Luận Văn Khảo sát mạng thông tin di động

CHƯƠNG 1
CÁC KỸ THUẬT CƠ SỞ VÀ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI SỐ

I. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ
1. Giới thiệu
- Mạng viễn thông tổ ong là một trong các ứng dụng kỹ thuật viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất.
- GSM (Global system for mobile communication – hệ thống thông tin di động toàn cầu) với tiêu chuẩn thông số toàn Châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn chế dung lượng hiện nay. Thực chất dung lượng sẽ tăng 2 – 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ, do vậy số thuê bao phục vụ sẽ tăng lên.
- Lưu động là hoàn toàn tự động, bạn có thể đem máy di động của mình khi đi du lịch và sử dụng ở một nước khác. Hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí của bạn cho hệ thống tại nhà bạn. Bạn cũng có thể gọi đi và nhận cuộc gọi đến mà người gọi không cần biết vị trí của bạn. Ngoài tính lưu động quốc tế, tiêu chuẩn GSM còn cung cấp một số tính năng như thông tin tốc độ cao, faxcimile và dịch vụ thông báo ngắn. Các máy điện thoại di động sẽ ngày càng nhỏ hơn và tiêu thụ ít công suất hơn các thế hệ trước chúng.
- Tiêu chuẩn GSM được thiết kế để có thể kết hợp với ISDN và tương thích với môi trường di động. Nhờ vậy tươnng tác giữa hai tiêu chuẩn này đảm bảo.
- Năm 1982 GSM bắt đầu phát triển khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thông chung Châu Âu ở 900MHz.
- Từ năm 1982 đến năm 1985 người ta bàn luận về việc xây dựng một hệ thống số hay tương tự. Năm 1985 quyết định hệ thống số. Bước tiếp theo là chọn lựa giải pháp băng hẹp và băng rộng.
- Năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã được tổ chức tại Paris các hãng khác nhau đã đua tài với các giải pháp của mình.
- Tháng 05/1987 giải pháp TDMA băng hẹp được lựa chọn, đồng thời các hãng khai thác đã ký biên bản ghi nhớ MoU(Memorandem of Understanding) thực hiện các quy định đã hứa sẽ có 1 GSM vận hành vào 01/07/91.
- Ecrisson với bề dày kinh nghiệm trong việc thiết kế và sản xuất hệ thống tổ ong. Hệ thống CME20 cho GSM được thiết kế trên cơ sở chuyển mạch số AXE10. Ở nước ta có hai hệ thống điện thoại di động là Vinaphone, VMS.
- Về chất lượng
Chức năng đầu tiên của CME20 là cung cấp một dịch vụ điện thoại di động tin cậy và chất lượng tốt. Các thế hệ máy di động khác nhau cũng sử dụng nhiều loại dịch vụ số liệu mới không cần một modem riêng.
Ở GSM việc đăng ký thuê bao được ghi ở modem nhận dạng thuê bao SIM (Subscribe Identity Module) card thuê bao có một kích thước như một tấm tín phiếu. Bạn có thể cắm card thuê bao của mình vào loại máy GSM và chỉ mình sử dụng nó. Hệ thống kiểm tra là đăng ký thuê bao đúng và card không bị lấy cắp. Quá trình này được tự động thực hiện bằng một thủ tục nhận thực thông qua một trung tâm nhận thực.
Tính bảo mật cũng được tăng cường nhờ việc sử dụng một mã số để ngăn chặn hoàn toàn việc nghe trộm ở vô tuyến.
Ở các nước điều kiện tương đối tốt, chất lượng tiếng ở GSM ngang bằng với hệ thống tương tự. Tuy nhiên, ở các điều kiện tồi do tín hiệu yếu hay do nhiễàu giao thoa nặng, GSM có chất lượng tốt hơn.
Việc sử dụng công nghệ mới làm các máy điện thoại di động nhỏ và nhẹ hơn, sử dụng “chế động nghỉ” tự động làm cho tuổi thọ ắc qui dài hơn.
Cấu trúc chung của hệ thống GSM











NSS: Mạng và hệ thống con chuyển mạch
BSS: Hệ thống con trạm gốc
OSS: Hệ thống con khai thác
MS: Trạm di động
Hình 1.1: Cấu trúc chung của GSM

1.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS)
Hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác.
1.1.1. MSC
Ở SS chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài gọi là MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng (các chức năng tương tác – IWF: interworking function). SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS No), mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong một hay nhiều mạng GSM. MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển trạm gốc (BSC). Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình).
Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng với các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác (IWF: interworking function) bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. Nó cho phép kết nối với các mạng: PSPDN (mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch), nó cùng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở.
1.1.2. HLR
Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiệm vụ của trung tâm này quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép.
1.1.3. VLR
VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR.
Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC.
1.1.4. GMSC
SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng được gọi là GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu.
- Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú).
- Để vậy, trước hết các tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này. Tổng đài cổng có một giao diện với các mạng bên ngoài thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng GSM. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 (CCS No7) để có thể tương tác phần tử khác của SS. Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC.