Luận Văn Thiết kế mạng máy tính - mạng cục bộ Lan

Đề tài: Thiết kế mạng máy tính - mạng cục bộ Lan

Phần I

TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG

Chương 1
LỊCH SỬ DỊCH VỤ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ GIỚI THIỆU VỀ ĐẶC TÍNH, TÍNH NĂNG CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ GSM
1.1. LỊCH SỬ DỊCH VỤ THÔNG TIN DI ĐỘNG
Hệ thống thông tin di động từ lâu đã là một khao khát lớn lao của con người. Khao khát này chỉ có thể trở thành hiện thực ngay sau khi kỹ thuật thông tin bằng sóng vô tuyến ra đời vào cuối thế kỷ 19. Tuy nhiên việc đưa hệ thống thông tin vào phục vụ công cộng chỉ được thực hiện sau chiến tranh thế giới lần thứ hai. Do sự phát triển của công nghệ điện tử cùng với nhu cầu đòi hỏi của con người ngày càng tăng cao, mạng thông tin di động ngày càng được phổ biến và độ tin cậy ngày càng cao.
Mạng viễn thông tổ ong là một trong các ứng dụng của kỹ thuật viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Ngày nay nó được ứng dụng rất rộng rãi, chiếm số phần trăm lớn và không ngừng tăng trong toàn bộ các thuê bao trên thế giới. Trong tương lai lâu dài các hệ thống tổ ong sử dụng kỹ thuật số đầy triển vọng sẽ trở thành phương thức thông tin vạn năng.
Thông tin di động được sử dụng đầu tiên cho nghiệp vụ cảnh sát từ những năm 20, qua các thế hệ và nó được phát triển rất mạnh trong giai đoạn hiện nay.
Quá trình phát triển của mạng thông tin di động như sau:
* Thế hệ thứ nhất: Sau năm 1946. Khả năng phục vụ nhỏ, giá cả đắt chất lượng không cao (thế hệ này là thông tin di động tương tự FDMA, đặc trưng là: NMT, AMPS).
* Thế hệ thứ hai: Là thông tin di động số (1970 - 1979). Cùng với sự phát triển của MicroProcessor đã mở cửa cho việc thực hiện một hệ thống phức tạp hơn. Nhưng về vùng phủ sóng của anten phát của các trạm di động còn bị hạn chế, do đó hệ thống được chia thành các trạm phát và có thể dùng nhiều trạm thu cho một trạm phát.
* Thế hệ thứ ba: Là mạng tổ ong tương tự (1979 - 1990) một trong các ứng dụng viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Các trạm thu phát được đặt theo hình tổ ong, mỗi ô là một cell(Cell- dùng để chỉ vùng diện tích quản lý, trên sơ đồ địa lý quy hoạch mạng, cell có hình dạng một ô tổ ong hình lục giác, trong một cell có một đài vô tuyến gốc BTS). Mạng này cho phép sử dụng lại tần số, cho phép chuyển giao giữa các vùng trong cuộc gọi.
* Thế hệ thứ tư: Là thế hệ dựa trên kỹ thuật truyền dẫn số
* GSM (Groupe Special Mobile hay Global System for Mobile Communication - Nhóm đặc trách di động hay hệ thống thông tin di động toàn cầu) với tiêu chuẩn viễn thông tổ ong số toàn Châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn chế dung lượng như hiện nay. Hệ thống này được đưa vào hoạt động ở Châu Âu năm 1982.
* DCS (Digital Cellular System) dựa trên mạng GSM sử dụng tần số 1800 MHz.
* CDMA (Code Division Multiple Access) sẽ được đưa vào hoạt động trong tương lai.
Các mạng điển hình là:
* AMPS (Advanced Mobile Phone System - Dịch vụ điện thoại cấp cao) là hệ thống điện thoại di động tương tự của các nước Bắc Âu (1981).
* TACS (Total Access Communication System) nhận được từ AMPS đã được lắp đặt ở Anh năm 1985. Đó là những hệ thống có chất lượng, dung lượng và vùng phủ đa dạng. Song do yêu cầu ngày càng cao, vượt qua dự tính nên cần có một hệ thống chung cho toàn Âu Châu và tương lai được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Ngày nay, hầu hết tất cả các nước Châu Âu đều có một hoặc nhiều mạng tổ ong.Tất cả những hệ thống tế bào này đều dựa trên việc truyền âm tương tự bằng điều tần. Họ thường dùng băng tần xung quanh tần số 450 MHz hoặc 900 MHz, vùng phủ thường là vùng rộng với số lượng thuê bao lên đến hàng trăm ngàn.
1.2. MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ GSM
Từ năm 1980 sau khi hệ thống NMT( Norie Mobile Telephone - Điện thoại di động Bắc Âu)đã được đưa vào hoạt động một cách thành công, thì nó cũng biểu hiện một số hạn chế sau đây:
Thứ nhất: Do yêu cầu về dịch vụ di động quá lớn so với con số mong muốn của các nhà thiết kế hệ thống. Do đó hệ thống này không được đáp ứng.
Thứ hai: Các hệ thống khác nhau đang hoạt động không phù hợp với nguồn dùng trong mạng di động.
Thứ ba: Nếu thiết kế một mạng lớn cho toàn Châu Âu thì không có một nước nào có thể đáp ứng được vì vốn đầu tư quá lớn.
Tất cả những điều đó dẫn đến một yêu cầu là cần phải thiết kế một hệ thống mới, được làm theo kiểu chung để có thể đáp ứng được cho nhiều nước trên thế giới. Trước tình hình đó, vào tháng 09/1997 trong Hội nghị của Châu Âu về Bưu chính- Viễn thông, 17 quốc gia đang sử dụng điện thoại di động đã hội nghị và ký vào một biên bản ghi nhớ làm nền tảng cho một mạng thông tin di động số toàn Châu Âu( ETSI - European Telecommunications Standard Institure) đã thành lập nhóm đặc trách về thông tin di động số GSM. Nhóm này có nhiệm vụ đưa ra tiêu chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin di động số GSM dưới hình thức các khuyến nghị, lấy các tiêu chuẩn này làm cơ sở cho việc xây dựng các mạng thông tin di động và làm cho chúng thống nhất, tương thích với nhau.
* Về mặt kỹ thuật: Một số mục đích của hệ thống sáng tỏ một trong những mục đích ấy là hệ thống cần cho phép chuyển vùng tự do với các thuê bao trong Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao của các nước này có thể thâm nhập sang một mạng của các nước khác khi di chuyển qua biên giới. Trạm di động GSM - MS (Mobile Station) phải tạo cho người dùng gọi hoặc bị gọi được trong vùng phủ sóng Quốc tế.
* Các chỉ tiêu phục vụ:
Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể được dùng trong tất cả các nước có mạng.
Cùng với phục vụ thoại hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại dịch vụ khác liên quan đến mạng liên kết số liệu đa dịch vụ ISDN(Intergrated Services Digital Netword).
Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương như một mạng mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất.
* Về chất lượng phục vụ an toàn và bảo mật:
- Chất lượng của tiếng thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng các hệ thống di động tương tự trước đó trong điều kiện thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hóa thông tin người dùng mà không ảnh hưởng gì đến hệ thống, cũng như không ảnh hưởng đến thuê bao khác không dùng đến khả năng này.
* Về mặt sử dụng tần số:
- Hệ thống cho phép khả năng sử dụng dải tần đạt hiệu quả cao để có thể phục vụ ở cả vùng thành thị lẫn vùng nông thôn cũng như các dịch vụ phát triển. Dải tần số hoạt động 800 960 MHz
- Hệ thống GSM 900 phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng 900 MHz trước đây.
* Về mạng:
- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT (Comite Consultatif International de Telegraphique et Telephonique).
- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi dùng trong các mạng khác nhau.
- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu đã được tiêu chuẩn hóa Quốc tế.
1.3. HỆ THỐNG TỔ ONG GSM (GSM CELLULAR SYSTEM)
Mạng thông tin di động là mạng không dây, các thuê bao là di động do đó có hai vấn đề được đặt ra là:
Quản lý di động ( MM - Mobile Managment).
Quản lý tiềm năng vô tuyến (RM - Radio Resouce Managment ).
Việc quản lý di động được tổ chức theo mạng PLMN(Public Land Mobile Netword - Mạng di động công cộng mặt đất). Nói một cách tổng quát thì PLMN hợp tác với các mạng cố định để thiết lập cuộc gọi, PLMN cung cấp cho các thuê bao (người dùng) khả năng truy cập vào mạng thông tin toàn cầu từ MS đến MS, vì MS di động không hạn chế cho nên điểm truy cập thay đổi buộc PLMN phải quản trị di động vì đường truyền dẫn biến đổi ngẫu nhiên, nên PLMN phải quản trị vô tuyến. Tuy nhiên, PLMN chia thành nhiều ô vô tuyến nhỏ có bán kính từ 350m đến 35km, kích thước trên phụ thuộc vào cấu hình và lưu lượng thông tin. Mỗi ô vô tuyến tương ứng với một trạm thu phát cơ sở( BTS - Base Tranceiver Station) tùy theo cấu tạo của anten, ta có hai loại BTS :
+ BTS Omnidirectional với anten vô hướng, nó bức xạ ra ngoài không gian với góc định hướng là 3600.
+ BTS Sector với hai hoặc ba anten định hướng 1800 hoặc 1200 các ô vô tuyến