LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật kinh tế Do nhu cầu thông tin liên lạc coi phần thiếu người ngày Để đáp ứng nhu cầu ngày cao khác hàng thi nhà khai thác di động không ngừng phát triển mở rộng.Một công nghệ sử dụng giới công nghệ GSM.Công nghệ GSM có đặc tính bật : dung lượng lớn, tính bảo mật cao….Ở Việt Nam, công nghệ GSM sử dụng rộng rãi với nhà cung cấp lớn lĩnh vực : Viettel, Mobile phone, Vinaphone… Do nhu cầu sử dụng ngày cành cao khác hàng không dịch vụ cung cấp mà vấn đề lớn vùng phủ sóng phải rộng khắp để đảm bảo nhu cầu thông tin liên lạc liên tục, không bị gián đoạn Và phải phủ sóng nới xa nhất, hẻo lánh nhất, nới dân cư thưa (Vùng núi, vùng sâu, vùng xa) nới đông người Để đảm bảo điều nhà khai thác mạng cần phải có quy hoạch cho hợp lý để đảm bảo trình thông tin liên lạc đạt chất lượng tốt Do đó, Em chọn đề tài :“ Nghiên cứu mạng di động GSM, sâu cấu trúc và hoạt động của trạm BTS “ Nội dung đồ án em gồm chương sau : Chương I : Tổng quan mạng thông tin di động số GSM Chương II: Phân tích cấu trúc chức chung BTS GSM Chương III:Phân tích cấu trúc BTS 2206 ERICSON Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS PHẠM VĂN PHƯỚC tận tình giúp đỡ ,hướng dẫn em suốt thời gian qua để em hoàn thành đồ án Em xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy,các cô môn giúp đỡ em thời gian qua Em xin trân thành cảm ơn! Hải phòng, Ngày……tháng… năm 2011 Sinh viên : Nguyễn văn Trung CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ GSM 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG GSM Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) giới đời châu Âu có tên gọi GSM Ban đầu hệ thống gọi “Nhóm đặc trách di đông” (Group Special Mobile) theo tên gọi nhóm CEPT (Conference of European Postal and Telecommunication Administration – Hội nghị quan quản lý viễn thông bưu châu Âu) cử để nghiên cứu tiêu chuẩn Sau để tiện cho việc thương mại hóa GSM gọi “Hệ thống thông tin di động toàn cầu” (Global System for Mobile communications) GSM phát triển từ năm 1982 nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định dịch vụ viễn thông chung băng tần 900 MHz Năm 1985 sau nhiều lần bàn luân việc xây dựng hệ thống số hay tương tự cuối tới định xây dựng hệ thống số Bước việc lựa chọn giải pháp băng rộng hay băng hẹp Tháng năm 1986 giải pháp TDMA băng hẹp lựa chọn Năm 1989, Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI quy định chuẩn GSM tiêu chuẩn chung cho mạng thông tin di động toàn Châu Âu, năm 1990 tiêu kỹ thuật GSM phase I công bố Ngày 27 tháng năm 1991 gọi di động sử dụng công nghệ GSM thực mạng Radiolinja Phần Lan Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM đưa vào từ năm 1993.Tháng năm 1993 bưu đienj Hà Nội thức vận hành thử nghiệm mạng di động.Sau công ty thong tin di động VMS MobiFone thành lập mạng di động GSM Việt Nam Bưu Điện Hà Nội bàn giao cho VMS vận hành khai thác.Hiện nước ta VMS MobiFone còn có mạng thong tin di động khác Viettel,Vinaphone sử dụng công nghệ GSM Hệ thống thong tin di động GSM sử dụng kết hợp phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA) phân chia theo tần số (FDMA).Trong mỗi trạm di động để truy nhập vào mạng cấp phát cặp tần số khe thời gian 1.2 KIẾN TRÚC MẠNG THÔNG TIN GSM Kiến trúc mạng thông tin GSM trình bày hình 1.1.Từng thành phần hệ thống xem xét với thứ tự tráiphải Hình 1.1 : Kiến trúc mạng thông tin GSM Các ký hiệu hình vẽ: MS: Máy di động BSS: Hệ thống trạm gốc SS: Hệ thống chuyển mạch OSS: Hệ thống khai thác hỗ trợ AUC: Trung tâm nhận thực HLR: Bộ ghi dịch thường trú BTS: Trạm thu phát gốc BSC: Đài điều khiển trạm gốc MSC: Trung tâm chuyển mạch di động OMC: Trung tâm khai thác bảo dưỡng NMC: Trung tâm quản lý mạng VLR: Bộ ghi định vị tạm trú EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng ISDN: Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng PSPDN: Mạng chuyển mạch công theo gói 1.2.1 Trạm di động MS MS thiết bị phức tạp, có khả máy tính nhỏ Trạm thực chất gồm hai phần : Thiết bị di động chứa cấu kiện phần cúng phần mềm liên quan đến giao diện vô tuyến ( ME), khối nhận dạng thuê bao ( SIM – Subscriber Indentify module ) ME phần cứng để thuê bao truy cập mạng ME có số nhận dạng IMEI Mỗi điện thoại di động phân biệt số IMEI SIM card điện tử thông minh chứa số nhận dạng thuê bao di động ISMI dùng để nhận dạng thuê bao, mật mã để xác thực thông tin khác IMEI ISMI hoàn toàn độc lập với để đảm bảo tính di động cá nhân Card SIM chống việc sử dụng trái phép mật số nhận dạng cá nhân PIN MS có chức vô tuyến chung chức xử lý để truy cập mạng qua giao diện vô tuyến MS phải cung cấp giao diện với người sử dụng, giao diện với thiết bị đầu cuối khác Giao diện với người sử dụng thể micro, loa, hình, bàn phím…Các thiết bị đầu cuối máy tính cá nhân, máy FAX… MS có chức chính: - Thiết bị đầu cuối TE: Để thực dịch vụ người sử dụng (thoại, fax, số liệu…) - Kết cuối trạm di động MT: Thực chức liên quan đến truyền dẫn giao diện vô tuyến - Bộ thích ứng đầu cuối TAF: Bộ thích ứng đầu cuối MS có vai trò nối thông thiết bị đầu cuối với khối kết cuối di động Khi lắp đặt thiết bị đầu cuối môi trường di động, MS có thích ứng đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn ISDN còn thiết bị đầu cuối có giao diện với modem 1.2.2 Phân hệ trạm gốc BSS BSS giao diện trực tiếp với trạm di động MS thiết bị BTS thông qua giao diện vô tuyến Mặt khác BSS thực giao diện với tổng đài NSS, tức kết nối thuê bao di động MS với người sử dụng viễn thông khác BSS giao diện với NSS thiết bị BSC BSC giao diện với MSC NSS Ngoài BSS cần phải điều khiển nên đấu nối với OSS Phân hệ BSS gồm hai thiết bị: BTS giao diện với MS BSC giao diện với MSC  Trạm thu phát gốc BTS BTS bao gồm thiết bị phát, thu, anten khối xử lý tín hiệu cho giao diện vô tuyến BTS Modem vô tuyến phức tạp BTS thiết bị trung gian mạng GSM thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến Mỗi BTS tao hay số khu vực phủ sóng định gọi tế bào Cell Khối chuyển đổi mã thích ứng tốc độ TRAU phận quan trọng BTS TRAU thực mã hóa giải mã tiếng đặc thù cho GSM Đồng thời thực thích ứng tốc độ truyền số liệu TRAU phận BTS, đặt cách xa BTS, chẳng hạn BSC MSC  Đài điều khiển trạm gốc BSC BSC có nhiệm vụ quản lý tất giao diện vô tuyến thông qua lệnh điều khiển từ xa BTS MS Các lệnh chủ yếu lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến chuyển giao Một phía BSC nối với BTS, còn phía nối với MSC phân hệ chuyển mạch SS BSC tổng đài nhỏ có khả tính toán định Vai trò chủ yếu BSC quản lý kênh vô tuyến quản lý chuyển giao Một BSC quản lý hàng chục BTS, tạo thành trạm gốc Tập hợp trạm gốc mạng gọi phân hệ trạm gốc Giao diện BSC MSC giao diện A, còn giao diện BTS BSC giao diện Abis Các chức của BSC - Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến quản lý Cell kênh logic chúng Các số liệu quản lý đưa BSC để đo đạc xử lý, chẳng hạn lưu lượng thông tin mỗi cell, môi trường vô tuyến, số lượng gọi bị mất, lần chuyển giao thành công thất bại… - Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước đưa vào khai thác, BSC lập cấu hình BTS (số máy thu/phát, tần số cho mỗi trạm) Nhờ mà BSC có sẵn tập kênh vô tuyến dành cho điều khiển nối thông gọi - Điều khiển nối thông gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập giải phóng đấu nối tới máy di động MS Trong trình gọi, đấu nối BSC giám sát Cường độ tín hiệu, chất lượng đấu nối máy di động TRX gửi đến BSC Dựa vào mà BSC định công suất phát tốt MS TRX để giảm nhiễu tăng chất lượng đấu nối BSC điều khiển trình chuyển giao nhờ kết đo kể để định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạt chất lượng gọi tốt Trong trường hợp chuyển giao sang cell BSC khác phải nhờ trợ giúp MSC Bên cạnh đó, BSC điều khiển chuyển giao kênh cell từ cell sang kênh cell khác trường hợp cell bị nghẽn nhiều - Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức quản lý cấu hình đường truyền dẫn tới MSC BTS để đảm bảo chất lượng thông tin Trong trường hợp có cố tuyến đó, tự động điều khiển tới tuyến dự phòng 1.2.3 Phân hệ chuyển mạch Phân hệ chuyển mạch bao gồm khối chức sau: - Trung tâm chuyển mạch 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 - Tổng đài MSC cổng GMSC - Mạng báo hiệu kênh chung số (SS7) Phân hệ chuyển mạch SS bao gồm chức chuyển mạch mạng GSM sở liệu cần thiết cho số liệu thuê bao quản lý di động thuê bao Chức SS quản lý thông tin người sử dụng mạng GSM với với mạng khác  Trung tâm chuyển mạch di động MSC Tổng đài di động MSC thường tổng đài lớn điều khiển quản lý số điều khiển trạm gốc BSC MSC thực chức chuyển mạch chính, nhiệm vụ MSC điều phối việc thiết lập gọi đến người sử dụng mạng thông tin di động Một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS mặt khác giao diện với mạng qua tổng qua tổng đài cổng GMSC Chức của tổng đài MSC: - Xử lý gọi ( Call Processing) - Điều khiển chuyển giao (Handover Control) - Quản lý di động (Mobility Management) - Tương tác mạng IWF ( Interworking Function) qua GMSC PSTN ( 1.a ) Tổng đài nội (2a)(3a) ( 1.a ) GMSC hạt HLR (2b)(3b) (4 b) ( 1.b) ( 1.b ) MS GMSC MSC VLR BTS Hinh 1.2 : Chức xử lý gọi MSC (1): Khi chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ s ố liên kết thuê bao di động, có hai trường hợp xảy : (1.a) – Nếu gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN tổng đài sau phân tích số thoại biết gọi cho thuê bao di động Cuộc gọi định tuyến đến tổng đài cổng GMSC gần (1.b) – Nếu gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di động trực thuộc nhận tin thiết lập gọi từ MS thông qua BTS có chứa số thoại thu ê bao di động bị gọi (2): MSC (hay GMSC) phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN) thuê bao bị gọi để tìm HLR nơi MS đăng ký (3): MSC (hay GMSC) hỏi HLR thông tin để định tuyến đến MSC/VLR quản lý MS (4): HLR trả lời, MSC (hay GMSC) định tuyến lại gọi đến MSC cần thiết Khi gọi đến MSC này, VLR biết chi tiết vị trí MS Như nối thông gọi mạng GSM, chức xử lý gọi MSC Để kết nối MSC với số mạng khác cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn mạng thông tin di động với mạng Các thích ứng gọi chức tương tác IWF IWF bao gồm thiết bị để thích ứng giao thức truyền dẫn Nó cho phép kết nối với mạng: PSPDN, CSPDN, PSTN, ISDN IWF thực chức MSC hay thiết bị riêng Ở trường hợp thứ hai giao tiếp MSC IWF để mở  Bộ ghi định vị thường trú HLR Ngoài MSC mạng thông tin di động bao gồm sở liệu HLR sở liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài thông tin thuê bao, thông tin liên quan tới việc cung cấp dịch vụ viễn thông HLR không phụ thuộc vào vị trí thời thuê bao chứa thông tin liên quan đến vị trí thời thuê bao HLR thường máy tính đứng riêng cá khả quản lý trăm ngàn thuê bao khả chuyển mạch Một chức HLR nhận dạng thông tin nhận thực AuC, nhiệm vụ trung tâm quản lý an toàn số liệu bảo mật tính hợp pháp thuê bao HLR bao gồm: - Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN - Các thông tin thuê bao - Danh sách dịch vụ mà thuê bao sử dụng bị hạn chế - Số hiệu VLR phục vụ MS  Bộ ghi định vị tạm trú VLR VLR sở liệu chứa thông tin tất MS vùng phục vụ MSC Mỗi MSC có VLR, thường thiết kế VLR MSC Ngay MS lưu động vào vùng MSC VLR liên kết với MSC yêu cầu số liệu MS từ HLR Đồng thời HLR thông báo MS vùng MSC Nếu sau MS muốn thực gọi, VLR có tất thông tin cần thiết để thiết lập gọi mà không cần hỏi HLR, coi VLR HLR phân bố VLR chứa thông tin xác HLR vị trí MS vùng MSC Nhưng thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ MSC số liệu liên quan tới hết giá trị Nói cách khác, VLR sở liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin thuê bao vùng phục vụ MSC/VLR tham chiếu từ sở liệu HLR VLR bao gồm: - Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI - Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI phục vụ MS - Danh sách dịch vụ mà MS bị hạn chế sử dụng - Trạng thái MS (bận rỗi)  Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR EIR có chức kiểm tra tính hợp lệ ME thông qua số liệu nhận dạng di động quốc tế IMEI chứa số liệu phần cứng thiết bị Một ME có số IMEI thuộc ba danh sách sau: - Nếu ME thuộc danh sách trắng (White List) quyền truy nhập sử dụng dịch vụ đăng kí - Nếu ME thuộc danh sách xám (Gray List), tức có nghi vấn cần kiểm tra Danh sách xám bao gồm ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất thiết bị) không nghiêm trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống - Nếu ME thuộc danh sách đen (Black List), tức ME bị cấm truy nhập vào hệ thống, ME thông báo máy  Khối trung tâm nhận thực AuC AuC nối đến HLR, chức AuC cung cấp cho HLR tần số nhận thực khóa mật mã để sử dụng cho bảo mật Đường vô tuyến AuC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã thay đổi riêng biệt cho thuê bao Cơ sở liệu AuC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác thuê bao đăng ký nhập mạng sử dụng để kiểm tra thuê bao yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy cập mạng cách trái phép  Tổng đài di động cổng GMSC Mạng thông tin di động chứa nhiều MSC, VLR, HLR Để thiết lập gọi liên quan tới GSM mà không cần biết vị trí thời MS, trước hết gọi phải định tuyến đến tổng đài cổng GMSC Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin vị trí thuê bao định tuyến gọi đến tổng đài quản lý thuê bao thời điểm thời Để thực việc trước hết tổng đài cổng phải dựa số thoại danh bạ thuê bao để tìm HLR cần thiết hỏi HLR Tổng đài cổng có giao tiếp với mạng bên ngoài, thông qua giao tiếp làm nhiệm vụ cổng để kết nối mạng bên với mạng thông tin di động Ngoài tổng đài có giao diện báo hiệu số (CCS No 7) để tương tác với phần tử khác mạng thông tin di động Do tính kinh tế cần thiết mạng nên không tổng đài cổng đứng riêng mà thường kết hợp với MSC  Mạng báo hiệu kênh trung số (CCS7) Nhà khai thác mạng GSM có mạng báo hiệu CCS7 riêng hay chung phụ thuộc vào quy định nước Nếu nhà khai thác có mạng báo hiệu riêng điểm chuyển báo hiệu STP ( Signalling Transfer Point) phận NSS STP thực điểm nút riêng hay kết hợp MSC tùy thuộc vào giá thành truyền đưa báo hiệu thành viên NSS Nhà khai thác GSM dùng mạng riêng để định tuyến gọi GMSC MSC hay chí định tuyến gọi đến gần thuê bao bi gọi trước sử dụng mạng cố định Khi tổng đài giang ( Trasit Exchange) phận mạng GSM thực nút đứng riêng hay kết hợp với MSC 1.2.4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS Hiện hệ thống khai thác bảo dưỡng xây dựng theo nguyên lý TMN (Telecommunication Management Network – Mạng quản lý viễn thông) Một mặt hệ thống khai thác bảo dưỡng nối đến phần tử mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR phần tử mạng khác trừ BTS, truy nhập BTS thực qua BSC) Mặt khác hệ thống khai thác bảo dưỡng lại nối đến máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy Hệ thống gọi OMC (Operation and Maintenance Center – Trung tâm khai thác bảo dưỡng) OSS thực ba chức sau: - Khai thác bảo dưỡng mạng - Quản lý thuê bao tính cước - Quản lý thiết bị di động  Khai thác và bảo dưỡng mạng Khai thác hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi mạng như: tải hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao hai cell…Nhờ nhà khai thác giám sát toàn chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng kịp thời xử lý cố, kịp thời nâng cấp hệ thống Khai thác còn bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm vấn đề xuất thời điểm thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng tương lại mở rộng vùng phủ sóng Ở hệ thống viễn thông đại khai thác thực máy tính tập trung trạm Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị sửa chữa cố, hỏng hóc Nó có số quan hệ với khai thác Các thiết bị viễn thông đại có khả tự phát số cố hay dự báo cố thông qua tự kiểm tra Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để thiết bị cố thay thiết bị dự phòng Sự thay thực tự động Ngoài việc giảm nhẹ cố thực người khai thác điều khiển từ xa Bảo dưỡng bao gồm hoạt động trường nhằm thay thiết bị cố  Quản lý thuê bao Quản lý thuê bao bao gồm hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Việc quản lý đăng ký thuê bao việc nhập xóa thuê bao xác định dịch vụ tính bổ sung Nhà khai thác phải truy nhập tất thông số nói Một nhiệm vụ quan trọng khác khai thác tính cước gọi gửi tới thuê bao Quản lý thuê bao mạng thông tin di động liên quan đến HLR số thiết bị OSS chuyên dụng đảm trách, có trạm công tác (giao tiếp người – máy) trung tâm giao dịch với thuê bao Việc quản lý thuê bao thực thông qua khóa nhận dạng bí mật cho thuê bao SIM có vai trò quan trọng góp phần với OSS để quản lý thuê bao  Quản lý thiết bị di động Quản lý thiết bị di động thực đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực EIR nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ thiết bị Trong hệ thống GSM EIR coi thuộc phân hệ chuyển mạch NSS 1.3 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA MẠNG GSM GSM hệ thống TDMA/FDD với phương pháp điều chế GMSK ( Gausian Minimun Shift Key).Trong đó: TDMA ( Time division multiple access – Đa truy nhập theo khe thời gian) nghĩa nhiều người sử dụng chia sẻ kênh cao tần cho trước sở thời gian FDD (Frequency Division Duplexing – Song công phân chia theo tần số) Nghĩa Hướng lên từ MS  mạng Hướng xuống từ mạng  MS Sử dụng tần số khác Dưới bảng thống kê tần số cho hướng lên hướng xuống số hệ thống GSM: Bảng 1.1 : Bảng thống kê tần số cho kênh hướng lên hướng xuống GSM 900 E-GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 MS  BTS 890 - 915 880 – 915 1710 – 1785 1850 – 1910 BTS  MS 935 – 960 925 – 960 1805 – 1880 1930 – 1990 1x12 Tuỳ (2) chọn 2x4 Tuỳ (2)(2) chọn 2x6 Tuỳ (2)(2) chọn 3x4 Tuỳ (2)(2)(2) chọn (*) 8+4 Tuỳ (2)(2) (8/4) chọn 4+8(*) Tuỳ (2)(2) (4/8) chọn Bảng 3.10 Cấu hình vô tuyến GSM 900 dùng CDU-F - (*): cấu hình sector 3.5 QUÁ TRÌNH XỬ LÝ TÍN HIỆU F F F F F F Nguyên lý hoạt động BTS dựa trình xử lý cáctins hiệu mà nhận từ MS từ BSC Hình 3.15 : Sơ đồ xử lý tín hiệu 3.5.1 Tín hiệu từ BSC tới BTS Tín hiệu từ BSC tới BTS thông qua giao diện Abis thông qua đường truyền PCM gồm có tín hiệu sau : - Tín hiệu thoại TCH (Traffic channel) - Tín hiệu báo hiệu RSL(Radio 64ien64ling link) - Tín hiệu vận hành bảo dưỡng OML(Operation maintenance link) Các tín hiệu phân bố PCM sau : TS SYN QMUX TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH RSL OML TS 31 Hình 3.15.Cấu trúc khung PCM giao diện Abis Trong cấu trúc khung PCM khe thời gian TS0 sử dụng cho mục đích đồng TS1 sử dụng để truyền tín hiệu Qmux Cấc khe thời gian còn lại sử dụng để truyền liệu TCH, tín hiệu báo hiệu vô tuyến tín hiệu vận hành bảo dưỡng (RSL/OML) Các khe thời gian khung PCM chia thành nibble mỗi nibble 16 Kbps sử dụng cho khênh lưu lượng TCH Trong khung PCM giao diện Abis RSL chiếm toàn khe thời gian khung số RSL phụ thuộc vào số TRX mà BTS có Tức số lượng RSL tiến số TRX Trong khung PCM còn có tín hiệu OML tín hiệu sử dụng qua trình khai thác bảo dưỡng Một OML chiếm TS khung PCM số lượng đường OML phụ thuộc vào số BTS Mỗi OML phục vụ cho BTS Ngoài BTS cải tiến cung cấp ghép kênh thống kê Tức sử dụng khe thời gian 64Kbps sử dụng truyền 4RSL 1OML, tức thực qua trình ghép 4RSL với 1OML Cung cấp đường truyền Qmux qua giao diện Abis Trong trình hoạt động thông tin báo hiệu thông tin vận hành bảo dưỡng BTS cần điều khiển BSC Quá trình điều khiển thực BSC Lênh điều khiển đưa vào khung thời gian PCM khe thời gian TS1 Thông qua giao diện Abis gửi tín hiệu điều khiển tới khối DXU Các tín hiệu đầu tiện đưa đến khối DXU kết cuối phần truyền dẫn khối này, sau đưa đến khối chức khác để xử lý sau : + Tín hiệu Qmux kết cuối phần truyền dẫn , để thực trình điều khiển truyền dẫn + Các tín hiệu vận hành bảo dưỡng kết cuối khối OMU DXU, khối nhận thông tin O&M, xử lý đưa lệnh liên quan đến trình vận hành vào bảo dưỡng + Các tín hiệu lưu lượng báo hiệu đưa đến khối CDU tới antenna phát môi trường vô tuyến 3.5.2 Tín hiệu từ MS tới BTS Tín hiệu thu từ MS qua antenna BTS sau truyền xuống khối CDU, khối lọc, khuyếch đại tạp âp thấp(LNA) chia tín hiệu thu(Spliters), sau xử lý khối CDU tín hiệu tiếp tục đưa đến khối thứ khối dTRU, khối chịu trách nhiệm chủ yếu trình xử lý thoại giải điều chế, giả định dạng cụm, giải mã hóa kênh giải mã hóa thoại Tín hiệu sau đưa đến khối DXU thực trình ghép tín hiệu khung PCM, trình thực phần truyền dẫn sau qua giao diện Abis gửi đến BSC 3.6 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI NÊN CÔNG NGHỆ 3G 3.6.1 Mô hình nâng cấp nên công nghệ 3G Như biết ngày phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật nhu cầu ngày cao khách hàng công nghệ GSM ngày phát triển để đáp ứng nhu cầu khách hang Ngày công nghệ 2G nâng cấp lên công nghệ 3G Với cộng nghệ 3G cải thiện nhiều tấc độ truyền(Tấc độ truyền lên tới 2Mbps) cung cấp nhiều dịch vụ Để nâng cấp lên công nghệ 3G bỏ hết sở hạ tầng sử dụng 2G để thay hoàn toàn vẫy tốn kém số khách hàng sử dụng công nghệ 2G không phục vụ nhóm khách hành Do đó, du nâng cấp lên 3G phải tận dụng lại sở hạ tầng cũ cải thiện Sau trình bày hạ tầng trạm BTS nâng cấp lên công nghệ 3G Các công nghệ GSM/GPRS/EDGE có sở tảng kỹ thuật truy cập TDMA FDMA hoạt động băng thông (với mỗi kênh băng tần số 200Khz) Sự nâng cấp không qua phức tạp Khi nâng cấp lên 3G, công nghệ WCDMA hoạt động kỹ thuật truy cập khác hoàn toàn, CDMA, băng tần hoạt động phải tách biệt với GSM (WCDMA mỗi kênh băng tần số 5Mhz) Sẽ cần dải tần 3G khác với tần số hoạt động Sự đổi cần thiết bị phát song BTS mới, đặt tên Node B, với thiết bị quản lý trạm gốc tên RNC (Radio network Controller) , phần không đề cập tới trạm BSC Do tính kế thừa nâng cấp, hệ thống mạng lõi (tổng đài chuyển mạch) hữu sử dụng để kết nối với mạng vô tuyến (Node B RNC) công nghệ WCDMA Hình 3.16:Mô hình sử dụng chung sau nâng caapsvan sử dụng chung cấu hình Mặt khác, để tránh tác động đến mạng hoạt động để mở rộng dung lượng, giải pháp khác nhà cung cấp sử dụng đầu tư hệ thống mạng hoàn toàn Hình 3.17:Mô hình sau được thay thế mới Theo thời gian, tất thiết kế mạng lõi vô tuyến tích hợp chung hình sau Hình 3.18: Mô hình sau đươc tích hợp nâng cấp hoàn toàn Như vậy, ta thấy việc nâng cấp mạng lưới cần thiết cho hình thành phát triển dịch vụ di động cao cấp dịch vụ thoại truyền thống, giúp nâng cao khả dung lượng hệ thống Thêm vào đó, tình liền mạch kế thừa nâng cấp quan trọng tận dụng hệ thống có sẵn, không lãng phí đầu tư, bảo đảm hoạt động nhiều hệ thống có sẵn, không lãng phí đầu tư, bảo đảm hoạt động nhiều loại công nghệ hệ thống Sự nâng cấp liền mạch lên 3G giúp nhà khai thác trì trung thành thỏa mãn nhu cầu ngày cao khách hành, đồng thời gia tăng hội doanh thu cho ngành viễn thông 3.6.2 Các thay đổi của trạm BTS nâng cấp lên công nghệ 3G Như biết, công nghệ 3G có đặc trưng khác nhiều so với công nghệ sử dụng trước như: dải tần sử dụng, băng thông, độ rộng kênh , phương pháp điều chế,… tất thay đổi ảnh hưởng tới hệ thống Mà với cấu trúc hệ thống cũ đáp ứng yêu cầu Do nâng cấp lên công nghệ 3G cần phải có thay đổi cho phù hợp Với trạm BTS hệ thống GSM phải thay đổi để phù hợp với công nghệ mới.Sau em xin giới thiệu số thay đổi trạm BTS để sử dụng công nghệ 3.6.2.1 Các khâu cần thay đổi sơ đồ khối Có khối cần phải thay đổi trạm BTS : FU, CU , Bộ Ghép a./ Khối tạo khung(FU) tạo song mang (CU) Hình 3.19 Các khối cần thay đổi FU CU nên 3G Khối FU cần thay đổi khối sau : Mã hóa kênh, Giải mã kênh, Giải điều chế Khối CU cần thay đổi khối sau: Khuếch đại công suất, Điều chế GMSK, Lấy mẫu Ta thấy, công nghệ 3G băng thông rộng so với hệ thống GSM cũ nhiều (độ rông cho kênh Mhz) Dó khối KĐCS phải thay đổi hệ số khuếch đảm bảo công suất phải đủ lớn để xạ song môi trường không gian.Cũng với độ rộng băng tăng nhiều kéo theo tấc độ tăng lên phương pháp điều chế cần phải thay đổi để đảm bảo thông tin cho phù hơp Dó Công nghệ 3G sử dụng công nghệ tiên tiến WCDMA với phương pháp điều chế QPSK BPSK Do khối Mã hóa, điều chế giải điều chế để đảm bảo trình xử lý tín hiệu b./Khối ghép Hình 3.20:Các thay đổi khối kết hợp đầu vào máy phát Hình 3.21:Các khối cần thay đổi sơ đồ khối đầu vào máy thu Do băng thông tăng các: hốc cộng hưởng ,các khối lọc, KĐTA,KĐTA dự phòng cần phải thay đổi để đảm bảo tín hiệu vào, để đạt chất lượng tín hiệu 3.6.2.2 Module cần thay đổi BTS 2206 của ERISON Trong BTS 2206 Module cần thay đổi khối thu phát kép dTRU Hình 3.22: Các khối cần thay đổi Module dTRU Ta thấy áp dụng công nghệ làm tăng số lượng thuê bao liệu tăng lên nhớ cần phải thay đổi để đảm bảo khả lưu trữ thông tin Trong Module khối cần phải thay đổi thu, phát ( Radio Receiver, Radio Transmiter) để bảo bảo trình thu nhận tín hiệu KẾT LUẬN Trên toàn nội dung Đồ án tốt nghiệp em , với đề tài :” : Nghiên cứu mạng di động GSM, sâu cấu trúc hoạt động trạm BTS” Trong đồ án em trình bày hệ thống GSM sử dụng hiên chức năng, nhiệm vụ, sơ đồ khối, cấu trúc,vùng phủ sóng trạm BTS ERICSON hệ thống GSM 900 Mặc dù, thân em cố gắng nhiều giúp đỡ cử thầy hướng dẫn TS Phạm Văn Phước Song trình độ hiểu biết còn hạn chế, thời gian thực hạn hẹp, nguồn tài liệu còn hạn chế, nên không tránh thiếu sót Vậy thân em mong thầy, cô bạn góp ý để em khắc phục thiếu sót để hoàn kiến thức thân trước bước vào chặng đường sau Một lần nữa, Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy hướng dẫn TS Phạm Văn Phước tất thầy, cô môn giúp đỡ em thời gian em ngồi ghế nhà trường đặc biệt thời gian vừa qua Đã giúp em hoàn thành Đồ án trang bị cho em kiến thức để bước vào sông sau Hải phòng, Ngày… Tháng….Năm 2011 Sinh viên : Nguyễn Văn Trung TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động GSM, Trung tâm thông tin bưu điện, Nhà xuất Bưu Điện, 1999 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình thông tin di động hệ ba,Học viện công nghệ bưu viễn thông, Nhà xuất Bưu điện.2004 TS Nguyễn Phạn Anh Dũng, Thông tin di động hệ 3(tập 1,2), Học viện bưu viễn thông, Nhà xuất bưu điện, 2002 TS Nguyễn Phương Loan – KS.Bùi Thanh Sơn, Hành trình từ GSM lên 3G giải pháp GPRS, Nhà xuất bưu điện CÁC CHỮ VIẾT TẮT A AcU AGCH ACCH ASU ACCU Authenti Cation Center Access Control Channel Associated Grauted Channel Anterror Sharing Unit AC Connection Unit Trung tâm nhận thực Kênh cho phép truy nhập Kênh điều khiển kết hợp Đơn vị phân tải anten Khối kết nối nguồn xoay chiều B BTS BSC BSS BCCH BCH Base Transeciver Station Base Station Controller Base Station Subsystem Broad Station Control Channel Base Station Control Channel Trạm thu phát gốc Trạm điều khiển gốc Phân hệ trạm gốc Kênh điều khiển quảng bá Bus điều khiển trạm gốc Cell Broad Cast Channel Combine and Distribution Unit Configuration Switch Unit Khối phân phối kết hợp Khối chuyển giao cấu hình C CBCH CDU CXU D DCS Digital Cellular System Hệ thống tế bào số ddTMA Dual Duplex Tower Mounted Amplife Khối khuếch đại đỉnh thép ssong song kép dTRU Double Transceiver Unit Khối thu phát kép DXU Distribution Switch Unit Khối chuyển mạch phân phối DCC Digital Cross Connector Bộ nối chéo số DSP Digital Sign Procesing E EIR Equipment Indentify Control Channel Trung tâm điều khiển thiết bị F FACCH FCCH FDD số FCU Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh Frequency Correctrol Channel Kênh hiệu chỉnh tần số Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần Fan Control Unit Khôi điều khiển quạt G GSM GMSK GMSC Global System For Mobile Communication Hệ thống toàn cầu cho thông tin di động Gausian Minimun Shift Keying Khóa dịch pha cực tiểu Gaussian Gate way Mobile Services Switching Centrel Tổng đài cổng dịch vụ di động H HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú I ISDN IDM IWF Integrated Services Digital Network Mạng đa dịch vụ tích hợp số Interral Distribution Module Module phân phối Internet Working Funtion Khối chức liên mạng M MS Mobile Station Trạm di động MSC MMI MSK Mobile Switching Center Man Machine Inter Face Minimun Shift Key Trung tâm chuyển mạch Giao diên người máy Khóa dịch pha cực tiểu N NSS Network And Switching Sub System Phân hệ mạng chuyển mạch L LAPD Link Access Procedure On The D Channel Giao thức truy nhập liên kết O OXU OSS OMC OMU Optional Expansion Unit Kết nối mở rộng tùy chọn Operation Sub System Phân hệ khai thác Operation And Maintenance Centrel Trung tâm khai thác bảo dưỡng Operation Maintenance Link Liên kết vận hành bảo dưỡng P PSTN PCS PCH PCM PSU Public Switching Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Personal Communication Service Dịch vụ truyền thông cá nhân Paging Channel Kênh tìm gọi Pulse Code Modulation Điều xung mã Power Supply Unit Khối nguồn cung cấp R RACH RF Random Access Channel Radio Frequency Kênh truy nhập ngẫu nhiên Tần số vô tuyến RSL Radio Signalling Link Liên kết báo hiệu vô tuyến S SIM SACCH SCH SMSC SUMA Subcriber Indentify Module Module nhận dạng thuê bao Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậm Synchronizing Channel Kênh đồng Short Message Service Centrel Trung tâm dịch vụ tin ngắn Station Unit Module Module trung tâm trạm BTS T TCH TDMA TRE TRANS TRU TMA TRAU Trafic Channel Kênh lưu lượng Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian Transceiver Equipment Thiết bị thu phát Transmission Truyền dẫn Transceiver Unit Khối thu phát Tower Mounted Amplifer Bộ khuếch đại Transcoding And Rate Adaption Unit Khối chuyển mạch thích nghi tấc độ V VLR Visitor Register Location Thanh ghi định vị tạm trú [...]... CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CHUNG CỦA BTS GSM 2.1 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CẤU TRÚC CỦA BTS GSM BTS là một thiết bị dùng để phát tín hiệu ra môi trường vô tuyến đến các máy di động và thu tín hiệu từ các máy di động cũng thông qua môi trường vô tuyến Nó thông tin đến các MS thông qua giao di n vô tuyến Um và kết nối bộ đi u khiển trạm gốc BTS thông qua giao di n Abis Trên thế giới có... là : { … di- 1 , di, di+ 1 } ki = 1 nên di = di- 1 ki = -1 nên di ≠ di- 1 φ i( t) = π t , T là khoảng thời gian bit 2T Như vậy tín hiệu MSK nếu bit đi u chế ở thời đi m xét giống bit ở thời đi m trước đó ϕ t sẽ thay đổi tuyến tính từ 0  π /2 , ngược lại nếu bit đi u chế ở thời đi m xét khác bit bit trước đó thì ϕ t sẽ thay đổi tuyến tính từ 0  - π /2 , Với T là khoảng chu kỳ bit , tại thời đi m băn... GSM CUn CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CẤU TRÚC BTS 2206 ERISON 3.1 TỔNG QUAN THIẾT BỊ BTS 2206 thuộc họ BTS 2000 , là loại BTS được nắp đặt trong nhà với cấu hình tối đa là 12 TRX Hiên nay trên thực tế có 2 loại BTS được sử dụng rất nhiều đó là BTS 2206 và 2106 Hai loại này có cấu tạo và hoạt động gần như nhau Nhung trong đó BTS 2106 là trạm ngoài trời còn BTS 2206 là trạm trong nhà do đó nó có nhưng thiết... thuê bao bị gọi Trong một mạng di động, cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng Với mạng GSM cấu trúc địa lý được phân chia thành các vùng sau: Hình 1.7 : Phân cấp cấu trúc địa lý của mạng GSM 1.5.1 Vùng phục vụ GSM Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành viên nên những máy đi n thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có thể... tạo và hình dáng bên ngoài Trong phần này chúng ta chỉ đi sâu nghiên cứu và tìm hiểu về trạm BTS 2206 Đầu tiên ta thấy rằng BTS 2206 là trạm được đặt trong nhà, dung lượng cao Nó được dùng trong nhà với cấu hình tối đa là 6 dTRX BTS 2206 được thiết kế dưới dạng 1 tủ rack đòng kín Tất cả các khối trong tủ có thể tháo lắp rễ ràng từ phía trước, chính đi u đó giúp ta có thể thiết kế lắp đặt các tủ nằm cạnh... tuyến Còn chuẩn GPRS , EGDE sử dụng phương pháp đi u chế 8 PSK , phần này chúng ta chỉ đề cập đến phương pháp đi u chế GMSK Để nghiên cứu phương pháp này ta phải xét qua phương pháp đi u chế MSK 1.6.1 Phương pháp đi u chế MSK GSM sử dụng phương pháp đi u chế khóa dịch pha cực tiểu Gaussian GMSk Đây là phương pháp đi u chế băng hẹp dụa trên kỹ thuật đi u chế dịch pha Tuy nhiên, ta chỉ xét đến phương... nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này được phục vụ bởi một MSC Vùng phục vụ MSC là bộ phận của mạng được một MSC quản lý Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC đang phục vụ thuê bao di động cần gọi Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu trữ trong bộ ghi dịch tạm trú VLR 1.5.4 Vùng... của v ùng phục vụ MSC/VLR, m à ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR đi u khiển vùng định vị này Vùng định vị này là một vùng mà ở đó thông báo tìm g ọi sẽ được phát quảng bá để t ìm một thuê bao di động bị gọi Vùng định vị LA được hệ thống sử dụng để t ìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động Hệ thống có thể nhận dạng vùng định... dưỡng OMU: - Khai thác và bảo dưỡng cho các khối khác nhau trong BTS - Giao di n với đầu cuối khai thác người máy 2.2.5 Khối kết nối trạm đi ̀u khiển gốc BSC Phần kết nối trực tiếp với trạm gốc, ở một số mạng như Alcate 900 hay Ericson 2206 phần này được gọi là BSI ( Base Station Interface – giao di n trạm gốc ) hay Abis Quản lý giao di n truyền dẫn tới BSC Phần này mang đặc thu riêng của từng hãng... LAI=MCC+MNC+LAC MCC: Mã quốc gia MNC: Mã mạng di động LAC: Mã vùng định vị 1.5.5 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 dạng ô toàn cầu CGI Mỗi ô được quản lý bởi trạm vô tuyến gốc BTS CGI=MCC+MNC+LAC+CI CI (Cell Identity):