Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM LờI NóI ĐầU Thông tin di động nói chung hay điện thoại di động nói riêng thành tựu bật công nghệ thơng mại thập niên gần Kể từ có đời điện thoại di động, vị trí thị trờng đà phát triển cách chóng mặt từ thiết bị mang tính chuyên biệt, trở thành vật dụng thiết yếu sống kinh doanh Qua hai thập niên gần đây, kết hợp với giảm đáng kể chi phí cho hoạt động, phát triển ứng dụng dịch vụ lạ, thị trờng công nghệ di động ngày lớn mạnh Mặt khác, sống hàng ngày thông tin liên lạc đóng vai trò quan trọng thiếu đợc Nó định nhiều mặt hoạt động xà hội, giúp ngời nắm bắt nhanh chóng thông tin có giá trị văn hoá, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú Những nhà cung cấp dịch vụ di động nớc sử dụng hai công nghệ GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di động toàn cầu) sử dụng phơng pháp truy nhập TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo thời gian) 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 Mobiphone, Vinaphone, Viettel nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA S-Fone, EVN, Trên sở kiến thức tích luỹ năm học tập chuyên ngành Điện tử - Viễn thông trờng Vin H Mở Hà Nội cïng víi sù híng dÉn cđa ThÇy giáo Nguyn Tin Khi, em đà tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Tối u hóa mạng di động GSM Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo PGSTS Nguyễn Tiến Khải ®· trùc tiÕp híng dÉn cịng nh thầy cô giáo thuộc khoa Công ngh in t - Thông tin, Viện Đại học M H Ni đà giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Sinh viờn thc hin: Đoàn Thị Ngọc Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI NG GSM BảNG DANH SáCH Từ VIếT TắT ACCH AGCH ARFCH AuC AVDR BCCH Associated Control Channel Access Grant Channel Absolute Radio Frequency Channel Authentication Center Average Drop Call Rate Broadcast Control Channel Kênh điều khiển liên kết Kênh trao quyền truy nhập Kênh tần số tuyệt đối Trung tâm nhận thực Tỉ lệ rớt gọi trung bình Kênh điều khiển quảng bá BCH BER Bm BS BSC BSIC BSS BTS C/A Broadcast Channel Bit Error Rate Full Rate TCH Base Station Base Station Controller Base Station Identity Code Base Station Subsystem Base Transceiver Station Carrier to Adjacent Kênh quảng bá Tỷ lệ lỗi bít TCH toàn tốc Trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc Mà nhận dạng trạm gốc Phân hệ trạm gốc Trạm thu phát gốc Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận CCBR CCCH SDCCH Blocking Rate Common Control Channel Tỉ lệ nghẽn mạch SDCCH Kênh điều khiển chung CCDR CCH CCS7 CCITT SDCCH Drop Rate Control Channel Common Channel Signalling No7 International Telegraph and Telephone Tỉ lệ rớt mạch SDCCH Kênh điều khiển Báo hiệu kênh chung số Uỷ ban t vấn quốc tế điện thoại CDMA Cell CI C/I C/R CSPDN Consultative Committee Code Division Multiple Access Cellular Cell Identity Carrier to Interference Carrier to Reflection Circuit Switch Public Data Network điện báo Đa truy nhập phân chia theo mÃ Ô (tế bào) Nhận dạng ô ( xác định vùng LA ) Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh Tỉ số sóng mang/sóng phản xạ Mạng số liệu công céng chun m¹ch CSSR DCCH EIR ETSI Call Successful Rate Dedicated Control Channel Equipment Identity Register European Telecommunications gãi TØ lệ gọi thành công Kênh điều khiển dành riêng Thanh ghi nhận dạng thiết bị Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu FDMA FACCH FCCH GMSC GoS GSM Standard Institute Frequency Division Multiple Access Fast Associated Control Channel Frequency Correction Channel Gateway MSC Grade of Service Global System for Mobile Đa truy nhập phân chia theo tần số Kênh điều khiển liên kết nhanh Kênh hiệu chỉnh tần số Tổng đài di động cổng Cấp độ phục vụ Thông tin di động toàn cầu Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM HLR HON IHOSR IMSI Communication Home Location Register Handover Number Incoming HO Successful Rate International Mobile Subscriber Thanh ghi định vị thờng trú Số chuyển giao Tỉ lệ thành công Handover đến Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế ISDN LA LAC LAI LAPD Identity Integrated Service Digital Network Location Area Location Area Code Location Area Identity Link Access Procedures on D Channel Mạng số đa dịch vụ tích hợp Vùng định vị Mà vùng định vị Nhận dạng vùng định vị Các thủ tục truy cập đờng truyền Access Procedures on kênh D Dm Các thủ tục truy cập đờng truyền trªn LAPDm Link Lm MCC MNC MS MSC MSIN channel Haft Rate TCH Mobile Country Code Mobile Network Code Mobile station Mobile Service Switching Center Mobile station Identification Number kªnh Dm TCH bán tốc Mà quốc gia mạng di động Mà mạng di động Trạm di động Tổng đài di động Số nhận dạng trạm di động MSISDN MSRN Mobile station ISDN Number MS Roaming Number Sè ISDN cña trạm di động Số vÃng lai thuê bao di ®éng NMC NMT OHOSR OSI OSS OMS PAGCH PCH PLMN PSPDN PSTN RACH Rx SACCH SDCCH SIM SN TACH TCBR TCDR Network Management Center Nordic Mobile Telephone Outgoing HO Successful Rate Open System Interconnection Operation and Support Subsystem Operation & Maintenace Subsystem Paging and Access Grant Channel Paging Channel Public Land Mobile Network Packet Switch Public Data Network Public Switched Telephone Network Random Access Channel Receiver Slow Associated Control Channel Standalone Dedicated Control Channel Subscriber Identity Modul Subscriber Number Traffic and Associated Channel TCH Blocking Rate TCH Drop Rate Trung tâm quản lý mạng Điện thoại di động Bắc Âu Tỉ lệ thành công Handover Liên kết hệ thống mở Phân hệ khai thác hỗ trợ Phân hệ khai thác bảo dỡng Kênh chấp nhận truy cập nhắn tin Kênh tìm gọi Mạng di động mặt đất công cộng Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng Kênh truy cập ngẫu nhiên Máy thu Kênh điều khiển liên kết chậm Kênh điều khiển dành riêng đứng riêng Mô đun nhận dạng thuê bao Số thuê bao Kênh lu lợng liên kết Tỉ lệ nghẽn mạch TCH Tỉ lệ rớt mạch TCH TCH Traffic Channel Kênh lu lợng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thêi gian TRAU TRX Transcoder/Rate Adapter Unit Tranceiver Bé thích ứng tốc độ chuyển mà Bộ thu phát PHầN Mở ĐầU Việt Nam quốc gia phát triển mạnh lĩnh vực Thông tin di động Hiện Việt Nam có mạng di động hoạt động, việc canh tranh lẫn nhà mạng điều tất yếu Để cạnh tranh nhà mạng cần phải tăng dung lợng nhng phải đảm bảo chất lợng phục vụ đồng thời phải tiết kiệm mặt kinh tế Với tình hình thực tối u hoá công việc cần thiết mang nhiều ý nghĩa thực tế Do em đà thực nghiên cứu hoàn thành đề tài với nội dung nh sau: Phần I: KHáI QUáT CHUNG Về MạNG GSM Phần II: Công tác TốI ƯU HóA TRONG MạNG GSM Phần I: Trình bày khái niệm hệ thống thông tin di động GSM Phần II: Trình bày cách tính toán mạng GSM với công tác tối u hóa hệ thống Nội dung đợc trình bày chơng nh sau: Chơng I: Giới thiệu vài nét lịch sử mạng GSM cấu trúc địa lý mạng Chơng II: Trình bày thành phần chức hệ thống Chơng III: Trình bày tính toán mạng GSM dung lợng yếu tố ảnh hởng tới chất lợng phủ sóng Chơng IV: Trình bày quy hoạch thiết kế hệ thống Chơng V: Các tiêu chất lợng hệ thống, giá trị khuyến nghị m¹ng GSM Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI NG GSM Phần I khái quát chung mạng GSM Chơng I cấu trúc địa lý mạng GSM Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Pháp: Groupe SpÐcial Mobile tiÕng Anh: Global System for Mobile Communications; viết tắt GSM) công nghệ dùng cho mạng thông tin di động Dịch vụ GSM đợc sử dụng tỷ ngời 212 quốc gia vùng lÃnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép roaming với máy điện thoại di động GSM mạng GSM khác sử dụng đợc nhiều nơi giới GSM chuẩn phổ biến cho điện thoại di động (ĐTDĐ) giới Khả phủ sóng rộng khắp nơi chuẩn GSM làm cho nã trë nªn phỉ biÕn trªn thÕ giíi, cho phÐp ngêi sư dơng cã thĨ sư dơng §TD§ cđa hä nhiều vùng giới GSM khác với chuẩn tiền thân tín hiệu tốc độ, chất lợng gọi Nó đợc xem nh hệ thống ĐTDĐ hệ thứ hai (second generation, 2G) GSM chuẩn mở, đợc phát triển 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng phía quan điểm khách hàng, lợi GSM chất lợng gọi tốt hơn, giá thành thấp dịch vụ tin nhắn Thuận lợi nhà điều hành mạng khả triển khai thiết bị từ nhiều ngời cung ứng GSM cho phép nhà điều hành mạng kết hợp chuyển vùng với vËy mµ ngêi sư dơng cã thĨ sư dụng điện thoại họ khắp nơi giới 1.1 Vài nét lịch sử mạng GSM: Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM Vµo đầu năm 1980, hệ thống thông tin di động tế bào giới phát triển mạnh mẽ đặc biệt Châu Âu mà không đợc chuẩn hóa tiêu kỹ thuật dẫn tới khó khăn trình khai thác hệ thống Chính lý đà thúc giục Liên minh Châu ¢u vỊ Bu chÝnh viƠn th«ng CEPT (Conference of European Posts and Telecommunications) thành lập nhóm đặc trách di ®éng GSM (Groupe SpÐcial Mobile) víi nhiƯm vơ ph¸t triĨn mét chn thèng nhÊt cho hƯ thèng th«ng tin di động để sử dụng toàn Châu Âu Ngày 27 tháng năm 1991, gọi sử dụng công nghệ GSM đợc thực mạng Radiolinja Phần Lan (mạng di động GSM giới) Năm 1989, Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunications Standards Institute) quy định chuẩn GSM tiêu chuẩn chung cho mạng thông tin di động toàn Châu Âu, năm 1990 tiêu kỹ thuật GSM phase I (giai đoạn I) đợc công bố Năm 1992, Telstra Australia mạng Châu Âu ký vào biên ghi nhớ GSM MoU (Memorandum of Understanding) Cũng năm này, thỏa thuận chuyển vùng quốc tế đợc ký kết hai mạng Finland Telecom Phần Lan Vodafone Anh Tin nhắn SMS đợc gửi năm 1992 Những năm sau đó, hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM phát triển cách mạnh mẽ, với gia tăng nhanh chóng nhà điều hành, mạng di động mới, số lợng thuê bao gia tăng cách chóng mặt Năm 1996, số thành viên GSM MoU đà lên tới 200 nhà điều hành từ gần 100 quốc gia 167 mạng hoạt động 94 quốc gia với số thuê bao đạt 50 triệu Năm 2000, GPRS đợc ứng dụng Năm 2001, mạng 3GSM (UMTS) đợc vào hoạt động, số thuê bao GSM đà vợt 500 triệu Năm 2003, mạng EDGE vào hoạt động Cho đến năm 2006 số thuê bao di động GSM đà lên tới số tỉ với 700 nhà điều hành, chiếm gần 80% thị phần thông tin di động giới Theo dự đoán GSM Association, năm 2007 số thuê bao GSM đạt 2,5 tỉ vợt ngỡng vào năm 2008 Điều đồng nghĩa với việc số thuê bao mạng tăng không ngừng, nhà cung cấp dịch vụ phải tìm giải pháp để đáp ứng đợc khả khai thác dịch vụ cách tốt tèi u nhÊt 1.2 CÊu tróc tỉng thĨ: Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM Mäi m¹ng điện thoại cần cấu trúc định để định tuyến gọi đến tổng đài cần thiết cuối đến thuê bao bị gọi Trong mạng di động, cấu trúc quan trọng tính lu thông (không cố định) thuê bao mạng Trong hệ thống GSM, mạng đợc phân chia thành phân vùng sau (hình 11): Hình 1-1 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM Hình 1- Phân vùng chia ô 1.2.1 Vùng phục vụ GSM (Global System for Mobile Communications): Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM Vïng phơc vơ GSM lµ toµn vùng phục vụ kết hợp quốc gia thành viên, máy điện thoại di động GSM mạng GSM khác sử dụng đợc nhiều nơi giới 1.2.2 Vùng phôc vô PLMN (Public Land Mobile Network): Vïng phôc vô PLMN, hay nhiều vùng mét qc gia tïy theo kÝch thíc cđa vïng phơc vụ Kết nối đờng truyền mạng di động GSM/PLMN mạng khác (cố định hay di động) ®Ịu ë møc tỉng ®µi trung kÕ qc gia hay quốc tế Tất gọi vào hay mạng GSM/PLMN đợc định tuyến thông qua tổng đài v« tun cỉng G-MSC (Gateway - Mobile Service Switching Center) G-MSC làm việc nh tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN Một vùng mạng GSM/PLMN đợc chia thành hay nhiỊu vïng phơc vơ MSC/VLR 1.2.3 Vïng phơc vơ MSC (Mobile Service Switching Center): MSC (Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động, gọi tắt tổng đài di động) Vùng MSC phận mạng đợc MSC quản lý Để định tuyến gọi đến thuê bao di động Mọi thông tin để định tuyến gọi tới thuê bao di động vùng phục vụ MSC đợc lu giữ ghi định vị tạm trú VLR Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành số vùng ®Þnh vÞ LA 1.2.4 Vïng ®Þnh vÞ LA (Location Area): Vùng định vị phần vùng phục vụ MSC/VLR, mà trạm di động lu động mà không cần cập nhật thông tin vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị Vùng định vị vùng mà thông báo tìm gọi đ ợc phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi Vùng định vị LA đợc hệ thống sử dụng để tìm thuê bao trạng thái hoạt ®éng Vïng ®Þnh vÞ cã thĨ cã mét sè cell vµ phơ thc vµo mét hay vµi BSC nhng nã phụ thuộc vào MSC/VLR 1.2.5 Tế bào (Ô - Cell): Vùng định vị đợc chia thành số ô mà MS di chuyển không cần cập nhật thông tin vị trí với mạng Cell đơn vị sở mạng, vùng phủ sóng vô tuyến đợc nhận dạng nhận đạng ô toàn cầu (CGI) Mỗi ô đợc quản lý trạm vô tuyến gốc BTS Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM Ch¬ng II HƯ thống thông tin di động GSM 2.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM: SS AUC VLR HLR EIR OMC ISDN MSC PSPDN BSS CSPDN BBC TruyÒn lu lượng - báo hiệu BTS PLMN Um MS Hình 2- Mô hình hệ thống thông tin di động GSM Các ký hiÖu: SS AUC HLR MSC EIR VLR MS OMC : Phân hệ chuyển mạch : Trung tâm nhận thực : Thanh ghi định vị thờng trú : Tổng đài di động : Thanh ghi nhận dạng thiết Bỵ : Thanh ghi định vị tạm trú : Trạm di động : Trung tâm khai thác bảo dỡng BSC : Bộ điều khiển trạm gốc BTS : Trạm vô tuyến gốc PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ PSPDN : Mạng chuyển mạch gói công cộng CSPDN : Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP OSS BSS TỐI ƯU HĨA MẠNG DI ĐỘNG GSM : Ph©n hệ khai thác hỗ trợ : Phân hệ trạm gốc 2.2 Các thành phần mạng: Một hệ thống GSM đợc chia thành phân hệ sau: Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem) Phân hệ khai thác hỗ trợ (Operation and Support Subsystem) 2.2.1 Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem) Trạm di động MS (Mobile Station) Phân hệ tr¹m gèc BSS (Base Station Subsystem): BSS thùc hiƯn nhiƯm vụ giám sát đờng ghép nối vô tuyến, liên kết kênh vô tuyến với máy phát quản lý cấu hình kênh Đó là: - Điều khiển thay đổi tần số vô tuyến đờng ghép nối (Frequency Hopping) thay đổi công suất phát vô tuyến - Thực mà hoá kênh tín hiệu thoại số, phối hợp tốc độ truyền thông tin - Quản lý trình Handover - Thực bảo mật kênh vô tuyến Tóm lại, BSS thực đấu nối MS với tổng đài, tức kết nối thuê bao di động MS với ngời sử dụng viễn thông khác Do vậy, BSS phải đợc ghép nối với SS thiết bị BSC Ngoài BSS cần phải đợc điều khiển nên đợc ®Êu nèi víi OSS Ph©n hƯ BSS gåm hai khèi chức năng: điều khiển trạm gốc (BSC: Base Station Controller) trạm thu phát gốc (BTS: Base Transceiver Stations) Nếu khoảng cách BSC BTS nhỏ 10m kênh thông tin đợc kết nối trực tiếp (chế độ Combine), ngợc lại phải qua mét giao diƯn A-bis (chÕ ®é Remote) Mét BSC quản lý nhiều BTS theo cấu hình hỗn hợp loại 2.2.1.1 Trạm thu phát gốc BTS (Base Tranceiver Station): Mét BTS bao gåm c¸c thiÕt bị phát/thu, anten xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến Có thể coi BTS Modem vô tuyến phức tạp có thêm số chức khác Một phận quan trọng BTS lµ TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit: khèi chun ®ỉi m· vµ thÝch øng tèc ®é) TRAU lµ thiÕt bị mà trình mà hoá giải mà tiếng đặc thù riêng cho GSM đợc tiến hành, thực thích ứng tốc độ trWebsite: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 10 ... tốc Mà quốc gia mạng di động Mà mạng di động Trạm di động Tổng đài di động Số nhận dạng trạm di động MSISDN MSRN Mobile station ISDN Number MS Roaming Number Sè ISDN cđa tr¹m di ®éng Sè v·ng... nghị mạng GSM Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MẠNG DI ĐỘNG GSM Phần I khái quát chung mạng GSM Chơng I cấu trúc địa lý mạng GSM. .. gia vùng lÃnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép roaming với máy điện thoại di động GSM mạng GSM khác sử dụng đợc nhiều nơi giới GSM chuẩn phổ biến cho điện thoại di động (ĐTDĐ) giới Khả
