Tong Quan Ve He Thong Di Dong GSM.diendandaihoc.vn

1

TOÅNG QUAN VEÀHỆ THỐNG DI ÑOÄNG GSM

CHƯƠNG 1

Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn

2

GSM laø vieát taét cuûa Global System for Mobile

communications

ØGSM laø heä thoáng ñieän thoaïi di ñoäng maø maïng löôøi hoaøn toaøn söû duïng kyõ thuaät soá, khaùc vôùi heä thoáng maïng ñieän thoaïi Analog coå ñieån nhö heä thoáng AMPS (Advanced Mobile Phone Service: Dòch vuï ñieän thoaïi di ñoäng cao caáp).

ØHeä thoáng thoâng tin di ñoäng toaøn caàu


3

1. CA1. CAÁÁU TRUU TRUÙÙC HEC HEÄÄ THOTHOÁÁNG GSMNG GSM

MS: Mobile StationBTS: Base Transceiver StationBSC: Base Station ControllerBSS: Base Station SubsystemMSC: Mobile services Switching Center

VLR: Visitor Location RegisterHLR: Home Location Register

EIR: Equipment Identitfication RegisterAuC: Authentication CenterSMSC: Short Messaging Service CenterOMC: Operation & Maintenance CenterGMSC: Gateway MSC

BTS

BTS

BSC

BSS

MSC+VLR

GMSC

PSTN / ISDN

EIR HLR AuC

SMSC Billing OMC

BTS

BTS

BSC

BSS

MS

MS

MS

MS

NSS


4

Caáu truùc cuûa moät heä thoáng GSM coù theå ñöôïc chia laøm 3 heä thoáng con:

§ Heä thoáng con traïm goác (BSS – Base Station Subsystem), goàm BTS vaø BSC.

§ Heä thoáng con chuyeån maïch maïng (NSS – Network Switching Subsystem) goàm: MSC/GMSC, HLR, VLR, EIR, AUC.

Ngoaøi ra trong maïng coøn coù caùc thueâ bao, ñöôïc goïi laø MS.

§ Heä thoáng con vaän haønh baûo döôõng (OMS –Operation and Maintenance Subsystem) chöùa OMC.


5

SD

Mobile Station

BTSMSC/VLR

SIM MEBSC

Base StationSubsystem

GMSC

Network Subsystem

AUCEIR HLR

Other Networks

Note: Interfaces have been omitted for clarity purposes.

+

PSTN

PLMN

Internet

Caáu truùc cuûa moät heä thoáng GSM

MS BSS

NSS


6

1.1 MS (Mobile Station)

§ Laø thieát bò caàm tay trong maïng di ñoäng GSM, thöïc hieän chöùc naêng thu vaø phaùt tín hieäu voâ tuyeán vôùi moät BTS (trong vuøng phuû soùng).

§ Ñoái vôùi heä thoáng GSM, moät MS goàm 2 thaønh phaàn laø ME (Mobile Equipment) vaø SIM (Subscriber Identity Module).


7

§ Laø thieát bò cöùng thöïc hieän chöùc naêng thu phaùt tín hieäu, noùtöông ñoái “thoâng minh” vaø ñöôïc ñieàu khieån bôûi 1 chöông trình beân trong maùy.

§ ME trôû thaønh MS chæ khi naøo SIM ñöôïc cheøn vaøo trong ME.

§ Noùi ME “thoâng minh” vì noù coù khaû naêng töï ñieàu chænh coâng suaát phaùt ⇒ tieát kieäm pin vaø haïn cheá hieän töôïng “near and far”.

§ Moãi ME coù chöùa moät soá IMEI (International Mobile Equipment Identity) duøng ñeå nhaän daïng thieát bò. Soá IMEI laø

duy nhaát cho taát caû caùc MS treân toaøn theá giôùi.

a. ME (Mobile Equipment)

§ Soá IMEI coù theå ñöôïc hieån thò ôû haàu heát caùc maùy ñieän thoaïi baèng caùch baám *#06#


8

SIM laø moät theû chip, beân trong coù boä nhôù ñeå löu tröõ thoâng tin caù nhaân cuûa thueâ bao vaø thoâng tin cuûa nhaø cung caáp dòch vuï.

Trong quaù trình hoaït ñoäng, MS seõ söû duïng caùc thoâng tin coù saün trong SIM. Thoâng tin löu tröõ trong SIM goàm:

§ IMSI (International Mobile Subscriber Identity): soánhaän daïng thueâ bao di ñoäng quoác teá. Soá naøy laø duy nhaát treân theá giôùi nhöng khi laøm vieäc MS khoâng söûduïng soá naøy.

b. SIM (Subscriber Identity Module)


9

§ LAI (Location Area Identifier): Soá vuøng ñaêng kyù.

§ Khoaù nhaän thöïc thueâ bao Ki: Ñöôïc MS söû duïng trong quaù trình nhaän thöïc thueâ bao.

Öu ñieåm cuûa vieäc söû duïng SIM card rôøi ?

§ TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity): soánhaän daïng thueâ bao taïm thôøi.

Ñöôïc MS söû duïng ñeå lieân laïc treân ñöôøng voâ tuyeán, soánaøy chæ toàn taïi toái ña 3 giôø khi MS ñang ñaøm thoaïi, neáu quaù 3 giôø thì maïng töï ñoäng thay ñoåi soá naøy maø ngöôøi söû duïng khoâng bieát.


10

a. BTS (Base Transceiver Station): Traïm thu phaùt goác

§ BTS thöïc hieän chöùc naêng thu vaø phaùt tín hieäu vôùi caùc MS naèm trong vuøng phuû soùng cuûa noù.

1.2 Caùc thaønh phaàn cuûa heä thoáng con BSS

§ Vuøng phuû soùng cuûa moät BTS goïi laø cell (teá baøo).


11

a. BTS (Base Transceiver Station(tt)


12

§ BTS giao tieáp vôùi MS qua ñöôøng voâ tuyeán.

§ BTS laøm vieäc thuï ñoäng, moïi hoaït ñoäng cuûa noù ñeàu ñöôïc ñieàu khieån bôûi BSC.

§ Giao dieän giöõa BTS vaø MS ñöôïc goïi laø giao dieän Um.

Giao tieáp voâ tuyeán



13


Ø 500 m ôû khu vöïc thaønh thò

Ø15 km ôû khu vöïc noâng thoân, vuøng ven, …

Baùn kính phuû soùng cuûa caùc traïm BTS laø:


14

b. BSC (Base Station Controller): Boä ñieàu khieån traïm goác

Chöùc naêng chính cuûa BSC laø ñieàu khieån hoaït ñoäng cuûa caùc BTS nhö:

§ Ñieàu khieån coâng suaát phaùt cho caùc MS.

§ Caáp phaùt keânh taàn soá cho caùc BTS vaø MS.

§ Ñieàu khieån nhaûy taàn soá giöõa caùc MS ñeå giaûm nhieãu.

§ Ñieàu khieån chuyeån giao,…

Moãi BSC coù theå ñieàu khieån nhieàu BTS (40 ñeán 65 BTS).


15

Ñöôøng noái giöõa BTS vaø BSC coù toác ñoä laø 2Mbps vaø coù theåsöû duïng:

§ Caùp ñoàng neáu BTS gaàn BSC.

§ Ñöôøng truyeàn viba neáu BTS ôû xa BSC, caùc tuyeán viba naøy coù cöï ly cöïc ñaïi laø 20km.

§ Caùp quang neáu BTS ñöôïc ñaët ôû tænh coøn BSC ôû thaønh phoá.


16

1.3 Caùc thaønh phaàn cuûa heä thoáng con NSS (Network Switching Subsystem):

a. MSC (Mobile services Switching Center)§ Thöïc hieän chöùc naêng chuyeån maïch caùc cuoäc goïi giöõa

caùc MS. MSC ñöôïc xem nhö toång ñaøi cuûa maïng di ñoäng.

§ Ñaây laø nôi duy nhaát trong heä thoáng thöïc hieän chöùc naêng naøy.

§ MSC chòu traùch nhieäm thieát laäp caùc keát noái:

§ Ngoaøi ra MSC coøn thöïc hieän quaûn lyù caùc cell vaø caùc location areas (LA) (LA laø moät vuøng goàm nhieàu cell).

- Ñeán BSS- Ñeán MSC khaùc- Ñeán caùc maïng khaùc (nhö maïng PSTN)


17

PSTNISDN

GMSC

HLR

AuC

EIR

OMC

MSC Khaùc

a. MSC (Mobile services Switching Center)


18

§ Moät MSC quaûn lyù ñöôïc nhieàu BSC trong moät vuøng.

§ Caùc MSC ôû caùc vuøng seõ ñaáu noái vôùi nhau ñeå cho pheùp thöïc hieän cuoäc goïi lieân vuøng. Ngoaøi ra MSC coøn ñöôïc noái vôùi maïng PSTN ñeå thöïc hieän cuoäc goïi ñeán caùc thueâ bao coá ñònh.

§ MSC ñöôïc ñaët ôû caùc thaønh phoá lôùn.

§ MSC thöïc hieän caùc chöùc naêng gioáng nhö moät toång ñaøi cuûa maïng ñieän thoaïi coá ñònh. Tuy nhieân vieäc quaûn lyùthueâ bao thì khaùc.

Vaäy caùc thueâ bao di ñoäng ñöôïc quaûn lyù ôû ñaâu vaø nhö theánaøo?


19

b. HLR (Home Location Register)

§ Trong maïng GSM, vieäc quaûn lyù thueâ bao khoâng do caùc toång ñaøi thöïc hieän vì thueâ bao di ñoäng khoâng ñöôïc keát noái laâu daøi vôùi moät MSC. Thay vaøo ñoù, vò trí hieän taïi cuûa thueâ bao xaùc ñònh MSC chòu traùch nhieäm quaûn lyù noù taïi thôøi ñieåm ñoù.

§ Do ñoù, maïng GSM coù moät thaønh phaàn ñöôïc goïi laø HLR ñeåchöùa döõ lieäu cuûa thueâ bao cuûa moät vuøng naøo ñoù.

§ HLR laø moät cô sôû döõ lieäu nôi maø caùc thueâ bao di ñoäng ñöôïc taïo ra, bò chaën hoaëc bò xoaù bôûi nhaø khai thaùc.

§ HLR chöùa taát caû caùc thoâng tin laâu daøi cuûa thueâ bao cuõng nhö caùc dòch vuï vaø caùc giôùi haïn maø moät thueâ bao di ñoäng ñöôïc pheùp söû duïng, cuï theå goàm: soá IMSI, Ki, VLR hieän taïi cuûa thueâ bao vaø caùc dòch vuï cuûa thueâ bao di ñoäng.

HLR


20

§ Thoâng tin naøy khoâng cho bieát vò trí cuï theå cuûa thueâ bao di ñoäng maø chæ cho bieát VLR maø thueâ bao ñang hieän dieän.

§ Moät phaàn lôùn döõ lieäu cuûa thueâ bao trong HLR ñöôïc söû duïng ñeå thieát laäp vaø xoaù keát noái.

§ Ñeå ñaûm baûo döõ lieäu naøy coù theå ñöôïc söû duïng ngay laäp töùc cho moät cuoäc goïi thì noù coøn ñöôïc löu tröõ ôû moät cô sôû döõ lieäu nöõa, ñöôïc goïi laø VLR vaø VLR ñöôïc lieân keát vôùi MSC.

§ Goïi laø thanh ghi ñònh vò thöôøng truù vì thoâng tin cuûa thueâ bao ñöôïc löu tröõ laâu daøi trong HLR vaø duø thueâ bao ñoù coùdi chuyeån ñeán ñaâu thì thoâng tin trong HLR vaãn khoâng bò xoaù.


21

c. VLR (Visistor Location Register)

§ Cuõng laø moät cô sôû döõ lieäu ñeå chöùa thoâng tin cuûa thueâ bao di ñoäng. Thoâng tin naøy cho bieát vò trí hieän taïi, traïng thaùi cuûa MS,… vaø VLR seõ cung caáp döõ lieäu cuûa thueâ bao ñeåxöû lyù cuoäc goïi baát cöù khi naøo ñöôïc yeâu caàu.

§ Thoâng tin trong VLR coù tính chaát taïm thôøi, noù thay ñoåi khaù thöôøng xuyeân vaø khoâng phaûi ñöôïc caäp nhaät baèng tay nhö trong HLR maø ñöôïc caäp nhaät thoâng qua thuû tuïc “caäp nhaät vò trí”.

VLR


22

§ Thuû tuïc caäp nhaät vò trí xaûy ra trong vaøi giaây khi coù 1 trong 3 ñieàu kieän sau:

üMS chuyeån töø taét " môû maùy

üMS di chuyeån

ü Theo ñònh kyø

§ Caäp nhaät vò trí laø moät thuû tuïc ñeå thoâng baùo cho maïng veà vò trí hieän taïi cuûa thueâ bao di ñoäng.

v Thuû tuïc caäp nhaät vò trí


23

§ Thoâng qua thuû tuïc caäp nhaät vò trí, döõ lieäu cuûa thueâ bao ñöôïc chuyeån töø HLR sang VRL hieän taïi.

§ Döõ lieäu naøy ñöôïc löu tröõ trong VLR chöøng naøo maø thueâ bao ñoù coøn di chuyeån quanh quaån trong vuøng do VLR naøy quaûn lyù.


24

Ví duï: Vaøo nhöõng naêm 1993 – 1994, caùc thueâ bao di ñoäng ñöôïc ñaùnh soá theo khu vöïc Mieàn Baéc, Mieàn Trung vaø Mieàn Nam, cuï theå nhö maïng MobiFone

Thì trong HLR thuoäc mieàn Baéc chæ chöùa döõ lieäu cuûa caùc MS coù ñaàu soá laø 0904 nhöng trong VLR cuûa mieàn naøy thì ngoaøi caùc thueâ bao coù ñaàu soá 0904 coøn coù caùc thueâ bao coù caùc ñaàu soá 0908 vaø 0905 di chuyeån töø mieàn Nam vaø mieàn Trung ra.

- 0901,2,3, xxxxxx: laø caùc thueâ bao di ñoäng ñaêng kyù ôû mieàn Baéc- 0907,8,9 xxxxxx: laø caùc thueâ bao di ñoäng ñaêng kyù ôû mieàn Nam- 0905,6 xxxxxx: laø caùc thueâ bao di ñoäng ñaêng kyù ôû mieàn Trung


25

§ Neáu moät thueâ bao di chuyeån sang vuøng phuïc vuï cuûa moät VLR khaùc thì thuû tuïc caäp nhaät vò trí seõ ñöôïc laëp laïi: VRL môùi yeâu caàu döõ lieäu cuûa thueâ bao naøy töø HLR quaûn lyùthueâ bao ñoù.

§ Ñoàng thôøi, döõ lieäu cuûa thueâ bao naøy trong VLR cuõ seõ bò xoùa. Ngoaøi ra, thoâng tin trong VLR cuõng seõ bò xoaù khi thueâ bao taét maùy.


26

§ Ngoaøi ra, VLR coøn tham gia kieåm tra moät thueâ bao coù ñuûquyeàn ñeå truy xuaát vaøo maïng hay khoâng, nghóa laø thöïc hieän nhaän thöïc thueâ bao.

d. AuC (Authentication Center): Trung taâm nhaän thöïc thueâ bao

Chöùc naêng: keát hôïp vôùi HLR cung caáp cho VLR caùc thoâng soá ñeå nhaän thöïc moät MS coù quyeàn truy nhaäp vaøo maïng hay khoâng.

e. EIR (Equipment Identity Register): Thanh ghi nhaän daïng thieát bò.

Chức năng: Duøng ñeå löu tröõ soá IMEI (International Mobile Equipment Identity) cuûa taát caû caùc thueâ bao trong vuøng phuïc vuï cuûa noù.


27

§ Moãi ME ñöôïc saûn xuaát ra ñeàu coù moät soá IMEI duy nhaát treân theá giôùi, soá naøy vöøa ñöôïc löu trong ROM cuûa ME, vöøa ñöôïc löu trong EIR.

§ Trong EIR, soá IMEI cuûa taát caû thieát bò di ñoäng ñöôïc söûduïng ñöôïc phaân vaøo 3 danh saùch (list):

ü “WHITE LIST” chöùa caùc ME khoâng bò giôùi haïn

ü “GREY LIST” chöùa caùc thieát bò ñang ñöôïc giaùm saùt, theo doõi

ü “BLACK LIST” chöùa caùc thieát bò khoâng hôïp leä (vd: thieát bò ñoù ñaõ bò aên caép,…)


28

§ Ñeå kieåm tra moät ME coù hôïp leä hay khoâng thì ñaàu tieân MSC seõ yeâu caàu soá IMEI töø MS sau ñoù MSC seõ göûi soáIMEI naøy ñeán EIR.§ EIR seõ kieåm tra xem thieát bò ñoù thuoäc danh saùch naøo

vaø göûi keát quaû veà laïi cho MSC.


29

Ví duï: Neáu ME ñoù thuoäc BLACK LIST thì noù khoâng theåthöïc hieän/nhaän cuoäc goïi.

Thanh ghi EIR khoâng quan troïng nhöng neáu quaûn lyùthanh ghi naøy toát thì seõ khoâng coù hieän töôïng maát maùy di ñoäng!


30

1.4 Heä thoáng con OMS (Operation & Maintenance Subsystem)

§ Moät OMS goàm 1 hoaëc nhieàu OMC. Moät OMC hoã trôï caùc chöùc naêng sau:

ü Quaûn lyù caáu hình maïng

ü Quaûn lyù quaù trình laøm vieäc cuûa maïng

ü Quaûn lyù baûo maät

§ OMC ñöôïc keát noái vôùi NSS (SSS) vaø BSC thoâng qua moät maïng döõ lieäu goùi X.25.


31

§ OMC bao goàm caùc maùy tính maø töø ñaây nhaø khai thaùc coù theå nhaäp caùc leänh ñeå ñieàu haønh, baûo döôõng heäthoáng. Caùc maùy tính naøy ñöôïc keát noái vôùi nhau qua moät maïng LAN.

§ Ñaây cuõng laø nôi duy nhaát maø ngöôøi khai thaùc giao tieáp ñöôïc vôùi maïng di ñoäng.

TCP/IP (LAN)

OMS

OMS

Printer

Console

Console

MSC


32

Ngoaøi ra, trong maïng GSM coøn coù:v Heä thoáng billing:

v SMSC (Short Message Service Center)

§ Thöïc hieän chöùc naêng cung caáp dòch vuï SMS cho caùc MS.

§ Löu tröõ taïm thôøi caùc baûn tin SMS.

§ Thöïc hieän chöùc naêng tính cöôùc cho caùc cuoäc goïi.§ Billing bao gồm:

Ø Hệ thoáng traû tröôùc - PrepaidØ Hệ thoáng traû sau - Postpaid

§ Coù 2 loaïi baûn tin laø : 80 kyù töï (maïng Sfone thôøi kyøñaàu) vaø 160 kyù töï.


33

2. GIAO DIEÄN VOÂ TUYEÁN Um

Sau khi hoaøn taát phaàn naøy, chuùng ta coù theå:

§ Lieät keâ ñöôïc caùc baêng taàn maø caùc heä thoáng di ñoäng GSM ñang söû duïng.

§ Giaûi thích ñöôïc caáu truùc vaät lyù cuûa caùc keânh ôû giao dieän voâ tuyeán.

§ Phaân bieät ñöôïc caùc loaïi keânh logic ôû giao dieän voâ tuyeán.

§ Giaûi thích ñöôïc caáu truùc cuûa keânh löu löôïng.

§ Giaûi thích ñöôïc chöùc naêng vaø caáu truùc cuûa caùc keânh ñieàu khieån.

2.1 Muïc tieâu:


34

2.2 Caùc baêng taàn soá trong GSM

§ Heä thoáng GSM coù hai baêng taàn laøm vieäc laø baêng taàn 900 MHz ñöôïc goïi laø GSM 900 vaø baêng taàn 1800 MHz ñöôïc goïi laø DCS 1800.

§ Trong ñoù, moãi baêng taàn naøy laïi ñöôïc chia laøm 2 baêng taàn con:

ü Baêng taàn höôùng leân (UPLINK – UL): laø baêng taàn ñöôïc MS söû duïng ñeå truyeàn tín hieäu ñeán BTS.

ü Baêng taàn höôùng xuoáng (DOWNLINK – DL): laø baêng taàn ñöôïc BTS söû duïng ñeå truyeàn tín hieäu ñeán MS.


35


36

§ GSM 900 laøm vieäc trong daûi taàn soá töø 890MHz ñeán 960MHz, trong ñoù:

ü Baêng taàn höôùng leân naèm trong daûi taàn soá töø 890MHz ñeán 915MHz.

ü Baêng taàn höôùng xuoáng naèm trong daûi taàn soá töø935MHz ñeán 960MHz.

ü Daûi taàn soá töø 915MHz ñeán 935MHz laø khoaûng baûo veä.


37

§ DCS 1800 laøm vieäc trong daûi taàn soá töø 1710 MHz ñeán 1880 MHz, trong ñoù:

ü Baêng taàn höôùng leân naèm trong daûi taàn soá töø 1710 MHz ñeán 1785 MHz.

ü Baêng taàn höôùng xuoáng naèm trong daûi taàn soá töø 1805 MHz ñeán 1880 MHz.

ü Daûi taàn soá töø 1785 MHz ñeán 1805 MHz laø khoaûng baûo veä.


38

Chuù yù: Soùng mang ñaàu tieân (200kHz) khoâng ñöôïc söû duïng.

§ Khoaûng caùch giöõa soùng mang ôû höôùng leân vaø höôùng xuoáng trong cuøng moät keânh laø 45 MHz.

§ Ñoä roäng baêng taàn cuûa moãi soùng mang laø 200 kHz.

§ Moãi höôùng cuûa baêng taàn GSM 900 ñöôïc chia thaønh 124 soùng mang (Carrier – C).

§ Toaøn boä baêng taàn GSM 900 ñöôïc chia laøm 124 keânh taàn soá voâ tuyeán (RFC – Radio Frequency Channel), moãi RFC goàm 2 soùng mang: 1 cho höôùng leân vaø 1 cho höôùng xuoáng.


39


40

Chuù yù: Cuõng nhö baêng taàn GSM 900, soùng mang ñaàu tieân (200kHz) khoâng ñöôïc söû duïng.

§ Khoaûng caùch giöõa soùng mang ôû höôùng leân vaø höôùng xuoáng trong cuøng moät keânh laø 95 MHz.

§ Ñoä roäng baêng taàn cuûa moãi soùng mang cuõng laø 200 kHz.

§ Töông töï, moãi höôùng cuûa baêng taàn DCS 1800 ñöôïc chia thaønh 374 soùng mang.

§ Toaøn boä baêng taàn DCS 1800 ñöôïc chia laøm 374 keânh taàn soá (RFC), moãi keânh goàm 2 soùng mang: 1 cho höôùng leân vaø 1 cho höôùng xuoáng.


41

v Vieäc truy caäp vaøo maïng thoâng qua caùc keânh taàn soá voâ tuyeán trong moät daûi taàn ñöôïc goïi laø Ña truy caäp phaân chia theo taàn soá (FDMA).


42

v Baûng sau lieät keâ caùc söï khaùc nhau giöõa baêng taàn GSM 900 vaø DCS 1800.

75 MHz25 MHzÑoä roäng baêng taàn ôû moãi höôùng

95 MHz45 MHzKhoaûng caùch giöõa hai taàn soátrong 1 keânh taàn soá

374124Soá löôïng keânh taàn soá

Hoaït ñoäng ôû baêng taàn 1800 MHz

Hoaït ñoäng ôû baêng taàn 900 MHz

Taàn soá hoaït ñoängDCS 1800GSM 900Ñaëc ñieåm so saùnh


43

§ Tuyø thuoäc vaøo löu löôïng, moät cell coù theå söû duïng moät hoaëc nhieàu keânh taàn soá (RFC).

§ Vì soá löôïng keânh taàn soá laø coù haïn neân moät RFC phaûi ñöôïc söû duïng laïi raát nhieàu laàn.

§ Tuy nhieân, ñeå traùnh hieän töôïng nhieãu ñoàng keânh thì caùc cell gaàn nhau phaûi söû duïng caùc RFC khaùc nhau.

§ Do ñoù, caùc BTS söû duïng cuøng moät RFC phaûi ñaûm baûo caùch nhau moät khoaûng caùch an toaøn (safe distance).

§ Khoaûng caùch an toaøn naøy ñöôïc goïi laø REUSE DISTANCE (KHOAÛNG CAÙCH SÖÛ DUÏNG LAÏI TAÀN SOÁ).


44


45

2.3 Caùc keânh vaät lyù§ Gioáng nhö heä thoáng PCM32 (1 luoàng PCM32 goàm 32

keânh), 1 RFC bao goàm 8 keânh. Vì theá, nhieàu thueâ bao di ñoäng coù theå truy caäp moät RFC.

§ Phöông phaùp truy caäp naøy ñöôïc goïi laø ña truy caäp phaân chia theo thôøi gian (Time Division Multiple Access–TDMA).


46

2.3 Caùc keânh vaät lyù (tt)§ Keânh vaät lyù laø taàn soá duøng ñeå truyeàn taûi thoâng tin.

§ Ví duï keânh taàn soá 890Mhz laø keânh vaät lyù.

§ Keânh Logic laø do keânh vaät lyù taùch ra, trong GSM moät keânh vaät lyù ñöôïc chia ra laøm 8 keânh logic.


47

§ Moät keânh vaät lyù ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät caëp soùng mang cuï theå (nghóa laø bôûi moät RFC) vaø moät khe thôøi gian trong khung TDMA.

Soá löôïng keânh vaät lyù toái ña cuûa moät heä thoáng GSM laø bao nhieâu?


48

ØMoät keânh vaät lyù coù theå hoaït ñoäng nhö:üMoät keânh löu löôïng (traffic channel) ñeå truyeàn thoaïi vaø

döõ lieäu cho ngöôøi duøng.

2.4 Caùc keânh logicØ Keânh Logic laø do keânh vaät lyù taùch ra


49

ü Hoaëc nhö moät keânh ñieàu khieån ñeå truyeàn thoâng tin ñieàu khieån vaø baùo hieäu.

v Keânh löu löôïng vaø keânh ñieàu khieån ñöôïc goïi chung laøkeânh logic (logic channel).


50

§ Caùc keânh löu löôïng (Traffic Channel – TCH) khaùc nhau tuyø theo:

ü Loaïi thoâng tin maø chuùng vaän chuyeån: thoaïi ñöôïc soáhoùa hoaëc döõ lieäu cuûa ngöôøi duøng.

ü Toác ñoä truyeàn cuûa keânh: full rate hoaëc half rate.

ü Toác ñoä cuûa döõ lieäu ñoái vôùi truyeàn döõ lieäu (nghóa laø toác ñoä döõ lieäu cuûa ngöôøi duøng thöïc söï ñöôïc truyeàn), nhö:

2.4.1 Caùc keânh löu löôïng

o Döõ lieäu toaøn toác cho 9.6 kb/s, 4.8 kb/s, ≤ 2.4 kb/s.

o Döõ lieäu baùn toác cho 4.8 kb/s, ≤ 2.4 kb/s.


51

Hình sau cho ta thaáy caùc loaïi keânh löu löôïng


52

v Keânh thoaïi toaøn toác vaø baùn toác (Full/Half rate speech)§ Thoâng tin thoaïi ñöôïc truyeàn qua giao dieän voâ tuyeán

ñöôïc neùn thaønh toác ñoä 13 kb/s (full rate) hoaëc 6.5 kb/s (half rate) baèng caùc thuaät toaùn maõ hoaù thoaïi ñaëc bieät.

§ Maõ hoaù thoaïi baùn toác coù ñöôïc trieån khai hay khoâng phuïthuoäc vaøo söï töông thích cuûa thieát bò chuyeån ñoåi maõ trong BSC vaø trong MS.

§ Toác ñoä keânh laø 22.8 kb/s ñoái vôùi full rate vaø 11.4 kb/s ñoái vôùi half rate coù ñöôïc laø do vieäc cheøn theâm caùc bit söûa loãi ñeå truyeàn ñi cuøng vôùi thoâng tin thoaïi ôû giao dieän voâ tuyeán.


53

Baûng sau cho ta thaáy toác ñoä keânh thoaïi full rate vaø half rate tröôùc vaø sau khi maõ hoaù (theâm caùc bit söûa loãi).


54

§ Khi truyeàn thoaïi vaø döõ lieäu “half rate”, soá löôïng keânh löu löôïng taêng leân gaáp ñoâi vì moät khe thôøi gian vaät lyùcuøng luùc phuïc vuï ñeán hai keát noái.

§ Ñieàu naøy ñaït ñöôïc laø do 2 keát noái naøy thay phieân nhau söû duïng cuøng moät khe thôøi gian.

§ Tuy nhieân, baïn seõ khoâng caûm nhaän ñöôïc söï suy giaûm chaát löôïng keát noái.


55

2.4.2 Caùc keânh ñieàu khieån

Ngöôøi ta ñònh nghóa ba nhoùm keânh ñieàu khieån sau:

§ Caùc keânh quaûng baù (BCH–Broadcast Channel)

BCH laø caùc keânh ñieàu khieån höôùng xuoáng, ñöôïc söû duïng ñeå mang thoâng tin ñaëc thuø cuûa cell duøng trong vieäc ñoàng boä, söûa loãi,…

§ Caùc keânh ñieàu khieån chung (CCCH–Common Control Channels)

CCCH laø caùc keânh ñieàu khieån ñöôïc söû duïng bôûi taát caûMS vaø BTS chaúng haïn nhö ñeå yeâu caàu vaø cung caáp caùc keânh ñieàu khieån daønh rieâng.


56

§ Caùc keânh ñieàu khieån daønh rieâng (DCCH–Dedicated Control Channels)

DCCH ñöôïc aán ñònh cho moät MS ñeå noù thöïc hieän moät phieân giao dòch cuï theå khi maø caùc keânh löu löôïng chöa ñöôïc cung caáp.

Moãi nhoùm keânh ñieàu khieån bao goàm nhieàu keânh ñieàu khieån ñeå cung caáp caùc chöùc naêng ñieàu khieån caàn thieát cho maïng GSM, nhö ñöôïc theå hieän treân hình sau.


57


58

Ø Keânh ñieàu khieån quaûng baù (BCCH–Broadcast Control Channel)§ Là kênh đường xuống cung cấp thông tin chung về

mạng, cell mà MS đang ở và các cell lân cận.

Ø Keânh hiệu chỉnh tần số (FCCH–Frequency Correction Channel)

§ Laø keânh ñöôøng xuoáng cung caáp thoâng tin ñeå MS ñoàng boä taàn soá noäi cuûa noù (boä dao ñoäng noäi) ñeán taàn soá maømaïng caáp cho MS ñoù söû duïng.

§ Khi thöïc hieän nhaûy taàn thì noäi dung cuûa keânh naøy thay ñoåi lieân tuïc.

Sau ñaây seõ mieâu taû chöùc naêng cuûa töøng keânh:a. Caùc keânh quaûng baù


59

Ø Keânh đồng bộ (SCH–Synchronization Channel)

§ Laø keânh ñöôøng xuoáng mang thoâng tin veà ñoàng boäkhung vaø nhaän daïng traïm BTS.

§ Sôû dó phaûi coù keânh ñoàng boä laø vì moät MS coù theå caùch BTS ñang phuïc vuï noù ñeán 30 km ⇒ maïng thöôøng phaûi ñieàu chænh thôøi gian phaùt cuûa moät MS sao cho tín hieäu thu ñöôïc taïi BTS ñöôïc ñoàng boä vôùi ñoàng hoà cuûa BTS.

§ BTS cuõng xuaát leänh phaùt sôùm ñeán MS qua keânh SCH naøy.


60

vVí duï öùng duïng cuûa keânh BCH

§ Thoâng qua keânh quaûng baù, BTS truyeàn döõ lieäu moät caùch lieân tuïc chaúng haïn nhö truyeàn thoâng tin nhaän daïng cell ñeán MS.

§ Baèng caùch naøy, MS coù theå xaùc ñònh ñöôïc hieän taïi noùñang ñöùng ôû cell naøo.


61

b. Caùc keânh ñieàu khieån chung

Ø Keânh tìm goïi (PCH–Paging Channel)

§ Laø keânh höôùng xuoáng, duøng ñeå thoâng baùo cho MS bieát laø coù cuoäc goïi ñeán noù.

§ Ngoaøi ra, PCH coøn ñöôïc söû duïng ñeå truyeàn caùc baûn tin SMS ñeán MS.

Ø Keânh truy xuaát ngaãu nhieân (RACH–Random Access Channel)

§ Laø moät keânh höôùng leân, ñöôïc MS söû duïng ñeå phuùc ñaùp laïi moät baûn tin tìm goïi töø keânh PCH.

§ Ngoaøi ra, RACH coøn ñöôïc MS söû duïng ñeå baùo cho maïng bieát laø noù muoán thöïc hieän moät cuoäc goïi.


62

§ Khi caàn thöïc hieän cuoäc goïi, MS phaùt baûn tin naøy roài chôø BTS traû lôøi.

§ Neáu sau moät khoaûng thôøi gian khoâng nhaän ñöôïc tín hieäu traû lôøi töø BTS thì MS töï ñoäng phaùt laïi baûn tin naøy neân keânh naøy coù teân laø keânh truy xuaát ngaãu nhieân.

Ø Keânh cho pheùp truy caäp (AGCH–Access Grant Channel)

§ Laø moät keânh höôùng xuoáng, ñöôïc BTS söû duïng ñeå ñaùp laïi 1 RACH.

§ Muïc ñích cuûa keânh AGCH laø ñeå caáp phaùt caùc taøi nguyeân cho MS (SDCCH vaø TCH).


63

c. Caùc keânh ñieàu khieån daønh rieâng

§ Coù 3 loaïi keânh ñieàu khieån daønh rieâng trong GSM.

§ Cuõng gioáng nhö caùc keânh löu löôïng, caùc keânh ñieàu khieån daønh rieâng laø 2 chieàu vaø coù format cuõng nhöchöùc naêng gioáng nhau ôû caû höôùng leân vaø höôùng xuoáng.


64

Ø Keânh ñieàu khieån daønh rieâng moät mình (SDCCH–Stand-alone Dedicated Control Channel)

§ SDCCH mang döõ lieäu baùo hieäu sau khi keát noái giöõa MS vaø BTS ñöôïc thieát laäp nhöng tröôùc khi BTS caáp phaùt moät TCH cho MS.

§ SDCCH ñaûm baûo MS vaø BTS vaãn duy trì keát noái trong khi BSS vaø MSC xaùc minh MS coù quyeàn truy caäp vaøo maïng hay khoâng.

§ Do ñoù, SDCCH coù theå ñöôïc xem laø moät keânh taïm thôøi, trung gian.

§ SDCCH ñöôïc söû duïng ñeå göûi thoâng tin nhaän thöïc vaøcaùc baûn tin caûnh baùo.


65

Ø Keânh ñieàu khieån keát hôïp chaäm (SACCH–Slow Associated Control Channel)

§ SACCH luoân luoân ñöôïc keát hôïp vôùi moät keânh löu löôïng TCH hoaëc moät keânh SDCCH.

§ ÔÛ höôùng xuoáng, SACCH ñöôïc söû duïng ñeå göûi nhöõng thay ñoåi veà thoâng tin ñieàu khieån ñeán MS nhö caùc höôùng daãn veà möùc coâng suaát phaùt, caùc chæ daãn veà thôøi gian phaùt sôùm.

§ Thoâng tin naøy ñöôïc göûi chaäm nhöng ñeàu ñaën.

§ ÔÛ höôùng leân, SACCH mang thoâng tin veà chaát löôïng cuûa keânh TCH cuõng nhö keát quaû cöôøng ñoä tröôøng cuûa caùc cell laân caän maø MS ño löôøng ñöôïc ñeå maïng söû duïng trong vieäc ñieàu khieån chuyeån giao.


66

Ø Keânh ñieàu khieån keát hôïp nhanh (FACCH–Fast Associated Control Channel)

§ FACCH mang caùc baûn tin khaån vaø treân thöïc teá thì noùchöùa cuøng loaïi thoâng tin nhö SDCCH.

§ Moät FACCH ñöôïc caáp phaùt baát cöù khi naøo moät keânh SDCCH khoâng ñöôïc daønh rieâng cho moät MS naøo ñoù vaøkhi coù moät baûn tin khaån (nhö moät yeâu caàu chuyeån giao).

§ FACCH laøm vieäc ôû cheá ñoä laáy caép. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch set 2 bit ñaëc bieät, ñöôïc goïi laø caùc bit laáy caép trong keânh TCH leân 1.

§ Neáu caùc bit laáy caép ñöôïc thieát laäp thì khe thôøi gian ñöôïc coi nhö chöùa döõ lieäu FACCH chöù khoâng phaûi laø TCH.

N2


Slide 66

N2 Sửa SACCH lại thành SDCCHNhan, 10/5/2007


67

vVí duï veà caùc keânh DCCH, CCCH

§ Moät MS quay soá thueâ bao caàn goïi

§ Caùc loaïi keânh naøo seõ ñöôïc caáp cho MS naøy vaø loaïi thoâng tin naøo seõ ñöôïc truyeàn?


68

ü Tröôùc khi MS coù theå göûi soá thueâ bao bò goïi ñeán BTS thìMS yeâu caàu moät keânh ñieàu khieån daønh rieâng töø BSC thoâng qua moät keânh ñieàu khieån chung, ñoù chính laø keânh RACH.


69

ü BSC caáp phaùt moät DCCH cho MS cuõng laïi thoâng qua moät CCCH, ñoù chính laø keânh AGCH.


70

ü Thoâng qua DCCH, taát caû tín hieäu baùo hieäu duøng ñeå thieát laäp keát noái ñöôïc trao ñoåi (ví duï nhö nhaän thöïc thueâ bao, göûi soá thueâ bao bò goïi, caáp phaùt keânh löu löôïng).


71


72


73

2.5 Caùc cuïm (bursts):

§ Caáu truùc bit cuûa moät keânh phuï thuoäc vaøo vieäc noù ñöôïc söû duïng nhö keânh löu löôïng hay keânh ñieàu khieån.

§ Moät keânh löu löôïng coù caáu truùc bit nhö sau:

§ Moät chuoãi bit ñöôïc ñònh nghóa nhö treân goïi laø moät cuïm.§ Cuïm treân ñöôïc goïi laø cuïm thöôøng (Normal Burst).


74

Trong ñoù:

§ TB = Tail Bits: Phaàn naøy goàm 3 bit vaø ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh caùc côø cuûa khe thôøi gian.

§ Coded Bits: Caùc phaàn naøy chöùa thoâng tin cuûa ngöôøi duøng ñaõ ñöôïc maõ hoùa (thoaïi hoaëc döõ lieäu) trong 2 × 57 bits.

§ Training Sequence: Phaàn naøy chöùa moät maãu bit daøi 26 bit, ñöôïc söû duïng ñeå cho pheùp boä caân baèng thích öùng trong maùy thu cuûa MS hoaëc BTS phaân tích caùc ñaëc tính cuûa keânh voâ tuyeán tröôùc khi giaûi maõ döõ lieäu cuûa ngöôøi duøng.

§ GP = Guard Period: 8,25 bit naøy ñöôïc söû duïng nhaèm traùnh caùc söï leäch pha (xaûy ra do söï di chuyeån cuûa MS).


75

Moät khe thôøi gian ñöôïc söû duïng nhö keânh ñieàu khieån coù theåchöùa:

§ Hoaëc moät cuïm ñieàu chænh taàn soá (Frequency Correction Burst – FB) cho keânh ñieàu chænh taàn soá.

§ Hoaëc laø moät cuïm ñoàng boä (Synchronisation Burst –SB) ñeå söû duïng cho keânh ñoàng boä.


76

Hình sau mieâu taû taát caû caùc cuïm trong GSM.


77

§ Trong ñoù cuïm truy xuaát (Access Burst) ñöôïc söû duïng bôûi taát caû caùc MS khi coù nhu caàu truy caäp dòch vuï cuûa heäthoáng.

§ Ngoaøi ra trong GSM coøn coù moät loaïi cuïm nöõa ñöôïc goïi laø cuïm giaû (Dummy Burst), ñöôïc söû duïng ñeå laøm ñaày thoâng tin cho caùc khe thôøi gian khoâng ñöôïc söû duïng ôûhöôùng xuoáng.

Cuïm giaû naøy coù caáu truùc hoaøn toaøn gioáng vôùi cuïm thöôøng.


78

2.6 Caáu truùc thôøi gian cuûa caùc keânh vaät lyù

§ Neáu moät khe thôøi gian ñöôïc söû duïng ñeå truyeàn thoâng tin ñieàu khieån thì noù chöùa caùc loaïi keânh ñieàu khieån khaùc nhau hay noùi caùch khaùc noù chöùa caùc loaïi cuïm khaùc nhau.

§ Cuï theå, caùc keânh BCH vaø CCCH chæ ñöôïc truyeàn ôû TS0 trong caùc khung TDMA naøo ñoù trong moät ña khung goàm 51 khung laëp ñi laëp laïi ôû nhöõng RFC daønh cho muïc ñích quaûng baù.

§ Ña khung naøy ñöôïc goïi laø ña khung ñieàu khieån.

§ Nhö vaäy, töø TS1 ñeán TS7 cuûa caùc khung naøy vaãn mang löu löôïng TCH bình thöôøng.


79

§ Ñoái vôùi caùc RFC quaûng baù, khung thöù 51 khoâng chöùa baát kyø döõ lieäu cuûa caùc keânh BCH/CCCH höôùng xuoáng naøo vaø ñöôïc coi nhö moät khung roãi.

§ Tuy nhieân, keânh CCCH ôû höôùng leân coù theå nhaän thoâng tin cuûa thueâ bao trong suoát TS0 cuûa moãi khung (thaäm chí ngay caû khung roãi).


80


81

§ Töông töï nhö caùc keânh ñieàu khieån, caùc keânh löu löôïng cuõng ñöôïc keát hôïp laïi ñeå taïo thaønh moät ña khung vaøñöôïc goïi laø ña khung thoaïi.

§ Moãi ña khung thoaïi goàm 26 khung TDMA.

ü Khung 13 chöùa döõ lieäu cuûa keânh SACCH.

ü Khung 26 chöùa caùc bit roãi khi caùc keânh löu löôïng toaøn toác ñöôïc söû duïng, vaø chöùa döõ lieäu cuûa keânh SACCH khi caùc keânh löu löôïng baùn toác ñöôïc söû duïng.

§ Trong 26 khung, khung thöù 13 vaø 26 khoâng ñöôïc duøng cho löu löôïng maø cho caùc muïc ñích ñieàu khieån, cuï theå:


82


83

Vôùi moät keânh löu löôïng baùn toác, caáu truùc thôøi gian cuûa khe thôøi gian thöù x nhö sau:


84

2.7 Caáu truùc khung cuûa GSM

§ Coù 8 khe thôøi gian trong moät khung TDMA, vaø chu kyøkhung laø 4.615 ms.

§ Moät khung chöùa 8 × 156.25 = 1250 bit.

§ Caùc khung (frame) thöôøng ñöôïc nhoùm thaønh caùc caáu truùc lôùn hôn ñöôïc goïi laø ña khung (multiframe), caùc ña khung ñöôïc nhoùm thaønh caùc super frame vaø caùc super frame laïi ñöôïc nhoùm thaønh caùc hyper frame.


85


86


87


88

üMoät multiframe goàm 26 TDMA frame.

§ Töø hình veõ ta thaáy, ñoái vôùi keânh löu löôïng thì:

üMoät super frame goàm 51 multi frame (töùc goàm 1326 TDMA frame).

üMoät hyper frame goàm 2048 super frame (töùc goàm 2715648 TDMA frame).

üMoät multiframe goàm 51 TDMA frame.

§ Coøn ñoái vôùi keânh baùo hieäu (ñieàu khieån) thì:

üMoät super frame goàm 26 multi frame (töùc goàm 1326 TDMA frame).

üMoät hyper frame goàm 2048 super frame (töùc goàm 2715648 TDMA frame).


89

2.8 T2.8 TỔỔ CHCHỨỨC MC MẠẠNG VNG VỀỀ MMẶẶT ĐT ĐỊỊA LÝ CA LÝ CỦỦA GSMA GSM• Trong một quốc gia có thể

có nhiều mạng GSM cùng tồn tại và chúng có thểbao phủ lên nhau về mặt địa lý.


90

• Một hệ thống GSM quốc gia đầu tiên được chia thành các vùng phục vụcủa MSC.

2.8 T2.8 TỔỔ CHCHỨỨC MC MẠẠNG VNG VỀỀ MMẶẶT ĐT ĐỊỊA LÝ CA LÝ CỦỦA GSM (TT)A GSM (TT)


91


• Các thuê bao di động mà tiến hành thủ tục cập nhật vị trí trong vùng phục vụ của MSC nào thì sẽ được đăng ký trong VLR liên kết với MSC đó.


92


• MSC được kết nối với các BSS trong vùng phục vụ của nó. BSS chịu trách nhiệm quản lý các cell. Cell là vùng phục vụ nhỏ nhất của mạng GSM.

• Một BTS chịu trách nhiệm cung cấp các đường truyền vô tuyến cho một cell.


93


• Kích thước của các cell khác nhau tuỳ thuộc vào địa hình và mật độ thuê bao; cụ thể là cell ở vùng đông dân cư luôn luôn có bán kính nhỏ hơn so với các cell ở các vùng nông thôn.

• Ở góc độ quản lý, nhiều cell được kết hợp lại để hìnhthành một Location Area (LA).

• Mỗi LA có một số nhận dạng riêng được gọi là LAI (Location Area Identity), số này là duy nhất trên thế giới.


94



95


• Số LAI bao gồm các trường sau:

– MCC (Mobile Country Code) dùng để nhận dạng quốc gia, gồm 3 chữ số.

– MNC (Mobile Network Code) dùng để nhận dạng các mạng GSM khác nhau trong 1 quốc gia, gồm 2 chữ số.

– LAC (Location Area Code) dùng để chỉ rõ một LA nào đó trong một mạng GSM bằng cách sử dụng 2 byte.


96

2.9 C2.9 CÁÁC SC SỐỐ NHNHẬẬN DN DẠẠNG THUÊ BAO DI ĐNG THUÊ BAO DI ĐỘỘNG TRONG GSMNG TRONG GSM

2.9.1. Số MSISDN

• Bằng cách quay một tổ hợp các con số nào đó, bạn có thể gọi một thuê bao di động.

• Tổ hợp các con số này được gọi là số MSISDN (Mobile Station ISDN).

• Như vậy, MSISDN là một số có thể quay được (dialable), được thuê bao chủ gọi sử dụng để tiếp cận với thuê bao bị gọi.

N4


Slide 96

N4 THAM KHAO FILE Introduction to GSM (file Internet explorer)Nhan, 10/11/2007


97

2.9 C2.9 CÁÁC SC SỐỐ NHNHẬẬN DN DẠẠNG THUÊ BAO DI ĐNG THUÊ BAO DI ĐỘỘNG TRONG GSM (TT)NG TRONG GSM (TT)

• MSISDN bao gồm:– Country Code (CC): Mã quốc gia dùng để nhận dạng

quốc gia và nó chính là mã quốc gia trong mạng PSTN quốc tế. Số lượng các chữ số của CC là không cố định.

– NDC (National Destination Code): Dùng để nhận dạng mạng di động mặt đất và cũng có chiều dài biến đổi.

– SN (Subscriber Number): Số này dùng để nhận dạng một thuê bao di động.

• Hiện tại, chiều dài tối đa của MSISDN là 12 chữ số.


98


2.9.2 Số IMSI

• IMSI (International Mobile Subscriber Identity): Là sốnhận dạng thuê bao di động quốc tế, là một số non-dialable duy nhất được cấp phát cho mỗi thuê bao di động trong hệ thống GSM để nhận dạng thuê bao trong mạng.

• Số IMSI được sử dụng trong lúc trao đổi báo hiệu trong nội bộ hệ thống di động để nhận dạng một thuê bao.


99


• Số IMSI có cấu trúc như sau:

– MCC (Mobile Country Code): Là mã nhận dạng quốc gia, sử dụng 3 chữ số.

– MNC (Mobile Network Code): Mã mạng di động dùng để nhận dạng mạng di động mặt đất sử dụng 2 chữ số.

– MSIN (Mobile Subscriber Identification Number): Cóchiều dài cố định là 10 chữ số, 2 chữ số đầu dùng đểnhận dạng HLR quản lý thuê bao, 8 chữ số còn lại dùng để nhận dạng từng thuê bao di động.


100


• IMSI được lưu trữ lâu dài, cố định trong SIM card. Tuy nhiên, thuê bao di động không biết số IMSI này.

• Trong HLR, IMSI được sử dụng như địa chỉ của bộ nhớdữ liệu của thuê bao.


101


2.9.3. Số TMSI

• Các báo hiệu ở giao diện vô tuyến phải có khả năng nhận dạng một thuê bao.

• Khi các bản tin báo hiệu không được mã hoá hoàn toànthì số IMSI không phù hợp để truyền trên các giao diện vô tuyến vì các nguyên nhân về vấn đề bảo mật.

Nói cách khác, sự bảo mật của thuê bao không được bảo đảm trong một số trường hợp nào đó.


102



103


• Đây là nguyên nhân giải thích tại sao ở giao diện vô tuyến thì số IMSI được thay thế bởi một số nhận dạng khác, số này được cấp phát tạm thời và được lưu trữtrong VLR và trong SIM card.

• Số nhận dạng này được gọi là TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity). Số này có cấu trúc biến đổi.

• TMSI là một số giả ngẫu nhiên được tạo ra từ số IMSI.

• TMSI được sử dụng để tránh việc phải truyền IMSI qua giao diện vô tuyến. Điều này giúp giữ số IMSI được bảo mật hơn.


104


• Để theo dõi một thuê bao di động thông qua IMSI/TMSI, người nghe trộm phải thâm nhập vào quá trình liên lạc của mạng GSM khi số TMSI được thoả thuận ngay từ lúc ban đầu.

• Ngoài ra, vì số TMSI được thoả thuận lại theo định kỳ nên người nghe trộm phải thâm nhập vào mạng mỗi khi số TMSI được thoả thuận lại.


105

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSMNH TRONG GSM2.10.1 Thủ tục nhận thực• Thủ tục nhận thực được thực hiện trong rất nhiều hoạt động khác nhau của thuê bao di động như trong quá trình cập nhật vị trí, trước khi nhận cuộc gọi, trước khi thực hiện cuộc gọi,… để kiểm tra xem một thuê bao di động có quyền truy cập vào mạng hay không.

• Việc tạo ra một thuê bao trong mạng di động GSM bắt đầu bằng việc sản xuất ra một SIM card.

• Ngoài IMSI, LAI, TMSI và Ki, trong SIM còn lưu trữ các thuật toán A3 và A8.

• Dữ liệu này (IMSI, Ki, A3 và A8) cũng được lưu trữ trong AC và được sử dụng để tính toán các thông số nhận thực thuê bao (bộ ba – triples).

• Bộ ba nhận thực bao gồm: RAND, SRES và Kc.Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn

106

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)


107

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Việc tính toán bộ ba trong AC được thực hiện như sau:


108


• AC luôn tạo ra nhiều bộ ba cho mỗi thuê bao di động và gửi nó đến VLR thông qua HLR khi được yêu cầu.

• Trong quá trình nhận thực, VLR gửi số ngẫu nhiên (RAND) đến MS. SIM sử dụng thông tin này để tính ra SRES và gửi số này (SRES) trở lại VLR để so sánh.

• Nếu VLR so sánh thấy 2 SRES này giống nhau thì coi như quá trình nhận thực đã thành công.

• Trong lần nhận thực sau đó, VLR sẽ sử dụng bộ ba kếtiếp. Nếu VLR đã sử dụng hết các bộ ba thì nó sẽ yêu cầu một tập bộ ba mới từ HLR.


109

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Hình sau minh hoạ thủ tục nhận thực trong GSM.


110

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Cũng như hình trên, hình sau cũng minh hoạ thủ tục

nhận thực trong GSM.


111

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)2.10.2 Thủ tục cập nhật vị trí

• Nếu LAI được lưu trong SIM khác với LAI nhận được ởkênh quảng bá của cell thì lúc này MS sẽ khởi động thủtục cập nhật vị trí.

• Nói cách khác, cập nhật vị trí được khởi xướng bởi MS khi nó di chuyển sang LA khác.

• Giả sử một thuê bao di động đăng ký ở HLR Munich sửdụng SIM card của anh ta lần đầu tiên ở MSC thuộc vùng Berlin.

• Lúc này, MS nhận thấy LAI mà nó nhận được ở kênh quảng bá khác với LAI đã được lưu trong SIM card nên nó sẽ yêu cầu một thủ tục cập nhật vị trí sử dụng IMSI.


112



113

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• VLR Berlin nhập IMSI vào cơ sở dữ liệu của nó và yêu

cầu các bộ ba từ AC Munich thông qua HLR Munich đểthực hiện thủ tục nhận thực.

• AC Munich cung cấp các bộ ba theo yêu cầu và gửi chúng đến VLR Berlin thông qua HLR Munich.

• Trong VLR Berlin, các bộ ba này được sử dụng cho thủtục nhận thực.

• Bây giờ VLR Berlin yêu cầu dữ liệu của thuê bao di động từ HLR Munich. Cùng với yêu cầu này, VLR Berlin sẽgửi số VLR của nó và một LMSI đến HLR Munich.


114

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)– VLR number: Là địa chỉ báo hiệu quốc tế của VLR.

VLR number có format giống với một MSISDN.

– LMSI (Local Mobile Subscriber Identity) là địa chỉ dữliệu của thuê bao trong VLR để cho phép truy cập dữliệu này một cách nhanh chóng.

• Số VLR và LMSI đặc biệt quan trọng trong thủ tục tìm gọi.

• HLR Munich lưu trữ số VLR Berlin và LMSI và cung cấp dữ liệu của thuê bao như được yêu cầu cho VLR Berlin.

• VLR Berlin lưu trữ dữ liệu của thuê bao và cấp phát một TMSI cho thuê bao di động.

• TMSI được mã hóa và gửi đến MS, tại đây nó được lưu trữ trong SIM card cùng với LAI mới.


115

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Hình sau minh họa thủ tục cập nhật vị trí.


116

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Như vậy, sau khi cập nhật vị trí thì:

– VLR chứa tất cả dữ liệu của thuê bao cần thiết để xửlý một cuộc và LAI hiện tại của thuê bao di động đó.

– HLR chứa địa chỉ của VLR hiện tại và được sử dụng khi có cuộc gọi đến thuê bao di động đó..

– Dữ liệu được lưu trữ trong SIM card sau khi thủ tục cập nhật vị trí được thực hiện là:

A3A8

TMSIKiLAIIMSI

Dữ liệu tạm thờiDữ liệu cố định


117

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)2.10.3 Thủ tục nhận cuộc gọi (Mobile Terminating Call–MTC)

• Xét một thuê bao di động đăng ký ở Munich nhưng hiện tại đã di chuyển sang Berlin.

• Giả sử một thuê bao PSTN quay số MSISDN của thuê bao di động này.

• Sau khi phân tích số, mạng PSTN sẽ thiết lập một kênh lưu lượng giữa tổng đài chủ gọi và MSC của mạng di động. MSC này được gọi là Gateway MSC (GMSC).


118



119

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• GMSC cần thêm thông tin định tuyến để thiết lập kênh

lưu lượng đến đúng MSC mà thuê bao di động hiện tại đang có mặt ở đó.

• Thông tin định tuyến này được gọi là Mobile Station Roaming Number (MSRN).

• Quá trình cung cấp số MSRN bao gồm các bước sau:


120

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)– Bước 1: GMSC xác định HLR Munich bằng cách sử

dụng HLR-ID trong số MSISDN nhận được, sau đóyêu cầu số MSRN từ HLR Munich.


121

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)– Bước 2: HLR Munich xác định VLR hiện tại của thuê

bao này (VLR Berlin) và yêu cầu một MSRN từ VLR này sử dụng số IMSI.

– Bước 3: VLR Berlin gửi MSRN đến GMSC thông qua HLR Munich.


122


• MSRN là một tổ hợp số có cấu trúc giống như MSISDN.

• VLR Berlin sẽ nhớ số MSRN đã cung cấp cho thuê bao di động này.

• GMSC thiết lập một kết nối lưu lượng và gửi trở lại số MSRN đã nhận.

• MSC Berlin yêu cầu VLR của nó cung cấp TMSI và LAI cho thuê bao này thông qua MSRN.

• Đáp ứng yêu cầu này, VLR Berlin cung cấp TMSI và LAI được lưu trữ trong lần cập nhật vị trí sau cùng cho MSC Berlin.


123



124

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Vì MSC Berlin chỉ biết LA của lần cập nhật cuối cùng

nên nó sẽ điều khiển tất cả các BSC phục vụ LA này phát một bản tin tìm kiếm ở tất cả các cell trong LA.

• Thủ tục này được gọi là Paging.


125

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• MS trong cell hiện tại trả lời bằng một “paging respone”.

“paging respone” này sẽ được chuyển đến MSC thông qua BSC.


126

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Sau khi tiến hành nhận thực lại và VLR cấp phát một

TMSI mới thì quá trình thiết lập cuộc gọi đến MS được hoàn tất.


127



128

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)2.10.4 Thủ tục xuất phát cuộc gọi (Mobile Originating Call

– MOC)

Điều gì sẽ xảy ra nếu một thuê bao di động muốn gọi cho một thuê bao (di động/cố định) khác ?


129

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Nếu một thuê bao di động quay một số điện thoại thì có

nghĩa là thuê bao đó đang yêu cầu một kênh lưu lượng cho nó.


130

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• VLR thực hiện thủ tục nhận thực, cấp phát một TMSI

mới và kiểm tra xem thuê bao đó có được quyền sử dụng dịch vụ mà thuê bao đó yêu cầu hay không (quá trình này được gọi là “subsciption check”).


131



132

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Nếu quá trình “subsciption check” thành công, MSC sẽ

thiết lập kênh lưu lượng đến BSC và thuê bao, nghĩa là thuê bao đã được cấp phát một kênh lưu lượng để thực hiện cuộc gọi.


133

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)2.10.5 Thủ tục chuyển giao (Handover/Handoff)• Khái niệm: Chuyển giao là quá trình chuyển đổi BTS

phục vụ của MS khi MS này đang ở trong chế độ đàm thoại.

• Các điều kiện xảy ra chuyển giao:– Điều kiện 1:

• Khi MS đang đàm thoại nhưng di chuyển từ vùng phủsóng của BTS này sang vùng phủ sóng của BTS khác thì cường độ trường của BTS phục vụ giảm dần, cường độ trường của BTS lân cận tăng lên nhiều.Nếu MS tiếp tục di chuyển theo hướng này thì đến một thời điểm nào đó cường độ trường của BTS phục vụ không đủ để hoạt động. Do đó, muốn tiếp tục đàm thoại thì phải chuyển giao sang BTS lân cận.


134



135


– Điều kiện 2:

• Khi MS không di chuyển nhưng nó đang ở trong vùng phủ sóng là giao của 2 BTS.

Khi đó, vì một lý do nào đó làm cho chỉ số bit lỗi trên BTS đang phục vụ tăng lên thì hệ thống cũng thực hiện chuyển giao sang BTS mới để cải thiện chất lượng.

Chuyển giao này được gọi là chuyển giao chất lượng.


136


– Điều kiện 3:

• Khi MS không di chuyển nhưng nó đang ở trong vùng phủ sóng là giao của 2 BTS.

Khi đó, nếu lưu lượng trên BTS đang phục vụ đã bão hoà hoặc sắp bão hoà thì hệ thống cũng thực hiện chuyển giao một số MS sang BTS mới để BTS này cóthể phục vụ được cho các MS mới khác.

Chuyển giao này được gọi là chuyển giao lưu lượng.


137


• Chuyển giao được phân thành các loại sau:– Chuyển giao do BSC điều khiển. Loại chuyển giao này được chia thành 2 loại:

• Chuyển giao trong cùng một cell (Intra-Cell Handover).• Chuyển giao giữa các cell thuộc cùng một BSC (Inter-

Cell Handover).– Chuyển giao do MSC điều khiển. Loại chuyển giao này

cũng được chia thành 2 loại:• Chuyển giao giữa các cell thuộc 2 BSC khác nhau và 2

BSC này thuộc cùng một MSC (Intra-MSC Handover).• Chuyển giao giữa các cell thuộc 2 BSC khác nhau và 2

BSC này thuộc hai MSC khác nhau (Inter-MSC Handover).


138



139


Nguyên tắc chuyển giao

• Về cơ bản, một thủ tục chuyển giao được thực hiện qua 4 giai đoạn.

– Giai đoạn 1: BSC quyết định xem một sự chuyển giao cần phải được tiến hành hay không ?

– Giai đoạn 2: Một kết nối mới được thiết lập song song với kết nối đang có.

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

– Giai đoạn 4: Kết nối ban đầu được xóa.

• Bây giờ chúng ta sẽ xét các giai đoạn này chi tiết hơn, sửdụng một Inter-MSC Handover như một ví dụ.


140


Giai đoạn 1:

• Giả sử một thuê bao di động thực hiện một cuộc gọi ởcell A và đang di chuyển sang cell B.

• Trong khi thực hiện cuộc gọi, MS liên tục đo lường chất lượng của kết nối hiện tại và cường độ trường thu được từ các cell xung quanh.

• Các kết quả đo lường được truyền đến BSC và BSC sẽyêu cầu MS chuyển giao sang cell nào có chất lượng truyền dẫn cao hơn.


141



142



143



144

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Trong ví dụ này, BSC phát hiện cần phải thực hiện một sự

chuyển giao mà được điều khiển bởi MSC và thông báo cho MSC1.


145


Giai đoạn 2:

• MSC1 yêu cầu một “số chuyển giao” (Handover Number – HON) từ MSC2 và thông báo MSC2 về cell B.

• MSC2 yêu cầu VLR cung cấp một HON và BSC cung cấp các kênh vô tuyến.


146



147

2.10 C2.10 CÁÁC THC THỦỦ TTỤỤC CHC CHÍÍNH TRONG GSM (tt)NH TRONG GSM (tt)• Dữ liệu của kênh vô tuyến và HON được gửi trở lại cho

MSC1.


148


Giai đoạn 3:

• Với HON, bây giờ MSC1 có thể thiết lập một kết nối lưu lượng với MSC2. Kết nối này được mở rộng cho đến BTS.

• Sau đó, MSC1 thông báo cho MS về kênh vô tuyến mànó phải chuyển giao sang.


149



150


Giai đoạn 4: Kết nối với BTS cũ được giải phóng.


151

2.10.6 Thủ tục MS nhận bản tin nhắn ngắn (SMS MT)


152

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM U TRONG GSM • Hình sau minh hoaï taát caû caùc hoaït ñoäng cuûa GSM töø

ñaàu phaùt ñeán ñaàu thu.


153

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)1) Soá hoaù:

Trong GSM, tieáng noùi ñöôïc micro bieán ñoåi thaønh tín hieäu ñieän daïng töông töï (analog). Tín hieäu naøy ñöôïc bieán ñoåi sang tín hieäu soá (digital) duøng kyõ thuaät ñieàu cheá xung maõ PCM vôùi taàn soá laáy maãu laø 8 kHz vaø maõ hoaù moãi maãu baèng 13 bit.

Nhö vaäy trong GSM, luoàng tín hieäu soá sau khi bieán ñoåi coù toác ñoä laø 8 × 13 = 104 (kb/s).


154

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)2) Maõ nguoàn:

Maõ nguoàn töùc laø neùn tín hieäu, nghóa laø laøm cho toác ñoä bit giaûm xuoáng. Ñoái vôùi tín hieäu tieáng noùi, vieäc neùn tín hieäu phaûi ñaûm baûo ñöôïc thôøi gian thöïc vaø chaát löôïng coù theå chaáp nhaän. Nguyeân taéc cuûa kyõ thuaät neùn naøy laø thay vì truyeàn ñi caùc bit mang noäi dung cuûa tieáng noùi thì ta chæ truyeàn ñi caùc thoâng soá cuûa boä loïc trong thanh quaûn ñeå taïo ra tieáng noùi ñoù.Nghóa laø tröôùc tieân ngöôøi ta phaûi nghieân cöùu caùch phaùt aâm, phaùt ra tieáng noùi cuûa con ngöôøi. Khi daây thanh quaûn mình rung theo kieåu rung khaùc nhau thì phaùt ra tieáng noùi khaùc nhau ⇒ ngöôøi ta khoâng truyeàn ñi tieáng noùi maø truyeàn ñi thoâng soá, thoâng soá naøy lieân quan ñeán caùch taïo ra tieáng noùi.


155

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Tín hieäu soá ôû ngoõ ra cuûa boä A/D coù toác ñoä 104 kbps

ñöôïc chia thaønh töøng ñoaïn coù chieàu daøi 20 ms, moãi ñoaïn chöùa 2080 bit (töông ñöông 160 maãu).

• Thay vì truyeàn ñi 160 maãu, thì ngöôøi ta truyeàn ñi thoâng soá cuûa boä loïc taïo ra 160 maãu ñoù, thoâng soá cuûa boäloïc naøy chæ coù ñoä daøi laø 260 bit neân toác ñoä truyeàn thöïc söï laø 13 kbps.

• Ngöôøi ta coøn coù theå neùn xuoáng toác ñoä thaáp hôn nöõa laø6.5 kb/s nhöng chaát löôïng keùm hôn neân ngöôøi ta ít söûduïng.


156

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)

3) Maõ hoaù keânh (cho keânh thoaïi toaøn toác):

Maõ hoaù keânh laø theâm vaøo moät soá bit dö thöøa ñeågiuùp cho ñaàu thu phaùt hieän vaø söûa ñöôïc caùc loãi bit, muïc ñích cuoái cuøng laø giaûm tyû soá bit loãi BER (Bit Error Rate) ñeå naâng cao chaát löôïng.

Nhö vaäy sau khi maõ hoaù keânh thì soá bit caàn truyeàn seõ taêng leân. Ñieàu naøy coù nghóa laø phaûi traû giaù trong vieäc söû duïng baêng thoâng ñöôøng truyeàn laø phaûi truyeàn ñi nhieàu bit hôn soá caàn thieát cho thoâng tin nhöng laïi ñöôïc ñoä an toaøn choáng loãi cao hôn.


157

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Coù theå chia maõ kieåm tra loãi thaønh hai loaïi laø maõ khoái

vaø maõ xoaén (maõ chaäp).• Maõ khoái: laø maõ khoâng nhôù, nghóa laø caùc bit kieåm tra

ñöôïc tính toaùn chæ döïa treân khoái thoâng tin hieän thôøi.• Ví duï veà maõ khoái laø maõ CRC.• Quy taéc:• Ñaët M(x) laø thoâng tin caàn truyeàn (k bit)• G(x) laø ña thöùc sinh (daøi n + 1 bit, vôùi n laø baäc cuûa ña

thöùc sinh).• R(x) laø phaàn dö (daøi n bit)


158

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Ñaàu phaùt thöïc hieän:

)()()(

)()(

xGxRxQ

xGxxM n

+=

Ñaàu thu thöïc hieän:

)()().(

xGxRxxM n +

Sau ñoù truyeàn ñi M(x).xn + R(x)

Neáu soá dö baèng 0 thì khoâng coù loãi.

)()()(

)()()(

)()().( xQ

xGxR

xGxRxQ

xGxRxxM n

=++=+

Neáu soá dö khaùc 0 thì ñaõ coù loãi xaûy ra treân ñöôøng truyeàn.


159

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Ví duï:

• Giaû söû döõ lieäu caàn truyeàn laø: 11100110

• Ña thöùc sinh laø: 11001

• Töùc: M(x) = x7 + x6 + x5 + x2 + x

• G(x) = x4 + x3 + 1

• M(x).xn = M(x).x4 = x11 + x10 + x9 + x6 + x5


160


= R(x) = 0110


161

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Vaäy döõ lieäu caàn truyeàn laø 111001100110

• Giaû söû döõ lieäu thu laø 101001100110 = x11 + x9 + x6 + x5 + x2 + x

x11 + x9 + x6 + x5 + x2 + x x4 + x3 + 1x7 + x6 + x3 + x2x11 + x10 + x7

x10 + x9 + x7 + x6 + x5+ x2 + xx10 + x9 + x6

x7 + x5+ x2 + xx7 + x6 + x3

x6 + x5+ x3 + x2 + xx6 + x5 + x2

x3 + x ⇒ soá dö khaùc 0 ⇒ coù loãi


162

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Maõ xoaén: Maõ xoaén toát hôn maõ khoái vì noù coù khaû naêng töï

phaùt hieän loãi vaø söûa loãi.

• ÔÛ maõ xoaén, boä maõ hoaù taïo ra caùc bit maõ khoâng chæ phuïthuoäc vaøo caùc bit cuûa khoái baûn tin hieän thôøi ñöôïc dòch vaøo boä maõ hoaù maø noù coøn phuï thuoäc vaøo caùc bit cuûa caùc khoái tröôùc ñoù.

• Moät boä maõ xoaén bao goàm caùc thanh ghi dòch taïo thaønh töøcaùc Flip-Flop.

• Maõ xoaén ñöôïc xaùc ñònh bôûi caùc thoâng soá sau:

• - Tyû leä maõ: r = k/n, vôùi n laø soá bit ôû ñaàu ra khi öùng vôùi k bit ôû ñaàu vaøo boä maõ hoaù.

• - Ñoä daøi hay soá phaàn töû nhôù cuûa thanh ghi dòch.


163


Trong GSM thì caùc bit ôû ngoõ ra cuûa boä soá hoaù vaømaõ hoaù nguoàn ñöôïc xaép ñaët thaønh caùc nhoùm caên cöù vaøo söï quan troïng cuûa chuùng trong vieäc ñoùng goùp vaøo chaát löôïng thoaïi.

Trong soá 260 bit, 50 bit quan troïng nhaát ñöôïc goïi laø caùc bit loaïi Ia, ñöôïc theâm vaøo 3 bit CRC ñeå phaùt hieän loãi taïo thaønh 53 bit. Caùc bit theâm vaøo naøy ñöôïc xaùc ñònh döïa treân ña thöùc taïo maõ x3 + x + 1, cho pheùp phaùt hieän 1 loãi bit treân 1 khoái 50 bit.


164

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• 132 bit keá tieáp cuøng vôùi 53 bit ñaàu tieân (50 bit loaïi Ia

vaø 3 bit CRC) ñöôïc xaép ñaët laïi vaø noái vaøo theâm 4 bit ñuoâi baèng 0, do ñoù taïo ra moät khoái döõ lieäu coù 189 bit.

• Sau ñoù khoái döõ lieäu naøy ñöôïc maõ hoaù söû duïng maõ xoaén vôùi tyû leä maõ laø 1/2, vì theá taïo ra moät chuoãi 378 bit.

• Cuoái cuøng, 78 bit ít quan troïng nhaát khoâng ñöôïc maõ hoaù vaø ñöôïc noái vaøo chuoãi hieän coù ñeå hình thaønh moät khoái 456 bit trong 20 ms.

• Löôïc ñoà maõ hoaù keânh naøy laøm taêng toác ñoä döõ lieäu cuûa tín hieäu thoaïi trong GSM leân ñeán 22.8 kbps. Löôïc ñoàmaõ hoaù keânh naøy ñöôïc minh hoaï trong hình sau.


165



166

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• 4) Gheùp xen:• Trong thoâng tin di ñoäng, do caùc fading saâu laâu neân caùc

loãi bit thöôøng xaûy ra töøng cuïm daøi. Tuy nhieân maõ hoaùkeânh chæ hieäu quaû nhaát khi phaùt hieän vaø söûa sai caùc loãi ngaãu nhieân ñôn leû vaø caùc cuïm loãi khoâng quaù daøi.

• Ñeå ñoái phoù vôùi vaán ñeà naøy, ngöôøi ta chia khoái baûn tin caàn göûi thaønh caùc cuïm ngaén roài hoaùn vò caùc cuïm naøy vôùi caùc cuïm cuûa khoái baûn tin khaùc, nhôø vaäy khi xaûy ra loãi daøi thì moãi baûn tin chæ maát ñi moät cuïm nhoû, phaàn coøn laïi cuûa baûn tin vaãn cho pheùp caùc daïng maõ hoaù keânh khoâi phuïc laïi ñöôïc ñuùng.

• Quaù trình treân ñöôïc goïi laø gheùp xen. Nhö vaäy muïc ñích cuûa gheùp xen laø phaân boá loãi neáu coù vì loãi phaân boá deã daøng khaùc phuïc hôn loãi lieân tuïc.


167

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Gheùp xen cho thoaïi (tieáng) trong GSM: Goàm caùc böôùc sau:• Böôùc 1: Toaøn boä 456 bit ñöôïc phaân ra thaønh taùm khoái con 57 bit.• Nhoùm A: 1, 9, 17, …, 449• Nhoùm B: 2, 10, 18, …, 450• Nhoùm C: 3, 11, 19, …, 451• Nhoùm D: 4, 12, 20, …, 452• Nhoùm E: 5, 13, 21, …, 453• Nhoùm F: 6, 14, 22, …, 454• Nhoùm G: 7, 15, 23, …, 455• Nhoùm H: 8, 16, 24, …, 456


168

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Böôùc 2: Caùc nhoùm noùi treân laïi ñöôïc gheùp xen ôû möùc thöù 2.

• ÔÛ möùc naøy, 4 nhoùm ñaàu cuûa moät töø maõ (laø A, B, C, D) ñöôïc ñaët vaøo vò trí ñaàu tieân cuûa 4 cuïm, 4 nhoùm coøn laïi ñöôïc ñaët vaøo vò trísau cuûa 4 cuïm tieáp theo.

• Phaàn coøn laïi cuûa caùc cuïm naøy duøng ñeå gheùp tín hieäu cuûa caùc töømaõ laân caän.


169

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Vaäy moãi cuïm truyeàn thoâng tin cho 2 töø maõ.

• 1 töø maõ caàn 8 cuïm ñeå truyeàn.

• 2 töø maõ caàn 12 cuïm ñeå truyeàn

• 3 töø maõ caàn 16 cuïm ñeå truyeàn

• Nhöôïc ñieåm: Neáu khoâng gheùp xen thì chæ caàn thu 4 cuïm laø ñaõ bieát ñöôïc töø maõ, coøn neáu duøng gheùp xen thìphaûi thu 8 cuïm môùi bieát ñöôïc töø maõ ⇒ gaây ra treã nhöng vaãn coù theå chaáp nhaän ñöôïc.

• Neáu maát 1 cuïm thì heä thoáng coù theå gaùn laø bit 0 hoaëc bit 1 tuyø yù, qua boä giaûi maõ seõ söûa loãi.


170

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Gheùp xen cho döõ lieäu trong GSM: Ñoái vôùi tín hieäu döõ

lieäu thì ngöôøi ta gheùp xen nhieàu hôn nöõa, 1 töø maõ ñöôïc truyeàn ñi trong 22 cuïm vì noù caàn ñoä chính xaùc cao.

• Khaùc vôùi gheùp xen cho thoaïi laø soá bit cuûa moät töø maõ ñöôïc chöùa trong caùc cuïm khoâng ñeàu nhau.


171

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)A1

B1 A2

C1 B2 A3

D1 C2 B3 A4

D2 C3 B4 A5

D18 C19

D19

.

.

.

Cuïm 1

Cuïm 2

Cuïm 3

Cuïm 4

Cuïm 6

Cuïm 21

Cuïm 22


172

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• 5) Toå chöùc cuïm: laø theâm döõ lieäu nhò phaân vaøo caùc khoái

ñaõ ñöôïc gheùp xen ñeå giuùp ñoàng boä tín hieäu ñöôïc thu.

• 6) Maät maõ hoaù:

• Treân ñöôøng truyeàn voâ tuyeán, maëc duø thoâng tin ñaõ ñöôïc gheùp xen, chæ truyeàn ñi thoâng soá cuûa boä loïc chöùkhoâng truyeàn tieáng noùi,… nhöng vaãn chöa ñaûm baûo thoâng tin cuûa ngöôøi duøng ñöôïc baûo maät hoaøn toaøn

• Do ñoù, tín hieäu sau khi ñaõ toå chöùc cuïm, tröôùc khi ñöa vaøo ñieàu cheá thì ngöôøi ta ñöa qua moät coång XOR ñeåXOR tín hieäu caàn truyeàn vôùi 1 chuoãi giaû ngaãu nhieân.


173

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• Ñeå taïo chuoãi giaû ngaãu nhieân ngöôøi ta söû duïng caùc Flip-

Flop vaø ñöôïc goïi laø caùc phaàn töû nhôù.• Trong GSM, ngöôøi ta söû duïng soá phaàn töû nhôù laø 15 ⇒

chu kyø cuûa chuoãi giaû ngaãu nhieân laø 215 – 1.• Tröôùc khi löu löôïng ñöôïc truyeàn thì MS vaø BTS phaûi

thoaû thuaän vôùi nhau chuoãi giaû ngaãu nhieân naøy vaø baùo cho MSC bieát.

• Löu yù laø maät maõ hoaù chæ aùp duïng cho caùc cuïm thöôøng vaø chæ laáy 114 bit thoâng tin ñeå XOR vôùi chuoãi PN.

• 7) Ñieàu cheá: Löôïc ñoà ñieàu cheá ñöôïc söû duïng bôûi GSM laø GMSK, GMSK laø moät kieåu ñieàu cheá ñaëc bieät cuûa ñieàu cheá FM soá.


174

2.11 X2.11 XÖÛÖÛ LYLYÙÙ TTÍÍN HIEN HIEÄÄU TRONG GSM (tt)U TRONG GSM (tt)• ÔÛ ñaàu thu, sau khi tín hieäu ñöôïc giaûi ñieàu cheá thaønh

thoâng tin nhò phaân thì thoâng tin nhò phaân naøy ñöôïc giaûi maät maõ, giaûi gheùp xen, giaûi maõ keânh, giaûi maõ nguoàn vaø ñöôïc bieán ñoåi D/A ñeå khoâi phuïc laïi tieáng noùi.


175

2.12 C2.12 Cấấu tru trúúc cc củủa BSS va BSS vàà SSS (Switching Subsystem)SSS (Switching Subsystem)

• Sau khi hoàn tất phần này bạn sẽ có một cái nhìn tổng quan về cấu trúc phần cứng của BSS và SSS (NSS), cụthể bạn có thể miêu tả:

– Cấu trúc của một BTS

– Cấu trúc của một BSC

– Các chức năng của bộ TRAU

– Cấu trúc của SSS


176

2.12 C2.12 Cấấu tru trúúc cc củủa BSS va BSS vàà SSS (Switching Subsystem) (tt)SSS (Switching Subsystem) (tt)


177


a) Cấu trúc của BTS

• Về cơ bản một BTS gồm:

– Một đơn vị điều khiển

– Một mạch giao diện

– Một hoặc nhiều hệ thống TDMA

– Một trạm anten


178



179


• Mỗi TDMA system chịu trách nhiệm truyền dẫn cho 8 kênh vật lý trong khung TDMA của một RFC.

• Điều này có nghĩa là số TDMA system bằng với số RFC được sử dụng bởi BTS.

• Thông qua các kết nối nội mà thông tin điều khiển vàthông tin về mạng được truyền từ các TDMA system đến antenna combiner và ngược lại.


180



181

• Đơn vị điều khiển của BTS điều khiển và giám sát các đơn vị chức năng khác của BTS thông qua các đường báo hiệu nội.

• Ngoài ra, nó còn điều khiển việc nhảy tần.



182

2.12 C2.12 Cấấu tru trúúc cc củủa BSS va BSS vàà SSS (Switching Subsystem) (tt)SSS (Switching Subsystem) (tt)• Nhảy tần có nghĩa là mỗi kênh vô tuyến logic (ngoại trừ

kênh BCCH) sẽ thay đổi tần số của nó cứ mỗi khung TDMA theo một thuật toán xác định.

• Tuy nhiên khe thời gian vẫn được giữ cố định.

• Mục đích của nhảy tần là để phân bố nguồn nhiễu mà tác động lên một RFC cho tất cả các kênh đang có để đảm bảo rằng chúng có mức chất lượng truyền dẫn giống nhau.

• Tất nhiên MS cũng phải thực hiện việc nhảy tần này.

• Do đó, BTS truyền thuật toán nhảy tần này qua một kênh quảng bá xuống MS. Vì vậy, bản thân kênh quảng bá không được bao gồm trong thủ tục nhảy tần.


183



184

2.12 C2.12 Cấấu tru trúúc cc củủa BSS va BSS vàà SSS (Switching Subsystem) (tt)SSS (Switching Subsystem) (tt)• Mạch giao tiếp (interface circuit) là thiết bị kết cuối cho

liên kết 2 Mbit/s đến BSC.

• Nó xử lý tất cả các chức năng giao diện vật lý như đồng bộ, phân bố kênh đến các TDMA system.


185


b) Kiến trúc của đơn vị thích ứng tốc độ và chuyển mã Transcoding and Rate Adaption Unit – TRAU):

• Việc chuyển đổi tốc độ bit thoại từ 64 kb/s thành 13 kb/s cho thoại toàn tốc hoặc 6.5 kb/s cho thoại bán tốc được gọi là chuyển đổi mã và được xử lý bởi bộ TRAU.


186


• Bộ TRAU gắn thêm một header vào các tín hiệu 13 kb/s và 6.5 kb/s để đạt được 16 kb/s, sau đó gửi đến phân hệghép kênh (submultiplexer).

• Ở ngõ ra của bộ ghép kênh này, một tín hiệu mới 64 kb/s (từ 4 kết nối thoại được chuyển mã) sẵn sàng cho việc truyền dẫn qua hệ thống PCM30.


187



188


• Ở hướng ngược lại, các tín hiệu 13 kbit/s hoặc 6.5 kbit/s đến được chuyển đổi thành tín hiệu 64 kbit/s.


189


• Dữ liệu được truyền từ MSC đến BSS luôn luôn là tín hiệu số và được ghép trong một kênh 64 kbit/s.

• Bộ TRAU lọc dữ liệu ra khỏi tín hiệu 64 kb/s và thêm header vào. Bằng cách này, ta thu được một tín hiệu 16 kb/s.


190



191


• Trong bộ TRAU, các kênh 64 kb/s (như các kênh báo hiệu số 7) được chuyển mạch trong suốt.


192

2.12 C2.12 Cấấu tru trúúc cc củủa BSS va BSS vàà SSS (Switching Subsystem) (tt)SSS (Switching Subsystem) (tt)c) Kiến trúc của BSC:

• BSC chịu trách nhiệm điều khiển BTS, quản lý tài nguyên và tần số vô tuyến.

• BSC có các mạch giao diện phù hợp cho các link 2 Mb/s đến bộ TRAU và đến BTS khác.

• Các kênh điều khiển và lưu lượng từ và đến BTS được chuyển mạch thông qua thiết bị chuyển mạch (switching device).

• Các chức năng quản lý thực sự của BSC được thực hiện trong một đơn vị điều khiển trung tâm. Vì vậy, việc điều khiển các đơn vị chức năng của BSC được thực hiện bởi một đơn vị điều khiển của nó.


193



194


• Thông tin báo hiệu CCS7 được chuyển mạch thông qua bộ TRAU một cách trong suốt và được chuyển đến một đơn vị điều khiển cho các chức năng thu phát.


195


• Tại đây, bản tin được chuyển đổi sang format mà BSC cóthể hiều được.


196


d) Kiến trúc của SSS

• Việc triển khai các phần tử của SSS thay đổi tuỳ thuộc vào nhà sản xuất. Ở đây bạn sẽ được làm quen với giải pháp được đề nghị bởi Siemens.

• Các phần tử của SSS gồm MSC, VLR, HLR, AC vàEIR về cơ bản được triển khai như các chức năng vềphần mềm và được dựa vào cùng một kiến trúc phần cứng.

• Việc một phần tử vật lý của mạng thực hiện chức năng gì phụ thuộc chủ yếu vào việc phần mềm được load vào nó.


197



198



199



200


• Kiến trúc phần cứng của một phần tử của SSS luôn luôn bao gồm:

– Một mạng chuyển mạch (switching network) đểchuyển mạch các kênh lưu lượng và điều khiển.

– Các mạch giao diện (interface circuit) cho các hệ thống PCM30 đến các phần tử mạng khác.

– Một bộ xử lý điều khiển (control processor) trung tâm và

– Một đơn vị điều khiển cho các kênh báo hiệu CCS7.


201


• Nếu một phần tử mạng hoạt động như một MSC thì phải cần thêm một đơn vị đặc biệt nữa bên cạnh cấu hình cơ bản này. Đơn vị này cung cấp các chức năng liên mạng khi cần thiết cho tất cả các dịch vụ.

• Nó chứa MODEM và các chức năng cần thiết cho việc chuyển đổi các tốc độ dữ liệu và cho việc xử lý giao thức.


202

2.13 C2.13 Cáác kc kếết nt nốối vi vậật lý trong GSMt lý trong GSM• Tất cả các kết nối vật lý trong SSS, BSS và đến mạng PSTN là

các luồng PCM30.• Thông qua các kết nối vật lý mà hệ thống có thể truyền thoại

hoặc thông tin báo hiệu.• Các kết nối vật lý thể hiện các thuộc tính của một liên kết

truyền dẫn như:– Truyền dẫn được thực hiện qua đường hữu tuyến hay vô

tuyến.

– Truyền dẫn là tương tự hay số

– Truyền dẫn sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói, tốc độ bit bằng bao nhiêu,…


203

2.13 C2.13 Cáác kc kếết nt nốối vi vậật lý trong GSM (tt)t lý trong GSM (tt)

a) Các kết nối kênh lưu lượng

• Hình sau miêu tả một kết nối thoại trong mạng PLMN.


204

2.13 C2.13 Cáác kc kếết nt nốối vi vậật lý trong GSM (tt)t lý trong GSM (tt)• Kênh lưu lượng giữa mạng PSTN và mạng PLMN như

sau:

• Trong cả 2 trường hợp, các liên kết PCM30 được sử dụng để truyền dẫn.


205

2.13 C2.13 Cáác kc kếết nt nốối vi vậật lý trong GSM (tt)t lý trong GSM (tt)b) Các kết nối báo hiệu:• Trong trường hợp báo hiệu, các liên kết cũng là các kênh

PCM30.• Quá trình báo hiệu sử dụng hệ thống báo hiệu kênh

chung số 7 (CCS7):– Giữa các phần tử mạng của SSS.– Giữa MSC và BSC– Giữa MSC và tổng đài Gateway trong mạng PSTN– Bên cạnh các kết nối báo hiệu CCS7 còn có các kết nối

báo hiệu giữa BSC và BTS.– Và giữa MSC và MS. Các kênh này được chuyển mạch

một cách trong suốt trong BSC và BTS.


206

2.13 C2.13 Cáác kc kếết nt nốối vi vậật lý trong GSM (tt)t lý trong GSM (tt)


Documents

Tong Quan Ve He Thong Di Dong GSM.diendandaihoc.vn