Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo chuyên ngành tin học Tìm hiểu phát triển của hệ thống gsm
CHƯƠNG I XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐTDĐ TRÊN THẾ GIỚI I.1 VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG GSM ĐTDĐ đưa Mỹ hệ thống dân dụng sử dụng cấu trúc ô (cell) băng tần 150 MHz vào năm 1946 Từ năm 60 kênh thơng tin di động có dải tần 300 KHz với kĩ thuật FM băng tần 450 MHz hiệu suất sử dụng phổ tăng gấp lần so với trước Tháng 12 năm 1971 người ta đưa hệ thống cellular kĩ thuật tương tự, điều chế tần số dải tần 850 MHz Tháng 10 năm 1983 hệ thống ĐTDĐ AMPS (Advanced Mobile Phone Service) Mỹ đưa vào sử dụng phát triển mạnh mẽ Ở châu Âu, nước Bắc Âu phát triển hệ thống cellular NMT (Nordic Mobile Telephone) với băng tần 450 MHz (NMT - 450) vào năm 1981 băng tần 900 MHz (NMT - 900) vào tháng 10 năm 1986 Ở nước Anh phát triển hệ thống cellular 900 MHz cở sở tiêu chuẩn AMPS Mỹ với tên gọi TACS (Total Access Communication System) vào năm 1985 Tại Tây Đức phát triển hệ thống cellular băng tần 450 MHz với tên C-450 từ tháng 11 năm 1985 Tuy nhiên nhu cầu ngày tăng dung lượng, hệ thống không thoả mãn Mặt khác tiêu chuẩn hệ thống khơng tương thích làm cho chuyển giao không đủ rộng mong muốn Trước vấn đề vào tháng năm 1987 hội nghị Châu Âu bưu viễn thơng, 17 quốc gia Châu Âu sử dụng điện thoại di động số - kí biên ghi nhớ làm tảng cho mạng thơng tin di động số thống tồn Châu Âu Năm 1988, viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI - European Telecommunication Standard Institute) thành lập nhóm chuyên trách dịch vụ thông tin di động GSM (Global System for Mobile Telecommunication) Nhóm có nhiệm vụ đưa tiêu chuẩn thống cho hệ thống thơng tin di động số GSM hình thức khuyến nghị lấy tiêu chuẩn làm sở cho mạng thông tin di động, làm cho chúng tương thích với Thực điều GSM có quan hệ mật thiết với tổ chức tiêu chuẩn viễn thông khác giới Với GSM việc thực lưu động (roaming) châu Âu hoàn toàn tự động, ngồi GSM cịn cung cấp số tính khác thông tin số liệu tốc độ cao, Fax dịch vụ khác Ngày hệ thống TTDĐ toàn cầu GSM chiếm tới 70% thị trường TTDĐ toàn giới với 600 triệu thuê bao 450 nhà cung cấp dịch vụ 172 quốc gia Qua khẳng định ưu hệ thông GSM với hệ thống TTDĐ khác Các hệ thống GSM thu hút quan tâm nhà khai thác dịch vụ GSM có : - Hệ thống tiêu chuẩn rõ ràng - Dễ dàng triển khai, lắp đặt - Áp dụng cấu trúc mở cho việc roaming quốc tế - Cung cấp dịch vụ gia tăng giá trị Do việc chấp nhận GSM đồng nghĩa với việc thu lợi nhuận nhanh, chịu rủi ro thoả mãn nhu cầu khách hàng Điều tạo nên thành cơng hệ thống GSM giải pháp đầu cuối tới đầu cuối hoàn thiện, từ hạ tầng mạng lưới dịch vụ đến thiết bị đầu cuối, máy - cầm tay hệ thống tính cước Qua GSM trở thành tiêu chuẩn chung cho hệ thống thông tin di động toàn cầu mang lại nhiều dịch vụ di động cho khách hàng đồng thời khẳng định vị mạnh mẽ trội thị trường hệ thông tin di động GSM tạo hành lanh quan trọng cho phát triển lĩnh vực thông tin di động tương lai, qua việc đưa giải pháp trực tiếp dẫn tới phát triển công nghệ TTDĐ hệ : GPRS, EDGE W-CDMA I.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA GSM TRONG THỜI KÌ HIỆN NAY Vấn đề lớn đặt cho nhà khai thác dịch vụ thông tin di động GSM tốc độ dung lượng Hệ thống GSM khơng cịn trì sức mạnh thành cơng nhà khai thác sử dụng nhiều hệ công nghệ GSM kể để khai thác tảng mạng Khi số lượng thuê bao tăng lên nhanh đỏi hỏi tốc độ bắt đầu bộc lộ hạn chế hệ thống GSM: - Chuyển mạch kênh khơng thích hợp với tốc độ số liệu cao - Sự lãng phí tài nguyên kênh trạng thái mở lưu lượng qua Do hạn chế dung lượng tần số sóng mang (mỗi tần số cho phép tối đa kênh thoại lúc) việc sử dụng lại tần số gây nhiễu trùng tần số (C/I) nên vấn đề khó khăn đặt cho nhà khai thác dịch vụ thành phố lớn tập trung thuê bao với mật độ lớn làm để đáp ứng dung lượng khách hàng mà không làm suy giảm chất lượng dịch vụ Nền tảng việc phân chia lưu lượng, phủ sóng ĐTDĐ dựa sở mạng tế bào Khi lưu lượng tăng lên vượt khả dung lượng trạm thu phát biện pháp giải phải tăng thêm trạm Vấn đề đặt tăng lên đến mức giới hạn phạm vi khoảng - cách trạm để không bị ảnh hưởng gây nhiễu Hay nói cách khác bán kính tế bào phủ sóng có giới hạn Nếu vượt giới hạn chất lượng dịch vụ khơng đảm bảo Chính lí nên hiệp hội GSM giới với cộng đồng GSM tập trung nghiên cứu hình thành sóng cơng nghệ Đó kết hợp giới công nghệ thông tin (IT/Internet) với giới TTDĐ, qua kết hợp sức mạnh kỹ năng, kinh nghiệm lĩnh vực để tạo hành lang phát triển cho GSM, GPRS, 3G I.3 CÁC THẾ HỆ TTDĐ TIẾP THEO I.3.1 TTDĐ hệ 2+ Bước phát triển tiến trình phát triển thơng tin vô tuyến hệ hướng tới hệ GPRS GPRS giải pháp cho phép chuyển tải thực dịch vụ truyền số liệu mạng điện thoại di động Dịch vụ vơ tuyến gói chung GPRS cho phép áp dụng nguyên tắc vô tuyến gói để truyền liệu người sử dụng cách hiệu máy đầu cuối di động GSM mạng liệu gói Các gói liệu định tuyến trực tiếp từ máy đầu cuối GPRS tới mạng chuyển mạch gói Phiên GPRS hỗ trợ mạng dựa tiêu chuẩn IP mạng Internet/Intranet mạng X.25 Để thực thêm chức cần nâng cấp lắp đặt thêm số thiết bị chuyển mạch kênh liệu dịch vụ nhắn tin ngắn SMS Tới có 70 mạng GPRS khai thác, thương mại hố GPRS cơng nghệ sử dụng để cung cấp truyền số liệu với tốc độ cao GPRS sử dụng đa khe thời gian để tăng việc truyền liệu GPRS không phân bố khe thời gian cho người sử dụng mà nhiều người sử dụng dung chung khe thời gian để nhận truyền liệu cần Vì - GPRS sử dụng tần số vô tuyến hiệu nhiều làm tăng dung lượng sóng mang Tuy nhiên phương thức hoạt động GPRS ứng dụng người sử dụng không đáp ứng cách tức thời có u cầu mà ln có độ trễ định việc truyền liệu Vì GPRS thích hợp cho dịch vụ chuyển liệu dạng gói hiển thị Web, truyền tải hình ảnh liệu Thực tế tốc độ truyền tải cao GPRS khoảng 40 Kbit/s nhiên tốc độ nâng cao có cải tiến thiết bị đầu cuối áp dụng mã hố Một đặc tính quan trọng GPRS người sử dụng đặt chế độ kết nối (always online) Chế độ không chiếm dụng khe thời gian mà khe thời gian sử dụng liệu truyền hay nhận đến cho phép sử dụng kết nối dịch vụ liên tục VD: e-mail, intranet Sự áp dụng dịch vụ gói liệu vơ tuyến chung GPRS cho hai chuẩn hệ hai GSM TDMA/136 nâng tốc độ truyền liệu lên đến 171,2 Kbit/s chưa đáp ứng chuẩn vơ tuyến hệ IMT-2000 hạn chế việc ứng dụng dịch vụ đa phương tiện Dịch vụ GPRS tạo tốc độ cao chủ yếu nhờ kết hợp khe thời gian, cho phép tăng tốc độ truyền lên lần sử dụng khe thời gian tần số sóng mang Tuy nhiên kỹ thuật dựa vào kỹ thuật điều chế GMSK nguyên thuỷ, kỹ thuật điều chế làm hạn chế tốc độ truyền thay kỹ thuật điều chế nâng tốc độ điều chế lên đến lần Do kết hợp việc ghép khe thời gian thay đổi kỹ thuật điều chế ta có tốc độ truyền đạt yêu cầu chuẩn di động hệ Đó cơng nghệ EDGE Để tăng tốc độ truyền EDGE người ta sử dụng kỹ thuật điều chế 8PSK thay cho kỹ thuật điều chế GMSK Hiên GSM/GPRS cung cấp tốc độ - truyền liệu từ 11,2 đến 22,8 Kbit/s cho khe thời gian EDGE cho phép tốc độ truyền từ 11,2 đến 59,2 Kbit/s cho khe thời gian ghép nhiều khe thời gian cho tốc độ truyền tối đa 384 Kbit/s - I.3.2 Hướng tới thông tin di động hệ (3G) Thông tin di động 3GSM phận quan trọng dịng cơng nghệ họ GSM, ủng hộ mạnh mẽ giải pháp công nghệ tối ưu cho thông tin di động hệ Năm 1992, Hội nghị Thông tin vô tuyến giới (WARC), nước đồng ý phân bổ dải tần dùng cho hệ thống 3G băng tần GHz ITU đẫ đặt tên cho hệ thống 3G IMT-2000, UMTS hay 3GSM/WCDMA Đồng thời quan tiêu chuẩn hoá xúc tiến việc xây dựng tiêu chuẩn gồm tham số để đáp ứng yêu cầu thông tin di động hệ qua dự án có tên 3GPP(Third Generation Partnership Project) Tham gia dự án có nhiều tổ chức tiêu chuẩn nước Liên minh châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Bắc Mỹ Đến mạng 3G triển khai Nhật Bản Dự kiến mạng 3G tiếp tục triển khai năm 2002-2003 Mạng 3G bao gồm đặc tính sau : - Dịch vụ thoại với chất lượng cao nhiều so với mạng GSM nhờ sử dụng mã có khả thích ứng đa tốc độ chất lượng cao(AMR) - Truyền dẫn chuyển mạch kênh liệu tốc độ cao, cho phép truyền với tốc độ 64 Kbit/s Nó cho phép truyền hình ảnh video với chất lượng trung bình cho ứng dụng dịch vụ điện thoại thấy hình - Chuyển mạch gói tốc độ cao, cho phép cung cấp dịch vụ truyền liệu với tốc độ từ 384 Kbit/s tới 2Mbit/s - Các dịch vụ định vị - Các dịch vụ khác : SMS, thư điện tử, tin hiển thị hình ảnh, lời nói dịch vụ thông ti đa phương tiện khác - Chuyển tiếp gọi sang mạng GSM/GPRS - Hiện 3GPP khẩn trương xúc tiến để xây dựng tiêu chuẩn 3G, dự kiến năm 2002- 2003 có tiêu chuẩn áp dụng chung Đến xác định số tham số : - Thoại băng rộng (wideband speech) - Khả thông tin đa phương tiện đầy đủ, cho phép cung cấp dịch vụ hỗn hợp gồm thoại, liệu hình ảnh video, truy nhập vào mạng Internet (WWW) - Tăng cường dịch vụ định vị Di động hệ 3G EDGE Trực tiếp GPRS GSM Hình I.1: Hai phương hướng triển khai hệ di động 3G Theo thống kê Hiệp hội GSM giới, đến có 80-85% số lượng nhà khai thác thông tin di động giới, tất nhà khai thác châu Âu lựa chọn 3GSM/WCDMA tiêu chuẩn cho phát triển thông tin di động hệ Tuy 3GSM chọn tảng cho mạng thông tin di động tương lai, nhà khai thác nghiên cứu hướng phát triển đến 3G sở thực tiễn tận dụng tối đa hạ tầng sở GSM qua việc xây - dựng tiêu chuẩn chuyển tiếp 2,5G GPRS, EDGE Trong nhiều khuyến nghị chọn GPRS bước chuyển tiếp trung gian dẫn đến 3G GPRS đường tắt nhanh để phát triển đến 3G, mà giúp cho nhà khai thác dễ dàng thực chuyển đổi thị trường mạng di động GSM theo hướng 3G sở đảm bảo tối ưu hố vốn đầu tư, hạ tầng có, đồng thời cung cấp cho khách hàng sử dụng dịch vụ mạng 3G Một hướng khác để phát triển lên 3G từ GSM đấu nối trực tiếp với mạng vô tuyến WCDMA Phương thức cho phép sử dụng hệ thống 3G đại tốc độ cao chi phí để xây dựng tốn kém, giá thành dịch vụ cao, chậm thu hồi vốn đầu tư - CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ MẠNG GPRS II.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM DỊCH VỤ CỦA GPRS GPRS cho phép người dùng truyền số liệu từ đầu cuối đến đầu cuối cách hiệu với ứng dụng có tính chất bùng phát Đó ứng dụng có tính chất sau : - Truyền số liệu gián đoạn, khơng có chu kỳ - Truyền số liệu có chu kỳ với cụm số liệu có kích thước nhỏ - Truyền số liệu khơng có chu kỳ với cụm số liệu có kích thước lớn vài Kb Trong GPRS có hai loại dịch vụ số liệu hỗ trợ Đó là: - Dịch vụ điểm tới điểm PTP - Dịch vụ điểm tới đa điểm PTM II.1.1 Dịch vụ PTP Các dịch vụ PTP cung cấp cho khách hàng khả trao đổi liệu người dùng Một người gửi liệu cịn người nhận Có loại dịch vụ PTP khác : - Dịch vụ PTP định hướng kết nối - Dịch vụ PTP phi kết nối Dịch vụ định hướng kết nối cho phép người dùng gửi gói tin tới người khác Một chuyển mạch kênh ảo thiết lập thuê bao liên kết logic thuê bao trì, việc truyền tin tin cậy Với loại kết nối định hướng PTP GPRS hỗ trợ giao thức X.25 Dịch vụ phi kết nối cho phép người dùng gửi gói tin đơn lẻ tới người khác Từng gói tin thực thể riêng biệt khơng có quan hệ với gói có trước có sau Đây loại dịch vụ datagram việc chuyển tin đáng tin cậy Loại dịch vụ hỗ trợ giao thức Internet IP - FILE SERVER PLATFORM BAO GỒM CÁC SPARC COMPACT PCI PLATFORM ĐƯỢC NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ CỦA ATM SP PLATFORM THÔNG QUA MỘT BỘ HUB II.6.2 SGSN SGSN phần tử có chức tương tự với MSC mạng GSM SGSN phải giải vấn đề quản lý di động an ninh SGSN kết nối tới MSC/VLR mạng GSM qua giao diện Gs II.6.2.1 Các chức SGSN - Quản lý di động Việc thiết lập dịch vụ chuyển mạch gói khởi tạo từ MS thực SGSN bao gồm thủ tục nhận dạng định địa Số nhận dạng thuê bao quốc tế IMSI sử dụng giao diện người dùng Thuê bao GPRS nhận thực qua thủ tục GPRS attach HLR cập nhật khu vực hoạt động thuê bao, sau cung cấp thơng số th bao cho SGSN Nhờ chức quản lí di động SGSN thiết lập liên kết logic tạm thời đến thuê bao di động Chức phải thực khơng có thủ tục GPRS attach SGSN khơng nhận biết có mặt thuê bao di động hệ thống Khi thuê bao di động di chuyển sang khu vực thuộc SGSN khác phải khởi tạo thủ tục cập nhật định tuyến, nhiên thông tin thuê bao SGSN cũ lưu giữ hoàn tất trình cập nhật khu vực - Chức an ninh Chức nhận thực GPRS hoạt động tương tự GSM nhiên SGSN thực Thủ tục nhận thực GPRS khởi tạo với trình cập nhật khu vực định tuyến thuê bao GPRS di chuyển đến giới hạn quản lí SGSN - ... quốc gia Qua khẳng định ưu hệ thông GSM với hệ thống TTDĐ khác Các hệ thống GSM thu hút quan tâm nhà khai thác dịch vụ GSM có : - Hệ thống tiêu chuẩn rõ ràng - Dễ dàng triển khai, lắp đặt - Áp... lĩnh vực để tạo hành lang phát triển cho GSM, GPRS, 3G I.3 CÁC THẾ HỆ TTDĐ TIẾP THEO I.3.1 TTDĐ hệ 2+ Bước phát triển tiến trình phát triển thơng tin vô tuyến hệ hướng tới hệ GPRS GPRS giải pháp... GSM tạo hành lanh quan trọng cho phát triển lĩnh vực thông tin di động tương lai, qua việc đưa giải pháp trực tiếp dẫn tới phát triển công nghệ TTDĐ hệ : GPRS, EDGE W-CDMA I.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA
