệ thứ ba này, các

Chương 1 : Tổng quan về mạng GSM


hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có

khả năng phục vụ ở tốc độ lên đến 2Mbit/s.

1.2 Cấu trúc mạng GSM

1.2.1 Các thành phần chức năng trong hệ thống

Hình 1.1: Mô hình hệ thống thông tin di động GSM.

Cấu trúc của hệ thống GSM có thể được chia làm 3 hệ thống con:

- Hệ thống con trạm gốc ( BSS – Base Station Subsystem) : gồm BTS và

BSC.

- Hệ thống con chuyển mạch mạng ( NSS – Network Switching

Subsystem): gồm MSC/GMSC, HLR, VLR, EIR, AUC.

- Hệ thống con vận hành bảo dưỡng mạng di động và quản lý ( OSS –

Operation and Support Subsystem )

Ngoài ra trong mạng còn có các thuê bao khác được gọi là MS.



1.2.1.1 Trạm di động (MS - Mobile Station)

- Là thiết bị cầm tay trong mạng di động GSM, thực hiện chức năng thu và

phát tín hiệu vô tuyến với một BTS (trong vùng phủ sóng).

- Đối với hệ thống GSM, một MS gồm hai thành phần là: ME ( Mobile

Equipment) và SIM ( Subcriper Indentity Module ).

ME ( Mobile Equipment )

- Là thiết bị cứng thực hiện chức năng thu phát tín hiệu, nó tương đối thông

minh và được điều khiển bởi một chương trình bên trong máy.

- Có khả năng tự điều chỉnh công suất phát, do đó tiết kiệm pin và hạn chế

hiện tượng “near and far”.

- ME trở thành MS chỉ khi nào SIM được chèn vào trong ME.

- Mỗi ME chứa 1 số IMEI dùng để nhận dạng thiết bị. Số IMEI là duy nhất

cho tất cả các MS trên toàn thế giới.

SIM ( Subcriber Indentity Module)

- Là một thẻ chip, bên trong có bộ nhớ để lưu trữ thông tin cá nhân của

thuê bao và thông tin của nhà cung cấp dịch vụ.

- Trong quá trình hoạt động, MS sử dụng các thông tin có sẵn trong SIM.

1.2.1.2 Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem)

Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm:

- TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và

phối hợp tốc độ.

- BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.

- BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc.



Khối BTS (Base Tranceiver Station)

Một BTS bao gồm các thiết bị thu /phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten và bộ

phận mã hóa và giải mã giao tiếp với BSC.

Hình 1.2: Các thành phần trong khối BTS.

BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi

thông tin với MS qua giao diện vô tuyến. Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực

vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell).

Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit)

Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các

kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s)

trước khi chuyển đến tổng đài. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải

mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại 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 cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC.



Hình 1.3: Khối TRAU.

Khối BSC (Base Station Controller)

Bộ điều khiển trạm gốc BSC thực hiện các chức năng sau:

• Điều khiển một số trạm BTS: xử lý các bản tin báo hiệu, điều khiển,

vận hành và bảo dưỡng đi hoặc đến BTS

• Khởi tạo kết nối.

• Điều khiển chuyển giao.

• Kết nối đến MSC, BTS, và OMC.

1.2.1.3 Phân hệ chuyển mạch (SSS- Switching Subsystem)

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các khối chức năng sau:

- Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC

- Thanh ghi định vị thường trú HLR

- Thanh ghi định vị tạm trú VLR

- Trung tâm nhận thực AuC

- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR

Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của

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

động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người

sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.



Trung tâm chuyển mạch di động MSC

Tổng đài di động MSC (Mobile services Switching Center) thường là một

tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. MSC

thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết

nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC giao tiếp với

phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC

(Gateway MSC).

Chức năng chính của tổng đài MSC:

- Xử lý cuộc gọi (Call Processing)

- Điều khiển chuyển giao (Handover Control)

- Quản lý di động (Mobility Management)

- Tương tác mạng IWF(Interworking Function): qua GMSC

Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register)

HLR là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao,

các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. HLR không phụ

thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của

thuê bao.

Hình 1.4: Bộ định vị thường trú HLR.

HLR bao gồm:

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN.

- Các thông tin về thuê bao



- Danh sách các dịch vụ mà MS được sử dụng và bị hạn chế

- Số hiệu VLR đang phục vụ MS

Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)

Hình 1.5: Bộ định vị tạm trú VLR.

VLR là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng

phục vụ của MSC. Mỗi MSC có một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC.

Ngay cả khi MS lưu động vào một vùng MSC mới. VLR liên kết với MSC sẽ yêu

cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở

vùng MSC nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các

thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể coi VLR

như một HLR phân bố. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng

MSC. Nhưng khi thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số

liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị.

Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông

tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu

HLR.

VLR bao gồm:

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI.

- Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS

- Danh sách các dịch vụ mà MS được và bị hạn chế sử dụng

- Trạng thái của MS ( bận: busy; rỗi: idle)Chương 1 : Tổng quan về mạng GSM


Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register)

Hình 1.6:Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR.

EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng

di động quốc tế (IMEI-International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu

về phần cứng của thiết bị. Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:

- Nếu ME thuộc danh sách trắng ( White List ) thì nó được quyền truy nhập

và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký.

- Nếu ME thuộc danh sách xám ( Gray List ), tức là có nghi vấn và cần

kiểm tra. Danh sách xám bao gồm những ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất

thiết bị) nhưng không nghiêm trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống

- Nếu ME thuộc danh sách đen ( Black List ), tức là bị cấm không cho truy

nhập vào hệ thống, những ME đã thông báo mất máy.

Hình 1.7: Trường hợp ME thuộc Black List.



Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center)

Hình 1.8: Khối trung tâm nhận thực AuC.

AuC được nối đến HLR, chức năng của AuC là cung cấp cho HLR các tần số

nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đường vô tuyến cũng được

AuC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho

từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AuC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác khi

thuê bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu

cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép.

1.2.1.4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)

Hình 1.9: Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS).

OSS (Operation and Support System) thực hiện 3 chức năng chính:



- Khai thác và bảo dưỡng mạng.

- Quản lý thuê bao và tính cước.

- Quản lý thiết bị di động.

1.2.2 Phân cấp vùng phục vụ

Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi

đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Ở một mạng di động, cấu

trúc này rất quạn trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. Trong hệ

thống GSM, mạng được phân chia thành các phân vùng sau

Hình 1.10: Cấu trúc địa lý của mạng GSM.

Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network)

Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng

trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ.

Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác

(cố định hay di động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các

cuộc gọi vào hay ra mạng GSM/PLMN đều được định tuyến thông qua tổng đài vô

tuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile Service Switching Center). G-MSC làm

việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN.



Vùng phục vụ MSC/VLR

Vùng MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định tuyến

một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới

thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi

định vị tạm trú VLR.

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

MSC/VLR.

Hình 1.11: Các vùng phục vụ (MSC/VLR) I-IV của GSM/PLMN.

Vùng định vị (LA - Location Area)

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

vị là nơi trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cập nhật thông tin về vị

trí cho tổng đài MSC/VLR. Vùng định vị là vùng mà ở đó một thông báo tìm gọi sẽ

được phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị có thể có một số ô

và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chỉ phụ thuộc vào một MSC/VLR.



Hình 1.12: Vùng định vị LAI và vùng phụcvụ MSC/VLR.

Cell (Tế bào hay ô)

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 đơn vị cơ sở của mạng, là

một vùng phủ sóng vô tuyến được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI).

Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS.

Hình 1.13: Chia cell trong vùng định vị.



1.2.3 Cấu trúc lớp và giao thức

Hình 1.14: GSM dưới ấu trúc lớp và giao thức.

Giao thức báo hiệu trong GSM chia thành ba lớp tổng quát, phụ thuộc vào giao

tiếp như trong hình trên.

- Lớp một là lớp vật lý dùng giao tiếp không trung.

- Lớp hai là lớp liên kết dữ liệu. Thông qua giao tiếp Um, lớp liên kết dữ

liệu là một phiên bản sửa đổi của giao thức LAPD (các thủ tục truy tìm ở

kênh D) sử dụng ISDN gọi là LAPDm (các thủ tục truy cập đường truyền

ở kênh Dm). Thông qua giao tiếp A, lớp hai sử dụng phần truyền bản tin

(MTP) của hệ thống báo hiệu số 7.

- Giao thức báo hiệu GSM ở lớp ba được chia thành ba lớp con:

• RR (Radio Resource management)_ Quản lý tài nguyên vô tuyến:

điều khiển thiết lập, duy trì, hủy kết nối MS và MSC và cố định gồm

cả chuyển giao.

• MM (Mobility Management)_Quản lý di động: quản lý việc cập nhật

vị trí và thủ tục đăng ký cũng như bảo mật và nhận thực.

• CM (Communication Management) Quản lý truyền tin : điều khiển

cuộc gọi tổng quát, và quản lý các dịch vụ bổ sung và dịch vụ bản tin

ngắn.



1.2.4 Các giao diện trong mạng GSM

Hình 1.15: Giao diện trong mạng GSM.

Giao diện vô tuyến(Um)

Giao diện vô tuyến Um là giao diện giữa BTS và MS. Đây là giao diện quan

trọng nhất, quyết định lớn nhất đến chất lượng dịch vụ mạng GSM.

Giao diện này cung cấp một số lượng các kênh lôgic. Thông tin về người sử

dụng (thoại, dữ liệu) được truyền dẫn qua các kênh thông tin.

Giao diện Abis

Giao diện Abis là giao diện giữa BTS và BSC. Giao diện này được sử dụng để

trao đổi thông tin thuê bao (thoại, số liệu..) và thông tin điều khiển (báo hiệu, đồng

bộ..). BSC kiểm soát BTS qua giao diện này.

Giao diện A

Giao diện A là giao diện giữa MSC và BSC, qua bộ chuyển đổi mã TRAU.

Giao diện B

Giao diện B là giao diện giữa MSC và VLR đã được tiêu chuẩn hoá ở GSM

pha 1. Giao diện này sử dụng CCS7 để trao đổi số liệu giữa MSC và VLR, như các

số liệu về quyền truy nhập của thuê bao, số nhận dạng các thuê bao vãng lai, và các

số liệu cần trao đổi giữa tổng đài và thuê bao trong thời gian nối mạch…



Giao diện C

Giao diện C là giao diện giữa MSC và HLR. Giao diện này sử dụng CCS7 và

được quy định phần ứng dụng riêng cho GSM-MAP. MSC sử dụng giao diện này

để truy nhập HLR lấy số liệu.

Giao diện D

Giao diện D là giao diện giữa VLR và HLR. Giao diện này sử dụng MAP để

trao đổi số liệu về các thuê bao di động giữa các cơ sở của VLR và HLR như:

- Các tham số về quyền truy nhập mạng của thuê bao.

- Tái thiết lập lại số liệu của thuê bao trong VLR khi cần thiết.

- Khi có cuộc gọi từ mạng PSTN vào mạng GSM, HLR sẽ chuyển yêu cầu của

G-MSC về MSRN cho VLR.

- Thiết lập mới các số liệu của thuê bao cho VLR khi MS di chuyển từ vùng

phục vụ khác tới.

- Xử lý và lưu giữ các thông tin liên quan đến dịch vụ phụ khi có thuê bao nào

đó yêu cầu.

Giao diện E

Giao diện E là giao diện giữa các tổng đài trong mạng GSM. Giao diện E được

sử dụng để thiết lập các cuộc nối giữa các thuê bao thuộc vùng kiểm soát của các

tổng đài khác nhau.

Giao diện F

Giao diện F là giao diện giữa EIR và MSC. Giao diện F sử dụng MAP để MSC

trao đổi số liệu về việc nhận dạng thiết bị thuê bao quốc tế IMEI với các cơ sở dữ

liệu đã được ghi sẵn trong EIR khi cần kiểm tra các thuê bao MS.

Giao diện G



Giao diện G là giao diện giữa các VLR. Giao diện này được các VLR sử dụng

để trao đổi số liệu về MS trong quá trình tạo lập và lưu giữ hộ khẩu tạm trú của các

MS đó. Giao diện G sử dụng CCS7 với phần ứng dụng MAP để trao đổi những

thông tin như:

- Gửi các yêu cầu về IMSI từ VLR cũ sang VLR mới.

- Gửi các yêu cầu về tham số quyền truy nhập của thuê bao từ VLR này sang

VLR khác khi di chuyển giữa hai MSC tương ứng.

Giao diện Ater

Giao diện Ater là giao diện giữa BSC và TRAU, thông qua giao diện này TRAU

sẽ chuyển các kênh Traffic từ BSC có tốc độ 13Kb/s thành kênh tiêu chuẩn có tốc

độ 64Kb/s và ngược lại.

1.2.5 Giao diện vô tuyến

1.2.5.1 Băng tần trong GSM 900

Hình 1.16: Dải tần trong GSM 900.

Hệ thống thông tin di động GSM 900 dùng băng tần xung quanh băng tần

900MHz (890 – 960MHz) được chia thành 2 dãy tần:

- Dãy tần từ 890 – 915 MHz dùng cho đường lên tứ MS đến BTS (uplink).

- Dãy tần từ 935 – 960 MHz dùng cho đường xuống từ bts đến MS

(downlink).

- Tất cả có 124 tần số sóng mang.



- Khoảng cách giữa hai sóng mang đường lên và đường xuống là 45 MHz.

- Khoảng cách giữa 2 sóng mang cùng chiều là 200 KHz.

1.2.5.2 Phân cấp cấu trúc khung

Hình 1.17: Cấu trúc khung.

Một siêu siêu khung được chia thành 2048 siêu khung với thời gian là 6,12s.

Siêu khung lại được chia thành các đa khung, có hai loại đa khung:

- Đa khung 26 khung chứa 26 khung TDMA. Đa khung này được sử dụng để

mang TCH (và SACCH cộng FACCH). 51 đa khung này tạo nên một siêu khung.

- Đa khung 51 khung chứa 51 khung TDMA. Đa khung này sử dụng để

mang BCH và CCH. 26 đa khung này tạo nên một siêu khung.



1.2.5.3 Cấu trúc BURST

Burst là đơn vị phát của GSM. Một burst thông thường (Normal Burst_NB)

chứa hai gói58 bit (57 bit dữ liệu được mã hóa + 1 bit lấy cắp S (Stealing bit)) và

một chuỗi huấn luyện 26 bit. Ba bit đuôi T được thêm vào mỗi bên. (Xem hình 1.8).

Hình 1.18: Cấu trúc của Normal Burst.

Bit đuôi TB (Tail Bits): Các bit đuôi TB luôn là “0,0,0” giúp bộ cân bằng xác

định đầu và cuối mẫu bit.

Các bit được mật mã (Coded Bits) 2x(57+1) bit gồm các bit dữ liệu hay

thoại và một “cờ lấy cắp”. Cờ lấy cắp S: cho biết burst có bị lấy cắp cho báo

hiệu FCCH hay không vì thông thường burst được sử dụng cho lưu lượng.

Chuỗi hướng dẫn 26 bit ( Training Sequence) Đây là chuỗi cố định được

MS và BTS biết trước, dùng để đồng bộ. Có 8 chuỗi huấn luyện khác nhau

trong GSM. Các MS trong một cell đều dùng chung một chuỗi huấn luyện

đặc trưng cho cell đó. Chuỗi này thường được chọn sao cho là duy nhất và

không thể nhầm lẫn với các dữ liệu khác trong burst.

Khoảng bảo vệ GP là một khoảng trống cho phép máy phát dịch lên hay

dịch xuống trong giới hạn do khuyến nghị GMS qui định.



1.2.5.4 Phân kênh trong GSM

Kênh vật lý (Physical Channel)

Mỗi kênh tần số được cấp phát cho các MS sử dụng chung theo phương pháp

phân chia theo thời gian tạo thành các khung TDMA với 8 khe thời gian. Mỗi

khung TDMA có chiều dài 4615µs è mỗi khe thời gian có chiều dài 577µs. Mỗi

khe thời gian này được gọi là kênh vật lý

Hình 1.19: Mỗi khe thời gian là một kênh vật lý.

Một kênh tần số có 8 kênh vật lý .

Kênh logic

Kênh lưu lượng

Kênh lưu lượng dùng để chuyển âm thoại và dữ liệu. TCH định nghĩa sử

dụng 26 khung đa khung (nghĩa là một nhóm 26 khung TDMA). Chiều dài của 26

khung đa khung là 120ms, là chiều dài của một chu kỳ burst (120ms/26 khung/8

chu kỳ burst mỗi khung). Trong 26 khung đó thì 24 khung dùng để lưu thông, một

khung dùng cho kênh điều khiển liên kết chậm (Slow Associated Control

Channel_SACCH) và một khung chưa dùng. (Xem hình ). Tuyến lên và tuyến

xuống cách nhau một khoảng thời gian 3 burst để thuê bao không phát và thu đồng

thời, đơn giản hóa mạch điện tử.



Dữ liệu được truyền trong các burst đặt trong các khe thời gian. Tốc độ bit

truyền là 271 kbps (chu kỳ bit là 3.79 s). Do sai số theo thời gian, phân tán thời

gian…, burst dữ liệu hơi ngắn hơn khe thời gian. (148 thay vì 156.25 chu kỳ bit

trong một khe thời gian).

Hình 1.20: Phân loại kênh lưu lượng.

- Kênh lưu lượng toàn tốc TCH/F (Traffic Channel/Full rate) 22.8kbps

(TCH/FS, TCH/F9.6, TCH/F4.8, TCH/F2.4)

- Kênh lưu lượng bán tốc TCH/H (Traffic Channel/Half rate) 11.4kbps

(TCH/HS, TCH/H4.8, TCH/H2.4)

Kênh điều khiển

Các kênh chung di động có thể truy cập ở cả chế động Idle và chế độ Dedicated .

Các kênh chung di động sử dụng ở chế độ Idle trao đổi thông tin báo hiệu cần thiết

để chuyển qua chế độ Dedicated. Di động ở chế độ Dedicated giám sát các trạm gốc

xung quanh để thực hiện handover và các thông tin khác.



Hình 1.21: Kênh điều khiển.

- Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel) dùng cho hướng xuống, mang

thông tin quảng bá của cell đến các MS.

- Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel) dùng cho hướng

xuống, và hướng lên để truyền thông tin cho các MS.

- Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicated Control Channel) dùng cho hướng

xuống và hướng lên để báo hiệu điều khiển cho riêng một MS (giám sát

truyền dữ liệu giữa MS và BTS).

- Nhóm kênh BCH (FCCH, SCH, BCCH):

• Kênh hiệu chỉnh tần số FCCH (Frequency Correction Channel), hướng

xuống, hiệu chỉnh tần số cho các MS.

• Kênh đồng bộ SCH (Synchronization Channel), hướng xuống, mang

thông tin tram BTS và đồng bộ khung cho MS.

• Kênh điều khiển quảng bá BCCH (Broadcast Control Channel), hướng

xuống, phát quảng bá các bản tin hệ thống, bản tin của cell.

- Nhóm kênh CCCH (PCH, RACH, AGCH):



• Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel), hướng xuống, tìm MS khi thuê bao

bị gọi.

• Kênh truy xuất ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel), hướng

lên, dùng khi MS muốn yêu cầu một kênh SDCCH.

• Kênh cho phép truy xuất AGCH (Access Grant Channel), hướng xuống,

để chỉ định một kênh SDCCH.

- Nhóm kênh DCCH (SDCCH, SACCH):

• Kênh điều khiển riêng chuẩn SDCCH (Standalone Dedicated Control

Channel), hướng lên và hướng xuống, dùng dành bào hiệu riêng cho một

MS cho các thủ tục cập nhật, thiết lập cuộc gọi trước khi ấn định kênh

TCH

• Kênh điều khiển kết hợp chậm SACCH (Slow Associated Control

Channel), hướng lên và hướng xuống, dùng kết hợp với một kênh TCH

hay SDCCH để mang thông tin đo lường, điều khiển công suất,…

• Kênh điều khiển liên kết nhanh (Fast Associated Control

Channel_FACCH): kênh này liên kết với một kênh TCH. FACCH làm

việc ở chế độ lấy cắp bằng cách thay đổi lưu lượng tiếng hay số liệu bằng

báo hiệu. FACCH khác SDCCH ở chỗ là SDCCH tồn tại sẵn, còn

FACCH chỉ thiết lập theo kiểu trưng dụng (lấy lén) TCH. FACCH cần

cho các bản tin khẩn và dài phục vụ chuyển giao. FACCH chiếm chỗ của

TCH trong burst và chỉ báo việc đó bằng cờ lấy lén S.

1.2.6 Các mã nhận dạng sử dụng trong hệ thống GSM

Trong GSM, mỗi phần tử mạng cũng như mỗi vùng phục vụ đều được địa

chỉ hoá bằng một số gọi là mã (code). Trên phạm vi toàn cầu, hệ thống mã này là

đơn trị (duy nhất) cho mỗi đối tượng và được lưu trữ rải rác trong tất cả các phần tử

mạng.

Mã xác định khu vực LAI ( Location Area Identity ): LAI là mã quốc tế

cho các khu vực, được lưu trữ trong VLR và là một thành phần trong mã nhận dạng



tế bào toàn cầu CGI (Cell Global Identity). Khi một thuê bao có mặt tại một vùng

phủ sóng nào đó, nó sẽ nhận CGI từ BSS, so sánh LAI nhận được trước đó để xác

định xem nó đang ở đâu. Khi hai số liệu này khác nhau, MS sẽ nạp LAI mới cho bộ

nhớ. Cấu trúc của một LAI như sau:

Hình 1.22: Mã xác định khu vực LAI

• MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia của nước có mạng GSM.

• MNC (Mobile Network Code): mã của mạng GSM, do quốc gia có

mạng GSM qui định.

• LAC (Location Area Code): mã khu vực, dùng để nhận dạng khu vực

trong mạng GSM.

Các mã số đa dịch vụ toàn cầu (International ISDN Numbers): Các phần

tử của mạng GSM như MSC, VLR, HLR/AUC, EIR, BSC đều có một mã số tương

ứng đa dịch vụ toàn cầu. Mã các điểm báo hiệu được suy ra từ các mã này được sử

dụng cho mạng báo hiệu CCS7 trong mạng GSM.

Riêng HLR/AUC còn có một mã khác, gồm hai thành phần. Một phần liên

quan đến số thuê bao đa dịch vụ toàn cầu - MSISDN (International Mobile

Subscriber ISDN Number) được sử dụng trong việc thiết lập cuộc gọi từ một mạng

khác đến MS trong mạng. Phần tử khác liên quan đến mã nhận dạng thuê bao di

động quốc tế - IMSI (International Mobile Subscriber Identity) được lưu giữ trong

AUC.

Mã nhận dạng tế bào toàn cầu CGI: CGI được sử dụng để các MSC và

BSC truy nhập các tế bào.

CGI = LAI + CI

CI (Cell Identity) gồm 16 bit dùng để nhận dạng cell trong phạm vi của LAI.

CGI được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu của MSC/VLR.

Mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code):

Cấu trúc của mã nhận dạng trạm gốc như sau:



Hình 1.23: Mã nhận dạng trạm gốc BSIC

NCC (Network Color Code): mã màu của mạng GSM. Được sử dụng để

phân biệt với các mạng khác trong nước.

BCC ( BTS Color Code ): mã màu của BTS. Dùng để phân biệt các kênh sử

dụng cùng một tần số của các trạm BTS khác nhau.

Số thuê bao ISDN của máy di động - MSISDN (Mobile Subscriber ISDN

Number):

MSISDN được sử dụng bởi MSC để truy nhập HLR khi cần thiết lập cuộc

nối. MSISDN có cấu trúc theo CCITT, E164 về kế hoạch đánh số ISDN như sau:

Hình 1.24: Số thuê bao ISDN của máy di động

CC (Country Code): mã nước, là nơi thuê bao đăng kí nhập mạng (Việt Nam

thì CC = 84).

NDC (National Destination Code): mã mạng GSM, dùng để phân biệt các

mạng GSM trong cùng một nước.

SN (Subscriber Number): số thuê bao, tối đa được 12 số, trong đó có 3 số để

nhận dạng HLR.

Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMSI (International Mobile

Subscriber Identity):



IMSI là mã số duy nhất cho mỗi thuê bao trong một vùng hệ thống GSM.

IMSI được ghi trong MS và trong HLR và bí mật với người sử dụng. IMSI có cấu

trúc như sau:

Hình 1.25: Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu.

MCC (Mobile Country Code): mã nước có mạng GSM, do CCITT qui định

để nhận dạng quốc gia mà thuê bao đang có mặt.

MNC (Mobile Network Code): mã mạng GSM.

MSIN (Mobile Subscriber Identification Number): số nhận dạng thuê bao di

động, gồm 10 số được dùng để nhận dạng thuê bao di động trong các vùng dịch vụ

của mạng GSM, với 3 số đầu tiên được dùng để nhận dạng HLR.

MSIN được lưu giữ cố định trong VLR và trong thuê bao MS. MSIN được

VLR sử dụng khi truy nhập HLR/AUC để tạo lập “Hộ khẩu thường trú” cho thuê

bao.

Nhận dạng thuê bao di động cục bộ - LMSI (Location Mobile subscriber

Identity):

Gồm 4 octet. VLR lưu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả các thuê bao hiện

đang có mặt tại vùng phủ sóng của nó và chuyển LMSI cùng với IMSI cho HLR.

HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển các mẩu tin liên quan đến thuê bao tương

ứng để cung cấp dịch vụ.

Nhận dạng thuê bao di động tạm thời - TMSI (Temporaly Mobile

subscriber Identity):

TMSI do VLR tự tạo ra trong cơ sở dữ liệu của nó cùng với IMSI sau khi

việc kiểm tra quyền truy nhập của thuê bao chứng tỏ hợp lệ. TMSI được sử dụng



cùng với LAI để địa chỉ hoá thuê bao trong BSS và truy nhập số liệu của thuê bao

trong cơ sở dữ liệu của VLR.

Số vãng lai của thuê bao di động - MSRN (Mobile Station Roaming

Number )

MSRN do VLR tạm thời tạo ra yêu cầu của HLR trước khi thiết lập cuộc gọi

đến một thuê bao đang lưu động đến mạng của nó. Khi cuộc gọi kết thúc thì MSRN

cũng bị xoá. Cấu trúc của MSRN bao gồm CC, NDC và số do VLR tạm thời tự tạo

ra.

Số chuyển giao HON (Handover Number)

Khi thuê bao di chuyển từ MSC1 sang MSC2 mà vẫn đang sử dụng dịch vụ.

MSC2 yêu cầu VLR của nó tạm thời tạo ra HON để gửi cho MSC1 và MSC1 sử

dụng HON để chuyển cuộc nối sang cho MSC2. Sau khi hết cuộc thoại hay thuê bao

rời khỏi vùng phủ sóng của MSC1 thì HON sẽ bị xoá.

Nhận dạng thiết bị di động quốc tế - IMEI (International Moble

Equipment Identity):

IMEI được hãng chế tạo ghi sẵn trong thiết bị thuê bao và được thuê bao

cung cấp cho MSC khi cần thiết. Cấu trúc của IMEI:

Hình 1.26: Nhận dạng thiết bị di động quốc tế

TAC (Type Approval Code): mã chứng nhận loại thiết bị, gồm 6 kí tự, dùng

để phân biệt với các loại không được cấp bản quyền. TAC được quản lý một cách

tập trung.

FAC (Final Assembly Code): xác định nơi sản xuất, gồm 2 kí tự.

SNR (Serial Number): là số Seri, dùng để xác định các máy có cùng TAC và

FAC.





CHƯƠNG 2

MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN

CHẤT LƯỢNG TÍN HIỆU

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại

Một đặc điểm của cell là các kênh đang sử dụng đã có thể được sử dụng ở

các cell khác. Nhưng giữa các cell này phải có một khoảng cách nhất định. Điều này

có nghĩa là cell sẽ bị nhiễu đồng kênh do việc các cell khác sử dụng cùng tần số.

Cuối cùng vùng phủ sóng của trạm gốc sẽ bị giới hạn bởi lý do này hơn là do tạp

âm thông thường. Vì vậy, ta có thể nói rằng một hệ thống tổ ong hoàn thiện là giới

hạn được nhiễu mà đã được qui chuẩn, loại trừ được nhiễu hệ thống. Một vấn đề

trong thiết kế hệ tổ ong là điều khiển các loại nhiễu này ở mức chấp nhận được.

Điều này được thực hiện một phần bởi việc việc điều khiển khoảng cách sử dụng lại

tần số. Khoảng cách này càng lớn thì nhiễu càng bé.

Để chất lượng thoại luôn được đảm bảo thì mức thu của sóng mang mong

muốn C (Carrier) phải lớn hơn tổng mức nhiễu đồng kênh I (Interference) và mức

nhiễu kênh lân cận A (Adjacent).

2.1.1 Nhiễu đồng kênh

Hình 2.1: Nhiễu đồng kênh.

Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát 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.

Chương 2 : Một số yếu tố ảng hưởng đến chất lượng tín hiệu


Tỉ số sóng mang trên nhiễu được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn

trên cường độ tín hiệu nhiễu.

C/I = 10log(Pc/Pi) .

Trong đó:

Pc = công suất tín hiệu thu mong muốn

Pi = công suất nhiễu thu được.

Hình 2.2: Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I.

Hình 2.1 ở trên chỉ ra trường hợp mà máy di động (cellphone) đặt trong xe

đang thu một sóng mang mong muốn từ một trạm gốc phục vụ (Serving BS) và

đồng thời cũng đang chịu một nhiễu đồng kênh do nhiễu phát sinh của một trạm gốc

khác (Interference BS).

Giả sử rằng cả hai trạm đều phát với một công suất như nhau các đường

truyền sóng cũng tương đương (hầu như cũng không khác nhau trong thực tế) và ở

điểm giữa, máy di động có C/I bằng 0 dB, có nghĩa là cả hai tín hiệu có cường độ

bằng nhau. Nếu máy di động đi gần về phía trạm gốc đang phục vụ nó thì C/I > 0

dB. Nếu máy di động chuyển động về phía trạm gây ra nhiễu thì C/I < 0 dB.

Theo khuyến nghị của GSM giá trị C/I bé nhất mà máy di động vẫn có thể

làm việc tốt là 9 dB. Trong thực tế, người ta nhận thấy rằng giá trị này cần thiết phải



lên đến 12 dB ngoại trừ nếu sử dụng nhảy tần thì mới có thể làm việc ở mức C/I là

9dB. Ở mức C/I thấp hơn thì tỷ lệ lỗi bit BER (Bit Error Rate) sẽ cao không chấp

nhận được và mã hoá kênh cũng không thể sửa lỗi một cách chính xác được.

Tỉ số C/I được dùng cho các máy di động phụ thuộc rất lớn vào việc quy

hoạch tần số và mẫu tái sử dụng tần số. Nói chung việc sử dụng lại tần số làm dung

lượng tăng đáng kể tuy nhiên đồng thời cũng làm cho tỉ số C/I giảm đi. Do đó việc

quy hoạch tần số cần quan tâm đến nhiễu đồng kênh C/I.

2.1.2 Nhiễu kênh lân cận

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 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.



Cả hai tỉ số C/I và C/A đều có thể được tăng lên bằng việc sử dụng quy

hoạch cấu trúc tần số.

2.1.3 Phân tán thời gian

Phân tán thời gian xảy ra là do có nhiều đường truyền sóng từ máy phát đến

máy thu. Hiện tượng phân tán thời gian gây ra một số vấn đề cho mạng thông tin di

động số. Việc sử dụng truyền dẫn số cũng gây ra một số vấn đề khác như: phân tán

thời gian do các tín hiệu phản xạ (Reflection) gây ra.

Hình 2.3: Sự phân tán thời gian.

Sự phân tán thời gian sẽ gây ra hiện tượng “giao thoa giữa các ký tự”. Giả

thiết chúng ta phát đi một chuỗi bit 1 và 0. Nếu tín hiệu phản xạ đi chậm hơn tín

hiệu đi thẳng đúng 1 bit thì máy thu phát hiện bit 1 từ sóng phản xạ đồng thời cũng

phát hiện bit 0 từ sóng đi thẳng.

Cửa sổ thời gian được định nghĩa là khoảng thời gian 15 ms sau khi máy thu

nhận được tín hiệu trực tiếp từ máy phát. Giả sử các tia phản xạ đến máy thu bên

ngoài cửa sổ thời gian, tức là sau 15 ms, sẽ gây phiền phức cho hệ thống giống như

là nhiễu.Ta đã biết giá trị tối thiểu của C/I trong hệ thống GSM là 9 dB.

Chúng ta có thể coi giá trị này là giá trị cực đại của phân tán thời gian. Nghĩa

là tất cả các tín hiệu phản xạ mà đến trễ hơn 15 ms, bên ngoài cửa sổ thời gian, phải

có giá trị tổng nhỏ hơn 9 dB. Tỉ số này chính là C/R.



Phân tán thời gian chỉ có thể xảy ra khi hiệu quãng đường giữa tín hiệu trực

tiếp và tín hiệu phản xạ từ những chướng ngại vật kể trên lớn hơn cửa sổ cân bằng

(4,5 km).

Nói chung, sự nguy hiểm của phân tán thời gian sẽ tăng cùng với khoảng

cách giữa BTS và MS. Khi một MS gần BTS có thể nhận được tín hiệu phản xạ

mạnh với hiệu quãng đường lớn nhưng vẫn không ảnh hưởng gì do tín hiệu trực tiếp

mạnh để đảm bảo tỉ số C/R trên ngưỡng tới hạn. Khi MS chuyển động ra xa BTS thì

nguy cơ tỉ số C/R thấp sẽ tăng lên do tín hiệu trực tiếp đã yếu đi.

Tuy nhiên, một điều cần chú ý đó là tia phản xạ cũng là một phần của sóng

mang cho nên việc quy hoạch một hệ thống cần phải chỉ ra được các trường hợp đặc

thù có thể xảy ra hiện tượng giao thoa ký tự.

2.1.4 Nhiễu giữa các hệ thống

Trong một vài trường hợp cũng có thể bị nhiễu từ các nguồn nhiễu ngoài, như từ

các hệ thống GSM khác có tần số lân cận nhau, hoặc từ các đường vi ba cũ hoặc các

hệ thống của quân đội có cùng tần số hoặc gần băng tần GSM. Loại nhiễu này

thường khó xử lý, và phải được quan tâm trong quá trình thiết kế tần số để có biện

pháp tránh nhiễu trên hệ thống từng trạm và từng vùng cụ thể.

2.1.5 Fading

- Fading là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tần tại anten thu do

có sự thay đổi không đồng đều về chỉ số khúc xạ của khí quyển, các phản xạ của đất

và nước trên đường truyền sóng vô tuyến đi qua.

- Nguyên nhân: Multipath cũng là một nguyên nhân gây ra fading ngoài ra

còn nhiều nguyên nhân khác như khí hậu thời tiết, sự phản xạ của các sóng tại tầng

điện ly.....

- Phân loại fading

• Fading phẳng.

• Fading chọn lọc tần số.



- Để giảm phần nào tác hại do Fading gây ra, người ta thường tăng công suất

phát đủ lớn để tạo ra một lượng dự trữ Fading, sử dụng một số biện pháp như: phân

tập anten, nhảy tần ...

2.2 Một số kỹ thuật tăng chất lượng hệ thống:

2.2.1 Điều khiển công suất thu phát của MS và BTS:

- Điều khiển công suất nhằm cực tiểu hóa nhiễu đồng kênh và bảo tồn công

suất trạm di động và trạm thu phát gốc hoạt động với mức công suất thấp nhất mà

vẫn duy trì chất lượng tín hiệu chấp nhận được.

- Cho phép điều khiển công suất hướng xuống, BTS chỉ phát công suất max

tại khe thời gian mang BCCH, các TCH được điều chỉnh tối ưu theo yêu cầu công

suất.

- Trạm di động đo cường độ tín hiệu hoặc chất lượng tín hiệu và chuyển

thông tin đến bộ điều khiển trạm gốc BSC, cuối cùng quyết định có thay đổi mức

công suất hay không và khi nào.

- MS được điều khiển công suất nhằm tiết kiệm pin và giảm nhiễu hướng

lên.

- Điều khiển công suất phải cẩn thận vì có khả năng dao động. Điều này

xuất hiện khi một di động trong các cell đồng kênh nhận được tín hiệu tăng mức

công suất trong cell đang xét (để triệt nhiễu đồng kênh) làm tăng thêm nhiễu đồng

kênh ở cell đang xét.

2.2.2 Truyền phát gián đoạn (DTX):

Thực chất của phương pháp DTX (Discontinuous Transmission ) là BTS hay

MS chỉ phát khi nhận được tín hiệu đầu vào (tín hiệu thoại) và khi kết thúc tín hiệu

nó sẽ ngừng phát.

Mục đích của phương pháp này là tiết kiệm năng lượng và giảm nhiễu trên

kênh lân cận một cách tối đa.



Khi sử dụng phương pháp truyền dẫn gián đoạn ta cần thêm các thiết bị phụ

trợ khác như VAD (Voice Active Detector) để phát hiện tín hiệu vào và tạo ra tiếng

ồn giả khi một phía nào đó ngừng cung cấp tín hiệu.

2.2.3 Nhảy tần:

Khái niệm nhảy tần

Một tập hợp các tần số được sử dụng trong mỗi tế bào và MS có thể thay

đổi các tần số đó ngay trong mỗi khung TDMA được gọi là nhảy tần. Tốc độ nhảy

tần trong hệ thống GSM là 217 lần/s.

Đặc điểm chung của kỹ thuật nhảy tần

- Chỉ có các kênh SDCCH/8, TCH, và kênh dữ liệu gói được phép nhảy tần.

- Khe thời gian số 0 mang kênh BCCH của sóng mang BCCH (sóng mang f0)

không được phép nhảy tần cho dù nó thuộc về nhóm kênh được nhảy tần, vì để cho

phép các thuê bao ở các cell lân cận thực hiện đo lường trong chế độ rỗi.

Ưu điểm của kỹ thuật nhảy tần

Làm giảm ảnh hưởng của fading đa đường, của nhiễu nên chất lượng thoại

được cải thiện, làm cho quá trình sử dụng lại tần số chặt chẽ và hiệu quả hơn.

2.2.4 Chia cell

Kích thước Cell và phương thức phủ sóng

Cell lớn: Bán kính phủ sóng khoảng: n km n*10 km (GSM: 35

km)

Vị trí thiết kế các Cell lớn:

- Sóng vô tuyến ít bị che khuất (vùng nông thôn, ven biển… )

- Mật độ thuê bao thấp.

- Yêu cầu công suất phát lớn.

Cell nhỏ: Bán kính phủ sóng khoảng: n*100 m. (GSM: 1 km)Chương 2 : Một số yếu tố ảng hưởng đến chất lượng tín hiệu


Vị trí thiết kế các Cell nhỏ:

- Sóng vô tuyến bị che khuất (vùng đô thị lớn).

- Mật độ thuê bao cao.

- Yêu cầu công suất phát nhỏ.

Có tất cả bốn kích thước cell trong mạng GSM đó là macro, micro, pico và

umbrella. Vùng phủ sóng của mỗi cell phụ thuộc nhiều vào môi trường.

Macro cell được lắp trên cột cao hoặc trên các toà nhà cao tầng.

Micro cell lại được lắp ở các khu thành thị, khu dân cư.

Pico cell thì tầm phủ sóng chỉ khoảng vài chục mét trở lại nó thường được

lắp để tiếp sóng trong nhà.

Umbrella lắp bổ sung vào các vùng bị che khuất hay các vùng trống giữa

các cell.

Chia Cell (Cells Splitting)

Một cell với kích thước càng nhỏ thì dung lượng thông tin càng tăng. Tuy

nhiên, kích thước nhỏ đi có nghĩa là cần phải có nhiều trạm gốc hơn và như thế chi

phí cho hệ thống lắp đặt trạm cũng cao hơn.

Khi hệ thống bắt đầu được sử dụng số thuê bao còn thấp, để tối ưu thì kích

thước cell phải lớn. Nhưng khi dung lượng hệ thống tăng thì kích thước cell cũng

phải giảm đi để đáp ứng với dung lượng mới. Phương pháp này gọi là chia cell.

Hình 2.4: Phân chia Cell.



Tùy theo nhu cầu về lưu lượng và mật độ thuê bao giữa các vùng mà có sự

chia cell khác nhau cho phù hợp với cấu trúc mạng của vùng đó.

2.2.5 Độ cao và góc nghiêng của anten (down tilt):

Ở những khu vực thị trấn nhỏ hay nông thôn, lưu lượng của hệ thống thấp

nên việc tái sử dụng tần số là không cần thiết. Do vậy, ta nên sử dụng các vị trí cao

hay đặt anten cao để tối đa hoá vùng phủ sóng.

Tuy nhiên ở những khu vực đô thị lớn, lưu lượng hệ thống cao, kích thước

cell hẹp thì có lẽ thích hợp nhất là giảm độ cao anten để có thể làm giảm can nhiễu

kênh chung. Tuy nhiên, nếu đặt quá thấp, các vật cản (nhà cao tầng...) sẽ có ảnh

hưởng lớn tới chất lượng hệ thống. Do vậy, hiện nay độ cao anten ở các đô thị

thường là 3050m. Để giải quyết phạm vi vùng phủ sóng hẹp, một kỹ thuật được

đưa ra là “làm nghiêng hướng búp sóng chính của anten” (down tilt).

Việc nghiêng góc anten có thể dùng để giải quyết vấn đề phủ sóng. Tuy

nhiên việc áp dụng nghiêng góc anten cần có sự phân tích kỹ càng những yếu tố liên

quan có thể xảy ra trong vùng phủ sóng.

2.2.6 Tái sử dụng tần số

Toàn bộ dải tần phát cho mạng GSM 900Mhz là từ 890Mhz-915Mhz tức là

có 25Mhz, được chia thành 125 kênh thoại có thể sử dụng cùng lúc, mỗi kênh có độ

rộng là 200Khz. Mỗi kênh thoại lại được chia nhỏ thành 8 khe thời gian, trong đó có

1 khe dành cho tín hiệu báo hiệu-điều khiển và 7 khe còn lại dành cho MS. Như vậy

tổng số MS có thể liên lạc trong cùng một thời điểm là 7*125 = 875.

Tuy nhiên đối với một mạng di động thì con số 875 thuê bao liên lạc đồng

thời là quá ít ỏi. Vì thế mà "Tái sử dụng tần số ra đời", đây là phương pháp nhằm

tăng số lượng thuê bao có thể liên lạc cùng một thời điểm lên đến con số hàng triệu.

Tái sử dụng tần số : Các nhóm tần số giống nhau có thể được sử dụng ở các

cell khác nhau miễn sao khoảng cách giữa các cell đủ lớn để tránh nhiễu do các tần

số trùng nhau gây ra.



Hình 2.5: Tái sử dụng tần số.

Có ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số phổ biến là: 7/21, 4/12 và 3/9 sử dụng cho

các trạm gốc có anten phát 3 hướng, mỗi hướng dành cho một ô và góc phương vị

phân cách nhau 1200. Mỗi ô sử dụng các anten phát 600 và hai anten thu phân tập

600 cho một góc phương vị. Mỗi ô được xấp xỉ hoá là hình lục giác, có bán kính R

(bằng cạnh hình lục giác và bằng 1/3 khoảng cách giữa các trạm).

2.2.7 Kỹ thuật chuyển giao

2.2.7.1 Chuyển giao

Chuyển giao là quá trình chuyển một kết nối thoại (cuộc gọi) hoặc kết nối dữ

liệu từ kênh này sang kênh khác ( Cell này sang cell khác ), giúp cho cuộc gọi

được liên tục.

Hình 2.6: Chuyển giao trong hệ thống di động tế bào.



2.2.7.2 Nguyên nhân chuyển giao

Duy trì chất lượng đường truyền:

MS liên tục di chuyển nên chất lượng đường truyền bị thay đổi. Sự thay đổi

đó phụ thuộc vào khoảng cách giữa BTS và MS, hay công suất phát của BTS,

nhiễu,… Do đó, để duy trì chất lượng khi cần thiết, nó phải sử dụng một kênh khác

(cell khác).

Giảm nhiễu:

Handover là kỹ thuật cốt lõi để điều khiển nhiễu trong hệ thống tế bào. Khi mà

MS cách xa BTS phục vụ, nhiễu xuyên kênh sẽ tăng nếu cùng tần số với các cell kế

cận.

Cải tiến việc quản lý mạng:

Tại thời điểm khởi tạo cuộc gọi, cần phải cấp phát kênh một cách tối ưu, vấn đề

cấp phát kênh tối ưu sẽ khó thực hiện khi user di chuyển. Thực tế thì Handoff được

thực hiện để phân phối lại tải lưu lượng bên trong hệ thống, cải tiến chất lượng

chung của dịch vụ.

2.2.7.3 Phân loại Handover

Hệ thống phân loại các quá trình chuyển giao cuộc gọi thành những loại sau:

- Intra-cell Hand Over.

- Inter-cell Hand Over.

- Intra-MSC Hand Over.

- Inter-MSC Hand Over.

Intra-cell Hand Over (Chuyển giao trong nội bộ tế bào):

Thủ tục chuyển giao thực hiện giữa hai kênh vật lý của cell đang phục vụ.

Intra-cell Hand Over không được sử dụng khi thuê bao di chuyển sang cell khác,

ngoại trừ trường hợp nếu mức nhiễu trên kênh riêng là cao thì sự chuyển giao

sang một kênh vật lý khác phải được thực hiện.



Hình 2.7 Intra-cell Handover.

Inter-cell Hand Over (Chuyển giao liên tế bào):

MS được chuyển mạch sang một kênh vô tuyến mới của một cell khác

nhưng được điều khiển của cùng một bộ điều khiển trạm gốc BSC.

Hình 2.8: Inter-cell Handover.



Intra-MSC Hand Over (Chuyển giao trong nội bộ MSC):

Chuyển mạch kênh vô tuyến giữa hai BSC của cùng một tổng đài di động

MSC.

Hình 2.9: Intra-MSC Handover.

Inter-MSC Hand Over (Chuyển giao liên MSC):

Chuyển mạch kênh vô tuyến giữa hai tổng đài di động MSC.

Hình 2.10: Inter-MSC Handover.

Trong trường hợp này, MSC ban đầu giữ toàn quyền điều khiển cuộc gọi và

sắp đặt truy nhập mạng cho đến khi kết thúc cuộc gọi. Cuộc gọi được định tuyến vật

lý lại từ MSC ban đầu trực tiếp đến MSC đích.Chương 2 : Một số yếu tố ảng hưởng đến chất lượng tín hiệu


2.2.7.4 Khởi tạo thủ tục Handover

Thủ tục Handover sẽ được khởi tạo vào bất kỳ lúc nào mỗi khi xuất hiện nhu

cầu chuyển đổi đường vô tuyến giữa BSS và MS sang một kênh mới, có thể là cùng

BSS hay một BSS khác. BSS sẽ nhận thấy yêu cầu thiết lập thủ tục Handover để

duy trì sự liên tục của cuộc gọi trong khi MS di chuyển.

Nếu cell đích ưu tiên nằm trong cùng BSC thì thủ tục Handover sẽ được thực

hiện bởi BSC. Nếu không, BSC sẽ gửi đến MSC một danh sách ưu tiên các cell

đích. Trong danh sách này, MSC chỉ cân nhắc đến ba cell đầu tiên.

Giải thuật MSC (với ví dụ là có ba cell được cân nhắc) là bước thứ nhất sẽ

thử với cell đầu tiên, nếu không được thì sẽ chuyển sang thử với cell thứ hai rồi thứ

ba, mà không có việc tính đến những khía cạnh lưu lượng. Nếu như trong khi thủ

tục handover này đang diễn ra mà có thêm một yêu cầu Handover khác nhận được

từ BSC, danh sách sẽ được cập nhật để tính toán đến các cell mới.

Nếu như MS không hoàn thành việc đạt được một kênh mới từ cell đích thì

nó sẽ gửi một “bản tin thông báo chuyển giao thất bại” thông qua cell trước tới

mạng lưới và MSC sẽ hồi phục lại kết nối trước của MS hoặc nếu MSC nhận thấy

MS đã mất kết nối thì cuộc gọi sẽ được giải phóng.

2.2.7.5 Quy trình chuyển giao cuộc gọi:

Gồm 4 giai đoạn

Giai đoạn 1: BSC quyết định thực hiện thủ tục handover để đảm bảo kết

nối của cuộc gọi.



Hình 2.11: Trong lúc kết nối, MS vẫn tiếp tục đo đạc mức thu và chất lượng

truyền dẫn của cell phục vụ và những cell xung quanh.

Những kết quả đo đạc được gửi tới BSC và là căn cứ để yêu cầu một thủ tục

Handover sang một cell khác để có một chất lượng truyền dẫn tốt hơn.

Hình 2.12: Quyết định chuyển giao_Handover Decision.

Handover Margin: Thực chất của Handover Margin là sự chênh lệch giữa

mức thu của cell đang phục vụ và các cell lân cận. Khi mức thu của một cell lân cận

nào đó vượt quá mức thu của cell đang phục vụ một khoảng lớn hơn giá trị



Handover Margin định sẵn thì một Handover Alarm sẽ được gửi về hệ thống nhằm

đưa đến quyết định chuyển giao. Thông thường thì thủ tục Handover sẽ được thực

hiện ngay sau đó.

Nếu việc đặt giá trị Handover Margin quá thấp sẽ dẫn tới việc Handover quá

nhiều, nhưng ngược lại khi giá trị này đặt quá lớn có thể làm cho chất lượng cuộc

gọi bị giảm xuống.

Vì vậy, tùy vào tính chất phủ sóng của từng vùng cũng như mức độ nhiễu

của từng cell phục vụ, Handover Margin cần được điều chỉnh thích hợp để đạt được

chất lượng tốt nhất. Ví dụ như vùng bị nhiễu nhiều có thể đặt giá trị Handover

Margin thấp để MS có thể nhanh chóng chuyển giao sang cell khác có chất lượng

tốt hơn.

BSC sẽ thông báo cho MSC về sự cần thiết thực hiện thủ tục Handover, và

khai báo thông tin với MSC1.

Hình 2.13: BSC khai báo thông tin với MSC.

Giai đoạn 2: Một kết nối mới được thiết lập, song song với kết nối gốc.

MSC1 yêu cầu một Handover Number (HON) từ MSC2 và thông báo với

MSC2 thông tin về cell B.



Mã HON (Handover Number) chỉ quan trọng trong trường hợp Inter-MSC

Handover. Nó được dùng để MSC1 thiết lập kết nối kênh lưu lượng với MSC2. Cấu

trúc của mã HON được cung cấp bởi VLR mới.

MSC2 yêu cầu VLR cung cấp một mã HON, đồng thời yêu cầu BSC cung

cấp kênh vô tuyến. Sau đó, kênh vô tuyến và mã HON được gửi lại cho MSC1.

Hình 2.14: MSC2 yêu cầu VLR cung cấp một mã HON và kênh vô tuyến từ BSC.

Giai đoạn 3: MSC chuyển cuộc gọi sang kết nối mới.

Hình 2.15: MSC1 chuyển mạch kết nối cho MS trên kênh lưu lượng thiết lập với

MSC2.



Với mã HON, MSC1 có thể thiết lập kênh lưu lượng kết nối với MSC2.

MSC1 thông báo cho MS về kênh vô tuyến mà nó phải chuyển mạch tới.

Giai đoạn 4: Giải phóng kết nối với BTS cũ.

Hình 2.16: Kết nối với BTS cũ được giải phóng.



CHƯƠNG 3

GIỚI THIỆU TEMS INVESTIGATION

3.1 Giới thiệu chung

Hiện nay, trên thế giới có nhiều công cụ và ứng dụng được sử dụng để kiểm

định và quản lý chất lượng của một mạng thông tin di động. TEMS là một trong

những ứng dụng như vậy. Khoảng 20 nhà khai thác mạng thông tin di động lớn nhất

thế giới đang sử dụng thiết bị TEMS của Ericsson. Theo hãng này, khi các mạng

thông tin di động thế hệ 2G phát triển thành mạng thoại và dữ liệu băng rộng, các

sản phẩm TEMS sẽ là giải pháp chắc chắn, dễ sử dụng, giúp kiểm soát và quản lý

hiệu quả mạng thông tin di động. Dòng sản phẩm TEMS sẽ hỗ trợ cho các chuẩn

2.5G và 3G mà mạng thông tin di động sẽ phát triển tới trong tiến trình tạo ra một

thế giới Internet di động mới.Một số phần mềm và ứng dụng như TEMS

Investigation, TEMS Pocket, TEMS Automatic, TEMS CellSight ….

3.2 Tems Investigation

3.2.1 Giới thiệu

Thiết bị đo Tems Investigation là công cụ đo kiểm đánh giá và phản ánh

chất lượng mạng di động qua giao diện vô tuyến. Nó cho phép ta theo dõi

kênh thoại và kênh dữ liệu qua GPRS.

Do dữ liệu hiển thị dạng thời gian thực nên nó hỗ trợ rất tốt cho việc phát

hiện sự cố, tối ưu hóa mạng. Các dữ liệu được ghi lại dưới dạng logfile

phục vụ cho việc đánh giá phân tích phát hiện ra sự cố để tối ưu mạng.

TEMS investigation hỗ trợ kết nối được 8 Mobile một lúc

- Các loại mobile có thể kết nối được : T68i, T62u, R520m.

- Band tần hỗ trợ : GSM850, GSM900,1800,1900 AMR.

- Khả năng đo kiểm :

+ Thông số GSM, GPRS

Chương 3 : Giới thiệu TEMS INVESTIGATION


+ Scan tần số

+ Export logfile sang Mapinfo

3.2.2. Chức năng

- Ghi lại logfile phục vụ việc phân tích chất lượng mạng.

- Kiểm tra các thông số của trạm BTS theo thiết kế vô tuyến: ARFCN

BCCH, ARFCN TCH, BSIC, NEIGHBOR…

- Đo kiểm các thông số về chất lượng trên đường vô tuyến: C/I, BER,

FER, RxLev, RxQual…

- Đo kiểm các thông số chất lượng cuộc gọi: CSSR, CDR, HO, SQI,

DTX, Power Control…

- Đo các tín hiệu Uplink, Downlink, Timing Advance Distribution…

- Phát hiện nhiễu nhờ quét tần số.

- Kiểm tra vùng phủ sóng của trạm BTS hay một khu vực.

3.3 Cách kết nối các thiết bị

3.3.1 Sơ đồ kết nối nguyên lý

Hình 3.1: Sơ đồ kết nối nguyên lý.



3.3.2 Sơ đồ kết nối thực tế

Hình 3.2: Sơ đồ kết nối thực tế.

Gồm các thiết bị:

- Máy tems.

- Sim điện thoại.

- GPS.

- Laptop.

- Cáp kết nối giữa máy Tems và GPS vào Laptop.



3.4 Giới thiệu về các cửa sổ chức năng của Tems

3.4.1 Một số cửa sổ GSM

Hình 3.3: Một số cửa sổ GSM.



3.4.2 Current Channel

Hình 3.4 : Cửa sổ Current Channel.

Tại cửa sổ này, ta nhận được những giá trị thông số cơ bản về cell đang kiểm tra.

Time: Thời gian quét.

Cell name: tên cell đang phục vụ.

CGI (Cell Global Idenfity): Các thông số nhận dạng cell toàn cầu, bao gồm

bốn giá trị:

- MCC (Mobile Country Code): Mã di động quốc gia, gồm 3 chữ số,

tùy theo mỗi quốc gia. Ở Việt Nam, MCC có giá trị là 452.

- MNC (Mobile Network Code): Mã mạng di động, tùy theo dịch vụ

mạng mà có mã khác nhau. Ví dụ ở Việt Nam, mã MNC cho từng mạng như

sau:

+ Mobiphone : 01

+ Vinaphone : 02

+ Viettel : 04

- LAC (Location Area Code): Mã vùng định vị



- CI (Cell Identity): Nhận dạng cell. Mỗi cell có một CI riêng.

Cell GPRS Support: Báo cáo là có hỗ trợ GPRS hay không.

Band: Băng tần hoạt động của cell.

BCCH ARFCN (Broadcast Control Channel_Absolute Radio Frequency

Channel Number): Số lượng kênh tần số vô tuyến tuyệt đối của kênh điều

khiển quảng bá.

TCH ARFCN : Số lượng kênh tần số vô tuyến tuyệt đối của kênh lưu lượng.

BSIC (Base Station Identity Code): Mã nhận dạng trạm gốc, là sự kết hợp

của NCC ( Network Control Code) và BCC (Base Station Colour Code),

được đánh dấu trong khoảng từ 00-77.

Mode: Các chế độ hoạt động:

+ Idle mode.

+ Dedicated mode.

Time Slot: Khe thời gian được dùng.

Channel Type: Loại kênh đang được dùng.

Channel Mode: Chế độ kênh truyền, hoạt động trên kênh “Signalling only”,

sự truyền thoại hoặc truyền data.

Speech Code: Mã hóa tiếng nói, có 4 dạng là FR (Full Rate) và HR (Half

Rate), EFR (Enhanced Full Rate) và AMR (Adaptive Multi Rate).

Ciphering Algorithm: Thuật toán mã hóa

Hopping Channel: Báo cáo có trường hợp nhảy tần hay không, Yes hoặc

No.

Hopping Frequencies : Nếu có nhảy tần thì sẽ báo cáo những tần số được

dùng cho nhảy tần.

Mobile Allocation Index Offset (MAIO): Chỉ số định vị di động trống. Chỉ

số này báo cho biết chỗ nào danh sách tần số nhảy được bắt đầu. Chỉ số này

chỉ hợp lệ nếu tần số nhảy được dùng.

Hopping Sequence Number (HSN): Số lượng chuỗi nhảy tần số được dùng.

(từ 0 đến 63).

3.4.3 Radio Parameters

Các thông số vô tuyến được liệt kê như trong cửa sổ.



Hình 3.5: Cửa sổ thông số vô tuyến Radio Parameters.

RxLev: cường độ nhận tín hiệu (dBm).

RxQual: Chất lượng nhận tín hiệu.

FER: Frame Erasure Rate: tỉ lệ khung bị xóa.

BER Actual: Tỉ lệ bit lỗi thực tế (%).

FER Actual: Tỉ lệ khung bị xóa thực tế.

SQI (Speech Quality Index): Chỉ số chất lượng thoại.

C/I Worst[0]: Tỉ số sóng mang trên nhiễu tệ nhất. Những giá trị C/I được

dùng cho tất cả những kênh nhảy tần trong tất cả những khe thời gian được dùng.

Toàn bộ danh sách được sắp xếp bởi việc tăng dần tỉ số C/I.

Gồm 2 phần: C/I Worst[0] dành cho tỉ lệ C/I của kênh xấu nhất. C/I Worst[1]

dành cho tỉ lệ C/I của kênh xấu thứ 2.

AMR C/I (Adaptive Multi Rate C/I): Giá trị C/I này được dùng như là ngõ

vào tới chế độ điều khiển ở AMR. Thông số này được phân biệt với những

yếu tố thông tin C/I cơ bản khác.

MS Power Control Level (từ 0-31): Mức độ điều khiển công suất của thuê

bao di động, công suất truyền của trạm di động được ánh xạ tới một số từ 0

đến 31. Chỉ số này chỉ hợp lệ ở chế độ Dedicated.



RL (Radio Link) Timeout Counter: Bộ đếm thời gian chết của liên kết vô

tuyến, sử dụng nguyên tắc “leaky bucket”. Nghĩa là khi mỗi khối được mã

hóa, thì bộ đếm sẽ tăng lên 1 (nếu chưa dặt giá trị cực đại) và mỗi khối bị lỗi

sẽ giảm bộ đếm xuống 2. Một cuộc gọi sẽ ngắt kết nối khi nào bộ Counter

giảm xuống giá trị 0. Các giá trị này chỉ hợp lệ trong chế độ hoạt động

Dedicated. Có hai loại:

+ RL Timeout Counter (Act): giá trị thực tế của bộ đếm này. (từ 0-64)

+ RL Timeout Counter (Max): giá trị ban đầu của bộ đếm. (giá trị là 4,8…

64)

TA (Timing Advance): thời gian tăng (thể hiện khoảng cách từ BTS tới

MS), có giá trị từ 0-63. Thông số này chỉ có giá trị ở chế độ dedicated.

DTX (Discontinuous Transmission): Sự truyền gián đoạn.

3.4.4 Line Chart

Hình 3.6: Biểu đồ Line Chart của hệ thống GSM.

Ta quan sát được hình dạng và sự biến đổi qua từng thời điểm ứng với các giá trị

thu được từ Logfile.

RxLev: tính theo dBm, biểu diễn mức độ thu qua các thời diểm, được xác

định trong khoảng từ -120dBm đến -10dBm



SQI: chỉ số chất lượng dịch vụ, được xác định trong khoảng từ -20 đến 30.

FER Actual: tỉ lệ khung lỗi bị xóa, tính theo %, được xác định trong khoảng

từ 0 đến 100%.

C/I Worst: tỉ lệ sóng mang trên nhiễu trong trường hợp tệ nhất.

Bên cạnh đó, ta thu được các giá trị thông tin tương ứng với hình dạng trên biểu

đồ như: thời gian quét, tên Cell, BSIC, tỉ lệ C/I Worst và chỉ số chất lượng thoại

SQI.

3.4.5 Events

Hình 3.7: Cửa sổ Events.

: Dedicated mode (chế độ dành riêng).

: Idle mode (chế độ rỗi).

: Call established (thiết lập cuộc gọi).

: Blocked call (cuộc gọi bị nghẽn).

: Call set up (cuộc gọi vừa được thiết lập bởi MS).

: Call end (Kết thúc cuộc gọi).

: Handover inter cell (chuyển giao liên cell).

:Handover intra cell (chuyển giao trong cell).

: MS connected (MS kết nối với TEMS Investigation).

: MS Disconnected (MS ngắt kết nối với TEMS).



: Cell reslection (chọn lại cell).

: Dropped call (cuộc gọi bị rớt).

: Handover failure (chuyển giao liên cell bị hỏng).

: Handover intracell failure (chuyển giao trong cell bị hỏng).

: Location area update (cập nhật vị trí).

3.4.6 Serving + Neighbors

Cửa sổ này chỉ hiển thị các thông số về cell đang quản lý và những cell lân

cận. Gồm các giá trị ARFCN, BSIC và RxLev của các cell đang quản lý và cell lân

cận.

Hình 3.8: Cửa sổ cell quản lý và những cell lân cận.



3.4.7 Cửa sổ map

Hình 3.9 : Cửa sổ map.

3.5 Một số thông số chính sử dụng trong Tems

3.5.1 Mức thu cường độ tín hiệu (RxLev)

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

(đường lên).

- Đơn vị : dBm hoặc W

- Rxlev càng lớn, thể hiện mức thu càng tốt và ngược lại.

- Khoảng giá trị : Rxlev từ -110 đến -47 dBm, tương ứng với Rxlev từ 0

đến 63W. Với mức thu Rxlev < -110 thì giá trị được quy đổi Rxlev = 0,

với những mức thu Rxlev > -47 thì quy đổi Rxlev = 63.

3.5.2 Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (C/I)

- Là tỷ số giữa công suất sóng mang 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 môi trường vô tuyến càng lớn và ngược lại.

- Mạng GSM chấp nhận C/I >= 9dB, trên thực tế C/I >= 12dB thì cho chất

lượng tốt trên đường vô tuyến. Tỷ lệ C/I thấp thường dẫn tới tỷ lệ lỗi bit

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

3.5.3 Mức chất lượng tín hiệu (RxQual)

- RxQual phản ánh chất lượng của sóng vô tuyến, thể hiện bằng tỷ lệ lỗi

bit.

- RxQual càng lớn thì phản ánh chất lượng sóng 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.

Bảng 3.1: Bảng tỷ lệ tương ứng giữa RxQual và BER.

BER (Bit Error Rate): được tính toán qua 26 đa khung (1 đa khung

SACCH), mỗi khối TCH (8/2=4 burt TCH) và trên khối SACCH (4 burst SACCH).

BER Sau khi bộ mã hóa kênh giải mã khối 456 bit, nó sẽ được mã hóa lại và

so sánh với 456 bit vào. Nếu có sự khác nhau thì cả hai khối sẽ gây ra BER.



Các lỗi bit được tích trữ trong tổng BER cho mỗi đa khung SACCH, tổng lỗi

bit này được chia cho toàn bộ số bit trên đa khung SACCH và được phân chia (0-7).

3.5.4 FER

Tỉ lệ khung bị xóa có giá trị từ 0-100% được tính toán và thể hiện qua mỗi đa

khung SACCH trong TEMS, đồng giá trị với RxQual. Cũng giống như RxQual,

FER được tính trên các khối TCH và SACCH.

FER(%) = (số block ko đúng trong CRC/ tổng số block).100

3.5.5 Chỉ số chất lượng thoại ( Speech Quality Index ):

SQI được tính toán trên cơ sở tỷ lệ lỗi bit (BER), tỷ lệ lỗi khung (FER), có sự

kiện handover và việc sử dụng DTX trên mạng

Bảng 3.2: Bảng giá trị SQI.

3.6 Các thông số KPI

3.6.1 Tỷ lệ nghẽn kênh SDCCH

Tỷ lệ của kênh SDCCH không được ấn định trong suốt quá trình thiết lập

liên kết vô tuyến do nghẽn trên giao diện vô tuyến.

Không thiết lập được cuộc gọi nếu sau 3 lần nghẽn liên tục, nếu không thời

gian thiết lập cuộc gọi bị kéo dài không như mong đợi.

Tỷ lệ nghẽn khuyến nghị nhỏ hơn 5%.



3.6.2 Tỷ lệ rớt kênh SDCCH

Là tỷ lệ kênh SDCCH bị rớt, làm cho cuộc gọi không được thiết lập thành

công.

Tỷ lệ rớt kênh SDCCH khuyến nghị nhỏ hơn 4%, tuy nhiên trong khu vực

mật độ trạm cao tỉ lệ rớt kênh SDCCH nên nhỏ hơn 1%. Thông thường tỷ lệ

SDCCH yêu cầu nhỏ hơn tỷ lệ cuộc gọi bị rớt do thời gian chiếm dụng của thuê bao

trên kênh SDCCH (thường kém hơn 5s) nhỏ hơn thời gian chiếm dụng trên kênh

TCH (khoảng vài chục giây).

3.6.3 Tỷ lệ ấn định kênh TCH không thành công

Tỷ lệ chiếm kênh lưu lượng không thành công cho mục đích ấn định bình

thường. Thông thường do nghẽn kênh lưu lượng hay do vấn đề vô tuyến hoặc BSS.

Tỷ lệ ấn định kênh lưu lượng không thành công khuyến nghị nhỏ hơn 3%,

tuy nhiên trong khu vực mật độ trạm cao tỷ lệ này nên nhỏ hơn 1%.

3.6.4 Tỷ lệ nghẽn kênh lưu lượng TCH ở mức nghẽn vô tuyến

Thể hiện số lượng hay tỷ lệ các cell bị nghẽn thường xuyên.

KPI này dùng quản lý phần trăm mạng bị nghẽn, thông thường tỷ lệ nghẽn

kênh lưu lượng TCH cho phép 2%. Nghẽn TCH có thể làm cho thiết lập cuộc gọi

bị thất bại.

3.6.5 Tỷ lệ rớt cuộc gọi

- Là tỷ lệ các cuộc gọi bị rớt trên tổng số cuộc gọi kết thúc thành công.

- Đây là KPI quan trọng nhất, được sử dụng với tỷ lệ thiết lập cuộc gọi

thành công để so sánh với các mạng di động mặt đất khác.

- Tỷ lệ rớt cuộc gọi khuyến nghị nhỏ hơn 4%, tuy nhiên trong khu vực mật

độ trạm cao tỷ lệ CDR nên thấp hơn 2% thậm chí nhỏ hơn 1% hay thấp

hơn trong trường hợp có sử dụng nhảy tần chậm.

3.6.6 Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công

- Tỷ lệ các cuộc gọi được thực hiện cho tới khi ấn định TCH thành công

mà không bị ngắt do rớt SDCCH hay do ấn định thất bại.



- Đây là thông số KPI quan trọng thứ 2 sau tỷ lệ rớt cuộc gọi, nó được

dùng để so sánh với các mạng di động mặt đất khác.

- Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành công khuyến nghị >95%, tuy nhiên trong

khu vực mật độ trạm cao, tỷ lệ này nên lớn hơn 98%. Tỷ lệ SDCCH cũng

ảnh hưởng đến thiết lập cuộc gọi.

3.6.7 Tỷ lệ cuộc gọi thành công

- Tỷ lệ cuộc gọi được thực hiện cho tới khi được giải phóng mà không bị

ngắt do rớt kênh SDCCH, hay do ấn định thất bại hay do cuộc gọi bị rớt.

- Tỷ lệ cuộc gọi thành công khuyến nghị <92%, tuy nhiên trong khu vực

trạm cao tỷ lệ cuộc gọi thành công nên lớn hơn 97%.

3.6.8 Tỷ lệ chuyển giao ra thành công

- Thể hiện tỷ lệ chuyển giao SDCCH và TCH ra ngoài thành công từ một

cell đến các cell lân cận của nó (cùng BSS hay khác BSS).

- Tỷ lệ chuyển giao ra ngoài thành công khuyến nghị > 90%.

3.6.9 Tỷ lệ chuyển giao vào thành công

- Thể hiện tỷ lệ chuyển giao SDCCH và TCH thành công đến một cell từ

các cell lân cận của (cùng BSS hay khác BSS).Tỷ lệ chuyển giao vào

thành công khuyến nghị > 90%.



CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH LOGFILE

4.1 Các bước chạy lại logfile

Giao diện Tems ban đầu

Hình 4.1: Giao diện Tems ban đầu.

Chương 4 : Phân tích logfile


Mở bản đồ khu vực cần đo

Hình 4.2: Mở bảng đồ khu vực cần đo.

Add cellfile

Hình 4.3: Add cellfile.



Cấu trúc cell file

Hình 4.4: Cấu trúc cellfile.



Chạy lại Logfile

Hình 4.5: Mở logfile.

Hình 4.6: Chạy logfile.



Hình 4.7: Chạy logfile.



4.2 Các chế độ đo

4.2.1 Chế độ Idle

Chế độ Idle là chế độ không thực hiện cuộc gọi, chỉ đo được mức thu của tín

hiệu (RxLev) nên không đo được chất lượng thoại (RxQual).

Hình 4.8: Chế độ Idle.

Các thông số thể hiện trong chế độ Idle

- Danh sách tần số BCCH của cell đang phục vụ và tần số BCCH khác mà

MS thu được.

- Các thông số của cell đang phục vụ:

• Mức thu và C/I tại MS

• CGI, Band, BASIC

• C1, C2

- Các thông số của cell kế cận:



• Mức thu tại MS

• BASIC

• C1, C2

4.2.2 Chế độ Dedicated

Chế độ Dedicated là chế độ MS thực hiện cuộc gọi nên đo được chất lượng thoại

(RxQual).

Hình 4.9: Chế độ Dedicated.

Các thông số thể hiện trong chế độ Dedicated

- Danh sách tần số BCCH của cell phục vụ và tần số BCCH khác mà MS

thu được.

- Các thông số của cell phục vụ:

• Mức thu, C/I, RxQual, BER, FER, SQI, mức điều khiển công suất tại

MS.

• CGI, Band, BASIC.



• Chuỗi tần số nhảy tần, HSN, MAIO (nếu đang ở chế độ nhảy tần)

• Time Advance, Time Slot

• Chế độ mã hóa kênh, chế độ mã hóa thoại

- Các thông số của các cell lân cận:

• Mức thu tại MS

• BASIC

4.2 Phân tích và khuyến nghị điều chỉnh

Ba chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất là : vùng phủ, dung lượng, chất lượng.

Chúng tương ứng chủ yếu với các vấn đề mạng sau:

Vùng phủ sóng.

Nghẽn.

Nhiễu.

Chuyển giao.

4.2.1 Vùng phủ sóng

- Ảnh hưởng của các vấn đề vùng phủ sóng đến chất lượng thoại

• Mức tín hiệu thấp, chất lượng tồi.

• Dễ bị ảnh hưởng nhiễu.

• Các vấn đề chuyển giao.

• Rớt cuộc gọi.

- Giải quyết các vấn đề phủ sóng

• Điều chỉnh các thông số vô tuyến

• Điều chỉnh các thông số anten: downtilt, azimuth, độ lợi.

• Sử dụng bộ khuếch đại.Chương 4 : Phân tích logfile


• Đặt site đúng tọa độ, đặt thêm site mới.

4.2.2 Vấn đề về nghẽn

- Ảnh hưởng của nghẽn kênh TCH

• Gây ra các vấn đề chuyển giao : chuyển giao trễ, không chuyển

giao được…

• Chất lượng cuộc gọi giảm như cuộc gọi bị nghẽn, rớt cuộc gọi.

- Cân bằng lưu lượng

• Điều chỉnh độ cao anten, downtilt và thay đổi công suất TX của

BTS và MS.

• Điều chỉnh các thông số cho sự chọn cell, chọn lại cell và chuyển

giao.

• Cho phép chuyển giao.

• Quy hoạch cell.

4.2.3 Nhiễu

- Các yếu tố gây nhiễu: do fading, nhiễu thiết bị, nhiễu ngoài…

- Ảnh hưởng của nhiễu:

• Chất lượng thoại kém.

• Hỏng chuyển giao.

• Rớt cuộc gọi.

- Một số phương pháp có thể cải thiện tình trạng nhiễu:

• Thay đổi tần số trên cell phục vụ hoặc nguồn nhiễu.

• Tăng khoảng cách sử dụng lại giữa cùng tần số và các tần số kế

cận.



• Tăng công suất của cell phục vụ hoặc giảm công suất phát của

nguồn nhiễu.

• Sử dụng các kỹ thuật chống nhiễu như là nhảy tần số, điều khiển

công suất, truyền gián đoạn.

• Điều chỉnh độ cao anten, góc azimuth, hướng down-tilt.

• Kiểm tra và loại trừ các vấn đề nhiễu thiết bị.

4.2.4 Chuyển giao

- Các vấn đề chuyển giao thường gặp:

• Sự hỏng chuyển giao và chuyển giao trễ gây ra chất lượng tệ hay

rớt cuộc gọi.

• Chuyển giao thường xuyên làm giảm chất lượng cuộc gọi và tăng

tải truyền tín hiệu hệ thống.

• Tỷ lệ không hợp lý của chuyển giao ra với chuyển giao vào gây ra

sự không cân bằng lưu lượng.

- Nguyên nhân của chuyển giao bất thường

• Giới hạn chuyển giao quá cao hoặc quá thấp.

• Các cell kế cận bị nghẽn.

• Không xác định được mối quan hệ với các cell kế cận.

• Sự chuyển giao trễ và sự ưu tiên chuyển giao là không hợp lý.

• Nhiễu.

• Các thông số của cell ngoài (như là LAC, CI và BCCH) phải đúng.

- Hướng giải quyết

• Điều chỉnh giới hạn chuyển giao cho thích hợp.

• Quy hoạch cell.



• Sử dụng các kỹ thuật giảm nhiễu.

4.3 Tổng hợp các vấn đề khi phân tích chất lượng thoại từ logfile

4.3.1 Vùng phủ sóng quá xa

• Mô tả hiện tượng: Cell phát ra với khoảng cách xa nhưng vị trí đó có

nhiều cell xung quanh gần hơn.

Hình 4.10: Trường hợp vùng phủ sóng quá xa.

• Lý do:

- Cell phát xa do đặt downtilt quá nhỏ.

- Cell đặt trên đồi cao, các cell gần hơn cũng bị phát xa.

- Không giải mã được BSIC của các cell gần hơn.

• Xử lý:

- Kiểm tra downtilt anten, chỉnh đồng hồ đồng bộ của các cell lân cận.



4.3.2 Vùng phủ không có cell phủ sóng vượt trội

• Mô tả hiện tượng:

- Mức thu của các cell lân cận gần bằng với cell phục vụ.

Hình 4.11: Không có cell phủ sóng vượt trội.

• Lý do:

- Downtilt anten quá nhỏ, số lượng cell không đủ.

• Xử lý: xem xét điều chỉnh anten, khảo sát bổ xung thêm site.



4.3.3 Vùng sóng phủ yếu

Hình 4.12: Mức RxLev quá thấp.


- Rxlevel thấp, SQI thấp

- Mức nhiễu lớn, Rxqual, FER, BER cao.

• Lý do:

- Thiếu site, không thể giải mã được BSIC của cell phục vụ.

- Cell phục vụ bị khóa hoặc bị cấm thâm nhập.

- Cell lân cận bị mất hoặc khai báo không đúng, trễ handover...

• Xử lý:

- Bổ xung thêm site mới, kiểm tra chất lượng cell phục vụ.

- Xử lý các vấn đề về handover.



4.3.4 Vùng phục vụ không đúng hướng anten


- Vùng phủ sóng của cell không đúng hướng anten.

Hình 4.13: Trường hợp không đúng hướng anten.

• Lý do:

Đấu nối cáp từ tủ BTS lên anten sai, lắp sai hướng anten hoặc đánh

dấu hướng anten sai.

• Xử lý: Hiệu chỉnh hướng anten đúng theo thiết kế tần số và hướng anten.



4.3.5 Vùng phủ không có cell phục vụ

Hình 4.14: Không có cell phục vụ

• Mô tả: MS không được phục vụ.

• Nguyên nhân

- Do che chắn, như tòa nhà, cây cối…

- Downtilt quá nhỏ

- Thiếu cell hoặc do thiếu quan hệ neighbor.

• Xử lý: Đặt thêm site, điều chỉnh anten.



4.3.6 Missing Neighbour

Thiếu neighbour sẽ dẫn đến hiện tượng thuê bao không thể chuyển giao sang

cell có chất lượng phục vụ tốt hơn, làm tín hiệu, mức chất lượng ngày càng tệ, dẫn

đến rớt cuộc gọi.

Hình 4.15: Missing Neighbour.

• Mô tả:

MS thông báo một mức tín hiệu mạnh hơn mức tín hiệu đang được phục vụ

nhưng không có sự chuyển giao nào xảy ra vào cell có cường độ mạnh hơn.

• Lý do:

- Cell ứng cử bị nghẽn hoặc không có cell lân cận nào như vậy trong cơ sở

dữ liệu.

- Lân cận ngoài không đúng, LAC/BCCH/BSIC của cell lân cận khác với

thực tế trên mạng hoặc nhà khai thác thay đổi thuộc tính lân cận của cell.

-

• Xử lý:



- Kiểm tra lại xem có nghẽn trên cell ứng cử không, nếu có cần đặt thêm

site, chỉnh lại downtilt…

- Kiểm tra, thiết lập mối quan hệ neighbour cho phù hợp.

4.3.7 Sự cố handover

Hình 4.16 : Hỏng chuyển giao.


- MS không thành công khi chuyển sang cell đích, quay trở lại cell cũ.

- MS gửi bản tin HO Failure tới cell gốc và có đáp ứng.

• Lý do:

- Nhiễu tần số, vùng phủ sóng không kín.

- Có nguồn nhiễu ngoài hướng uplink, nhiễu dải rộng.

- Các khe thời gian bất khả dụng do lưu lượng lớn, sự quá tải, độ mạnh tín

hiệu thấp hay chất lượng tồi trong cell đích .

- Chuyển giao có thể hỏng vì vấn đề phần cứng trong các cell đích, nhiều

khả năng TRX hoặc các vấn đền khe thời gian.



• Xử lý:

- Phân tích và xử lý tần số nhiễu, thêm trạm mới.

- Đo phổ kênh tần để xác định nguồn nhiễu ngoài.

4.3.8 Trường hợp không thực hiện được Handover


- BSIC của cell lân cận được giải mã và yêu cầu handover chung được đáp

ứng nhưng không thực hiện được Handover, dẫn đến rớt cuộc gọi.

Hình 4.17: Trường hợp không thực hiện được handover.

• Nguyên nhân:

- Mất quan hệ Handover, do không có cell lân cận nào như vậy trong cơ sở

dữ liệu.

- Lân cận ngoài không đúng, LAC/BCCH/BSIC của cell lân cận khác với

thực tế trên mạng hoặc nhà khai thác thay đổi thuộc tính lân cận của cell.

- Thông số HO_MARGIN đặt quá lớn.

- Cell phục vụ quá mạnh hoặc bao phủ vùng quá rộng.



• Xử lý:

- Phân tích và bổ xung quan hệ handover của cell.

- Điều chỉnh thông số HO_MARGIN của các cell lân cận.

- Điều chỉnh downtilt anten.

4.3.9 Trường hợp Ping Pong Handover

• Mô tả hiện tượng: Quá nhiều handover giữa các cell.

Hình 4.18: Ping Pong Handover



Hình 4.19: Trường hợp ping pong handover.

• Lý do:

- MS đang di chuyển ở vùng biên cell,

- Thông số định thời handover đặt không đúng.

- Sự cố phần cứng BTS, nhiễu UL/DL.

- Góc tilt của cell phục vụ quá lớn hoặc anten đặt không đúng hướng.

• Xử lý:

- Kiểm tra, thay thế phần cứng, tần số của cell lân cận.

- Kiểm tra góc hướng anten, thông số định thời handover.

4.3.10 Nhiễu tần số

Mô tả hiện tượng:

- Mức tín hiệu Rxlevel cao trong khi mức chất lượng Rxquality lớn.



Hình 4.20 : Trường hợp nhiễu tần số.

• Lý do:

- Nhiễu tần số hoặc không dùng đúng cell phục vụ tốt nhất.

- Không handover được hoặc có trễ handover lớn.

• Xử lý:

- Kiểm tra và điều chỉnh góc, hướng anten, thiết kế và đổi tần số nhiễu.

- Bổ xung quan hệ handover hoặc điều chỉnh thông số handover_margin.



KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Đồ án tốt nghiệp đã trình bày những nét cơ bản nhất về mạng thông tin di

động GSM. Phân tích chất lượng thoại là một công việc đòi hỏi người thực hiện phải

nắm vững hệ thống, ngoài ra cũng cần phải có những kinh nghiệm thực tế và sự trợ

giúp của nhiều phương tiện hiện đại để có thể giám sát và kiểm tra rồi từ đó mới đưa

ra các giài pháp cải thiện chất lượng.

Do thời gian có hạn và những hạn chế không tránh khỏi của việc hiểu biết

các vấn đề dựa trên lý thuyết là chính nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu

sót. Nhóm thực hiện rất mong có được những ý kiến đánh giá, góp ý của các thầy và

các bạn để đồ án thêm hoàn thiện.

Phân tích chất lượng thoại rất cần thiết cho các mạng viễn thông hiện tại nói

chung và mạng thông tin di động nói riêng. Khả năng ứng dụng của đề tài là giúp

ích cho những người làm công tác tối ưu hoá mạng, là cơ sở lý thuyết để phân tích

và tiến hành, từ đó hoàn toàn có thể tìm ra giải pháp tối ưu khoa học nhất.

Hướng phát triển đề tài :

- Kết hợp phân tích chất lượng thoại, tối ưu hóa và quy hoạch cell.

- Tìm hiểu, phân tích chất lượng mạng WCDMA ứng dụng phần mềm

Tems. Từ đó so sánh chất lượng mạng GSM và WCDMA.

PHẦN CPHỤ LỤC

và

TÀI LIỆU THAM KHẢO


PHỤ LỤCDANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

A

ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết

AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập

ARFCH Absolute Radio Frequency Kênh tần số tuyệt đối

Channel

AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực

B

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá

BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít

BS Base Station Trạm gốc

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

C

C/A Carrier to Adjacent Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân

cận

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

Phụ lục


CCH Control Channel Kênh điều khiển

CCITT International Telegraph and Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện thoại

và

Telephone Consultative Committee điện báo

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

Cell Cellular Ô (tế bào)

CI Cell Identity Nhận dạng ô ( xác định vùng LA )

C/I Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh

C/R Carrier to Reflection Tỉ số sóng mang/sóng phản xạ

CSSR Call Successful Rate Tỉ lệ cuộc gọi thành công

D

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng

E

EIR Equipment Identification Bộ ghi nhận dạng thiết bị

Register

F

FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần số

Access

FACCH Fast Associated Kênh điều khiển liên kết nhanh

Control Channel

FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số

G

Phụ lục


GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng

GSM Global System for Mobile Thông tin di động toàn cầu

Communication

H

HLR Home Location Register Bộ đăng ký định vị thường trú

HON Handover Number Số chuyển giao

I

IHOSR Incoming HO Successful Rate Tỉ lệ thành công Handover đến

IMSI International Mobile Số nhận dạng thuê bao di động

Subscriber Identity quốc tế

ISDN Integrated Service Digital Mạng số đa dịch vụ

Network

L

LA Location Area Vùng định vị

LAC Location Area Code Mã vùng định vị

LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị

LAPD Link Access Procedures Các thủ tục truy cập đường

on D channel truyền trên kênh D

LAPDm Link Access Procedures Các thủ tục truy cập đường

on Dm channel truyền trên kênh Dm

M

MCC Mobile Country Code Mã quốc gia của mạng di động

Phụ lục


MNC Mobile Network Code Mã mạng thông tin di động

MS Mobile station Trạm di động

MSC Mobile Service Tổng đài di động

Switching Center

MSIN Mobile station Identification Số nhận dạng trạm di động

Number

MSISDN Mobile station ISDN Number Số ISDN của trạm di động

MSRN MS Roaming Number Số vãng lai của thuê bao di động

N

NMC Network Management Center Trung tâm quản lý mạng

NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động Bắc Âu

O

OHOSR Outgoing HO Successful Rate Tỉ lệ thành công Handover ra

OSI Open System Interconnection Liên kết hệ thống mở

OSS Operation and Support Phân hệ khai thác và hỗ trợ

Subsystem

OMS Operation & Maintenace Phân hệ khai thác và bảo dưỡng.

Subsystem

P

PAGCH Paging and Access Grant Kênh chấp nhận truy cập

Channel và nhắn tin

PCH Paging Channel Kênh tìm gọi

Phụ lục


PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng

PSPDN Packet Switch Public Mạng số liệu công cộng

Data Network chuyển mạch gói

PSTN Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại công

Network cộng

R

RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên

Rx Receiver Máy thu

S

SACCH Slow Associated Kênh điều khiển liên kết chậm

Control Channel

SDCCH Stand Alone Dedicated Kênh điều khiển dành riêng

Control Channel đứng một mình (độc lập)

SIM Subscriber Identity Modul Mô đun nhận dạng thuê bao

T

TACH Traffic and Associated Channel Kênh lưu lượng và liên kết

TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

thời gian

TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Bộ thích ứng tốc độ và chuyển mã

TRX Tranceiver Bộ thu – phát

Phụ lục


Phụ lục

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động GSM, Nhà xuất bản bưu điện,

Hà Nội 1999.

[2] Vũ Đức Thọ, Tính toán mạng thông tin di động số CELLULAR, Nhà xuất bản

giáo dục, Hà Nội 1999.

[3] J. Dahlin, Ericsson´s Multiple Reuse Pattern For DCS 1800, in Mobile

Communications International, Nov., 1996.

[4] Asha K. Mehrotra, GSM System Engineering, Artech House, Inc Boston London

1996.

[5] GSM Association

[6] http://www.wikipedia.org

[7] http://www.tapchibcvt.gov.vn

[8] http://www.gsmworld.com

[9] http://www.itu.int

Tài liệu tham khảo

http://www.itu.int/

http://www.gsmworld.com/

http://www.tapchibcvt.gov.vn/

http://www.wikipedia.org/

Documents

Phan Tich Chat Luong Thoai Mang Gsm