Luận văn: Công nghệ GPRS cho thế hệ thông tin 2.5G

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Ph ạm V ăn Ng ọc CÔNG NGH Ệ GPRS CHO TH Ế H Ệ THÔNG TIN 2.5G KHOÁ LUẬN TỐT NGHI ỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Ngành: Điệ n Tử - Vi ễn Thông HÀ NỘI-2005Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN b ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Ph ạm V ăn Ng ọc CÔNG NGH Ệ GPRS CHO TH Ế H Ệ THÔNG TIN 2.5G KHOÁ LUẬN TỐT NGHI ỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Ngành: Vi ễn Thông Cán b ộ hướ ng dẫn: PGS-TS Nguy ễn Vi ết Kính HÀ NỘI-2005TÓM TẮT KHÓA LUẬN Trong khóa luận này trình bày một cách tổng quan về mạng thông tin di động thế h ệ 2G GSM và m ạng thông tin 2.5G GPRS. M ột s ố c ấu trúc m ạng c ủa c ả hai th ế hệ th ống thông tin di động có ph ần gi ống nhau và khác nhau v ề m ột s ố c ấu trúc c ơ bản, ngoài ra c ũng có các ph ần khác nhau gi ữa các ph ần t ử trong m ạng để phù h ợp v ới yêu cầu truy ền d ữ li ệu gói trong m ạng GPRS. Các giao di ện trong m ạng và c ấu trúc các kênh logic và kênh v ật lý trong m ạng để có th ể s ử d ụng chung ở hai m ạng. Trong m ạng GPRS các máy di động có th ể đượ c phân thành các nhóm và ki ểu khác ph ụ thu ộc vào lo ại máy để có th ể truy c ập d ữ li ệu t ốc độ cao h ơn và kh ả n ăng v ừa th ực hi ện truyề n nh ận d ữ li ệu và k ết h ợp v ới kh ả n ăng th ực hi ện tho ại cùng m ột lúc tùy thu ộc vào từ ng lo ại máy. Ngoài ra m ột s ố gi ải pháp để nâng c ấp c ơ s ở h ạ t ầng m ạng GSM s ẵn có lên m ạng GPRS. Cu ối cùng là mô hình c ủa m ột quá trình truy ền d ẫn và m ột s ố k ết quả đ ánh giá khi truy ền m ột khung d ữ li ệu gói trên kênh truy ền AWGN v ới các thông s ố củ a kênh là khác nhau.Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN MỤ C LỤC DANH MỤC CH Ữ VIẾT TẮ T ................................................... .....................................i MỞ ĐẦ U ................................................. ........................................................................ 1 Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG V Ề THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM ......................... 2 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. Những đặc thù của thông tin di động ....................................................... ..... 2 Lịch s ử phát tri ển c ủa thông tin di động ................................................ ........... 3 Đặc điể m c ủa thông tin di động GSM............................................. .................. 4 Cấu trúc h ệ th ống GSM ............................................. .................................... 5 1.4.1. Cấu trúc và chức năng hệ thống con chuyển mạch – SS .............................. 6 1.4.2. Cấu trúc và chức năng của hệ thống con trạ m gốc – BSS ............................ 8 1.4.3. Trạm di động – MS ................................................... .................................. 10 1.4.4. Hệ thống con khai thác và hỗ tr ợ - OSS...................................................... 11 1.5. Cấu hình kênh trên giao diện vô tuyến ................................................... ............ 11 1.5.1. Kênh vật lý ................................................... ............................................... 11 1.5.2. Kênh logic ................................................... ................................................ 12 1.6. Giao diện trong mạng GSM ................................................... ............................ 13 1.6.1. Giao diện giữa các phần tử mạng................................................... ............. 14 1.6.2. Giao diện ngo ại vi ................................................... .................................... 16 1.7. Các trường hợp thông tin trong mạng GSM....................................................... 17 1.7.1. Các MS tắt máy ở ngoài vùng phục vụ ................................................... .... 17 1.7.2. MS bật máy, trạng thái máy rỗi................................................... ................ 17 1.7.3. MS bận ................................................... ..................................................... 17 1.7.4. Cập nhật vị trí ................................................... ........................................... 17 1.7.5. Thủ tục nhập mạ ng và đăng ký ban đầu................................................... ... 17 1.7.6. Thủ tục rời mạng ................................................... ...................................... 18 aKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 1.8. Các trường hợp cuộc gọi trong GSM ................................................... .............. 18 1.8.1. Cuộc gọi từ MS ................................................... ........................................ 18 1.8.2. Cuộc gọi đếm MS................................................... ..................................... 18 1.9. Chuyển giao ................................................... ..................................................... 19 1.9.1. Chuyển giao giữ a hai ô thuộc cùng một BSC ............................................. 20 1.9.2. Chuyển giao giữ a hai ô thuộc hai BSC khác nhau...................................... 21 1.9.3. Chuyển giao giữ a hai ô thuộc hai tổng đài (MSC) khác nhau .................... 22 Chươ ng 2: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 2.5G ............................. 24 2.1. T ổng quan v ề GPRS ............................................. .............................................. 24 2.2. Cấu trúc m ạng GPRS và các giao th ức ................................................. .......... 26 2.2.1. Thiết bị đầ u cuối – TE................................................... .............................. 29 2.2.2. Đầu cuối di động – MT ............................................................................... 29 2.2.3. Trạm di động – MS ................................................... .................................. 29 2.2.4. Hệ thống trạ m gốc – BSS ................................................... ......................... 30 2.2.5. Bộ đăng ký định vị thường trú – HLR ................................................... ..... 30 2.2.6. Nút hỗ tr ợ dịch vụ chuyển mạch gói di động – SGSN................................ 31 2.2.7. Nút hỗ tr ợ chuyển mạch gói di động cổng – GGSN ................................... 32 2.2.8. Cổng đường biên – BG ................................................... ............................ 33 2.2.9. Đơn vị ki ểm soát gói - PCU ................................................... ..................... 33 2.2.10. Trung tâm chuyển mạch di động/bộ đăng ký tạ m trú – MSC/VLR.......... 34 2.2.11. Trung tâm nhận thực – AUC................................................... .................. 34 2.2.12. SMS – GMSC và SMS – IWMSC ............................................................ 35 2.2.13. Thanh ghi nhận dạng thi ết bị – EIR ................................................... ....... 35 2.3. Các giao diện trong mạng GPRS ................................................... ..................... 35 2.4. Chất l ượ ng d ịch v ụ GPRS ............................................. ..................................... 37 bKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 2.4.1. Cơ sở dữ li ệu của thuê bao ................................................... ....................... 37 2.4.2. Chất lượng dịch vụ (QoS) ................................................... ........................ 38 2.5. Mạng vô tuyến GPRS ......................................................................................... 40 2.5.1. Đa truy cập và phân chia tài nguyên vô tuyến ............................................ 40 2.5.2. Kênh vật lý ................................................... ............................................... 41 2.5.3. Kênh logic ................................................... ................................................ 42 2.5.4. Ánh xạ các kênh logic dữ li ệu gói vào trong các kênh vật lý ..................... 46 2.5.5. Mã hoá kênh ..................................................... ........................................... 47 2.6. Quản lý di động GPRS ....................................................................................... 50 2.6.1. Các trạng thái của trạ m di động ................................................... ............... 50 2.6.2. Quản lý vị trí trạm di động ................................................... ....................... 51 2.6.3. Thủ tục nhập mạ ng (Attach) ....................................................................... 56 2.6.4. Thủ tục rời mạng ................................................... ...................................... 57 2.6.5. Kích hoạt giao thức dữ li ệu gói – PDP................................................... ..... 59 2.7. Đặc tính truy ền t ải và hiệu chỉnh công suấ t phát ............................................... 59 Ch ương 3: GI ẢI PHÁP TRI ỂN KHAI M ẠNG GPRS TRONG GSM ......................... 62 3.1. Gi ải pháp trên m ạng Mobifone ti ến lên 2.5G ......................................... ............ 62 3.1.1. Phần vô tuyến ................................................... ........................................... 63 3.1.2. Phần chuyể n mạch................................................... .................................... 63 3.1.3. Số li ệu triển khai mạng Mobifone................................................... ............ 65 3.2. Các ứng dụng của mạng GPRS ................................................... ....................... 66 Chương 4 M ột s ố k ết qu ả th ực nghi ệm đư a ra trong quá trình mô ph ỏng th ực ti ễn ..... 67 4.1. ch ức n ăng các kh ối trong s ơ đồ kh ối ................................................. ................. 67 4.2. Một s ố k ết qu ả đượ c thực hi ện khi truy ền qua kênh truy ền ............................... 70 K ẾT LU ẬN VÀ ĐỀ XU ẤT ................................................. ......................................... 72 LỜ I C ẢM ƠN ................................................. ............................................................... 73cKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN PHỤ LỤC................................................... .................................................................... 74 DANH SÁCH CÁC BẢNG................................................. .......................................... 74 DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................ ............................................................ 74 TÀI LIỆU THAM KH ẢO ................................................. ............................................ 76 TÀI LIỆU THAM KH ẢO ................................................. ............................................ 76 dKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN DANH MỤC CH Ữ VIẾT TẮT 2snd Generation 2G Công nghệ thông tin di động thế h ệ 2 2.5G 2.5 Generation Công nghệ thông tin di động thế h ệ 2.5 π/4DQPSK π/4 Differential Quaternary Phase Shift Keying Khoá dịch pha vi phân bốn phầ n A A Interface Giao diện A giữa MSC và BSC A-bis A-bis Interface Giao diện A-bis giữa BSC và BTS APN Access Point Name Tên điể m truy nhập AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống thông tin di độ ng tươ ng t ự ph ổ bi ến ở B ắc M ỹ AN Access Network Mạng truy nh ập AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ l ệ lỗi bit BG Border Gateway Cổ ng đường biên BGw Billing Gateway Cổng tính cước BSC Base Station Controller Bộ điều khiển tr ạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ tr ạm gốc iKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN BSSGP BSS GPRS Protocol Giao thức giao tiếp giữa GPRS và BSS BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CCITT International Telegraph Telephone Consultative Committee Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện tho ại và điệ n báo CCH Control Channel Kênh chung CDMA Code Division Multiple Access Đ a truy cập phân chia theo mã CDR Call Detail Record Bản ghi chi ti ết cuộc gọi CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiể m tra dư thừa vòng CS Coding Scheme S ơ đồ mã hóa CCS N07 Common Channel Signalling N07 Mạng báo hiệu kênh chung số 7 EIR Equipment Indentity Resistor Bộ ghi nhận dạng thiết bị ETSI European Telecommunicatión Standard Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu FDMA Frequency Division Multiple Access Đ a truy nhập phân chia tần s ố FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần s ố FR Full Rate Kênh toàn tốc Gb Gb Interface Giao diện giữa SGSN và BSC Gc Gc Interface Giao diện giữa GGSN và HLR Gd Gd Interface Giao diện giữa SGSN và SMSC Gf Gf Interface Giao diện giữa SGSN và EIR iiKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ tr ợ GPRS cổng Gl Gl Interface Giao diện giữa GGSN và mạng d ữ li ệu bên ngoài Gn Gn Interface Giao diện giữa hai GSN trong cùng m ột m ạng PLMN Gp Gp Interface Giao diện giữa hai GSN ở hai m ạng PLMN khác nhau GoS Grade of Service Cấp độ dịch vụ GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Group Special Mobile/Global System Mobile Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSN GPRS Support Node Nút hỗ tr ợ GPRS GTP GPRS Tunneling Protocol Giao thức đườ ng hầm GPRS HLR Home Location Registor Bộ ghi định vị thường trú HO handOver Chuyể n giao HR Half Rate Kênh bán tốc HSCSD High Speed Circuit Switch Data Truyền s ố li ệu chuy ển mạch kênh t ốc độ cao Ki Subcriber authentication Key Khóa nhận thực thuê bao Kc Ciphering Key Khoá mật mã IMEI International Mobile Equipment Indentity Nhận dạng trạ m di độ ng quỗc tế IMSI International Mobile Station Indentity Nhận dạng tr ạm di độ ng quốc tế iiiKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN IN Intelligent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Serviced Digital Network Mạng số hoá đa dịch vụ ISP Internet Service Provicer Nhà cung cấ p dịch vụ Internet ITU International Telecommunication Union Liên đoàn viễn thông quốc tế LA Location Area Vùng định vị LAI Location Area Identity Nhận dạng vùng định vị LAN Local Area Network Mạng cục bộ LLC Logical Link Control Đ iều khiển liên kết logic MAC Medium Access Control Đ iều khiển truy nh ập chung MAP Medium Application Part Phần ứ ng dụng di động ME Mobile Equipment Thiết bị di độ ng MM Mobile Management Quản lý di độ ng MS Mobile Station Trạm di độ ng MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạ ch di độ ng OMC Operation & Maintenance Center Trung tâm vận hành và khai thác OSS Operation and Support Subsystem Phân hệ khai thác và hỗ tr ợ PACCH Packet Associated Control Channel Kênh điều khiển kết hợ p gói PAGCH Packet Access Grant Channel Kênh cung cấp truy cậ p gói ivKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN PBCCH Packet Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá gói PCCCH Packet Common Control Channel Kênh điều khiển chung gói PCH Packet Channel Kênh tìm gọi PCM Pulse Code Modulation Đ iều chế xung mã PCU Packet Control Unit Đơn vị ki ểm soát gói PDCH Packet Data Channel Kênh dữ li ệu gói PDN Packet Data Network Mạng dữ li ệu gói PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ li ệu gói PDTCH Packet Data Traffic Channel Kênh lưu l ượng dữ li ệu gói PLMN Public Notification Channel Kênh thông báo gói PPCH Packet Paging Channel Kênh tìm gọi gói PPP Point to Point Protocol Giao thức điể m điểm PRACH Packet Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên gói PSC Personal Communication Services Dịch vụ truyền thông cá nhân PSPDN Packet Switched Public Data Network Mạng dữ li ệu công cộng chuyển m ạch gói PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện tho ại công cộ ng PTCCH Packet Timing Advance Control Channel Kênh điều khiển đồ ng bộ gói P-TMSI Packet-Temporary Mobile Subcriber Indentity Số nhận dạng thuê bao di độ ng tạ m th ời gói QoS Quality of Service Chất lượ ng dịch vụ vKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN RA Routing Area Vùng định tuy ến RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RF Radio Frequency Tần s ố vô tuyến RLC Radio Link Control Đ iều khiển liên kết vô tuyến SACCH Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậ m SAP Service Access Point Đ iểm truy nhập dịch vụ SCH Synchronization Channel Kênh đồ ng bộ SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hi ệu SDCCH Stand alone Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng SIM Subcriber Indentity Module Module nhậ n dạng thuê bao SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ tr ợ GPRS dịch vụ SMPP Short Message Peer to Peer protocol Giao thức kế t nối SMS điể m SMS – IWMSC Short Message Service Dịch vụ bản tin ng ắn SMSC Short Message Service Center Trung tâm dịch vụ bản tin ng ắn TDM Time Division Multiplexing Phân kênh theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đ a truy nhập phân chia theo th ời gian TCH Traffic Channel Kênh lưu l ượng TE Terminal Equiment Thiết bị đầ u cuối viKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN TMSI Temporary Mobile Subcriber Indentity nhận thực thuê bao di độ ng tạm th ời TRAU Transcoder and Rate Adaptor Unit Khối chuyển đổi mã thích ứ ng tố c độ TRx Transceiver unit Khối thu phát UDP User datagram Protocol Giao thức dữ li ệu người dùng Um Um interface Giao diện giữa MS và BTS USDC US Digital Cellular Tế bào số ở Úc VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị t ạm trú VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wire Area Network Mạng diện rộ ng WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứ ng dụng không dây viiKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN MỞ ĐẦ U Từ khi ra đời, m ạng thông tin di động GSM đã góp ph ần đáng k ể trong vi ệc thúc đẩ y s ự phát tri ển m ạnh m ẽ c ủa th ị tr ườ ng thông tin di động trên th ế gi ới. Nh ưng cũng nh ư các công ngh ệ khác, sau g ần 20 n ăm phát tri ển, thông tin di động th ế h ệ 2 đã bắt đầ u b ộc l ộ nh ững khi ếm quy ết c ủa nó khi nhu c ầu d ịch v ụ truy ền s ố li ệu và các d ịch vụ băng r ộng ngày càng t ăng. Tình tr ạng phát tri ển các m ạng di động th ế h ệ th ứ hai đã phát sinh ra m ột lo ạt các v ấn đề cần ph ải gi ải quy ết nh ư ph ổ t ần b ị h ạn ch ế, chuy ển vùng ph ức t ạp, lãng phí tài nguyên vô tuy ến…, nh ược điể m c ơ b ản c ủa c ủa GSM là chuyển m ạch kênh do đó nó không thích ứng đượ c với các d ịch v ụ truy ền s ố li ệu t ốc độ cao, sự lãng phí tài nguyên vô tuy ến do m ột kênh luôn m ở ngay c ả khi không có l ưu l ượng đượ c truy ền t ải. S ự phát tri ển c ủa m ạng Internet khi đó thông tin di động c ũng đòi h ỏi khả n ăng h ỗ tr ợ truy c ập Internet và th ực hi ện th ương m ại điệ n t ử di động. Tr ước tình hình đó, vi ệc chuy ển sang s ử d ụng h ệ th ống thông tin di động th ế h ệ 3 là quá trình tấ t y ếu. Tuy nhiên cho đến nay ch ưa th ể th ực hi ện đượ c do vi ệc chi phí quá l ớn khi th ực hiện chuy ển t ừ m ạng thông tin di động th ế h ệ 2 sang th ế h ệ 3 mà c ần ph ải có m ột th ời gian quá độ có th ể ch ấp nh ận đượ c từ phía nhà s ản xu ất, nhà khai thác và khách hàng. Đ ó chính là công ngh ệ th ế h ệ 2+ và tiêu bi ểu cho nó là d ịch v ụ vô tuy ến gói chung GPRS. GPRS có th ể kh ắc ph ục đượ c nh ững nh ược điể m c ủa m ạng GSM đồng th ời cho phép s ử d ụng c ơ s ở h ạ t ầng m ạng GSM. Trong m ạng GPRS tài nguyên vô tuy ến đượ c sử d ụng hi ệu qu ả h ơn khi kênh truy ền ch ỉ ph ải ph ục v ụ khi th ực s ự có d ữ li ệu c ần phát ho ặc thu. T ốc độ tối đa có th ể đạ t đượ c theo lý thuy ết là 171.2 kbps v ới điề u ki ện sử dụ ng c ả 8 TS và truy ền không s ửa l ỗi. Khi tri ển khai GPRS trên c ơ s ở h ạ t ầng m ạng GSM. Vi ệc nghiên c ứu ảnh h ưởng khi triển khai d ịch v ụ m ạng GPRS v ới dung l ượng tho ại trên m ạng GSM là r ất c ần thi ết và m ột s ố gi ải pháp thay đổi phù h ợp v ới m ạng GPRS. 1Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Ch ương 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1. Những đặc thù củ a thông tin di động Nói đến thông tin di động là chúng ta nói đến liên l ạc thông qua sóng điệ n t ừ (vì vậy chúng ta m ới v ừa liên l ạc v ừa di chuy ển đượ c, cho t ới ngày nay loài ng ười ch ưa tìm ra môi tr ường truy ền khác ưu vi ệt h ơn so v ới sóng điệ n t ừ). Sóng điệ n t ừ m ới đượ c đưa vào s ử d ụng trong thông tin liên l ạc g ần 100 n ăm cho đến g ần 30 n ăm nay thì thông tin di động m ới th ực s ự phát tri ển và k ết n ối toàn th ế gi ới. Để làm rõ điề u này chúng ta th ực hi ện phép tính nh ư sau: M ỗi cu ộc liên l ạc gi ữa 2 ng ười cần m ột đườ ng truy ền độ c l ập (g ọi là kênh vô tuy ến), m ỗi kênh gi ả s ử có dải thông 3kHz (3.103 Hz ứng v ới d ải thông c ủa ti ếng nói, th ực t ế d ải thông c ủa ti ếng nói nhi ều h ơn), d ải t ần s ố vô tuy ến là 3GHz (3.109Hz) ch ỉ cho phép 3.109/3.103 = 106 ng ườ i sử d ụng cùng m ột lúc, v ậy làm th ế nào để ph ục v ụ hàng ch ục tri ệu ng ười sử d ụng cùng m ột lúc, trong khi d ải t ần 3GHz còn dùng cho r ất nhi ều các vi ệc khác nh ư: Phát thanh truy ền hình, trong quân đội, nghiên c ứu khoa h ọc…, do đó d ải t ần dành cho thông tin di độ ng ch ỉ là m ột ph ần nh ỏ. M ột trong các ph ương pháp để gi ải quy ết v ấn đề nhi ều ng ười dùng độc l ập trên m ột d ải t ần vô tuy ến h ạn ch ế đ ó là: M ột cu ộc liên l ạc di động này có th ể s ử d ụng l ại t ần số c ủa m ột cu ộc liên l ạc di động khác v ới điề u ki ện hai cu ộc liên l ạc này ph ải ở đủ xa nhau v ề kho ảng cách v ật lý để sóng truy ền đế n nhau nh ỏ h ơn sóng truy ền c ủa hai ng ười trong cu ộc liên l ạc, do v ậy để thích h ợp v ới vi ệc qu ản lý m ột đị a bàn có d ịch v ụ thông tin di động ph ải chia nó thành các ph ần nh ỏ, g ọi là t ế bào. Hai ng ười sử d ụng ở t ế bào đủ cách xa nhau có th ể s ử d ụng l ại cùng m ột t ần s ố sóng điệ n t ừ thông qua vi ệc qu ản lý củ a m ột tr ạm trung tâm c ủa t ế bào, v ề lý thuy ết kích c ỡ t ế bào là r ất nh ỏ, công su ất thu phát trong t ế bào được kh ống ch ế ( để không làm phi ền đế n t ế bào khác) do đó có thể ph ục v ụ vô s ố ng ười sử d ụng di động cùng m ột lúc trong khi d ải t ần s ố vô tuy ến b ị hạ n ch ế. Ph ương pháp này g ọi là s ử d ụng l ại t ần s ố b ằng cách chia nh ỏ vùng ph ục v ụ thành các t ế bào. Tóm l ại nh ững đặc thù c ơ b ản c ủa thông tin di động là: Ph ục v ụ đ a truy c ập và g ắn li ền v ới thi ết k ế m ạng t ế bào, h ệ qu ả t ất y ếu liên quan v ấn đề này là ch ống nhiễu, chuy ển giao, qu ản lý di động, qu ản lý tài nguyên, nh ững y ếu t ố này khác r ất nhi ều so v ớ i thông tin c ố đị nh và luôn luôn đòi h ỏi nh ững công ngh ệ m ới. 2Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 1.2. Lịch sử phát triển của thông tin di động Để tìm hi ểu toàn c ảnh l ịch s ử phát tri ển c ủa thông tin di động chúng ta điể m lại m ột s ố m ốc th ời gian phát tri ển c ủa thông tin di động. Năm 1946 d ịch v ụ đ iệ n tho ại di động công c ộng đượ c giới thi ệu l ần đầ u tiên t ại 25 thành ph ố ở M ĩ. M ỗi h ệ th ống dùng m ột b ộ phát công su ất l ớn đặ t trên anten cao phủ sóng v ới bán kính 50km, k ỹ thu ật bán song công “ ấn nút để nói chuy ện”, v ới độ rộng kênh truy ền 120kHz (m ặc dù b ăng t ần ti ếng nói ch ỉ 3kHz). Đây ch ưa ph ải là h ệ th ống tế bào vì t ần s ố ch ưa đượ c sử d ụng l ại và s ố ng ười sử d ụng ít. N ăm 1950 c ũng h ệ th ống đó nh ưng độ rộng kênh được thu h ẹp còn 60kHz do đó số l ượ ng ng ười sử d ụng đã t ăng g ấp đôi. Đế n n ăm 1960 độ rộng kênh ch ỉ còn 30kHz. Nh ững n ăm 1950-1960 lý thuy ết m ạng t ế bào ra đời (do AT&T đưa ra d ự án điệ n tho ại t ế bào đến n ăm 1968) tuy nhiên công ngh ệ đ iệ n t ử lúc đó ch ưa áp ứng đượ c. Đến n ăm 1976: Ra đời d ịch v ụ thông tin di động c ải ti ến (AMPS) đánh d ấu s ự ra đờ i điệ n tho ại di động t ế bào th ế h ệ 1. FCC đã phân 40MHz ph ổ trên kho ảng t ần 800MHz cho d ịch v ụ này ( ứng v ới 660 kênh kép hay kênh song công). Đế n n ăm 1989 FCC phân thêm 10MHz ph ổ cho h ệ th ống AMPS. H ệ th ống điện tho ại t ế bào ho ạt độ ng trong môi tr ường h ạn ch ế giao thoa, dùng l ại t ần s ố, đa truy cập phân chia theo t ần s ố (FDMA) để tăng s ố l ượ ng ng ười sủ d ụng. Ti ếp đó n ăm 1991: ra đời h ệ th ống t ế bào s ố theo chu ẩn t ạm th ời IS-54 h ỗ tr ợ 3 ng ườ i s ử d ụng trên m ột kênh truy ền 30kHz v ới vi ệc s ử d ụng k ĩ thu ật điề u chế П/4DQPSK, v ới k ỹ thu ật nén ti ếng nói và s ử lý tín hi ệu ra đời có th ể t ăng dung l ượng sử d ụng lên 6 l ần. K ết h ợp v ới k ỹ thu ật TDMA và h ệ th ống này t ồn t ại song song v ới AMPS trên cùng c ơ s ở h ạ t ầng, đây đựơ c gọi là s ự ra đời của thông tin di động th ế h ệ 2. Cùng n ăm đó thì h ệ th ống d ựa trên k ỹ thu ật tr ải ph ổ đượ c phát tri ển b ởi công ty Qualcomm tuân theo chu ẩn t ạm th ời IS – 95, nó h ỗ tr ợ nhi ều ng ười sử d ụng trên 1 d ải tầ n 1.25MHz s ử d ụng công ngh ệ đ a truy c ập theo mã (CDMA) n ếu AMPS yêu c ầu SNR > 18 dB thì CDMA l ại yêu c ầu SNR th ấp h ơn l ại cho dung l ượng cao h ơn. Ngoài ra b ộ mã hoá ti ếng nói v ới t ốc độ thay đổi có th ể phát hi ện ti ếng nói khi đàm tho ại khi đ ó s ẽ đ iề u khi ển b ộ phát ch ỉ phát sóng khi đàm tho ại và s ẽ làm gi ảm môi tr ường giao thoa và ti ết ki ệm pin. 3Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Do đó vấn đề tích hợp các mạng trong một cơ sở hạ tầng cũ ng được đặt ra từ đầu nh ững n ăm 1990. N ăm 1991 h ệ th ống thông tin di động GSM ở châu Âu b ắt đầ u đượ c đư a vào sử dụng và được biết nh ư h ệ th ống thông tin di động th ế h ệ th ứ 2 đang được phát triển m ạnh và Vi ệt Nam đã ch ọn h ệ di động GSM cho m ạng di động qu ốc gia. N ăm 1993 m ạng di động Mobifone theo chu ẩn GSM được đư a vào ho ạt độ ng và khai thác do công ty VMS qu ản lý, đến n ăm 1996 m ạng Vinaphone tuân theo chu ẩn GSM do công ty GPC qu ản lý và khai thác c ũng đưa vào ho ạt độ ng song song v ới m ạng Mobifone. T ừ n ăm 1995 chính ph ủ M ĩ đ ã c ấp gi ấy phép trên d ải t ần 1800/2100MHz h ứa hẹn s ự phát tri ển m ới cho các d ịch v ụ thông tin cá nhân (PCS). N ăm 2000 t ổ ch ức vi ễn thông qu ốc t ế ITU đã th ống nh ất m ột s ố h ướ ng và chuẩn hóa. 1.3. Đặc điểm củ a thông tin di động GSM M ột s ố khuy ến ngh ị c ủa CCITT cho m ạng thông tin di động GSM có nh ững đặc điể m chính nh ư sau: - Có nhiều loạ i hình dịch vụ chấ t lượng cao và tiệ n ích trong thông tin thoại và số li ệu. S ự t ươ ng thích các d ịch v ụ trong m ạng GSM v ới các d ịch v ụ c ủa m ạng chuy ển m ạch công c ộng PSTN, m ạng s ố li ệu đa d ịch v ụ ISDN, nh ờ các giao di ện đã chu ẩn hoá theo m ột chu ẩn chung. T ự độ ng định v ị và c ập nh ật v ị trí. Độ linh ho ạt cao nh ờ s ử d ụng các thi ết b ị đầ u cu ối di động khác nhau: Nh ư máy xách tay, máy g ắn trên ô tô, máy c ầm tay. S ử d ụng b ăng t ần 900MHz có hi ệu qu ả cao nh ờ s ự k ết h ợp c ả hai k ỹ thu ật TDMA và FDMA. D ễ dàng thích ứng v ới nhu c ầu ngày càng t ăng c ủa dung l ượng, d ễ nâng c ấp và m ở r ộng m ạng nh ờ k ế ho ạch s ử d ụng l ại t ần s ố. Tính b ảo m ật cao, ch ống l ại s ự s ử d ụng trái phép đảm b ảo tính cá nhân cho từ ng thuê bao. - - - - - - 4Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN - Nhảy tần không liên tục chuyển giao bên trong ô và điều chỉnh tự động công su ất phát c ủa BTS và các ch ức n ăng để gi ảm m ức nhi ễu giao thoa cùng biểu tượ ng. Cấu trúc hệ th ống GSM Hệ th ống GSM có c ấu trúc t ổng quát nh ư hình 1 – 1 1.4. Hình 1 – 1: Tổng quan hệ thống GSM Trong đó: SS: H ệ th ống con chuy ển m ạch AUC: Trung tâm nh ận th ực HLR: B ộ ghi định v ị th ường trú VLR: B ộ ghi định v ị t ạm trú 5 ISDN PSPDN CSPDN PSTN PLMN Um MS OSS SS AUC VLR HLR MSC A BSS BSC Abis BTS BTS BTS EIRKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN MSC: Tổng đài di động EIR: Thanh ghi nh ận d ạng thi ết b ị BSS: H ệ th ống con thu phát g ốc (phân h ệ tr ạm g ốc) BSC: B ộ đ iề u khi ển tr ạm g ốc BTS: Tr ạm thu phát g ốc OSS: H ệ th ống con khai thác và h ỗ tr ợ MS: Tr ạm di động ISDN: M ạng s ố đ a d ịch v ụ PSPDN: M ạng chuy ển m ạch s ố công c ộng theo gói CSPDN: M ạng chuy ển m ạch s ố công c ộng theo m ạch PLMN: M ạng di động m ặt đấ t công c ộng H ệ th ống GSM có th ể chia thành các h ệ th ống con nh ư sau - - - - Hệ thống con chuyển mạch – SS. H ệ th ống con tr ạm g ốc – BSS. H ệ th ống con khai thác và h ỗ tr ợ – OSS. Tr ạm di động – MS. 1.4.1. Cấu trúc và chứ c n ăng hệ thố ng con chuyển m ạch – SS H ệ th ống con chuy ển m ạch bao g ồm ch ức n ăng chuy ển m ạch chính c ủa m ạng GSM c ũng nh ư vi ệc l ưu tr ữ các c ơ s ở d ữ li ệu c ần thi ết v ề s ố li ệu và qu ản lý di động c ủa thuê bao. Ch ức n ăng chính c ủa SS là qu ản lý thông tin gi ữa nh ững ng ười sử d ụng m ạng GSM v ới nhau và v ới m ạng khác. H ệ th ống con chuy ển m ạch g ồm có các b ộ ph ận sau: 1.4.1.1. Trung tâm chuy ển m ạch di động – MSC MSC th ực hi ện nhi ệm v ụ đ iề u khi ển, thi ết l ập cu ộc g ọi đế n nh ững ng ười sử dụng m ạng GSM v ới nhau và v ới m ạng khác. Th ực hi ện giao di ện v ới h ệ th ống con BSS và giao di ện v ới các m ạng ngoài. MSC th ực hi ện giao di ện v ới m ạng ngoài g ọi là MSC c ổng (GMSC). Để kết n ối MSC v ới một s ố m ạng khác c ần ph ải t ươ ng thích các đặc điể m truy ền d ẫn c ủa GSM v ới các m ạng khác được gọi là ch ức n ăng t ương tác IWF (InterWorking Functions). IWF cho phép GSM k ết n ối v ới các m ạng ISDN, PSTN, PSPDN, CSPDN, PLMN. 6Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 1.4.1.2. Bộ ghi định vị thường trú – HLR HLR l ưu tr ữ m ọi thông tin liên quan đến vi ệc cung c ấp các d ịch v ụ vi ễn thông, k ể c ả vị trí hi ện th ời c ủa MS. HLR th ường là m ột máy tính đứng riêng có kh ả n ăng qu ản lý hàng tr ăm nghìn thuê bao nh ưng không có kh ả n ăng chuy ển m ạch. M ột ch ức n ăng n ữa củ a HLR là nh ận d ạng thông tin do AUC cung c ấp. 1.4.1.3. B ộ ghi định v ị t ạm trú – VLR VLR là c ơ s ở d ữ li ệu th ứ hai trong m ạng GSM. Nó được nối v ới m ột hay nhiều MSC và có nhi ệm v ụ l ưu gi ữ t ạm th ời s ố li ệu c ủa các thuê bao hi ện đang n ằm trong mi ền ph ục v ụ c ủa MSC và đồng th ời l ưu tr ữ s ố li ệu v ề v ị trí c ủa các thuê bao trên ở m ức độ chính xác h ơn HLR. Các ch ức n ăng VLR th ường đượ c liên k ết v ới MSC. 1.4.1.4. Trung tâm nh ận th ực – AUC Trung tâm nh ận th ực l ưu gi ữ v ề nh ận th ực thuê bao, thông qua khóa nh ận th ực (Ki), ki ểm tra cho t ất c ả các thuê bao trong m ạng. Nó ch ịu trách nhi ệm x ử lý nh ận th ực và tạ o bi ện pháp b ảo m ật trong các cu ộc g ọi. AUC là b ộ nh ận ph ần c ứng trong HLR, cho phép bám và ghi l ại các cu ộc g ọi, ch ống nghe tr ộm, nó được thay đổi riêng cho t ừng thuê bao. Theo yêu c ầu c ủa HLR, AUC t ạo ra các nhóm ch ức n ăng nh ư sau: - - - Số ngẫu nhiên RAND (Random Number). Đ áp ứng tín hi ệu SRES (Signal Response). Chìa khoá m ật mã Kc. 1.4.1.5. Thanh ghi nhậ n dạng thiết bị – EIR EIR được nối v ới m ột MSC thông qua m ột đườ ng báo hi ệu riêng, nó cho phép MSC ki ểm tra s ự h ợp l ệ c ủa thi ết b ị di động, hay EIR l ưu tr ữ thông tin v ề IMEI và t ổ ch ức danh sách IMEI nh ư sau. - - - Danh sách trắng: gồm các IMEI hợp lệ. Danh sách xám: g ồm các IMEI b ị m ất c ắp. Danh sách đen: g ồm các IMEI c ủa các di động b ị l ỗi ho ặc không k ết n ối đượ c vớ i m ạng GSM hi ện t ại. 1.4.1.6. Tổ ng đài di độ ng cổng – GMSC SS có th ể ch ứa nhi ều MSC, VLR, HLR. Để thi ết l ập đượ c một cu ộc g ọi đế n ng ười sử d ụng GSM, tr ước h ết cu ộc g ọi ph ải đượ c định đến m ột t ổng đài di động c ổng 7Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN (GMSC) mà không cần biết đến thuê bao đang ở đâu, Các GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin v ề v ị trí c ủa thuê bao và định tuy ến đế n t ổng đài qu ản lý thuê bao ở đ iể m hiện th ời (MSC t ạm trú). Vì v ậy tr ước h ết các GMSC ph ải d ựa trên s ố danh b ạ c ủa thuê bao để tìm đúng HLR c ần thi ết và h ỏi HLR này. GMSC có m ột giao di ện v ới các m ạng bên ngoài thông qua giao di ện này nó làm nhi ệm v ụ c ổng để kết n ối m ạng bên ngoài vớ i m ạng GSM. Ngoài ra t ổng đài này c ũng có h ệ th ống báo hi ệu s ố 7 (CCS N07) để có thể tươ ng tác v ới các ph ần t ử khác c ủa SS. V ề ph ương di ện kinh t ế không bao gi ờ t ổng đài di động c ổng đứng riêng m ột mình mà th ường k ết h ợp v ới MSC. 1.4.1.7. M ạng báo hi ệu s ố 7 - CCS N07 M ạng CCS N07 Ph ụ thu ộc vào quy định c ủa t ừng n ước, m ột hãng khai thác GSM có th ể có m ạng báo hi ệu CCS N07 riêng hay chung. N ếu hãng khai thác có m ạng báo hiệ u này riêng thì các điể m chuy ển báo hi ệu có th ể là m ột b ộ ph ận c ủa SS và có th ể được th ực hi ện ở các điể m nút riêng hay trong cùng m ột MSC tu ỳ thu ộc vào hoàn c ảnh kinh tế . T ương t ự m ột nhà khai thác GSM c ũng có th ể có quy ền th ực hi ện m ột m ảng riêng để đị nh tuy ến các cu ộc g ọi gi ữa GMSC và MSC hay th ậm chí định tuy ến cu ộc g ọi ra đế n điể m g ần nh ất tr ước khi s ử d ụng m ạng c ố đị nh. Lúc này các t ổng đài quá giang có th ể s ẽ là m ột b ộ ph ận c ủa m ạng GSM và được thực hi ện khi nó đứng riêng hay k ết h ợp vớ i MSC. 1.4.2. Cấ u trúc và chứ c n ăng của hệ thống con trạm gốc – BSS Sơ đồ kh ối c ấu trúc c ủa h ệ th ống con BSS được minh ho ạ nh ư hình 1 – 2 1.4.2.1. B ộ đ iề u khi ển tr ạm g ốc – BSC Luång ®iÒu khiÓn OSS Luång lu lîng MS BSS NSS Hình 1 – 2: Các giao diện ngoài BSS BSC có nhi ệm v ụ qu ản lý t ất c ả các giao di ện vô tuy ến thông qua các l ệnh điều khi ển t ừ xa gi ữa BTS và MS. Các l ệnh này ch ủ y ếu là các l ệnh đượ c ấn định, gi ải 8Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một phầ n của BSC nối với các BTS còn ph ần kia được nối v ới MSC. Trong th ực t ế BSC là m ột t ổng đài nh ỏ có kh ả n ăng th ực hiện tính toán đáng k ể. Vai trò ch ủ y ếu c ủa nó là qu ản lý các kênh ở giao di ện vô tuy ến và chuy ển giao. M ột BSC trung bình có th ể qu ản lý được vài ch ục BTS ph ụ thu ộc vào lư u l ượ ng c ủa các BTS này. Giao di ện gi ữa BSC v ới MSC được gọi là giao di ện A, còn giao di ện gi ữa BTS và BSC là giao di ện A bis. 1.4.2.2. Tr ạm thu phát g ốc – BTS BTS là thi ết b ị trung gian gi ữa m ạng GSM và thuê bao di động (hay tr ạm di động -MS), trao đổi thông tin v ới MS thông qua giao di ện vô tuy ến Um. BTS bao g ồm các thi ết b ị nh ư: Anten thu phát, thi ết b ị x ử lý tín hi ệu đặ c thù cho giao di ện vô tuy ến. M ột BTS có th ể g ồm m ột hay vài máy thu phát vô tuy ến TRx. BTS d ưới sự đ iề u khi ển c ủa một BSC có th ể k ết n ối theo nhi ều đườ ng khác nhau. C ơ b ản là các c ấu hình hình sao, vòng ho ặc chu ỗi nh ỏ, nh ưng c ũng có th ể k ết h ợp các c ấu hình đó l ại v ới nhau. C ấu hình BSS th ể hi ện nh ư hình 1 – 3 và 1 – 4 d ưới đây. MSC Hình 1 - 3: Cấu hình hình sao MSC Hình 1 - 4: Cấu hình vòng hoặc chuỗi nhỏ 9 BTS6 BTS5 BTS4 BTS3 BTS2 BTS1 BSC BTS3 BTS5 BTS2 BSC BTS4 BTS1Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 1.4.2.3. Bộ chuyển đổi mã thích ứ ng tốc độ TRAU TRAU là thi ết b ị mà quá trình mã hoá và gi ải mã đặc thù riêng cho m ạng GSM đượ c tiến hành, ở đ ây c ũng th ực hi ện vi ệc t ươ ng thích t ốc độ trong tr ường h ợp truy ền số li ệu. Nó k ết h ợp các đường d ữ li ệu 13kbps thành đường PCM 64kbps và ng ược lại. TRAU là m ột b ộ ph ận c ủa BTS, nh ưng c ũng có th ể đặ t nó cách xa BTS và th ậm chí trong nhi ều tr ường h ợp nó được đặ t gi ữa BSC và MSC. 1.4.3. Trạ m di động – MS Tr ạm di động MS g ồm 3 lo ại sau: - - - Cầ m tay. Xách tay. G ắn trên ô tô. Các trạ m di độ ng đều gồm có một thiế t bị di động ME và một modun nhận dạng thuê bao SIM. GSM MS được phân thành 5 lo ại theo công su ất đị nh danh nh ư sau:




Loại 1: Lo ại 2: Lo ại 3: Lo ại 4: Lo ại 5: 20W gắn trên xe và xách tay. 8W 5W 2W 0.8W gắn trên xe và xách tay. cầm tay. cầm tay. cầm tay. Thiết bị di động – ME: gồm có bàn phím, màn hình hiển thị, giao diệ n vô tuyến. Tuy nhiên ME không th ể truy c ập vào m ạng n ếu nh ư nó không có SIM Card h ợp l ệ (ngo ại tr ừ tr ườ ng h ợp các cu ộc g ọi báo nguy). SIM Card: là m ột modun dùng để gắn vào ME khi thuê bao tham gia vào m ạng. Khi đượ c sử d ụng ở ME, SIM đảm b ảo các ch ức n ăng sau n ếu nó n ằm trong m ạng GSM.



Lưu trữ các thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao (nh ư IMSI). Th ực hi ện các c ơ ch ế m ật nh ư nh ận th ực và mã hoá b ảo m ật. Khai thác PIN ng ười sử d ụng (n ếu có PIN) và qu ản lý. Qu ản lý các thông tin liên quan đến thuê bao di động. 10Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 1.4.4. Hệ thống con khai thác và hỗ trợ - OSS 1.4.4.1. Ch ức n ăng khai thác và b ảo d ưỡng
Khai thác: Giám sát toàn b ộ ch ất l ượ ng d ịch v ụ (t ải l ưu l ượ ng, m ức độ ngh ẽn, số lượ ng chuy ển giao…) để kịp th ời x ử lý các s ự c ố. Khai thác bao g ồm c ả việc thay đổi c ấu hình để gi ải quy ết các v ấn đề hi ện t ại, để tăng l ưu l ượng, t ăng diệ n tích ph ủ sóng.
B ảo d ưỡng có nhi ệm v ụ phát hi ện, định v ị, s ửa ch ữa các s ự c ố và h ỏng hóc. Nó liên quan ch ặt ch ẽ v ới khai thác. 1.4.4.2. Qu ản lý thuê bao Bao g ồm c ả các ho ạt độ ng nh ư: Đă ng ký thuê bao, nh ập thuê bao vào m ạng hay lo ại b ỏ thuê bao ra kh ỏi m ạng. Đăng ký các d ịch v ụ và các tính n ăng b ổ sung. M ột nhi ệm v ụ quan tr ọng khác c ủa qu ản lý thuê bao là tính c ước cu ộc g ọi. Qu ản lý thuê bao do HLR và m ột s ố thi ết b ị OSS chuyên d ụng đảm nhi ệm. SIM Card đóng vai trò quan trọng cùng v ới OSS trong vi ệc qu ản lý các thuê bao. Qu ản lý thi ết b ị t ự độ ng đượ c thực hi ện b ởi EIR. EIR l ưu tr ữ t ất c ả các d ữ li ệu liên quan đến tr ạm di động MS. EIR được nối v ới MSC thông qua đường báo hi ệu để ki ểm tra s ự h ợp l ệ c ủa các thuê bao. 1.5. Cấu hình kênh trên giao diện vô tuyến Giao di ện vô tuy ến là giao di ện gi ữa BTS và thuê bao di động (MS). Nó là giao diện quan tr ọng nh ất, đóng vai trò quy ết đị nh đến ch ất l ượ ng d ịch v ụ c ủa m ạng. Trong m ạng GSM, giao di ện vô tuy ến s ử d ụng k ết h ợp c ả hai ph ương pháp đa truy c ập theo t ần s ố và th ời gian (FDMA và TDMA). Trên giao di ện vô tuy ến ng ười ta đưa ra khái ni ệm kênh v ật lý và kênh logic. 1.5.1. Kênh vậ t lý H ệ th ống m ạng GSM làm vi ệc trong b ăng t ần h ẹp, d ải t ần dành cho chu ẩn GSM t ừ 890 đến 960 MHz. B ăng t ần này được chia làm hai ph ần:
B ăng t ần lên (Uplink band) v ới d ải t ần 890 đến 915 MHz cho các kênh vô tuy ến từ tr ạm di động đến tr ạm thu phát g ốc.
B ăng t ần xu ống (Downlink band) v ới d ải t ần 935 đến 960 MHz cho các kênh vô tuy ến t ừ tr ạm thu phát g ốc đế n tr ạm di động. 11Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Như vậy hai b ăng tần này, mỗi băng tần rộng 25MHz. Trong GSM 25MHz này đượ c chia thành 124 sóng mang (hay kênh vô tuy ến), các sóng mang g ần nhau cách nhau 120 KHz. M ỗi kênh s ử d ụng hai t ần s ố riêng bi ệt, m ột đượ c dùng cho đường lên và m ột đượ c dùng cho đường xu ống, các kênh này g ọi là kênh song công. Kho ảng cách gi ữa b ăng t ần lên và xu ống ở trên là không đổi 45MHz được gọi là kho ảng cách song công. M ỗi kênh vô tuy ến này mang 8 khe th ời gian TS và m ỗi khe th ời gian là m ột kênh vật lý để trao đổi thông tin gi ữa m ạng và tr ạm di động. Thông tin được phát đi trong m ột khe th ời gian g ọi là m ột c ụm (burst). V ậy s ố kênh v ật lý trong GSM là 992 kênh (có 124 sóng mang, m ỗi sóng mang có 8 kênh v ật lý). 1.5.2. Kênh logic Ngoài khái ni ệm kênh v ật lý trên giao di ện vô tuy ến ng ười ta còn đưa ra thêm khái niệm kênh logic. Do có nhi ều lo ại thông tin c ần truy ền gi ữa BTS và MS (nh ư d ữ liệu củ a ng ười sử d ụng, thông tin báo hi ệu, thông tin điề u khi ển…). V ới các lo ại thông tin cần truy ền khác nhau ta có các khái ni ệm v ề kênh logic khác nhau. Các kênh logic được ấn đị nh ở các kênh v ật lý nh ất đị nh và trong nh ững kho ảng th ời gian nh ất đị nh c ủa quá trình trao đổi thông tin. Có hai lo ại kênh logic là kênh l ưu l ượng TCH (Traffic CHannel) và các kênh điều khi ển. 1.5.2.1. Kênh l ưu l ượ ng – TCH Là kênh mang thông tin tho ại và d ữ li ệu đượ c mã hoá c ủa ng ười sử d ụng, đây là kênh ở c ả hai đường lên và xu ống, truy ền t ừ đ iể m t ới điể m. Có hai lo ại kênh l ưu l ượ ng TCH là kênh toàn t ốc FR và kênh bán t ốc HR có t ốc độ bằng m ột n ửa kênh toàn t ốc. 1.5.2.2. Các kênh điề u khi ển Các kênh điề u khi ển báo hi ệu đượ c chia làm ba lo ại là: Các kênh qu ảng bá BCCH, các kênh điề u khi ển chung CCCH và các kênh điề u khi ển riêng DCCH. 1.5.2.2.1. Các kênh điề u khi ển qu ảng bá - BCCH Là kênh đường xu ống k ết n ối điể m – điể m g ồm có các kênh là:
Kênh hi ệu ch ỉnh t ần s ố FCCH mang thông tin c ủa h ệ th ống để đ iề u ch ỉnh t ần s ố cho MS. 12Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN
Kênh đồng bộ SCH mang thông tin đồ ng bộ khung cho MS và mã nhận dạng trạ m BTS. Kênh điề u khi ển qu ảng bá BCCH mang các thông tin c ủa h ệ th ống nh ư s ố LAI, các thông tin c ủa ô. 1.5.2.2.2. Kênh điề u khi ển chung CCCH g ồm có các kênh là: Kênh tìm gọi PCH: dùng để phát thông báo tìm g ọi MS (paging). PCH là kênh dùng cho đường xu ống. Kênh truy c ập ng ẫu nhiên RACH: là kênh mà MS s ử d ụng để yêu c ầu cung c ấp m ột kênh DCCH, tr ả l ời thông báo tìm g ọi, đồ ng th ời để th ực hi ện các th ủ t ục kh ởi đầ u khi đăng ký cu ộc g ọi (nh ận th ực, chuy ển s ố g ọi…) RACH là kênh đường lên k ết n ối điể m - đa điể m. 1.5.2.2.3. Các kênh điề u khi ển riêng DCCH Kênh điề u khi ển riêng đứng đơn l ẻ SDCCH dùng để báo hi ệu h ệ th ống khi thi ết lậ p cu ộc g ọi ( đăng ký, nh ận th ực, quay s ố…) tr ước khi ấn định m ột kênh TCH. SDCCH dùng cho c ả đườ ng lên và xu ống, k ết điể m - điể m. Kênh điề u khi ển liên k ết ch ậm. SACCH: kênh này không đi m ột mình mà liên kết v ớ i m ột kênh SDCCH ho ặc m ột kênh TCH. Đây là kênh s ố ki ệu liên t ục mang thông tin đo đạ c t ừ MS v ề c ườ ng độ tín hi ệu nh ận, ch ất l ượ ng thu c ủa ô hi ện th ời và các ô lân c ận. Các thông báo này được chuy ển v ề BSC để quy ết đị nh chuyển giao HO (Handover), ở đườ ng xu ống nó mang thông tin để đ iề u khi ển công suấ t phát c ủa MS và thông s ố đị nh th ời tr ước TA để đồ ng b ộ th ời gian. Kênh điề u khi ển liên k ết nhanh FACCH liên k ết v ới m ột kênh TCH theo ch ế độ “l ấy lén”. Khi t ốc độ thông tin c ần trao đổi lớn h ơn nhi ều kh ả n ăng c ủa SACCH, hệ th ống s ẽ “l ấy lén” m ột c ụm 20ms c ủa TCH. Đây là tr ường h ợp khi chuy ển giao. Có r ất nhi ều thông tin c ần đượ c trao đổi gi ữa m ạng v ới MS. 20ms ti ếng hay s ố liệu được lấ y lén sẽ được thay thế bằng một chuỗi nội suy ở bộ gi ải mã.





1.6. Giao diện trong mạng GSM Để các ph ần t ử trong m ạng có th ể làm vi ệc đượ c với nhau thì chúng ph ải tuân theo m ột quy định nào đó. Các quy định đó chính là nhi ệm v ụ c ủa các giao di ện trong mạng. Hình 1 – 5 s ẽ ch ỉ ra các giao di ện trong m ạng nh ư sau: 13Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN G D H XC A Um MS MS Hình 1 - 5: Giao diện giữa các phần t ử mạng 1.6.1. Giao diệ n giữ a các ph ần t ử m ạng 1.6.1.1. Giao di ện vô tuy ến Um (BTS và MS) Là giao di ện gi ữa MS và BTS, nó là giao di ện quan tr ọng, quy ết đị nh l ớn đế n chất lượ ng c ủa d ịch v ụ trong m ạng GSM. V ới giao di ện này thì: M ột MS có th ể s ử d ụng trong b ất c ứ m ạng GSM t ương thích nào trên th ế gi ới. V ới giá thành thi ết b ị th ấp cho m ột vùng ph ủ sóng nh ất đị nh v ới m ột l ưu l ượng nh ất đị nh, dễ khai thác và qu ản lý m ạng. 1.6.1.2. Giao di ện Abis (BTS và BSC) Là giao di ện gi ữa BTS và BSC, được sử d ụng để trao đổi thông tin c ủa thuê bao (tho ại, d ữ li ệu…) và thông tin điề u khi ển (báo hi ệu, đồng b ộ…). Giao di ện Abis sử dụ ng đườ ng truy ền PCM 32 (2Mbps) v ới mã s ửa l ỗi CRC4 theo khuy ến ngh ị CCITT, G372, giao th ức trong kênh báo hi ệu tuân theo chu ẩn CCITT LAPD. 1.6.1.3. Giao di ện A (BSC và MSC) Là giao di ện gi ữa BSC và MSC thông qua b ộ chuy ển đổ i mã t ương thích t ốc độ TRAU. 1.6.1.4. Giao di ện B (MSC và VLR) 14 BTS BTS BSC BTS EIR AUC NMC VLR VLR HLR B C OMC MSC E MSC F IFC EC TRAU BSC Abis BTS BTS BTSKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Là giao diện giữa MSC và VLR được tiêu chuẩn hoá cho GSM pha 1. Giao diện này sử d ụng báo hi ệu s ố 7 (CCS N07) để trao đổi số li ệu gi ữa MSC và VLR v ề quy ền truy cập m ạng, các tham s ố v ề chuy ển cu ộc g ọi, s ố nh ận d ạng thuê bao vãng lai và các số li ệu c ần trao đổi gi ữa t ổng đài và MS trong th ời gian n ối m ạch. Hi ện nay các nhà sản xu ất đã k ết h ợp MSC và VLR vào m ột thi ết b ị nên giao di ện này không còn quan trọ ng nữ a. 1. 6.1.5. Giao di ện C (MSC và HLR) Là giao di ện gi ữa MSC và HLR được tiêu chu ẩn hoá cho GSM. Giao di ện này sử dụng m ạng báo hi ệu s ố 7 (CCS N07). MSC s ử d ụng giao di ện này để l ấy s ố li ệu t ừ HLR trong các tr ường h ợp sau:
S ố thuê bao di động vãng lai MSRN khi có cu ộc g ọi t ừ m ạng c ố đị nh vào m ạng di động.
Thông tin định tuy ến t ừ HLR đến GSMC khi có cu ộc g ọi t ừ m ạng c ố đị nh vào mạng di động. 1.6.1.6. Giao di ện D (VLR và HLR) Là giao di ện gi ữa VLR và HLR. Giao di ện D s ử d ụng m ạng báo hi ệu s ố s ố 7 (CCS N07) để trao đổi thông tin c ủa các thuê bao di động gi ữa các c ơ s ở d ữ li ệu c ủa VLR và HLR nh ư:

Các tham số về quyề n truy nh ập mạng của thuê bao. Tái thi ết l ập m ạng s ố li ệu c ủa thuê bao cho VLR khi thuê bao di động chuyển sang vùng ph ục v ụ c ủa t ổng đài khác. Thi ết l ập m ới các s ố li ệu v ề thuê bao cho VLR khi thuê bao chuy ển t ừ vùng ph ục v ụ c ủa t ổng đài khác t ới. X ử lý và l ưu tr ữ các thông tin liên quan t ới d ịch v ụ b ổ sung khi thuê bao yêu cầu.

1.6.1.7. Giao diện E (MSC và MSC) Là giao di ện gi ữa các t ổng đài trong m ạng GSM. Giao di ện E để thi ết l ập các cu ộc gọi gi ữa các thuê bao thu ộc vùng ki ểm soát c ủa các t ổng đài khác nhau. Giao di ện này sử d ụng các lu ồng PCM 32 cùng các kênh CCS N07 để th ực hi ện các ch ức n ăng nh ư:
Di chuy ển cu ộc g ọi qua MSC khác khi đang n ối m ạch cho thuê bao đang đàm thoại và đang di chuy ển, hi ện t ượ ng này g ọi là chuy ển giao. 15Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN
Trao đổi các thông số điều khiể n cuộc gọi giữa MSC và thuê bao khi xẩ y ra chuy ển giao.
Thi ết l ập hay hu ỷ cu ộc g ọi. 1.6.1.8. Giao di ện G (VLR và VLR) Là giao di ện gi ữa các VLR trong m ạng GSM. Giao di ện G s ử d ụng để trao đổi số li ệu c ủa máy di động thông qua quá trình t ạo l ập và l ưu tr ữ “h ộ kh ẩu t ạm trú” c ủa thuê bao đó. Giao di ện G s ử d ụng m ạng báo hi ệu CCS N07 để trao đổi thông tin:
G ửi các yêu c ầu v ề IMSI t ừ VLR c ũ sang VLR m ới.
G ửi các yêu c ầu v ề tham s ố quy ền truy c ập c ủa thuê bao t ừ VLR này sang VLR khác khi thuê bao đang di chuy ển kh ỏi khu v ực c ủa m ột MSC t ương ứng. 1.6.2. Giao diệ n ngoại vi 1.6.2.1. Giao di ện v ới OMC Là giao di ện gi ữa OMC và các ph ần t ử m ạng nh ư MSC, VLR, HLR, AUC, BSC… giao di ện này nh ằm điề u hành khai thác và b ảo d ưỡng các ph ần t ử trong mạng. Đến nay vẫn ch ưa có m ột tiêu chu ẩn th ống nh ất cho giao di ện này, nhìn chung đều dùng X.25. 1.6.2.2. Giao di ện v ới PSTN Là giao di ện gi ữa m ạng GSM v ới PSTN được chu ẩn hoá b ằng lu ồng PCM 32 (2Mbps) v ới các h ệ th ống báo hi ệu CCS N07 hay MFCR2 tu ỳ thu ộc vào m ạng tho ại ch ỉ có các dich v ụ có m ặt ở c ả hai m ạng m ới có th ể cho phép các cu ộc g ọi liên quan t ới các thuê bao trong m ạng th ực hi ện liên l ạc v ới nhau. 1.6.2.3. Giao diên v ới ISDN Giao di ện v ới m ạng s ố li ệu X.25 c ũng đượ c chu ẩn hoá trong m ạng GSM. C ấu trúc cụ th ể c ủa giao di ện này ph ụ thu ộc vào yêu c ầu c ụ th ể c ủa t ừng nhà khai thác. 1.6.2.4. Giao di ện v ới PLMN thông qua PSTN/ISDN Giao di ện gi ữa các m ạng GSM v ới nhau thông qua m ạng c ố đị nh PSTN và ISDN đượ c chu ẩn hoá cho m ạng GSM. Gi ữa các MSC c ủa hai m ạng có hai lo ại báo hiệu đượ c trao đổi khi n ối m ạng. Các ch ức n ăng x ử lý cu ộc g ọi c ơ b ản, ph ụ thu ộc vào h ệ th ống báo hi ệu c ủa m ạng cố đị nh (CCS N07 ho ặc RS). Các ch ức n ăng c ủa MAP được quy định trong SCCP c ủa mạng báo hi ệu s ố 7. 16Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 1.7. Các tr ường hợp thông tin trong mạng GSM 1.7.1. Các MS t ắt máy ở ngoài vùng ph ục v ụ M ạng không th ể ti ếp c ận đế n MS vì nó không th ể tr ả l ời thông báo tìm g ọi, nó cũ ng không thông báo c ập nh ật v ị trí. M ạng cho r ằng MS đã ra kh ỏi m ạng. 1.7.2. MS bậ t máy, trạng thái máy rỗi H ệ th ống có th ể tìm g ọi MS, có th ể đượ c coi là nh ập m ạng. Trong khi chuy ển động, MS liên t ục ki ểm tra xem nó có luôn được nối v ới m ột kênh qu ảng bá BCCH trên TS0 củ a t ần s ố f0 củ a m ột ô nào đó không. Trong tr ạng thái này, MS c ũng thông báo cho h ệ thống nh ững thông tin liên quan v ề c ập nh ật v ị trí sau nh ững kho ảng th ời gian nh ất đị nh. 1.7.3. MS bận Có m ột kênh TCH song công n ối gi ữa m ạng và MS. Khi chuy ển độ ng, MS có thể chuy ển đế n m ột kênh vô tuy ến m ới. Qúa trình này được gọi là chuy ển giao, nó được quyết đị nh nh ờ các thông s ố đ o đạ c t ừ MS và BTS. 1.7.4. Cậ p nhật v ị trí Khi MS di chuy ển và ở tr ạng thái r ỗi. Nó được chuy ển đế n m ột t ần s ố nh ất đị nh có CCCH và BCH ở TS0. Khi đã r ời xa BTS n ối v ới nó thì MS s ẽ quy ết đị nh chuy ển sang m ột t ần s ố m ới thu ộc m ột trong các ô lân c ận có c ường độ tín hi ệu l ớn h ơn t ần s ố c ũ. Sau khi chuy ển đế n t ần s ố m ới, MS ti ếp t ục nghe các thông báo tìm g ọi các thông tin hệ th ống. Vi ệc thay đổi tần s ố vô tuy ến c ủa MS không c ần thông báo cho m ạng tr ừ khi t ần số m ới và t ần s ố c ũ không cùng m ột vùng định v ị LA. Sau đó, MS thâm nh ập m ạng để cập nh ật v ị trí c ủa mình ở MSC/VLR. Có hai tr ường h ợp c ập nh ật v ị trí:
Di chuy ển gi ữa các vùng định v ị khác nhau c ủa cùng m ột MSC/HLR.
Chuy ển vùng ph ục v ụ gi ữa hai MSC/VLR. 1.7.5. Thủ tục nhậ p m ạng và đăng ký ban đầu MS b ật máy, nó s ẽ quét t ất c ả 124 t ần s ố sóng mang trong GSM. MS b ắt vào t ần s ố có c ường độ lớn nh ất mang kênh BCH, hi ệu ch ỉnh l ại t ần s ố cho đúng và đồng bộ thông báo c ập nh ật v ị trí. Lúc này MSC/VLR ch ưa có thông tin gì v ề MS này. HLR g ửi thông báo xác nh ận c ập nh ật v ị trí cho MSC/VLR. B ắt đầ u t ừ bây gi ờ MSC/VLR coi r ằng MS 17Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN đã hoạt động và đánh dấu tr ường dữ liệu của MS bằng một cờ nhậ p mạng có địa chỉ theo IMSI. 1.7.6. Thủ tục rờ i m ạng Khi t ắt ngu ồn ho ặc ra kh ỏi vùng ph ủ sóng, MS s ẽ g ửi thông báo cu ối cùng ch ứa yêu cầu cho th ủ t ục r ời m ạng và s ố nh ận d ạng c ủa nó. Khi thu được thông báo này, MSC/VLR s ẽ đ ánh d ấu c ờ đị a ch ỉ r ời m ạng vào địa ch ỉ IMSI t ương ứng trong VLR. Tr ườ ng h ợp này không được thông báo và c ũng có thông báo xác nh ận c ập nh ật m ạng nên thông báo tìm g ọi s ẽ không được phát ra và làm gi ảm thông tin trên các trung k ế và qu ảng bá. 1.8. Các tr ường hợp cuộc gọi trong GSM 1.8.1. Cu ộc g ọi t ừ MS Giả s ử MS đang ho ạt độ ng ở tr ạng thái r ỗi, ng ười sử d ụng quay t ất c ả các ch ữ số thuê bao b ị g ọi và b ắt đầ u th ủ t ục cho cu ộc g ọi b ằng cách ấn phím g ọi (Ok ho ặc Yes). Lúc đó, MS s ẽ g ửi thông báo trên kênh RACH để yêu c ầu thâm nh ập. MSC nh ận thông báo này thông qua BTS và yêu c ầu BSC c ấp cho MS m ột kênh SDCCH để cho các th ủ tụ c nh ận th ực và đánh d ấu tr ạng thái b ận cho thuê bao này trong vi ệc phát thông báo tìm g ọi lúc này. BSC g ửi thông báo ch ấp nh ận thâm nh ập trên kênh AGCH cho MS trong đó có thông báo v ề kênh SDCCH cho các th ủ t ục nhân th ực. N ếu thuê bao ch ủ gọi là h ợp l ệ thì MSC/VLR s ẽ ch ấp nh ận yêu c ầu thâm nh ập. Sau đó, MS m ới thi ết lập cu ộc g ọi và các ch ữ s ố c ủa thuê bao b ị g ọi. MSC s ẽ đị nh tuy ến cu ộc g ọi đế n GMSC, tuỳ theo thuê bao b ị g ọi là di động hay c ố đị nh mà s ố c ủa nó s ẽ đượ c phân tích tr ực ti ếp ở GMSC hay ti ếp t ục đượ c định tuy ến đế n t ổng đài quá giang c ủa m ạng PLMN. Khi kênh đã n ối s ẵn sàng thì thông báo thi ết l ập cu ộc g ọi t ừ MS được MSC công nh ận và cấp cho MS m ột kênh TCH riêng. Sau đó đợ i tín hi ệu tr ả l ời t ừ thuê bao b ị g ọi. 1.8.2. Cuộc gọi đếm MS Gi ả s ử mu ốn thiêt l ập m ột cu ộc g ọi t ừ thuê bao c ố đị nh đến thuê bao di động (ví d ụ thuê bao A) thì ph ải qua nh ững b ước sau nh ư hình 1 – 6. 1 Một cuộc gọi từ mạng cố định được định tuy ến đến GMSC yêu cầu nối mạch với thuê bao A nào đó. GMSC yêu c ầu HLR cho bi ết v ị trí hi ện hành c ủa thuê bao A. HLR cung c ấp thông tin liên quan đến v ị trí hi ện th ời c ủa thuê bao A cho GMSC. 2 3 18Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 4 Dựa vào đó GMSC sẽ định tuyến và gửi thông tin cần thiết đến MSC mà ở đó thuê bao A đang có m ặt. MSC yêu c ầu VLR cung c ấp s ố li ệu v ề liên quan đến thuê bao A. VLR cung c ấp các thông tin v ề thuê bao A cho MSC. 5 6 7 Hình 1 - 6: Cuộc gọi đến MS MSC ti ến hành g ọi thuê bao A trên t ất c ả các tr ạm BTS thu ộc nó ki ểm soát vì MSC không bi ết thuê bao A đang ở đ âu. Sau khi thuê bao A nh ấc máy b ắt đầ u quá trình trao đổi thông tin gi ữa thuê bao A và m ạng để ki ểm tra SIM và cách th ức mã hoá trên đường truy ền vô tuyến. Sau đó VLR t ạo ra TMSI và m ạng ti ến hành n ối m ạch. Khi cu ộc g ọi k ết thúc, các kênh truy ền d ẫn logic và các s ố li ệu liên quan ch ứa trong các phần t ử c ủa m ạng đượ c giải phóng và MSC ghi các s ố li ệu v ề c ướ c vào băng t ừ ho ặc đĩ a c ứng. 7 8 9 1.9. Chuyển giao Chuy ển giao là quá trình x ảy ra khi kênh l ưu l ượng (TCH) c ủa MS được chuy ển t ừ một kênh TCH này đến m ột kênh TCH khác đang trong quá trình th ực hi ện cu ộc g ọi. Có hai lo ại chuy ển giao là: - Chuy ển giao bên trong ô. - Chuy ển giao gi ữa các ô. G ồm có: · Chuy ển giao gi ữa các ô trong cùng m ột BSC, chuy ển giao này do BSC này điề u khi ển. · Chuy ển giao gi ữa các ô thu ộc hai BTS thu ộc hai BSC khác nhau, chuy ển giao này liên quan đến MSC qu ản lý hai BTS này. 19 8 PSTN MSC 4 GMSC 1 7 6 5 3 2 VLR HLR/AUC BTS MS BTSKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN · Chuy ển giao gi ữa hai ô thu ộc hai MSC khác nhau: Chuy ển giao này liên quan đến c ả hai t ổng đài ph ụ trách hai ô nói trên. Trong tr ường h ợp chuy ển giao nhi ều l ần gi ữa hai ô thu ộc hai mạng MSC khác nhau, tổ ng đài MSC đầu tiên ph ụ trách MS được gọi là t ổng đài quá giang vì cu ộc g ọi luôn luôn được chuy ển m ạch qua t ổng đài này. L ần chuy ển giao gi ữa hai t ổng đài khác nhau th ứ hai g ọi là chuy ển giao gi ữa các ô thu ộc hai t ổng đài l ần đầ u, còn g ọi chuy ển giao các ô thu ộc hai t ổng đài ti ếp theo. 1.9.1. Chuyể n giao giữ a hai ô thuộc cùng một BSC Quá trình chuy ển giao MS gi ữa 2 ô thu ộc cùng m ột MSC được thể hi ện ở hình 1–7 2 1 4 6 BTS 4 BTS 5 MS 6 7 BTS 3 BTS Hình 1 – 7 mô tả quá trình chuyể n giao giữa hai ô thuộc cùng một tổ ng đài Quá trình cu ộc g ọi MS luôn luôn được đo c ường độ tín hi ệu và ch ất l ượ ng kênh TCH c ủa mình và c ường độ trườ ng c ủa các ô lân c ận. MS đánh giá giá tr ị trung bình c ủ a k ết qu ả đ o. Hai l ần trong m ột giây g ửi thông báo k ết qu ả đ o (1) đến BTS cùng vớ i k ết qu ả đ o ở các ô lân c ận t ốt nh ất. BTS b ổ sung thêm k ết qu ả đ o đượ c ở kênh TCH và g ửi thông báo v ề BSC (2). Ở BSC ch ứa ch ức n ăng định v ị đượ c kích ho ạt để quy ết đị nh xem có c ần chuy ển giao cu ộc g ọi đế n ô khác do ch ất l ượ ng tín hi ệu kém ho ặc nhi ễu l ớn ở ô đang ph ục vụ hay không. Trong tr ường h ợp c ần chuy ển giao BSC s ẽ l ệnh cho BTS m ới đượ c ch ọn kích hoạt m ột kênh TCH (3) và l ệnh cho BTS này g ửi b ản tin đến MS thông báo v ề t ần s ố và khe th ời gian c ần chuy ển đế n (4). - - - 20 BSC 7Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN - MS hiệu chỉnh tần số đến một tần số mới và gửi bản tin thâm nhập chuyển giao (HO) ở khe th ời gian t ương ứng (5). MS không s ử d ụng b ất k ỳ s ự đị nh th ời tr ước nào, vì v ậy HO là c ụm r ất ng ắn ch ỉ ch ứa 8 bit thông tin. MS không nh ận đượ c bất cứ thông tin nào để đị nh th ời tr ước cho đến khi BTS phát hi ện ra c ụm HO. MS c ũng nh ận đượ c thông tin hi ệu ch ỉnh v ề công su ất c ần s ử d ụng (6) ở kênh FACCH l ấy t ừ kênh l ưu l ượ ng (c ờ đượ c đặ t lên b ằng 1). BSC s ẽ nh ận thông tin t ừ BTS là chuy ển giao đã thành công sau khi MS g ửi b ản tin hoàn thành vi ệc chuy ển giao (7). Đườ ng ti ếng trong chuy ển m ạch nhóm thay đổi và BTS c ũ đượ c lệnh gi ải phóng TCH c ũ cùng v ới kênh liên k ết SACCH (8). Ở chuy ển giao bên trong BSC này thì do chính BSC x ử lý m ọi vi ệc không c ần có s ự - - - can thiệp của MSC. MSC chỉ được thông báo về vi ệc thực hiện chuy ển giao. 1.9.2. Chuyể n giao giữ a hai ô thuộc hai BSC khác nhau Báo hi ệu th ực hi ện chuy ển giao gi ữa hai ô thu ộc hai BSC khác nhau được thực hiện nh ư trong hình 1 - 8. 8 6 1 5 12 7 B TS 11 MS 4 10 9 3 2 BTS Hình 1 - 8: Chuyể n giao cuộc gọi giữa các BSC - BSC c ũ d ựa trên các báo cáo v ề k ết qu ả đ o tín hi ệu nh ận đượ c mà quy ết định chuy ển giao đến m ột ô m ới tr ực thu ộc m ột BSC khác. BSC c ũ ( đang ph ục vụ MS) g ửi b ản tin “yêu c ầu chuy ển giao” cùng v ới s ố nh ận d ạng ô m ới (1) đến MSC. - BSC bi ết MS đang n ằm trong BTS nào và nó g ửi yêu c ầu chuy ển giao đến BTS này (2). 21 BSC MSC BSCKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN - - BSC lệnh cho BTS mới kích hoạt một kênh TCH nếu còn kênh rỗi (3). Khi BTS đã kích ho ạt kênh TCH, nó g ửi thông tin v ề khe th ời gian và t ần s ố đế n MSC (4). MSC chuy ển thông tin này đến BSC c ũ (5). MS được lệnh chuy ển đế n kênh TCH m ới (6). MS g ửi đi c ụm thâm nh ập chuy ển giao (HO) ở kênh TCH m ới (7). Ngay sau khi phát hi ện đượ c cụm HO. BTS g ửi thông tin c ần thi ết v ề th ời gian, công su ất phát đến MS (8). BSC m ới nhân được thông tin r ằng BTS đã nh ận đượ c HO (9), nó thông báo điề u này qua MSC (10) và chuy ển đế n BSC c ũ (11). BSC c ũ gi ải phóng kênh TCH và kênh SACCH c ũ (12). MS nh ận thông tin v ề ô m ới ở SACCH liên k ết v ới TCH m ới. N ếu ô này có s ố LAI mới MS ph ải th ực hi ện c ập nh ật v ị trí bình th ường sau khi cu ộc g ọi được gi ải phóng. - - - - - - - 1.9.3. Chuyể n giao giữ a hai ô thuộc hai tổng đài (MSC) khác nhau Quá trình chuy ển giao gi ữa hai ô thu ộc hai t ổng đài MSC khác nhau được thực hiện nh ư hình d ưới đây: 8 1 8 6 B TS MS BT S 3 4 Hình 1 - 9: Chuyển giao cuộc gọi giữa hai MSC - BSC đang ph ục v ụ MS s ẽ “g ửi yêu c ầu chuy ển giao” đến MSC nh ư trong tr ường hợ p (1). 22 BSC MSC 7 10 10 2 BSC 5 MSC HLR PSTNKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN - MSC yêu cầu MSC chuyển giao (MSC đích) (2) giúp đỡ. MSC đích cấp phát m ột chuy ển giao (là s ố đ iệ n tho ại th ường) để đị nh tuy ến l ại cu ộc g ọi. Yêu c ầu chuy ển giao được đế n BSC m ới (3). N ếu có kênh TCH r ỗi, BSC yêu c ầu BTS kích ho ạt m ột TCH m ới (4). MSC nh ận đượ c thông tin v ề kênh TCH m ới (5) và chuy ển thông tin này tr ở l ại MSC c ũ cùng v ới s ố chuy ển giao (6). Đườ ng truy ền đượ c thi ết l ập đế n MSC m ới (7). L ệnh chuy ển giao được gửi đế n MS và v ới thông tin này tr ở l ại MSC c ũ cùng vớ i t ần s ố và khe th ời gian s ẽ đượ c sử d ụng ở ô m ới chuy ển giao (8). MS phát đi c ụm HO (chuy ển giao) ở kênh TCH m ới (9). M ột đườ ng m ới đượ c thi ết l ập ở chuy ển m ạch nhóm và cu ộc g ọi đượ c chuyển m ạch (10). Các kênh TCH và SACCH c ũ đượ c giai phóng. - - - - - - - - Tổng đài MSC cũ vẫn duy trì sự kiểm tra đến cuộc gọi cho đến khi cuộc gọi kết thúc. Khi di chuy ển vào vùng định v ị m ới sau khi gi ải phóng cu ộc g ọi ph ải th ực hi ện cập nh ật v ị trí. Do m ột vùng định v ị không th ể tr ực thu ộc c ả hai MSC nên tr ường h ợp này ph ải th ực hi ện c ập nh ật v ị trí sau khi cu ộc g ọi k ết thúc. HLR c ũng đượ c cập nh ật và g ửi bản tin đến VLR c ũ khi đó MSC s ẽ ph ải xoá h ết các thông tin liên quan đến thuê bao di độ ng MS này. 23Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Ch ương 2: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ H Ệ 2.5G 2.1. Tổng quan về GPRS Ý t ưởng c ủa GPRS được th ảo lu ận n ăm 1992 và đến n ăm 1997 được phát hành thành chu ẩn. Chu ẩn này ch ứa t ất c ả các ch ức n ăng chính c ủa GPRS, bao g ồm việc truy ền d ẫn điể m - điể m c ủa s ố li ệu ng ười sử d ụng, t ương tác v ới m ạng Internet và X.25, truy ền d ẫn SMS nhanh s ử d ụng các giao th ức GPRS, c ộng thêm vào đó là các ch ức năng v ề b ảo m ật, t ập h ợp các công c ụ tính c ước c ơ b ản. M ột n ăm sau chu ẩn này được bổ sung v ề truy ền d ẫn điể m - đa điể m (PTM), các d ịch v ụ b ổ sung và thêm vào đó là các ch ức n ăng t ương tác v ới m ạng bên ngoài nh ư ISDN và t ương tác modem… Công ngh ệ GPRS cung c ấp các d ịch v ụ s ố li ệu trên m ạng GSM, kh ả n ăng tho ại c ủa mạng không thay đổi. V ới m ạng GSM s ử d ụng công ngh ệ TDMAvà FDMA v ới m ột TS dùng cho m ột kênh thông tin ng ười sử d ụng, trong khi đó, m ạng GPRS khi truy ền dữ li ệu có th ể s ử d ụng m ột TS hay có th ể k ết h ợp nhi ều TS đồng th ời cùng m ột lúc, b ằng cách đó t ốc độ truy ền s ố li ệu c ủa GPRS có th ể lên t ới 171.2 kbps (v ề lý thuy ết) khi sử dụ ng c ả 8 TS c ủa kênh vô tuy ến cùng m ột lúc. Do đó t ốc độ truy ền d ữ li ệu c ủa GPRS đượ c nâng cao. GPRS cung c ấp d ịch v ụ truy c ập vô tuy ến gói cho các MS c ủa GSM và ch ức n ăng đị nh tuy ến chuy ển m ạch gói trong m ạng GSM th ế h ệ 2.5G. Công ngh ệ chuy ển m ạch gói được đư a ra để tối ưu vi ệc truy ền s ố li ệu d ạng c ụm và t ạo điề u ki ện cho m ột dung lượ ng truy ền t ải d ữ li ệu l ớn. Đố i với ng ười sử d ụng thì ưu điể m quan tr ọng nh ất c ủa GPRS là vi ệc tính c ước d ựa vào l ưu l ượng truy ền t ải, khi đó h ọ không ph ải tr ả c ướ c cho dung l ượng truy ền dẫ n không s ử d ụng đến. Vì trong th ời gian r ỗi ph ổ tín hi ệu đượ c dành cho nh ững ng ười sử dụng khác m ột cách hi ệu qu ả h ơn. Các d ịch v ụ ch ủ y ếu cho các ứng d ụng v ới các đặc tính l ưu l ượng c ủa truy ền tải tu ần hoàn v ới kh ối l ượ ng truy ền d ẫn nh ỏ và truy ền t ải không tu ần hoàn v ới kh ối l ượng truy ền d ẫn có kích c ỡ nh ỏ và trung bình. Điề u này t ạo kh ả n ăng cho h ệ th ống có thể ph ục v ụ các d ịch v ụ và các ứng d ụng m ới. S ự truy ền t ải m ột l ượ ng l ớn d ữ li ệu v ẫn sẽ đượ c duy trì qua các kênh chuy ển m ạch theo m ạch, để tránh ảnh h ưởng cho ph ổ vô tuy ến gói. Các ứng d ụng c ủa GPRS có th ể ti ến hành t ừ các thi ết b ị truy ền thông tin nh ư m ột máy tính xách tay PC (th ư đ iệ n t ử, truy ền d ẫn file, hi ển th ị trang web), đến các ứng dụ ng đặc bi ệt khác cho vi ệc truy ền t ải d ữ li ệu dung l ượng th ấp (nh ư đ o l ường, điề u khi ển t ừ xa…). 24Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Dịch vụ GPRS có thể cũ ng được dùng với các gói giao thức chuẩn. Giao diện giữa tậ p giao th ức GPRS và các giao th ức ứng d ụng d ựa trên giao th ức điể m - điể m (PPP) ho ặc vài b ộ đ iề u khi ển đượ c sử d ụng chung. GPRS là m ột ph ương th ức truy ền s ố li ệu gói trên n ền m ạng GSM đã có s ẵn, vì vậ y ng ườ i ta đã thi ết k ế ba d ạng máy c ơ b ản đó là: GPRS nhóm A GPRS nhóm B, GPRS nhóm C. Nhóm A: V ới nhóm A thì MS có th ể k ết n ối đồ ng th ời v ới c ả d ịch v ụ s ố li ệu GPRS và d ịch v ụ GSM, có ngh ĩa là cùng m ột lúc máy Mobile có th ể v ừa k ết n ối v ới truy ền s ố liệu và tho ại. Nhóm B: Khi đó MS có th ể kích ho ạt c ả d ịch v ụ GPRS và d ịch v ụ GSM, nh ưng ch ỉ có một d ịch v ụ đượ c thực hi ện t ại m ột th ời điể m, có ngh ĩa là v ới nhóm B máy di động có th ể nh ận hay th ực hi ện cu ộc g ọi tho ại trong khi đang k ết n ối truy ền s ố li ệu GPRS. Nh ưng trong lúc tho ại thì t ạm d ừng truy ền s ố li ệu GPRS và đến khi tho ại k ết thúc d ịch v ụ truy ền s ố li ệu GPRS được tiếp t ục m ột cách t ự độ ng. Nhóm C: Máy di động có kh ả n ăng dùng c ả truy ền s ố li ệu GPRS và d ịch v ụ thoại nh ưng ph ải th ực hi ện b ằng tay, có ngh ĩa là ng ười sử d ụng có kh ả n ăng dùng c ả d ịch vụ truy ền s ố li ệu (GPRS) và tho ại. Nh ưng khi mu ốn chuy ển t ừ tho ại sang s ố li ệu GPRS ho ặc ng ược lại thì ph ải th ực hi ện b ằng tay máy không t ự độ ng chuy ển. Nh ằm m ục đích t ối đa hoá hi ệu qu ả s ử d ụng, truy ền s ố li ệu GPRS còn được chia ra thành m ột s ố ki ểu chi ti ết h ơn, v ới các cách s ử d ụng s ố l ượ ng các TS khác nhau g ọi là các ki ểu đa khe GPRS. Trong các ki ểu đa khe, s ố l ượ ng TS được sử d ụng truy ền t ải ở các đường lên và đường xu ống có th ể khác nhau. Thông th ường là s ố TS ở đườ ng xu ống nhi ều h ơn nh ằm m ục địch ph ục v ụ cho các d ịch v ụ yêu c ầu t ải s ố li ệu xuố ng nhi ều h ơn (nh ư b ảng 2 – 1). Ở đ ây s ố khe được kích ho ạt xác định s ố l ượ ng TS mà thi ết b ị GPRS có th ể dùng đồ ng th ời cho c ả hai đường lên và xu ống. Hình: 2 - 1 là m ột ví d ụ c ụ th ể cho s ố l ượ ng TS trong GPRS ki ểu 3, ở đ ây s ử d ụng 3 TS cho đường xu ống và 1 TS cho đường lên. Data in kh¶ n¨ng GPRS Data out Hình 2 – 1: Số TS sử d ụng trong GPRS 25 Uplink 0 1 2 3 4 5 6 7 Dowlink 0 1 2 3 4 5 6 7Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Như vậy ta có thể thấy rằng hầu như các kiểu GPRS đều hỗ trợ cho đườ ng xuống nhi ều h ơn đườ ng lên. Bảng 2 – 1: Số timeslot sử d ụng trong các kiểu GPRS 2.2. Cấu trúc mạng GPRS và các giao thứ c Cấu trúc m ạng GPRS được xây d ựng trên n ền c ủa m ạng GSM đang t ồn t ại. Tuy nhiên nhi ều thành ph ần m ạng m ới đượ c thêm vào cho ch ức n ăng chuy ển m ạch gói (như hình 2 - 2). Ch ức n ăng định tuy ến chính được xử lý b ởi các nút h ỗ tr ợ. T ồn t ại m ột nút hỗ tr ợ c ổng GPRS (GGSN) và m ột nút h ỗ tr ợ d ịch v ụ GPRS (SGSN). Thêm n ữa, có m ột m ạng tr ục n ối các nút SGSN và GGSN v ới nhau, và m ột c ổng đườ ng biên kiểm soát truy ền gói gi ữa m ạng GPRS và PLMN khác. M ột server tên mi ền có th ể đượ c sử dụng cho các m ục đích biên d ịch địa ch ỉ. 26 L ớp đa khe Đườ ng xu ống Đườ ng lờn S ố khe được kích ho ạt 1 1 1 2 2 2 1 3 3 2 2 3 4 3 1 4 5 2 2 4 6 3 2 4 7 3 3 4 8 4 1 5 9 3 2 5 10 4 2 5 11 4 3 5 12 4 4 5Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN MT TE MS M¹ng IP ngoµi (Internet, LAN) GPRS kh¸c Kªnh b¸o hiÖu Kªnh lu lîng vµ b¸o hiÖu N©ng cÊp phÇn mÒm vµ phÇn cøng cho GPRS N©ng cÊp phÇn mÒm cho GPRS Hình 2 – 2: Cấu trúc hệ th ống mạng GPRS GPRS l ưu gi ữ thông tin v ị trí c ủa các tr ạm di động đang s ử d ụng các giao th ức số li ệu đượ c hỗ tr ợ b ởi GGSN đó. Ngoài ra còn có m ột ph ần t ương tác gi ữa m ạng GPRS PLMN và m ạng s ố li ệu bên ngoài (nh ư m ạng internet và m ạng X.25). D ựa trên địa chỉ c ủ a gói nh ận đượ c từ m ạng s ố li ệu bên ngoài. GGSN có th ể chuy ển gói t ới m ột SGSN thích h ợp. Nh ư v ậy, các gói được truy ền phát b ởi m ột tr ạm di động theo đường từ SGSN t ới GGSN được đị nh tuy ến t ới m ạng s ố li ệu ngoài. S ự đị nh tuy ến c ủa các gói có th ể th ực hi ện khi GGSN tham gia vào các th ủ t ục qu ản lý di động c ủa GPRS. M ột đặc tr ưng quan tr ọng n ữa cho nhà khai thác m ạng là GGSN có kh ả n ăng tính c ước cho các máy di động. SGSN tham gia vào quá trình định tuy ến c ũng nh ư các ch ức n ăng qu ản lý di động. Nó phát hi ện và c ập nh ật v ị trí cho các tr ạm di động GPRS m ới trong vùng ph ục v ụ c ủa nó và truy ền các gói s ố li ệu gi ữa các tr ạm di động và các GGSN. SGSN điề u khi ển các giao th ức giao di ện vô tuy ến m ức cao c ũng nh ư các giao th ức m ạng GPRS. Tuy ến truy ền t ải s ố li ệu và các b ản tin báo hi ệu gi ữa các nút h ỗ tr ợ GPRS được thực hi ện b ởi m ột m ạng đườ ng tr ục GPRS. C ấu trúc giao th ức c ủa m ạng đườ ng tr ục dự a trên Giao th ức Internet (IP). Hình 2 – 3 mô t ả c ấu trúc định tuy ến gói tin t ới m ạng khác. Để truy ền t ải tin c ậy qua m ạng đườ ng tr ục GPRS (ví d ụ X.25), giao th ức điều khi ển truy ền d ẫn (TCP) được sử d ụng v ới IP. M ặt khác giao th ức điề u khi ển truy ền d ẫn 27 GGSN Border gateway M¹ng ®êng trôc GPRS Border gateway GPRS backbone SGSN SMS-SC AUC HLR BTS BSC SOG GGSN MSC/VLRKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN (UDP) được sử dụng với IP (ví dụ cho thông tin Internet). Nằm trên giao thức được đề cập trên, là giao th ức chuy ển m ạch kênh GPRS. Khi yêu c ầu truy ền s ố li ệu gi ữa hai GPRS PLMN, m ột c ổng đườ ng biên được sử d ụng để cung c ấp s ự b ảo m ật thích h ợp cho mạng đườ ng tr ục. Lo ại m ạng đườ ng tr ục đượ c ch ọn b ởi m ột tho ả thu ận chuy ển vùng, có th ể là m ột m ạng Internet công c ộng ho ặc m ột thuê bao dành riêng. Hình 2 – 3: cấ u trúc hệ th ống GPRS và ví dụ đị nh tuyến Vi ệc v ận hành các giao th ức t ại giao di ện vô tuy ến m ức th ấp đượ c tiến hành bở i phân h ệ tr ạm g ốc (BSS). Các giao th ức truy nh ập và phát l ại t ự độ ng là các ch ức n ăng chính c ủa phân h ệ tr ạm g ốc GPRS. T ừ đ ó t ồn t ại m ột s ố l ượ ng l ớn các phân h ệ trạ m g ốc trong khi khai thác, các giao th ức GPRS được thi ết k ế mà các thi ết b ị đ ang t ồn tại trong m ạng GSM có th ể đượ c nâng c ấp để sử d ụng trong m ạng GPRS. Trong tr ường h ợp này điề u khi ển các giao di ện vô tuy ến không được qu ản lý b ởi trạm thu phát g ốc (BTS), m ột đơ n v ị ki ểm soát gói (PCU) có th ể đượ c tri ển khai. Khi đ ó ch ức n ăng điề u khi ển vô tuy ến định v ị t ừ xa đượ c thực hi ện b ộ đ iề u khi ển tr ạm g ốc (BSC) ho ặc t ại SGSN. Vi ệc truy ền s ố li ệu và các b ản tin báo hi ệu gi ữa BTS và PCU đượ c thực hi ện nh ờ s ử d ụng các khung PCU, các khung này chính là các b ộ chuy ển đổ i mã TRAU m ở r ộng. 28Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 2.2.1. Thiết b ị đầu cuối – TE Thi ết b ị đầ u cu ối (TE) v ề b ản ch ất là m ột máy tính, th ường là m ột máy tính xách tay, mà thông qua nó ng ười sử d ụng có th ể truy c ập và l ấy thông tin t ừ m ạng. Thi ết bị đầ u cu ối có nhi ệm v ụ trao đổi thông tin v ới m ạng. H ệ th ống GPRS s ẽ cung c ấp k ết n ối IP gi ữa thi ết b ị đầ u cu ối s ố li ệu v ới m ột nhà cung c ấp d ịch v ụ (ISP) hay m ột m ạng LAN cộ ng tác. 2.2.2. Đầu cuối di động – MT Nhìn t ừ góc độ ng ười sử d ụng, đầu cu ối di động (MT) có th ể đượ c xem nh ư m ột modem làm nhi ệm v ụ k ết n ối v ới h ệ th ống GPRS. Đầu cu ối di động có nhi ệm v ụ k ết n ối thi ết b ị đầ u cu ối (TE) v ới h ệ th ống GPRS thông qua giao di ện vô tuy ến. V ề bản ch ất thì đầu cu ối di động là m ột máy điệ n tho ại c ấu hình GSM thông th ường, tuy nhiên nó đượ c trang b ị thêm m ột s ố ch ức n ăng để cung c ấp d ịch v ụ chuy ển m ạch gói di động. Đầ u cu ối di động th ường đượ c gắn li ền v ới thuê bao GSM thông th ường. Khi thi ết b ị đầ u cu ối c ần trao đổi s ố li ệu thì đầu cu ối di động s ẽ thi ết l ập k ết n ối v ới SGSN. Nhi ệm v ụ đầ u cu ối di động là ph ải làm sao cho thi ết b ị đầ u cu ối s ố li ệu k ết n ối đượ c vớ i m ạng thông qua giao th ức IP mà không c ần bi ết s ự di động c ủa nó. Ngh ĩa là TE không nh ận bi ết đượ c rằng nó đang di chuy ển và địa ch ỉ IP c ủa nó được gán cho TE chừng nào MT còn liên k ết v ới h ệ th ống GPRS. 2.2.3. Trạ m di động – MS Để hỗ tr ợ d ịch v ụ s ố li ệu gói, tr ạm di d ộng (MS) s ẽ bao g ồm m ột thi ết b ị đầ u cu ối di động (MT) và m ột thi ết b ị đầ u cu ối (TE). Đầu cu ối di động và đầu cu ối s ố li ệu có thể đượ c đặ t trên hai ph ần t ử v ật lý riêng bi ệt. Tuy nhiên MS c ũng có th ể là m ột thi ết bị duy nh ất th ực hi ện c ả hai ch ức n ăng c ủa MT và TE. Các h ệ th ống GPRS và GSM ph ải có kh ả n ăng t ương tác v ới nhau và chia s ẻ ngu ồn tài nguyên v ới nhau gi ữa nh ững ng ười sử d ụng. Chính vì lý do này, ng ười ta thi ết k ế ba ki ểu thi ết b ị đầ u cu ối ( ứng v ới ba ch ế độ làm vi ệc khác nhau c ủa tr ạm di động) được định ngh ĩa là: - Nhóm A: Là m ột MS có th ể đồ ng th ời s ử d ụng các k ết nói chuy ển m ạch kênh và chuy ển m ạch gói. Khi mà tr ạm di động đang trong ch ế độ truy ền gói thì nó có th ể cho phép thuê bao th ực hi ện cu ộc g ọi mà không ph ải ng ắt quá trình truy ền s ố liệu. Ki ểu thi ết b ị này có th ể s ẽ không được đư a ra th ị tr ườ ng khi m ạng GPRS m ới đượ c tri ển khai do s ự ph ức t ạp và giá thành cao. 29Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN - Nhóm B: một MS thuộc nhóm B có thể thực hiện t ất c ả các d ịch vụ chuyển mạch kênh và chuy ển m ạch gói nh ưng t ại m ột th ời điể m ch ỉ có th ể h ỗ tr ợ m ột lo ại dịch v ụ. Tr ường h ợp tr ạm di động đang trong ch ế độ truy ền gói ( đang trao đổi dữ li ệu) mà có m ột cu ộc g ọi chuy ển m ạch kênh đến, để nh ận cu ộc g ọi đế n thì tr ạm di động ph ải t ạm d ừng vi ệc trao đổi d ữ li ệu. Khi cu ộc g ọi k ết thúc, quá trình trao đổ i d ữ li ệu ti ếp t ục đượ c thực hi ện. - Nhóm C: khi đó tr ạm di động ch ỉ có th ể s ử d ụng m ột trong hai lo ại d ịch v ụ tại m ột th ời điể m. Ch ế độ ho ạt độ ng này th ường đượ c áp d ụng v ới các tr ạm di động chỉ h ỗ tr ợ d ịch v ụ GPRS mà không h ỗ tr ợ các d ịch v ụ c ủa chuy ển m ạch kênh. Tùy theo yêu c ầu và đặc điể m c ủa tr ạm di động và kh ả n ăng c ủa m ạng mà tr ạm di độ ng có th ể l ựa ch ọn ch ỉ s ử d ụng các d ụch v ụ chuy ển m ạch gói ho ặc k ết k ợp các d ịch v ụ chuy ển m ạch gói và chuy ển m ạch kênh. 2.2.4. Hệ thống trạ m gốc – BSS H ệ th ống GPRS s ử d ụng chung tài nguyên v ới m ạng GSM trên giao di ện vô tuyến. Ngh ĩa là có th ể tr ộn l ẫn các kênh chuy ển m ạch gói c ủa GPRS v ới các kênh c ủa chuyển m ạch kênh trong cùng m ột ô (cell). GPRS có th ể phân tài nguyên động, xen gi ữa các kho ảng h ở trong các phiên làm vi ệc c ủa chuy ển m ạch kênh, do đó ph ổ t ần đượ c sử dụ ng hi ệu qu ả h ơn. V ới GPRS, nhi ều ng ười sử d ụng có th ể cùng chia s ẻ m ột kênh v ật lý. Ngoài ra các kênh v ật lý GPRS ch ỉ đượ c phân khi c ần truy ền ho ặc nh ận d ữ li ệu. H ệ th ống GPRS đã t ận d ụng hi ệu qu ả c ơ s ở h ạ t ầng s ẵn có c ủa m ạng GSM. GPRS sử d ụng BTS và BSC c ủa m ạng GSM. Để có th ể truy ền d ữ li ệu gói thì c ả BTS và BSC, cùng v ới m ột s ố b ộ ph ận khác c ủa h ệ th ống GSM c ũ nh ư MSC, VLR, HLR…, Đều ph ải nâng c ấp v ề ph ần m ềm, ch ỉ riêng BSC ph ải b ổ xung thêm v ề ph ần c ứng đó là kh ối kiểm soát gói (PCU). PCU bao g ồm c ả ph ần c ứng và ph ần m ềm, nó có nhi ệm v ụ ki ểm soát các kênh số li ệu gói và chia s ẻ các kênh vô tuy ến gi ữa GPRS và GSM. D ữ li ệu chuy ển m ạch kênh đượ c gửi qua giao di ện A t ới MSC trong khi d ữ li ệu gói qua giao di ện Gb t ới SGSN và m ạng đườ ng tr ục GPRS. 2.2.5. Bộ đăng ký định vị thườ ng trú – HLR Bộ đă ng ký định v ị th ường trú (HLR) là c ơ s ở d ữ li ệu ch ứa các thông tin v ề thuê bao thu ộc ph ạm vi qu ản lý c ủa nó. HLR ch ứa thông tin c ủa t ất c ả các d ịch v ụ chuyển m ạch kênh và chuy ển m ạch gói. Các thông tin trong HLR bao g ồm: Các d ịch v ụ mà 30Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN thuê bao đăng ký, bộ ba tham số nhậ n thực, thuê bao có sử dụ ng dịch vụ chuyể n mạch gói hay không, tên c ủa điể m truy c ập (APN) hay d ịch v ụ Internet (ISP), địa ch ỉ IP t ĩnh (n ếu có) được phân b ố cho tr ạm di động, v ị trí hi ện th ời c ủa thuê bao…, các thông tin về thuê bao s ẽ đượ c trao đổi gi ữa HLR và SGSN. 2.2.6. Nút hỗ trợ d ịch vụ chuyể n m ạch gói di động – SGSN Hi ện t ại ở Vi ệt Nam có hai nút h ỗ tr ợ d ịch v ụ chuy ển m ạch gói di động (SGSN). SGSN 1 – Ha N ội và SGSN 2 – Tp.HCM là hai thành ph ần chính c ủa m ạng GPRS th ực hiện các ch ức n ăng qu ản lý di động, nh ận th ực và đăng ký. SGSN là điể m truy nhập d ịch v ụ t ới m ạng GPRS cho thuê bao GPRS. SGSN ki ểm soát vi ệc chuy ển đổ i giao thức t ừ giao th ức IP dùng trong m ạng Internet thành các giao th ức SNDCP là LLC sử dụ ng gi ữa MS và SGSN. Nh ững l ớp này ki ểm soát vi ệc nén và mã hoá. SGSN còn chuy ển ti ếp thu phát t ừ MS t ới các m ạng khác qua SGSN ho ặc c ổng ra ngoài. SGSN giám sát m ọi thuê bao n ằm trong vùng ph ục v ụ c ủa nó. M ột SGSN th ực hi ện h ầu h ết các ch ức n ăng trong m ạng GPRS, gi ống nh ư MSC trong h ệ th ống GSM, c ập nh ật v ị trí cho tr ạm di động… Các thuê bao GPRS được ph ục v ụ b ởi b ất k ỳ SGSN nào tu ỳ theo v ị trí hiện t ại c ủa chúng. SGSN th ực hi ện các ch ức n ăng ch ủ y ếu là: - Qu ản lý di động: SGSN th ực hi ện qu ản lý di động t ại các giao di ện gi ữa tr ạm di độ ng và m ạng. Các th ủ t ục qu ản lý di động g ồm: Nh ập m ạng, r ời m ạng c ủa thuê bao, mã hoá, nh ận th ực ng ười sử d ụng, qu ản lý v ị trí hi ện th ời c ủa thuê bao…, c ập nh ật vùng đ inh tuy ến (RA) và th ủ t ục c ập nh ật RA và LA k ết h ợp. - Qu ản lý k ết n ối logic t ới tr ạm di động bao g ồm vi ệc qu ản lý các kênh l ưu l ượng gói, d ịch v ụ b ản tin ng ắn SMS và báo hi ệu gi ữa tr ạm di động và m ạng. - Qu ản lý các ngu ồn tài nguyên kênh vô tuy ến BSS. - Qu ản lý phiên làm vi ệc, th ủ t ục qu ản lý bao g ồm: Kích ho ạt, gi ải kích ho ạt và hi ệu ch ỉnh giao th ức d ữ li ệu gói (PDP). Vi ệc kích ho ạt giao th ức s ố li ệu gói s ẽ thi ết lập m ột kênh d ữ li ệu ảo gi ữa thi ết b ị đầ u cu ối s ố li ệu v ới m ột GGSN thích h ợp - Truy ền và định tuy ến các gói tin đi và đến các tr ạm di động trong vùng ph ục vụ củ a mình. Các gói tin t ừ SGSN s ẽ đượ c đị nh tuy ến t ới BSC và qua BTS r ồi t ới tr ạm di độ ng (MS). - B ảo m ật đườ ng truy ền vô tuy ến b ằng các th ủ t ục nh ận th ực và mã hoá. - L ựa ch ọn GGSN thích h ợp cho tr ạm di động d ựa trên các thông tin nh ư: kiểu giao th ức s ố li ệu gói, tên điể m truy c ập (APN) và các tham s ố c ấu hình. SGSN s ử d ụng 31Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN một máy chủ DNS trên mạng đường trục GPRS để tìm ra GGSN phục vụ cho APN đượ c yêu c ầu. Sau đó SGSN s ẽ thi ết l ập m ột đườ ng h ầm (GTP) n ối t ới GGSN v ừa tìm đượ c để th ực hi ện các công vi ệc x ử lý ti ếp theo nh ư k ết n ối v ới m ột máy ch ủ trên m ạng số li ệu bên ngoài. - K ết n ối t ới các nút m ạng GSM khác nh ư là: MSC, HLR, BSC, SMS – SC… - Đư a ra các thông tin tính c ước: SGSN ghi nh ận các thông tin v ề c ướ c sử d ụng tài nguyên vô tuy ến c ủa tr ạm di động. C ả SGSN và GGSN đều ghi các thông tin v ề c ướ c sử d ụng tài nguyên m ạng c ủa t ừng tr ạm di động. - Th ực hi ện các ch ức n ăng c ủa b ộ đă ng ký định v ị t ạm trú: SGSN th ực hi ện t ất c ả các ch ức n ăng gi ống nh ư ch ức n ăng c ủa VLR (trong m ạng GSM) cho các d ịch vụ chuy ển m ạch gói di động. Ngh ĩa là SGSN ch ứa các thông tin v ề v ị trí hi ện th ời c ủa thuê bao c ũng nh ư các thông tin v ề thuê bao t ạm trú. Khi tr ạm di động chuy ển t ới vùng ph ục vụ SGSN m ới, SGSN này (gi ống VLR) g ửi các yêu c ầu t ới HLR c ủa MS đó và yêu cầu HLR g ửi các thông tin v ề MS. Các thông tin này được SGSN l ưu tr ữ trong su ốt quá trình thuê bao di chuy ển trong vùng ph ục v ụ c ủa nó. Khi tr ạm di động c ần truy ền s ố liệu thì SGSN có th ể cung c ấp ngay các thông tin c ần thi ết v ề thuê bao đó. 2.2.7. Nút hỗ trợ chuyển m ạch gói di độ ng cổng – GGSN GGSN là m ột ph ần t ử m ạng GPRS có ch ức n ăng k ết n ối h ệ th ống m ạng GPRS t ới các m ạng ngoài (m ạng Internet, X.25). Thông th ường GGSN là m ột B ộ đị nh tuy ến (Router) m ạnh, có dung l ượng l ớn. GGSN đóng vai trò nh ư m ột b ộ đị nh tuy ến để cho các m ạng ngoài có th ể k ết n ối v ới SGSN. Do đó GGSN ph ải có ch ức n ăng truy cập m ạng. C ụ th ể là GGSN liên k ết v ới các ph ần t ử ở m ạng ngoài nh ư: Các b ộ đị nh tuy ến, các máy ch ủ RADIUS (dùng cho nh ận th ực), các máy ch ủ ph ục v ụ… GGSN ph ải th ực hiện định tuy ến gói tin đến đúng SGSN và chuy ển đổ i giao th ức gi ữa m ạng GPRS v ới các m ạng ngoài. N ếu địa ch ỉ là không chính xác thì s ố li ệu s ẽ b ị lo ại b ỏ. Các gói tin t ừ MS được GGSN định tuy ến đi t ới m ạng đích. GGSN th ực hi ện các ch ức n ăng c ơ b ản sau: - K ết n ối v ới m ạng IP bên ngoài: GGSN có nhi ệm v ụ k ết n ối thuê bao v ới các m ạng IP bên ngoài thông qua m ột máy ch ủ truy c ập. Máy ch ủ truy c ập s ẽ s ử d ụng đó là m ột máy ch ủ RADIUS (ho ặc DHCP) để phân b ố đị a ch ỉ IP động đến thuê bao. - B ảo m ật IP (IPSec): Đặc tr ưng b ảo m ật IP (là bi ện pháp b ảo m ật đượ c thực hi ện tạ i l ớp IP) cho phép truy ền d ẫn m ột cách an toàn gi ữa GGSN v ới SGSN và gi ữa GGSN 32Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN với các máy chủ và các bộ định truyế n ở mạ ng ngoài. Đ iều này là cần thiết khi mà các thuê bao GPRS mu ốn k ết n ối v ới các m ạng ngoài hay các m ạng riêng ảo (VPN). Nó cũ ng t ăng c ường tính b ảo m ật trong vi ệc qu ản lý di động gi ữa nút h ỗ tr ợ d ịch v ụ chuyển m ạch gói di động (GSN) và h ệ th ống qu ản lý. IPSec cho phép mã hoá toàn b ộ d ữ liệu truy ền t ải trên m ạng, ch ống l ại nh ững truy c ập trái phép, đảm b ảo độ tin c ậy, tính toàn v ẹn và nh ận th ực đượ c ngu ồn g ốc c ủa d ữ li ệu. - Qu ản lý phiên làm vi ệc: GGSN h ỗ tr ợ các th ủ t ục qu ản lý phiên làm vi ệc bao g ồ m: Kích ho ạt, gi ải kích ho ạt và hi ệu ch ỉnh giao th ức s ố li ệu gói. - Đư a ra d ữ li ệu tính c ước (CDR) GGSN có nhi ệm v ụ ghi nh ận các thông tin về cướ c liên quan t ới vi ệc s ử d ụng tài nguyên c ủa các m ạng bên ngoài đối v ới t ừng thuê bao di động. C ả GGSN và SGSN đều ghi nh ận các thông tin v ề c ướ c liên quan t ới vi ệc sử d ụng tài nguyên c ủa b ản thân m ạng di động. - Ch ức n ăng b ức t ường l ửa (firewall): Khi GGSN k ết n ối v ới m ạng ngoài, có nhi ều s ự ch ọn l ọc gói được thực thi để ch ống l ại m ọi s ự tấn công và xâm nh ập trái phép từ bên ngoài. Các thông tin được sử d ụng để lọc gói bao g ồm: Địa ch ỉ ngu ồn, địa chỉ đ ích, giao th ức, s ố li ệu c ổng… Các chức năng của SGSN và GGSN có thể kết hợp lại trong cùng một nút GSN duy nhất hoặc cũng có thể tách riêng thành hai phần khác nhau. Mối quan hệ giữa SGSN và GGSN có thể mô tả như sau: Một GGSN có thể thực hiện chức năng giao tiếp với các mạng dữ liệu gói bên ngoài cho một số SGSN, và ngược lại cũng có thể định tuyến các gói dữ liệu qua một số GGSN khác nhau tới các mạng dữ liệu gói khác. 2.2.8. Cổ ng đường biên – BG Cổng đườ ng biên s ử d ụng để qu ản lý, b ảo m ật và định tuy ến các gói tin liên quan tớ i GPRS và vi ệc truy ền gói d ữ li ệu t ới m ạng GPRS khác. BG có th ể là m ột Router có sẵ n để qu ản lý v ới giao di ện Gp t ới m ạng ngoài. Có th ể có m ột ho ặc nhi ều BG trong m ột m ạng GPRS. BG ho ạt độ ng nh ư m ột điể m truy c ập m ạng trong tr ường h ợp k ết n ối các m ạng GPRS v ới nhau. Ch ức n ăng c ủa BG th ường đượ c tích h ợp trong GGSN và nó sử d ụng cùng m ột b ộ đị nh tuy ến v ới GGSN. Do v ậy, các giao di ện v ật lý c ũng được dùng chung để truy ền s ố li ệu, để tăng kh ả n ăng x ử lý, BG và GGSN có th ể đượ c đặ t trên hai ph ần t ử v ật lý riêng bi ệt. 2.2.9. Đơn vị ki ểm soát gói - PCU Đơ n v ị ki ểm soát gói được nâng c ấp t ừ h ệ th ống BSS hi ện hành. PDU th ực hiện ch ức n ăng qu ản lý gói tin GPRS trong BSS. C ụ th ể là qu ản lý các l ớp điề u khi ển truy 33Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN nhập trung gian (MAC) và điều khiển liên kế t vô tuyến (RLC) của giao diện vô tuyến cũ ng nh ư các l ớp BSSGP và d ịch v ụ m ạng c ủa giao di ện Gb. Giao di ện Gb s ẽ k ết thúc tạ i PCU. PCU bao g ồm c ả ph ần c ứng và ph ần m ềm. PCU có th ể có m ột ho ặc nhi ều b ộ vi x ử lý (RPP). M ột RPP có th ể đặ t c ấu hình để làm vi ệc v ới c ả giao di ện Gb và giao diện Abis ho ặc ch ỉ làm vi ệc v ới giao di ện Gb. Ch ức n ăng c ủa RPP là phân ph ối các khung PCU gi ữa Gb và Abis. N ếu nh ư PCU ch ỉ có m ột RPP thì RPP này s ẽ làm vi ệc v ới c ả hai giao di ện Gb và A-bis. N ếu nh ư PCU có nhi ều RPP thì m ỗi RPP có th ể làm vi ệc v ới giao di ện Abis ho ặc c ả giao di ện Abis và giao di ện Gb. 2.2.10. Trung tâm chuyể n m ạch di động/bộ đăng ký tạm trú – MSC/VLR MSC và VLR k ết n ối tr ực ti ếp t ới SGSN qua giao di ện Gs và k ết n ối gián ti ếp qua BSS s ử d ụng giao di ện A và Gb. Giao diện GSM được sử dụng trong trường hợp máy đầu cuối sử dụng đồng thời cả chuyển mạch gói trên mạng GPRS và chuyển mạch kênh trên mạng GSM. Khi đó, giao diện Gs sẽ kết nối cơ sở dữ liệu của MSC/VLR và SGSN. Giao diện Gs được sử dụng để nhận biết các thông tin về vị trí của trạm di động đang sử dụng đồng thời các dịch vụ chuyển mạch kênh và các dịch vụ chuyển mạch gói của mạng GPRS. Giao diện Gs cũng được sử dụng để thực hiện một số thủ tục chuyển mạch kênh thông qua SGSN. Ví dụ trạm di động thuộc nhóm A và B sử dụng vả các dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, với trường hợp này thì giao diện Gs sẽ kết hợp các thủ tục quản lý di động chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. 2.2.11. Trung tâm nhậ n th ực – AUC AUC là m ột ph ần t ử c ủa m ạng GSM th ực hi ện ch ức n ăng nh ận th ực và mã hoá d ữ liệu để bảo v ệ m ạng ch ống l ại vi ệc s ử d ụng trái phép. Th ủ t ục nh ận th ực c ủa m ạng GPRS và m ạng GSM là gi ống nhau. Vi ệc thay đổi phươ ng th ức b ảo m ật trên m ạng GPRS ch ỉ liên quan đến ph ần mã hoá. Tuy nhiên việc thay đổi này không đòi h ỏi b ất c ứ m ột s ự thay đổi nào c ủa AUC. Do đó AUC trên m ạng GPRS không c ần nâng c ấp. Đố i với m ạng GPRS, ng ười ta định ra m ột thu ật toán A5 m ới cho vi ệc mã hoá, khác v ớ i thu ật toán A3 và A8 dùng để nh ận th ực và mã hoá c ủa AUC c ủa m ạng GSM. Điều này có ngh ĩa là SGSN c ũng nh ư máy đầu cu ối GPRS ph ải h ỗ tr ợ thu ật toán A5 m ới. 34Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 2.2.12. SMS – GMSC và SMS – IWMSC SMS – GMSC và SMS – IWMSC không b ị ả nh h ưởng khi th ực hi ện d ịch v ụ SMS trên GPRS. SGSN s ẽ k ết n ối t ới SMSC qua giao di ện Gd, th ực ch ất là m ột giao diện MAP. Giao di ện Gd cho phép tr ạm di động nh ập m ạng GPRS có th ể g ửi và nh ận SMS trên kênh GPRS. 2.2.13. Thanh ghi nhậ n d ạng thiết b ị – EIR B ộ đă ng ký nh ận d ạng thi ết b ị c ũng là m ột ph ần t ử c ủa m ạng GSM trong đó ch ứa một c ơ s ở d ữ li ệu và nh ận d ạng ph ần c ứng (IMEI) c ủa tr ạm di động, m ục đích là không cho phép các máy điệ n tho ại b ị đ ánh c ắp s ử d ụng trên m ạng. Trên m ạng GPRS, EIR được kết n ối t ới SGSN thông qua giao di ện Gf. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầ u, đa s ố các nhà cung c ấp c ơ s ở h ạ t ầng m ạng GPRS không h ỗ trợ giao di ện Gf. Do đó EIR v ẫn gi ữ nguyên ch ức n ăng nh ư trên m ạng GSM. 2.3. Các giao diện trong mạng GPRS Hình 2 – 4: mô t ả các gíao di ện gi ữa các nút m ạng GPRS được xác định b ởi ETSI nh ư sau. D Gr Gd PDN Gn Um Gf Gp Other PLMN MS Giao diÖn b¸o hiÖu Giao diÖn b¸o hiÖu vµ truyÒn d÷ liÖu Hình 2 - 4: Các giao diệ n trong m ạng GPRS Giao di ện Um: Là giao di ện gi ữa MS và BTS và nó là giao di ện quan tr ọng nhất quy ết đị nh đến ch ất l ượ ng d ịch v ụ. Giao di ện A: Là giao di ện gi ữa BSC và MSC thông qua m ột b ộ chuy ển đổ i mã TRAU. 35 GGSN SGSN EIR TE SMS - GMSC SMSC - IWMSC E C MSC/VLR HLR A Gs G c BTS Abis BSC + PCU SGSN Gn GGSN Gi GbKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Giao diện D: Là giao diện giữa HLR và VLR dử dụng báo hiệu CCS N07 để trao đổ i thông tin c ủa các thuê bao di động gi ữa các c ơ s ở d ữ li ệu c ủa VLR và HLR. Giao di ện C: Là giao di ện gi ữa GMSC và HLR, giao di ện này s ử d ụng m ạng báo hi ệu CCS N07. Giao di ện E: Là giao di ện gi ữa MSC và GMSC, dùng để thi ết l ập vi ệc truy ền d ữ liệu gi ữa các thuê bao thu ộc hai vùng ph ục v ụ c ủa hai t ổng đài khác nhau. Giao di ện Gb: Là giao di ện gi ữa SGSN và BSS theo ph ương th ức điể m - điể m. Giao di ện Gn và Gp: Là giao di ện v ề d ữ li ệu c ủa ng ười sử d ụng và báo hi ệu được truy ền gi ữa các GSN. Giao di ện Gn được sử d ụng khi SGSN và GGSN ở bên trong cùng m ột m ạng di động PLMN còn giao di ện Gp được sử d ụng khi SGSN và GGSN ở các mạng PLMN khác nhau. Giao di ện Gi: Là giao di ện gi ữa GGSN và m ạng d ữ li ệu gói bên ngoài nh ư các m ạng Internet, Intranet. GPRS ở phiên b ản hi ện t ại h ỗ tr ợ giao ti ếp t ới các m ạng IP và các m ạng X.25. Giao di ện Gs: Là giao di ện gi ữa MSC/VLR và SGSN trong tr ường h ợp k ết h ợp giữa các d ịch v ụ chuy ển m ạch gói (GPRS) và chuy ển m ạch kênh (GSM), nh ư vi ệc cập nh ật thông tin v ề v ị trí thuê bao có th ể k ết h ợp thành m ột th ủ t ục chung. Giao di ện Gr: Là giao di ện gi ữa HLR và SGSN để chuy ển các thông tin v ề h ồ sơ thuê bao, địa ch ỉ SGSN hi ện t ại và địa ch ỉ PDP, ví d ụ nh ư khi SGSN thông báo cho HLR v ề v ị trí hi ện t ại c ủa tr ạm di động. khi tr ạm di động đăng ký v ới m ột SGSN m ới. Giao di ện Gc: Là giao di ện gi ữa HLR và GGSN. Có th ể đượ c sử d ụng để GGSN hỏi v ề v ị trí hi ện t ại và h ồ s ơ c ủa thuê bao để cập nh ật cho b ộ đị nh v ị c ủa GGSN. Giao di ện Gf: Là giao di ện gi ữa EIR và SGSN để SGSN có th ể h ỏi v ề s ố IMEI c ủa trạm di động. Giao di ện Gd: Là giao di ện gi ữa trung tâm d ịch v ụ b ản tin ng ắn SMSC và SGSN dùng để chuy ển b ản tin ng ắn cho d ịch v ụ nh ắn tin ng ắn. T ất c ả các giao di ện trên là giao di ện trong m ạng truy ền s ố li ệu và được áp dụng cho h ệ th ống GPRS trên toàn c ầu. C ấu trúc giao th ức gi ữa BSS và SGSN d ựa trên chuy ển ti ếp khung, s ử d ụng ti ện ích các m ạch ảo để ghép s ố li ệu t ừ nhi ều tr ạm di động. Liên k ết có th ể là điể m – điể m ho ặc đa điểm. Một giao thức BSSGP đặc trưng cho GPRS (giao thức phân hệ trạ m gốc 36Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN GPRS) được dùng ở đỉnh của khung dữ liệu. BSSGP cung cấp các khuôn dạng bản tin, các th ủ t ục truy ền s ố li ệu, các th ủ t ục tìm g ọi và cung c ấp các c ơ ch ế cho qu ản lý tuyến. C ấu trúc giao th ức c ủa GPRS được mô t ả ở hình 2 – 5. Trung tâm chuy ển m ạch di động và b ộ đă ng ký định v ị t ạm trú (MSC/VLR) không cần thi ết cho định tuy ến c ủa s ố li ệu GPRS. Tuy nhiên thì MSC/VLR c ần thi ết cho vi ệc đồ ng th ời khai thác các d ịch v ụ GPRS và các d ịch v ụ GSM khác. Hình 2 - 5: Cấ u trúc giao thứ c trong sơ đồ truy ền d ẫn GPRS 2.4. Chất lượng dịch vụ GPRS Nh ững tham s ố đ ánh giá ch ất l ượ ng c ủa m ạng khi thuê bao s ử d ụng các d ịch v ụ WAP hay GSM được áp d ụng hoàn toàn cho m ạng khi tri ển khai các d ịch v ụ c ủa GPRS và EDGE. Các đặc tính d ịch v ụ GPRS bao g ồm:
C ơ s ở d ữ li ệu c ủa thuê bao.
Ch ất l ượ ng d ịch v ụ (QoS). 2.4.1. Cơ sở d ữ li ệu của thuê bao L ưu gi ữ các thông tin liên quan đến các d ịch v ụ mà thuê bao đăng ký và các tham s ố khác liên quan t ới các d ịch v ụ thuê bao đăng ký có th ời h ạn. Nó bao g ồm các thông tin d ưới đây.
Các d ịch v ụ đă ng ký (PTP – CLNS, PTP – CONS).
C ơ s ở d ữ li ệu liên quan t ới ch ất l ượ ng d ịch v ụ QoS đăng ký (c ấp ưu tiên dịch v ụ, độ tin c ậy, tr ễ, thông l ượng). Các yêu c ầu v ề đă ng ký d ịch v ụ c ủa thuê bao có th ể th ực hi ện t ại c ơ s ở d ữ liệu thuê bao. 37Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 2.4.2. Chất lượng dịch vụ (QoS) S ự liên h ệ gi ữa các tham s ố QoS c ủa ng ười sử d ụng v ới các tham s ố QoS GPRS là m ột v ấn đề đượ c triển khai và các đặc tính GPRS. Một s ố các thông s ố v ề QoS nh ư sau: 2.4.2.1. Quy ền ưu tiên d ịch v ụ (priority) - Quy ền ưu tiên d ịch v ụ xác định m ức độ ư u tiên c ủa vi ệc duy trì d ịch v ụ. Ví d ụ trong điề u ki ện không bình th ường (nh ư m ạng b ị ngh ẽn) các gói b ị lo ại b ỏ có thể đượ c nh ận d ạng. Các m ức độ ư u tiên được đị nh ngh ĩa bao g ồm: - - Quyền ưu tiên cao: Dịch vụ đưa ra sẽ được duy trì trên các điều kiện khác nhau. M ức ưu tiên bình th ường: D ịch v ụ đư a ra s ẽ đượ c duy trì trên c ấp độ ư u tiên cho nh ững ng ười sử d ụng có m ức độ ư u tiên th ấp. M ức ưu tiên th ấp: D ịch v ụ đư a ra s ẽ đượ c duy trì sau khi th ực hi ện hoàn thành các m ức ưu tiên cao và ưu tiên bình th ường. - 2.4.2.2. Độ tin c ậy Các tham s ố độ tin c ậy xác định các đặc tính truy ền d ẫn mà được yêu c ầu b ởi m ột ứng d ụng. L ớp độ tin c ậy định ngh ĩa các kh ả n ăng sau: T ổn th ất, ch ồng chéo, vi ệc mất thông tin ho ặc s ự sai l ạc c ủa các đơn v ị d ữ li ệu d ịch v ụ SDUs. Nó được ch ỉ ra trong b ảng 2 – 2. Bả ng 2 – 2: Liệt kê ba lớ p độ tin c ậy d ữ li ệu. 38 L ớp độ tin c ậ y Kh ả n ăng t ổ n th ất SDU Kh ả n ăng ch ồng chéo SDU Kh ả n ăng mất thông tin SDU Kh ả n ăng sai l ạc SDU Ví d ụ v ề các đặc tính ứng d ụ ng 1 10-9 10-9 10-9 10-9 Phát hi ện l ỗi không có kh ả n ăng hi ệu ch ỉnh l ỗi, khả n ăng dung sai l ỗi hạn ch ế. 2 10-4 10-5 10-5 10-6 Phát hi ện l ỗi, kh ả n ăng hi ệu ch ỉnh l ỗi h ạn ch ế, kh ả n ăng dung sai l ỗi t ốt.Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Chý ý: Giả sử ứng dụng của người sử dụng dựa trên X.25, có yêu cầu về độ tịn cậ y củ a các đơn v ị d ữ li ệu thu ộc ph ạm vi X.25, s ẽ không đúng cho m ột ứ ng d ụng l ớp độ tin cậ y v ới kh ả n ăng t ổn th ất cao. (a) B ảo v ệ ch ống l ại s ự c ố tràn t ầng đệm ho ặc m ột s ự c ố giao th ức, có m ột th ời gian lư u gi ữ tối đa cho m ỗi SDU trong m ạng GPRS sau khi SDU b ị hu ỷ b ỏ. L ượng th ời gian lư u gi ữ tối đa ph ụ thu ộc các giao th ức đượ c sử d ụng (TCP/IP). (b) Kh ả n ăng sai l ạc SDU: Là kh ả n ăng m ột SDU s ẽ đượ c đư a tới ng ười sử d ụng mà lỗ i không được phát hi ện. 1. Tr ễ Tr ễ trong GPRS không ph ải do là vi ệc chuy ển ti ếp s ố li ệu đượ c lưu gi ữ t ạm th ời ở các nút m ạng trong su ốt quá trình truy ền nh ận, do đó vi ệc tr ễ d ữ li ệu có th ể x ẩy ra do các đặc tính truy ền t ải (ho ặc do gi ới h ạn) c ủa h ệ th ống và giá tr ị t ối đa cho tr ễ trong bình và 95% tr ễ c ủa vi ệc truy ền t ải s ố li ệu qua m ạng GPRS. B ảng 2 – 3 s ẽ ch ỉ ra tham s ố tr ễ xác định tr ễ truy ền gi ữa các đầu cu ối (end to end) xu ất hi ện trong s ự truy ền t ải các SDU qua m ạng GPRS. Bả ng 2 – 3: Các lớ p tr ễ 39 Loại tr ễ Tr ễ (các giá tr ị t ối đa) Kích th ước SDU: 128 octet Kích th ước SDU: 1024 octet Trễ truy ền d ẫn trung bình (sec) Tr ễ 95 % (sec) Tr ễ truy ền d ẫn trung bình (sec) Tr ễ 95 % (sec) 1. (D ự đ oán) < 0.5 < 1 .5 < 2 < 7 2. (D ự đ oán) < 5 < 25 <15 < 75 3. (D ự đ oán) < 50 < 250 < 75 < 375 4. (N ỗ l ự c t ốt nh ất) Không ch ỉ rõ 3 10-2 10-5 10-5 10-2 Phát hi ện l ỗi, kh ả n ăng hi ệu ch ỉnh l ỗi và kh ả n ăng dung sai l ỗi r ất t ốt.Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Việc tr ễ này chính là trễ truy nh ập kênh vô tuyế n (đường lên) hay trễ định thời kênh vô tuy ến ( đườ ng xu ống), tr ễ chuy ển kênh vô tuy ến (ph ần đườ ng lên và đường xu ống) và tr ễ truy ền qua m ạng GPRS (multihops). Nó không tính đến các tr ễ truy ền t ải trong các m ạng bên ngoài. Tr ễ đượ c đo đạ c gi ữa các giao di ện Um (cho MS) và Gi (cho FS) khi áp d ụng cho vi ệc truy ền t ải “t ừ tr ạm di động t ới tr ạm c ố đị nh” và ng ược lại. 2. Thông l ượng Tham s ố thông l ượng định ngh ĩa thông l ượng d ữ li ệu s ử d ụng mà ng ười sử dụng yêu c ầu. Thông l ương đượ c xác định b ởi hai tham s ố:
T ốc độ bit l ớn nh ất.
T ốc độ bit trung bình (bao g ồm truy ền t ải c ụm d ữ li ệu, các chu k ỳ truyền khung r ỗng). Tóm l ại GPRS là công ngh ệ truy ền d ẫn s ố li ệu gói được đư a vào m ạng GSM có sẵ n nh ằm t ăng kh ả n ăng truy ền s ố li ệu c ủa m ạng. Khi đó máy di động có th ể dùng cả d ịch v ụ tho ại GSM và d ịch v ụ s ố li ệu GPRS t ốc độ cao b ằng cách s ử d ụng nhi ều TS cho s ố li ệu. V ề m ặt lý thuy ết t ốc độ số li ệu c ủa GPRS có th ể đạ t khá cao nh ưng trên th ực t ế còn ph ụ thu ộc vào kh ả n ăng và ch ất l ượ ng c ủa m ạng c ũng nh ư s ố ng ười sử dụng đồ ng th ời cùng chia s ẻ tài nguyên m ạng. Vì v ậy t ốc độ trung bình cho s ố li ệu GPRS th ực t ế ch ỉ đạ t (kho ảng 56 kbps) ở m ức t ươ ng đươ ng v ới t ốc độ kết n ối qua đường điện tho ại thông th ường. 2.5. Mạng vô tuyến GPRS Để nâng cao ch ất l ượ ng giao di ện vô tuy ến yêu c ầu t ốc độ dữ li ệu cao c ủa GPRS và truy ền nguyên b ản gói tin. Mu ốn th ực hi ện điề u đó tr ước tiên thì ph ải c ải ti ến các ph ươ ng di ện c ủa GPRS. Trong ph ần này chúng ta s ẽ gi ải thích s ự khác bi ệt gi ữa tr ạm di độ ng có th ể chia s ẻ cùng m ột kênh v ật lý ( đa truy c ập), và s ự phân chia tài nguyên vô tuy ến gi ữa các d ịch v ụ chuy ển m ạch kênh GSM và d ịch v ụ GPRS được điề u khi ển, sau đ ó là các kênh logic và th ực hi ện ánh x ạ kênh logic và kênh v ật lý (s ử d ụng đa khung). 2.5.1. Đa truy cập và phân chia tài nguyên vô tuyến Trong l ớp v ật lý, GPRS s ử d ụng m ạng GSM k ết h ợp hai công ngh ệ đ a truy c ập là FDMA và TDMA v ới 8 khe th ời gian (TS) cho m ột khung TDMA. H ơn th ế n ữa, m ột 40Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN phương pháp mới khác được sử dụng để cấp kênh và đa truy cập. Đ iều này rất quan tr ọng tác động đến vi ệc th ực hi ện trong m ạng GPRS. Trong chuy ển m ạch kênh GSM. M ột kênh v ật lý ( ví d ụ 1 TS c ủa khung TDMA kế ti ếp) đượ c cấp c ố đị nh cho m ột MS trong khi th ực hi ện cu ộc g ọi, kênh này được phân cho c ả đườ ng lên và đường xu ống. GPRS cho phép ph ối h ợp phân tài nguyên vô tuy ến m ột cách m ềm d ẻo h ơn khi truy ền gói. M ột máy di động GPRS có th ể truy ền trên 8 TS khác nhau c ủa m ột khung TDMA (ch ức n ăng đa khe). S ố TS mà MS có th ể s ử d ụng cu ộc g ọi lo ại đa khe. Thêm vào đó đườ ng lên và đường xu ống đượ c cấp khác nhau. Do đó tài nguyên l ưu l ượ ng vô tuy ến đượ c cấp không đối x ứng. M ột ô h ỗ tr ợ GPRS c ấp kênh v ật lý cho kênh l ưu l ượng GPRS. Trong tr ường h ợp khác, tài nguyên vô tuy ến c ủa m ột ô đượ c chia s ẻ cho t ất c ả các tr ạm di động (GSM và GPRS) đang ở trong ô này. Ph ần ánh x ạ các kênh v ật lý cho các d ịch v ụ GPRS và các dịch v ụ chuy ển m ạch kênh GSM có th ể thay đổi đượ c. M ột kênh v ậy lý đã đượ c cấp cho vi ệc truy ền GPRS được ch ỉ rõ trong kênh d ữ li ệu gói (PDCH). S ố PDCH có thể đượ c thay đổi khi truy ền kênh l ưu l ượ ng. Kênh v ật lý khi truy ền chuy ển m ạch gói ch ỉ đượ c cấp chính th ức cho MS khi MS gử i và nh ận d ữ li ệu gói, kênh này s ẽ đượ c gi ải phóng sau khi truy ền tin. Song vớ i nguyên lý c ấp kênh động này thì nhi ều MS có th ể cùng chia s ẻ m ột kênh v ật lý, do đó tài nguyên vô tuy ến đượ c sử d ụng hi ệu qu ả h ơn. S ử d ụng kênh được điề u khi ển b ởi BSC. Gi ảm xung đột trên m ạng đượ c đư a ra trên đườ ng xu ống v ới các kênh này có s ự thay đổi theo t ừng lúc. M ột c ờ tr ạng thái đường lên (UFS) trong ph ần tiêu đề của các gói đường xu ống t ới MS đã ch ỉ ra cho ng ười sử dụng kênh này trong đường lên. Kênh PDCH được dùng cho MS ph ụ thu ộc vào lo ại đa khe và c ấp độ dịch v ụ (GoS). 2.5.2. Kênh vậ t lý H ệ th ống m ạng GPRS s ử d ụng hoàn toàn giao di ện vô tuy ến (air interface) hay là k ết n ối gi ữa tr ạm di động MS và tr ạm thu phát g ốc BTS c ủa m ạng GSM có ngh ĩa là đa truy nh ập theo th ời gian (TDMA) và m ỗi khung TDMA được tạo thành b ởi 8 khe th ời gian (TS) t ần s ố vô tuy ến. 41Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Một khe thời gian tần số vô tuyến của khung TDMA được gọi là một kênh vật lý. Thông tin g ửi đi trên 1 khe th ời gian t ần s ố vô tuy ến đượ c gọi là m ột c ụm (burst). M ột kênh vật lý có th ể đượ c sử d ụng cho m ột kênh logic ho ặc m ột ph ần c ủa kênh logic. Vi ệc ấn định các kênh l ưu l ượng c ủa GPRS khác v ới GSM. GPRS cho phép m ột trạm di động truy ền trên nhi ều khe th ời gian c ủa m ột khung TDMA. Điề u này cho phép vi ệc ấn định kênh r ất linh ho ạt: t ừ 1 đến 8 TS c ủa m ột khung TDMA có th ể đượ c ấn đị nh cho m ột tr ạm di động, h ơn th ế n ữa đườ ng lên và đường xu ống đượ c ấn định riêng, điề u này cho phép t ăng hi ệu su ất đố i v ới các m ạng d ữ li ệu không đối x ứng. Ví d ụ nh ưứ ng d ụng Web th ường dùng đường xu ống nhi ều h ơn đườ ng lên. Đối với GSM, m ột kênh t ần s ố vô tuy ến đượ c ấn định v ĩnh vi ễn cho m ột thuê bao nh ất đị nh trong th ời gian th ực hi ện cu ộc g ọi cho dù d ữ li ệu có được truy ền đi hay không. Ng ược lại, đố i v ới GPRS, các kênh t ần s ố vô tuy ến đượ c ấn định khi có các gói dữ li ệu đượ c truy ền đi ho ặc nh ận và sau đó các kênh t ần s ố vô tuy ến này được giải phóng sau khi k ết thúc truy ền ho ặc nh ận gói tin đó. Đố i với truy ền d ữ li ệu không liên tụ c, điề u này cho phép s ử d ụng hi ệu qu ả ngu ồn tài nguyên vô tuy ến khan hi ếm. V ới nguyên t ắc này thì nhi ều thuê bao có th ể s ử d ụng cùng m ột kênh v ật lý. M ột ô c ủa GPRS có th ể ấ n định các kênh v ật lý cho l ưu l ượng GPRS. Kênh v ật lý này được biểu th ị b ằng kênh d ữ li ệu gói PDCH. Các kênh d ữ li ệu gói được tách ra t ừ tổ hợ p các kênh trong ô. Do đó tài nguyên vô tuy ến c ủa ô đượ c chia s ẻ cho t ất c ả các tr ạm di động GPRS c ũng nh ư các tr ạm di động không ph ải c ủa GPRS. Vi ệc s ắp x ếp các kênh v ật lý cho các d ịch v ụ chuy ển m ạch gói (GPRS) ho ặc các d ịch v ụ chuy ển m ạch kênh (GSM) có th ể đượ c thực hi ện m ột cách linh ho ạt ph ụ thu ộc vào t ải hi ện t ại, m ức độ ưu tiên c ủa các d ịch v ụ yêu c ầu và các khe th ời gian r ỗi. Th ủ t ục giám sát được thực hi ện để giám sát l ưu l ượ ng c ủa kênh PDCH trong ô. D ựa vào t ải hi ện t ại các kênh s ẽ đượ c ấn đị nh cho các d ịch v ụ GPRS v ới s ố l ượ ng kênh PDCH có th ể thay đổi. Các kênh v ật lý hi ện không s ử d ụng cho m ạng GSM có th ể đượ c ấn định thành các kênh PDCH để tăng số l ượ ng kênh cho các d ịch v ụ GPRS. Khi có yêu c ầu v ề tài nguyên vô tuy ến có m ức ưu tiên cao thì các kênh PDCH có thể được ấn định lại. 2.5.3. Kênh logic B ảng 2 – 4 ch ỉ ra các kênh logic d ữ li ệu gói được đị nh ngh ĩa trong GPRS. Các kênh logic này thì c ũng đượ c quy ước trong GSM, nó được phân thành hai lo ại: Các kênh l ưu lượ ng và các kênh báo hi ệu (hay kênh điề u khi ển), kênh báo hi ệu có th ể phân thành các 42Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN kênh nh ư kênh điều khiển quảng bá (PBCCH), kênh điề u khiển (PCCCH)và kênh điề u khi ển dành riêng gói (PDCCH). chung cho gói Bả ng 2 – 4: Các kênh logic trong GPRS.
Các kênh lưu lượng gói được dành tạ m thời cho MS. Kênh lưu lượ ng dữ liệu gói PDTCH được sử d ụng cho vi ệc truy ền s ố li ệu. Các thông tin báo hi ệu m ức thấp tươ ng ứng v ới m ột thuê bao được truy ền trên kênh PACCH. Các thông tin này bao g ồ m: Công nh ận s ố li ệu, phân b ổ ngu ồn l ực ho ặc trao đổi thông tin điề u khi ển công su ất
Kênh điề u khi ển qu ảng bá gói PBCCH là duy nh ất đó là kênh báo hi ệu điể m - đa điể m t ừ BSS t ới MS, nó được sử d ụng b ởi m ạng để gửi các b ản tin v ề thông tin qu ảng bá h ệ th ống t ới t ất c ả các cho thuê bao GPRS. PBCCH đưa ra các thông tin quảng bá quan tr ọng v ề các d ịch v ụ chuy ển m ạch kênh, vì v ậy máy di động GSM/GPRS không c ần ph ải l ắng nghe kênh BCCH.. 43 Nhóm kênh Kênh Ch ức n ăng H ướ ng Kênh l ưu l ượ ng Các kênh logic Kênh l ưu l ượ ng d ữ li ệu gói Kênh điề u khi ển qu ảng bá gói Kênh điề u khi ển chung gói (PCCCH) Các kênh điề u khi ển dành riêng cho gói PDTCH PBCCH PRACH PAGCH PPCH PNCH PACCH PTCCH L ưu l ượ ng d ữ li ệu gói Đ iề u khi ển qu ảng bá gói Truy c ập ng ẫu nhiên gói đ iề u khi ển truy c ập gói Tìm g ọi gói Thông báo gói Đ iề u khi ển k ết n ỗi gói Đ iề u khi ển đị nh th ời gói MS ↔ BSS MS ← BSS MS → BSS MS ← BSS MS ← BSS MS ← BSS MS ↔ BSS MS ↔ BSSKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Kênh điều khiể n chung cho gói PCCCH truyền thông tin báo hiệu cho chức năng đ iề u khi ển truy c ập m ạng, ví d ụ nh ư c ấp cho kênh vô tuy ến, điề u khi ển truy c ập thông th ườ ng. Kênh PCCCH bao g ồm b ốn kênh con là:
Kênh truy cập ngẫu nhiên gói (PRACH) được MS sử dụ ng để yêu cầu truy một ho ặc nhi ều kênh PDTCH cho đường lên. Kênh tìm g ọi gói (PPCH) được mạng s ử d ụng b ởi BSS để thông báo cho MS v ề việc truy ền gói trên đường xu ống. Kênh truy c ập gói PAGCH được m ạng s ử d ụng để cấp m ột ho ặc nhi ều kênh PTDCH cho MS. Kênh thông báo gói PNCH được mạng s ử d ụng để thông báo cho m ột nhóm các MS tr ước khi truy ền gói qu ảng bá ph ương th ức điể m - đa điể m (PTM – M).


Hình 2 – 6 chỉ ra nguyên lý việc cấp kênh đường lên. Một MS yêu cầu một kênh b ằng g ửi m ột yêu c ầu kênh gói (Packet Channel Request) trên kên h PRACH hoặc RACH. Sau đó BSS tr ả l ời trên kênh PAGCH ho ặc kênh AGCH. M ột yêu c ầu kênh gói đượ c hoàn thành, m ột l ưu l ượng kh ối t ạm th ời (TBF) được thi ết l ập, khi đó tài nguyên đượ c cấp cho MS và truy ền d ữ li ệu có th ể đượ c bắt đầ u. Trong khi truy ền, tr ạng thái cờ đườ ng lên (UFS) trong ph ần tiêu đề của các kh ối đườ ng xu ống đượ c ch ỉ ra ở các MS khác r ằng kênh PDTCH đường lên này đã đượ c sử d ụng. Ở ph ần nh ận, nh ận d ạng l ưu lượ ng t ạm th ời giúp t ập h ợp l ại gói d ữ li ệu. T ất c ả các gói d ữ li ệu đã đượ c truy ền đi TBF và tài nguyên vô tuy ến l ại đượ c giải phóng. Hình 2 – 7 minh ho ạ th ủ t ục th ực hi ện cho MS. MS BSS PPCH hoÆc PCH PRACH hoÆc RACH PAGCH hoÆc AGCH Kh«ng b¾t buéc PACCH Kh«ng b¾t buéc Hình 2 – 6: Cấ p cho kênh đường lên 44 Yªu cÇu kªnh gãi Yªu cÇu tµi nguyªn gãi Ph©n t¹m thêi gãi ChÊp nhËn tµi nguyªn gãiKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Kênh điều khiể n dành riêng cho gói (PDCH) là một kênh báo hiệu hai chiều theo ph ươ ng th ức điể m - điể m. PDCH có các kênh là PACCH và PTCCH. Kênh điề u khi ển k ết n ối gói (PACCH) nó luôn được cấp để kết h ợp v ới m ột hoặc nhi ều kênh PDTCH. Nó dùng để truy ền thông tin báo hi ệu liên quan t ới m ột MS c ụ thể nào đó. Kênh điề u khi ển định th ời gói (PTCCH) được sử d ụng cho vi ệc đồ ng b ộ khung. MS gử i trên ph ần đườ ng lên c ủa kênh PTCCH (PTCCH/U), truy c ập các c ụm t ới BTS. T ừ việc tr ễ c ủa các c ụm này, đưa ra giá tr ị chính xác cho vi ệc đị nh th ời có th ể nh ận được, giá tr ị này sau khi truy ền trên đường xu ống để thông tin cho MS. MS BSS PPCH hoÆc PCH PRACH hoÆc RACH PAGCH hoÆc AGCH PACCH Hình 2 – 7: Thủ t ục Truy ền gói t ới MS Vi ệc k ết h ợp các kênh logic c ủa chuy ển m ạch kênh và chuy ển m ạch gói c ũng có th ể th ực hi ện đượ c ở đ ây. N ếu PCCCH không thay đổi trong Cell, tr ạm di động GPRS có th ể s ử d ụng kênh CCCH c ủa chuy ển m ạch kênh trong GSM để ch ỉ ra vi ệc truyề n gói. H ơn th ế n ữa n ếu PBCCH không thay đổi, nó có th ể thu được nh ững thông tin cần thi ết c ủa h ệ th ống t ừ kênh BCCH. B ảng 2 – 5 ch ỉ ra chi ều dài kh ối và l ưu l ượng d ữ li ệu c ủa các kênh logic trong GPRS. Có b ốn s ự mã hoá khác nhau (CS – 1 đến CS – 4) được đị nh ngh ĩa cho truy ền d ữ li ệu trên kênh PDTCH. 45 Yªu cÇu t×m gäi gãi Ph©n t¹m thêi gãi Yªu cÇu kªnh gãi Tr¶ lêi t×m gäi gãiKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Bảng 2 – 5: Thuộc tính các kênh logic trong GPRS 2.5.4. Ánh xạ các kênh logic dữ li ệu gói vào trong các kênh vật lý Nh ư chúng ta đã bi ết là ánh x ạ các kênh logic GSM vào trong các kênh v ật lý được thực hi ện b ởi hai thành ph ần là: ánh x ạ trong mi ền t ần s ố và ánh x ạ trong mi ền th ời gian. ánh x ạ trong mi ền t ần s ố là d ựa trên s ố khung TDMA và các t ần s ố này được cấp cho BTS và MS. Ánh x ạ trong mi ền th ời gian là d ựa vào trong khi định ngh ĩa các cấ u trúc đa khung ph ức trên đầu m ỗi khung TDMA. C ấu trúc đa khung cho PDCH bao g ồm 52 khung TDMA (v ới m ỗi khung là 8 TS) đượ c ch ỉ ra trong hình 2 – 8. T ương ứng các TS c ủa PDCH ở b ốn khung TDMA liên ti ếp s ẽ t ạo thành m ột kh ối vô tuy ến (kh ối B0 – B11) hai khung TDMA được dành riêng cho vi ệc truy ền c ủa kênh PTCCH, và còn l ại hai khung là các khung r ỗi, m ột đa khung chi ếm m ột kho ảng th ời gian x ấp x ỉ 240 ms (52x4.615 ms), m ột kh ối vô tuy ến bao g ồm 456 bits. 46 Lo ại kênh T ốc độ dữ li ệu (kbps) Độ dài kh ối (bit) Kho ảng cách kh ối (ms) PDTCH (CS – 1) 9.05 181 - PDTCH (CS – 2) 13.4 268 - PDTCH (CS – 3) 15.6 312 - PDTCH (CS – 4) 21.6 428 - PACCH Thay đổi PBCCH Sx181.120 181 120 PAGCH Thay đổi 181 PNCH Thay đổi 181 PPCH Thay đổi 181 PRACH (8 bit c ụ m truy c ập) Thay đổi 8 PRACH (11 bit cụ m truy c ập) Thay đổi 11Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Phần ánh xạ các kênh logic vào trong khối B10 – B11 của đa khung có thể thay đổi từ kh ối này t ới kh ối khác và nó được điề u khi ển b ởi các thông s ố đượ c qu ảng bá trên kênh PBCCH. GPRS đã đư a ra định ngh ĩa v ới các TS có th ể đượ c sử d ụng b ởi m ột kênh logic. GPRS s ử d ụng c ấu trúc đa khung g ồm 52 khung. Trong 52 đa khung này, các khung th ứ 13 đều là khung tr ống. Các khung tr ống đượ c dùng để MS xác định mã nhận d ạng tr ạm g ốc, c ập nh ật đị nh th ời và đo m ức nhi ễu để ph ục v ụ m ục đích điề u khiển công su ất. Các khung còn l ại đượ c sử d ụng cho các kênh logic c ủa GPRS. Vi ệc s ử d ụng lạ i c ấu trúc 51 khung cho PCCCH c ũng đã đượ c chu ẩn hoá. Hình 2 – 8: Cấ u trúc đa khung vớ i 52 khung TDMA 2.5.5. Mã hoá kênh Hình 2 – 9 ch ỉ ra l ớp mã hoá c ủa kh ối RLC/MAC là mã hoá và s ắp x ếp vào trong 4 cụ m (4 burst). S ử d ụng mã hoá kênh để bảo v ệ d ữ li ệu gói khi truy ền ch ống l ại các l ỗi và th ực hi ện s ửa l ỗi tr ước (FEC). Công ngh ệ mã hoá kênh trong GPRS là khá gi ống vớ i dịch v ụ trong GSM thông th ường. M ột kh ối mã hoá ngoài, mã xoán trong và b ộ nén đượ c sử d ụng 47Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Khèi RLC/MAC §é dµi phô thuéc vµo lo¹i m· Côm burst th«ng thêng Hình 2 – 9: Lớp vật lý ở giao di ện vô tuyến, kết h ợp mã, chèn và định dạ ng cụ m K ết h ợp b ốn b ộ mã v ới các t ốc độ mã khác nhau được đư a ra. Các thông s ố b ộ mã hoá được đư a ra trong b ảng 2 – 6. K ết qu ả sau khi mã hoá cho ta được một kh ối 456 bit, hình 2 – 10 minh ho ạ quá trình mã hoá, được giải thích ng ắn g ọn trong ph ần d ưới đây. Bả ng 2 – 6: Mã hoá kênh cho kênh lư u l ượng trong GPRS Đầu tiên bộ mã hoá CS – 2, một trong tất cả 172 bit thông tin của khối RLC/MAC (268 bit v ới 3 bit c ờ tr ạng thái đường lên (USF)) được tạo thành 287 bit được sử d ụng ở m ột h ệ th ống mã kh ối…, và 16 bit ch ẵn l ẻ đượ c thêm vào. USF được sắp x ếp mã hoá vào 3 bit đầu tiên c ủa kh ối thông tin, ti ếp đế n là 6 bit thông tin h ệ th ống và cu ối cùng là 4 bit zero được thêm vào trong kh ối, các bit cu ối cùng c ần thi ết cho mã xo ắn ti ếp theo. 48 B ộ mã Mã hoá c ờ tr ạng thái đườ ng lên USF Thông tin các bit c ủa USF và BSC Bit ch ẵn l ẻ BSC Các bit cu ối Mã xoán ngoài Các bit tr ộn T ốc độ mã Tốc độ dữ li ệu (kbps) CS-1 3 181 40 4 456 0 1/2 9.05 CS-2 6 268 16 4 588 132 ≈ 2/3 13.4 CS-3 6 312 16 4 676 220 ≈3/4 15.6 CS-4 12 428 16 - 456 - 1 21.4 Tiªu ®Ò Bit th«ng tin BSC M· xo¾n 456, 588 hoÆc 676 bit NÐn Khèi v« tuyÕn 456 bit burst burst burst burst burstKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Hình 2 – 10: Mã hoá của các khối d ữ li ệu GPRS Mã xo ắn làm t ốc độ mã c ủa h ệ th ống ch ỉ còn b ằng 1/2 v ới kh ối th ứ 4 đượ c sử d ụng để tạo ra các đa th ức t ạo mã là: G0(d) = 1 + d3 + d4 G1(d) = 1 + d + d3 + d4 B ộ mã hoá này c ũng nh ư là b ộ mã hoá th ường đượ c sử d ụng trong GSM. Mã hoá có th ể th ực hi ện nh ư hình 2 – 11. ở đ ây đầu ra c ủa mã xoán có chi ều dài b ộ mã là 588 bit. Sau đó 132 bit được giảm đi k ết qu ả là trong kh ối vô tuy ến có chi ều dài là 456 bit. Nh ư v ậy t ốc độ mã hoá c ủa b ộ mã xo ắn là r = 6 + 268 + 16 + 4 » 2 456 3 G0(d) Cj V = 2 G1(d) Hình 2 – 11: Nguyên lý mã xoắn Mã hoá c ủa các kênh l ưu l ượ ng (PDTCH), m ột trong b ốn b ộ mã được lựa ch ọn, ph ụ thuộc vào ch ất l ượ ng tín hi ệu. Hai c ờ đượ c dựng lên trong m ột c ụm bình th ường đượ c chỉ ra v ới b ộ mã hoá ng ười sử d ụng. V ới điề u ki ện kênh r ất x ấu, CS – 1 t ạo ra t ốc độ mã là 9.05 kbit/s trên m ột TS, nh ưng nó là m ột b ộ mã hoá r ất đáng tin c ậy. V ới điều ki ện kênh t ốt h ơn mã xo ắn đượ c thực hi ện b ởi b ộ CS- 4 và chúng ta có th ể đạ t đượ c tốc độ lên t ới 21.4 kbit/s trên m ột TS. Do v ậy t ốc độ dữ li ệu t ối đa có th ể đạ t đượ c là 171.2 kbit/s trêm m ột khung TDMA. Trên th ực t ế nhi ều ng ười sử d ụng cùng chia s ẽ các TS, nh ư v ậy t ốc độ bit s ẽ th ấp h ơn nhi ều v ới nh ững ng ười sử d ụng khác nhau. H ơn th ế nữ a ch ất l ượ ng c ủa kênh vô tuy ến ch ắc ch ắn không luôn cho phép s ử d ụng b ộ mã CS – 4 (hay CS – 4 không h ỗ tr ợ cho t ất c ả các đầu cu ối di động ho ặc b ởi ch ức n ăng m ạng), tố c độ dữ li ệu thay đổi ph ụ thu ộc vào nhi ều ng ười sử d ụng trên t ổng l ưu l ượ ng hi ện t ại củ a m ột ô (nh ư s ố ng ười sử d ụng và cùng v ới nh ững đặc điể m l ưu l ượng), b ộ mã s ử 49 Di NÐn m· M· xo¾n ChÌn vµo cuèi bit M· hãa tríc USF Khèi m· hãaKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN dụng và nhóm khe thời gian được sử dụng bởi MS. Tốc độ dữ li ệu từ 10 đến 50 kbit/s là giá tr ị đ áng tin c ậy. 2.6. Quản lý di động GPRS Các giao th ức qu ản lý di động l ớp ba (L3MM) được sử d ụng để hỗ tr ợ d ịch v ụ di độ ng luân phiên, độc lập c ủa thuê bao. Trong GPRS, các ch ức n ăng qu ản lý di động bao hàm c ả s ự kh ởi t ạo d ịch v ụ và khung giao th ức d ữ li ệu gói (PDP), c ũng nh ư giám sát v ị trí của thuê bao. 2.6.1. Các trạ ng thái của trạ m di độ ng Tồn t ại ba tr ạng thái c ủa tr ạm di động (MS) trong GPRS đó là: Tr ạng thái r ỗi, ch ờ và sẵn sàng (Idle, standby và ready) được biết nh ư hình d ưới đây: GPRS Hình 2 - 12: Sơ đồ tr ạng thái củ a MS trong GPRS
Trong tr ạng thái r ỗi – Idle, tr ạm di động có th ể th ực hi ện l ựa ch ọn m ạng PLMN, lự a ch ọn cell GPRS. Tuy nhi ện vi ệc qu ản lý di động và các n ội dung định tuyến không kích ho ạt trong tr ạm di động và SGSN. Tr ạm di động có th ể ch ỉ nh ận số li ệu point to multipoint – multicast (PTM – M).
Tr ạng thái ch ờ – standby: Là tr ạng thái mà các tr ạm di động bình th ường sẵn sàng cho truy ền s ố li ệu. Trong tr ạng thái Standby, n ội dung qu ản lý di động gi ữa MS và SGSN được kích ho ạt. MS th ường xuyên thông tin cho SGSN v ề sự thay đổi từ vùng định tuy ến này đến m ột vùng định tuy ến khác. 50 RỖI nhập GPRS rời mạng TRUYỀN Tạm dừng Trạng thái truyền đọc dữ liệu CHỜKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN
Trạng thái ready là trạ ng thái mà máy di độ ng đang thuộc một vùng định tuyế n nào đó có th ể là ở m ột cell ho ặc m ột vùng định v ị đượ c đị nh ngh ĩa b ởi các nhà khai thác. MS có th ể nh ận tìm g ọi đố i v ới chuy ển m ạch kênh, c ũng nh ư là tìm gọi đố i v ới cu ộc g ọi gói d ữ li ệu (Data call) trong d ịch v ụ point – to – point GPRS (PTP - G) và point – to – multipoint GPRS (PTM – G). Hơn n ữa s ự chấp nh ận s ố li ệu PTP – M là có th ể. Khi MS s ẵn sàng g ửi ho ặc nh ận s ố li ệu (tr ừ PTP – M), nó ph ải ở vào tr ạng thái s ẵn sàng – Ready, vi ệc nh ận d ữ li ệu có th ể không cần th ủ t ục tìm g ọi, b ởi vì m ạng bi ết v ị trí c ủa MS đến t ừng cell. MS th ường xuyên báo tin cho SGSN khi nó di chuy ển gi ữa các cell. Tr ạng thái Ready được bảo v ệ b ởi m ột b ộ đị nh th ời (timer). Timer thi ết l ập l ại m ỗi khi MS nh ận hoặc truy ền đi m ột gói. Khi nh ận ho ặc truy ền xong m ột gói, MS s ẽ tr ở l ại tr ạng thái Standby. Vi ệc thay đổi tr ạng thái t ừ Standby sang Ready có th ể đượ c kh ởi tạo b ở i m ạng. S ử d ụng th ủ t ục tìm g ọi, điề u này được sử d ụng khi có s ố li ệu được gử i t ới MS. Khi MS có s ố li ệu để gửi, nó có th ể kh ởi t ạo vi ệc chuy ển d ữ li ệu ngay l ập t ức và tr ạng thái s ẽ chuy ển t ự độ ng t ừ Standby sang Ready. 2.6.2. Quả n lý vị trí trạ m di độ ng Ở tr ạng thái r ỗi, tr ạm di động không c ập nh ật v ị trí t ức là v ị trí c ủa tr ạm di động trên m ạng là không xác định. Còn ở tr ạng thái s ẵn sàng tr ạm di động báo cho SGSN mỗi khi chuy ển đế n m ột ô m ới. Để qu ản lý v ị trí c ủa tr ạm di động ở tr ạng thái s ẵn sàng, vùng định v ị GPRS (LA) được chia thành m ột s ố vùng định tuy ến (RA). M ột vùng định tuyến th ường g ồm m ột s ố ô. Ch ỉ khi tr ạm di động chuy ển sang m ột vùng định tuyến m ới thì tr ạm di động thông báo cho SGSN, khi chuy ển sang m ột ô m ới thì không cần thông báo cho SGSN. Để có th ể tìm ô hi ện t ại c ủa tr ạm di động ở tr ạng thái ch ờ, c ần sử dụng kênh tìm g ọi. Còn đối v ới tr ạm di động ở tr ạng thái s ẵn sàng thì không c ần sử dụng kênh tìm g ọi. M ỗi khi tr ạm di động chuy ển t ới m ột vùng định tuy ến m ới, tr ạm di động g ửi “yêu cầu c ập nh ập khu v ực đị nh tuy ến” t ới SGSN. B ản tin này ch ứa thông tin nh ận d ạng khu v ự c định tuy ến (RAI) c ủa khu v ực định tuy ến c ũ. H ệ th ống tr ạm g ốc BSS thêm nhận d ạng ô (CI) c ủa ô m ới để từ đ ó SGSN có th ể tìm th ấy RAI m ới. Ta có th ể đư a ra hai trườ ng h ợp c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến x ẩy ra nh ư sau:
C ập nh ật khu v ực định tuy ến trong n ội b ộ SGSN: Tr ạm di động di chuy ển t ới khu v ực định tuy ển m ới m ằm ở cùng m ột SGSN v ới khu v ực định tuy ến c ũ. Trong tr ường h ợp này, SGSN đã l ưu tr ữ s ẵn h ồ s ơ thuê bao c ần thi ết và có th ể gán nhận d ạng thuê bao di động t ạm th ời gói (P – TMSI) cho thuê bao (“ch ấp 51Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN nhận cập nhật khu vực định tuyế n ’’). Do khung định tuyế n không đổi, không cần thiêt ph ải thông báo cho các ph ần t ử khác c ủa m ạng nh ư GGSN ho ặc HLR.
C ập nh ật khu v ực định tuy ến gi ữa các SGSN: khu v ực định tuy ến m ới được qu ản lý b ởi m ột SGSN khác. SGSN m ới nh ận th ấy tr ạm di động đã d ịch chuy ển tớ i khu v ực c ủa nó và yêu c ầu SGSN c ũ g ửi khung giao th ức d ữ li ệu gói (PDP) củ a thuê bao. Sau đó, SGSN m ới thông báo cho các GGSN có liên quan v ề khung định tuyế n mới của thuê bao. Ngoài ra, HLR và MSC/VLR (nếu cũ ng s ẽ đượ c thông báo v ề SGSN m ới c ủa thuê bao. 2.6.2.1. C ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến trong n ội b ộ SGSN D ướ i đây là mô t ả th ủ t ục c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến trong n ội b ộ SGSN: cần) 1. Yêu cầu c ập nhậ 4. Hoàn thành cập nhật khu vực định tuy ến Thủ tục bắt buộc Tuỳ chọn hoặ c có điều kiện Hình 2 – 13: Thủ t ục cập nh ật khu vự c định tuyến trong n ội b ộ SGSN Tr ạm di động g ửi yêu c ầu c ập nh ật khu v ực định tuy ến đế n SGSN. Yêu c ầu cập nh ật khu v ực định tuy ến SGSN ch ứa thông tin v ề khu v ực định tuy ến c ũ và s ố P – TMSI c ũ. Phân h ệ tr ạm g ốc s ẽ thêm vào yêu c ầu c ập nh ật khu v ực đị nh tuyến nh ận d ạng v ề ô mà t ừ đ ó BSS nh ận đượ c bản tin và sau đó chuy ển yêu c ầu cập nh ật khu v ực đị nh tuy ến t ới SGSN. Các ch ức n ăng an ninh nh ư xác th ực và mã hoá có th ể đượ c thực hi ện. SGSN xác nh ận s ự hi ện di ện c ủa tr ạm di động t ại khu v ực đị nh tuy ến m ới. N ếu do gi ới h ạn thuê bao theo vùng, tr ạm di động không được phép nh ập m ạng t ại khu v ự c đị nh tuy ến m ới ho ặc l ỗi ki ểm tra thuê bao, SGSN s ẽ t ừ ch ối c ập nh ật khu v ực 1. 2. 3. 52 SGSN MS BSS 1. Yêu c ầu c ập nh ậ t khu vự c đị nh tuy ến 2. Các ch ức năng an ninh 3. Ch ấp nh ận c ập nh 4. Hoàn thành c ập ật khu v ực đị nh tuy ếnKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN định tuyế n cho trạ m di động. Nếu như tất cả các phần kiể m tra đều thành công, SGSN s ẽ c ập nh ật khung qu ản lý di động c ủa tr ạm di động. M ột s ố P – TMSI m ới sẽ đượ c ấn định. B ản tin c ập nh ật khu v ực định tuy ến đượ c gửi tr ả v ề tr ạm di độ ng. Trong b ản tin ch ấp nh ận này bao g ồm c ả s ố P – TMSI. 4. Sau khi s ố P – TMSI được ấn định t ại tr ạm di động, tr ạm di động s ẽ xác nh ận s ố P – TMSI m ới b ằng b ản tin hoàn thành c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến. 2.6.2.2. C ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến gi ữa các SGSN Hình 2 – 14 mô t ả th ủ t ục c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến khi tr ạm di động t ừ khu v ực SGSN này sang khu v ực SGSN khác. 1. Trạm di độ ng gửi yêu cầu cập nhật khu vực định tuyế n tới SGSN mới. Yêu cầu cập nh ật khu v ực đị nh tuy ến ch ứa các thông tin v ề khu v ực đị nh tuy ến c ũ và s ố P –TMSI c ũ. Phân h ệ tr ạm g ốc BSS s ẽ thêm vào yêu c ầu c ập nh ật khu v ực định tuy ến nh ận d ạng v ề ô mà t ừ đ ó BSS nh ận đượ c bản tin và sau đó chuy ển yêu cầu c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến t ới SGSN. SGSN m ới g ửi yêu c ầu khung SGSN t ới SGSN c ũ để lấy các khung qu ản lý di độ ng và khung giao th ức d ữ li ệu gói cho tr ạm di động. SGSN c ũ s ẽ ki ểm tra s ố P –TMSI c ũ và b ản tin tr ả l ời s ẽ báo l ỗi n ếu nh ư s ố P –TMSI không trùng v ới s ố P –TMSI l ưu trong SGSN c ũ. Khi đó, SGSN b ắt đầ u th ực hi ện các ch ức n ăng an ninh. N ếu nh ư ch ức n ăng xác th ực tr ạm di động xác nh ận tính đúng đắn c ủa trạm di động. SGSN m ới s ẽ g ửi b ản tin yêu c ầu khung SGSN t ới SGSN c ũ. N ếu số P –TMSI chính xác ho ặc SGSN đã xác th ực xong tr ạm di động, SGSN c ũ s ẽ trả l ời SGSN m ới b ằng b ản tin tr ả l ời khung SGSN. N ếu nh ư tr ạm di động không được SGSN c ũ nh ận bi ết, SGSN c ũ s ẽ g ửi b ản tin báo l ỗi t ươ ng ứng. SGSN c ũ l ưu địa ch ỉ c ủa SGSN m ới để cho phép SGSN chuy ển các gói d ữ li ệu tớ i SGSN m ới. SGSN c ũ b ắt đầ u b ộ đế m và d ừng truy ền khi k ết thúc phiên làm vi ệc trên đường xu ống. Các ch ức n ăng an ninh nh ư xác th ực và mã hoá được thực hi ện SGSN m ới g ửi b ản tin xác nh ận khung SGSN t ới SGSN c ũ. B ản tin s ẽ thông báo cho SGSN c ũ v ịêc SGSN m ới đã s ẵn sàng nh ận các gói d ữ li ệu c ủa các khung giao th ức d ữ li ệu gói đã đượ c kh ởi t ạo. SGSN c ũ s ẽ đ ánh d ấu trong khung c ủa nó v ề MSC/VLR và các thông tin trong các GGSN và HLR là chính xác. SGSN c ũ s ẽ k ết n ối t ời MSC/VLR, các GGSN và HLR để cập nh ật khi tr ạm di động b ắt đầ u th ủ t ục c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến tr ở l ại SGSN c ũ tr ướ c 2. 3. 4. 53SGSN Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN khi kết thúc thủ tục cập nhật khu vực định tuy ến hiện t ại. nếu như các chức năng an ninh không xác định đượ c tính đúng đắn c ủa tr ạm di động, th ủ t ục c ập nhật vùng định tuy ến s ẽ b ị t ừ ch ối và SGSN m ới s ẽ g ửi b ản tin báo t ừ ch ối đến SGSN c ũ. SGSN c ũ s ẽ ti ếp t ục t ươ ng t ự nh ư b ản tin yêu c ầu khung SGSN ch ưa bao gi ờ nh ận đượ c. 1. Yêu cầu c ập nhật khu vực định tuy ến 2. Yêu c ầu khung SGSN 2. Tr ả l ời yêu c ầu khung SGSN 3. Các ch ức n ăng an ninh 4. Xác nhận khung 5. Truy ền gói 6. Yêu c ầu c ập nh ật khung giao th ức d ữ li ệu gói 6. Tr ả l ời yêu c ầu c ập nh ật khung giao th ức d ữ li ệu gói 7. C ập nh ật v ị trí 8. Xoá định v ị 8. Xác nh ận xoá định v ị 9. Nh ập d ữ li ệu thuê bao 9. Xác nh ận nh ập d ữ li ệu thuê bao 10. Xác nh ận c ập nh ật đị nh v ị 11. Ch ấp nh ận c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến 12. Hoàn thành c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến Thủ tục bắt buộc Thủ tục tuỳ chọn hoặc có điều kiện Hình 2 – 14: Thủ t ục nh ập m ạng khu vự c định tuyến gi ữa các SGSN 5. SGSN c ũ s ẽ chuy ển các gói d ữ li ệu trong b ộ đệ m t ới SGSN m ới. Các gói d ữ liệu s ẽ đượ c nh ận t ừ GGSN để chuy ển t ới SGSN m ới cho t ới khi b ộ đế m ở b ướ c 2 d ừng đếm. D ữ li ệu gói đã đượ c gửi t ới tr ạm di động ở ch ế độ xác nh ận cũ ng nh ư v ới s ố khung LLC, được gửi ở ph ần đoạn cu ối c ủa khung d ữ li ệu gói. Sau 54 HLR GGSN SGSN SGSN BSS MSKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN khi bộ đếm ở bước 2 đã dừ ng đếm, khi đó không có dữ liệu gói mới nào được g ử i t ới SGSN m ới. SGSN m ới g ửi b ản tin yêu c ầu c ập nh ật khung giao th ức d ữ li ệu gói t ới các GGSN có liên quan. Các GGSN s ẽ đượ c cập nh ật các tr ường khung giao th ức dữ li ệu gói và tr ả l ời b ằng b ản tin tr ả l ời yêu c ầu c ập nh ật khung giao th ức d ữ liệu gói. SGSN m ới thông báo cho HLR v ề vi ệc thay đổi SGSN b ằng cách g ửi b ản tin cập nh ật đị nh v ị t ới HLR. HLR g ửi b ản tin xoá định v ị t ới SGSN c ũ. N ếu b ộ đế m trong b ước 2 không có, SGSN c ũ s ẽ xoá các khung qu ản lý di động và khung giao th ức d ữ li ệu gói. N ếu có b ộ đế m ở b ướ c 2, các khung trên s ẽ đượ c xoá khi b ộ đế m d ừng đếm. Khi đó, SGSN c ũ s ẽ k ết thúc vi ệc truy ền d ữ li ệu gói. Đồng th ời điề u này cho phép SGSN c ũ gi ữ l ại các khung qu ản lý di động và khung giao th ức d ữ li ệu gói để đề phòng tr ường h ợp khi tr ạm di động b ắt đầ u th ủ t ục c ập nh ật khu v ực định tuy ến SGSN khác tr ước khi k ết thúc th ủ t ục c ập nh ật khu v ực định tuy ến hi ện tạ i. SGSN c ũ s ẽ xác nh ận b ằng b ản tin xác nh ận xoá định v ị. HLR g ửi d ữ li ệu v ề thuê bao để nh ập vào SGSN m ới. SGSN m ới s ẽ ki ểm tra sự hi ện di ện c ủa tr ạm di động trong khu v ực đị nh tuy ến m ới. N ếu do vi ệc gi ới hạn thuê bao theo khu v ực, tr ạm di động không được phép nh ập m ạng vào khu v ực định tuy ến, SGSN s ẽ t ừ ch ối yêu c ầu c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến b ằng nguyên nhân gây l ỗi và g ửi b ản tin xác nh ận nh ập d ữ li ệu thuê bao t ới HLR. N ếu m ọi phép ki ểm tra đều thành công, SGSN s ẽ t ạo nên khung qu ản lý di động cho tr ạm di động và g ửi b ản tin xác nh ận vi ệc nh ập d ữ li ệu thuê bao t ới HLR. 6. 7. 8. 9. 10. HLR xác nhận việc cập nhật định vị bằng cách gửi bản tin xác nhận cập nhật đị nh v ị t ới SGSN m ới. 11. SGSN m ới s ẽ ki ểm tra s ự hi ện di ện c ủa tr ạm di động trong khu v ực đị nh tuyến m ới. N ếu do vi ệc gi ới h ạn thuê bao chuy ển vùng, tr ạm di động không được phép nhập m ạng trong khu v ực định tuy ến ho ặc vi ệc ki ểm tra thuê bao không thành công, SGSN s ẽ g ửi b ản tin t ừ ch ối c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến cùng vớ i nguyên nhân l ỗi t ươ ng ứng. N ếu t ất c ả các ki ểm tra đều thành công, SGSN m ới sẽ t ạo các khung qu ản lý di động và khung giao th ức d ữ li ệu gói t ới tr ạm di độ ng. SGSN m ới tr ả l ời tr ạm di động b ằng b ản tin ch ấp nh ận c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến. 55Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 12. Trạm di động xác nhận việ c nhận số P –TMSI mới cùng với bản tin hoàn thành cập nh ật khu v ực định tuy ến. N ếu b ản tin hoàn thành c ập nh ật khu v ực định tuy ến xác nh ận vi ệc nh ận d ữ li ệu gói được chuy ển t ới t ừ SGSN c ũ, d ữ li ệu gói sẽ đượ c từ ch ối b ở SGSN m ới. Tóm l ại hai m ức qu ản lý v ị trí c ủa GPRS: Qu ản lý chuy ển vùng h ẹp đượ c thực hi ện b ở i SGSN cho phép l ưu tr ữ thông tin v ề khu v ực đị nh tuy ến hi ện t ại ho ặc ô hi ện t ại c ủa trạm di động và qu ản lý chuy ển vùng r ộng cho phép l ưu tr ữ thông tin v ề SGSN hi ện tạ i củ a tr ạm di động trong HLR, VLR, GGSN. 2.6.3. Thủ tục nhập m ạng (Attach) Khi thuê bao GPRS mu ốn phát ho ặc nh ận d ữ li ệu thì nó th ực hi ện th ủ t ục nhập m ạng. Thao tác nh ập m ạng GPRS để báo cho m ạng bi ết v ề s ự có m ặt c ủa MS trên m ạng. Trong quá trình th ực hi ện th ủ t ục nh ập m ạng (có th ể là GPRS nh ập m ạng, IMSI nh ập m ạng ho ặc k ết h ợp GPRS/IMSI). Sau khi MS th ực hi ện thao tác nh ập m ạng thì MS chuy ển sang tr ạng thái s ẵn sàng và khung qu ản lý di động đượ c thi ết l ập trong MS và SGSN. MS sau khi đã nh ập m ạng c ũng có th ể nh ận SMS qua GPRS và tìm g ọi qua GSN. Tr ạm di động có th ể kh ởi t ạo khung giao th ức d ữ li ệu gói (PDP context) là m ột thao tác bắt bu ộc khi MS mu ốn nh ận và g ửi d ữ li ệu GPRS. Đố i với thuê bao s ử d ụng đồng th ời c ả d ịch v ụ chuy ển m ạch kênh và chuy ển m ạch gói thì có th ể k ết h ợp c ả hai th ủ t ục nh ập m ạng GPRS và IMSI. Hình d ưới đây mô t ả thủ t ục nh ập m ạng GPRS t ừ MS. X¸c thùc 3. CËp vÞ trÝ 5. Hoµn thµnh nhËp m¹ng Hình 2 – 15: Mô tả th ủ tục nh ập m ạng t ừ MS 1. Tr ạm di động (MS) b ắt đầ u th ủ t ục nh ập m ạng b ằng cách truy ền m ột b ản tin yêu cầu nh ập m ạng đến SGSN. B ản tin yêu c ầu nh ập m ạng này ch ứa thông tin về tr ạm di động. 56 HLR GGSN 2. X¸c nhËt MS BSS SGSN 1. Yªu cÇu nhËp m¹ng 2. X¸c 4. ChÊp nhËn thùc nhËp m¹ng 5. Hoµn thµnKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 2. Nếu khung quả n lý di động (MMC) đã tồn tại trên mạng, cần sử dụng chức năng xác th ực. Ch ức n ăng xác th ực c ũng đượ c sử d ụng trong tr ường h ợp đã đạ t tối đa số tr ạm di động nh ập m ạng. Sau khi đã ấn định s ố nh ận d ạng thuê bao di động tạ m th ời gói P – TIMSI, n ếu nh ư m ạng s ử d ụng ch ức n ăng mã hoá, ch ế độ mã hoá s ẽ đượ c lựa ch ọn. N ếu nh ư tr ạm di động sau khi đã nh ập m ạng GPRS mà thay đổi SGSN, hoặc trong tr ường h ợp nh ập m ạng đầu tiên c ủa tr ạm di động. SGSN s ẽ thông báo cho HLR c ập nh ật v ị trí c ủa tr ạm di động. HLR sau đó s ẽ thông báo cho SGSN cũ nếu nh ư tr ạm di động thay đổi SGSN. SGSN l ựa ch ọn kênh vô tuy ến và g ửi b ản tin ch ấp nh ận nh ập m ạng đến tr ạm di độ ng, s ố P – TIMSI s ẽ đượ c gửi kèm n ếu nh ư SGSN ấn định m ột s ố P – TIMSI m ới. N ếu s ố P – TIMSI thay đổi, tr ạm di động s ẽ thông báo cho SGSN bi ết v ề việc nh ận s ố P – TIMSI b ằng b ản tin hoàn thành nh ập m ạng. 3. 4. 5. 2.6.4. Thủ tục rờ i m ạng Tươ ng t ự nh ư là nh ập m ạng, có ba lo ại r ời m ạng c ơ b ản là: R ời m ạng IMSI, r ời mạng GPRS và k ết h ợp r ời m ạng GPRS và IMSI. Riêng k ết h ợp r ời m ạng GPRS và IMSI ch ỉ có th ể b ắt đầ u t ừ tr ạm di động MS. 2.6.4.1. Mô t ả th ủ t ục r ời m ạng t ừ tr ạm di động Dướ i đây mô t ả quá trình r ời m ạng t ừ tr ạm di động 2. Yªu cÇu xãa khung giao thøc d÷ liÖu gãi (P 2. Tr¶ lêi yªu xãa khung giao thøc d÷ liÖu gãi (PDP) 3. ChÊp nhËn rêi m¹ng Thñ tôc tïy chän hoÆc cã ®iÒu kiÖn Thñ tôc b¾t buéc Hình 2 – 16: Thủ t ục r ời m ạng GPRS từ tr ạm di động 1. Tr ạm di động r ời m ạng b ằng cách g ửi yêu c ầu r ời m ạng t ới SGSN hi ện t ại. Yêu cầu r ời m ạng ch ứa thông tin v ề lo ại r ời m ạng (là r ời m ạng GPRS, IMSI hay k ết 57 GGSN DP) cÇu MS BSS SGSN 1. Yªu cÇu rêi m¹ng 3. ChÊp nKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN hợp GPRS/IMSI) và thông tin về việc rời mạ ng có phải do tắt máy di động hay không. 2. N ếu nh ư lo ại r ời m ạng là GPRS, khung giao th ức d ữ li ệu gói đã đượ c kh ởi t ạo tạ i GGSN s ẽ đượ c xoá b ởi SGSN b ằng cách g ửi yêu c ầu xóa khung giao th ức dữ liệu gói t ới GGSN. GGSN s ẽ tr ả l ời b ằng b ản tin tr ả l ời yêu c ầu xóa khung giao th ức d ữ li ệu gói. 3. N ếu nh ư vi ệc r ời m ạng là do t ắt máy di động thì SGSN s ẽ g ửi b ản tin ch ấp nhận rờ i m ạng t ới tr ạm di động. 2.6.4.2. Th ủ t ục r ời m ạng t ừ HLR B ộ ghi định v ị th ường trú HLR s ử d ụng th ủ t ục r ời m ạng t ừ HLR để khai thác mạng, nó có th ể th ực hi ện yêu c ầu xóa khung qu ản lý di động và khung giao th ức dữ liệu gói (khung MM và khung PDP) c ủa thuê bao t ại SGSN. Th ủ t ục r ời m ạng GPRS từ HLR được mô t ả nh ư ở d ướ i đây: 1. Xoá định vị 3. Xoá khung giao thức 3. Yêu cầu xoá khung giao 5. Xác nhận xoá định vị Thủ tục bắt bu ộc Tuỳ chọn hoặc có điều kiện Hình 2 – 17: Thủ t ục r ời m ạng GPRS từ HLR 1. N ếu HLR mu ốn xóa ngay l ập t ức khung qu ản lý di động và khung giao th ức d ữ liệu gói c ủa thuê bao t ại SGSN. HLR s ẽ g ửi b ản tin xóa định v ị t ới SGSN. 58 GGSN HLR 1. Xoá đị 3. Xoá dữ li ệu gói 3. Yêu c th ức dữ li ệu gói 5. Xác SGSN MS 2. yêu c ầu r ời m ạng 4. Ch ấp nh ận r ời m ạng BSSKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 2. SGSN thông báo cho trạm di độ ng biết trạ m di độ ng đã bị rời mạng bằng cách g ử i b ản tin yêu c ầu r ời m ạng t ới tr ạm di động. Khung giao th ức d ữ li ệu gói đã đượ c kh ởi t ạo và đang ho ạt độ ng t ại SGSN c ủa trạm di động s ẽ b ị xóa b ởi b ản tin yêu c ầu xóa khung giao th ức d ữ li ệu gói từ SGSN t ới GGSN. GGSN s ẽ xác nh ận vi ệc xóa khung giao th ức d ữ li ệu gói b ằng cách gửi b ản tin tr ả l ời yêu c ầu xóa khung giao th ức d ữ li ệu gói. Tr ạm di động g ửi b ản tin tr ả l ời ch ấp nh ận r ời m ạng t ới SGSN ngay sau khi nh ận đượ c yêu c ầu r ời m ạng. SGSN xác nh ận vi ệc xóa khung qu ản lý di động và khung giao th ức d ữ li ệu gói b ằng b ản tin xác nh ận xóa định v ị. 3. 4. 5. 2.6.5. Kích hoạ t giao thứ c d ữ li ệu gói – PDP Sau th ủ t ục nh ập m ạng, MS th ực hi ện th ủ t ục kích ho ạt giao th ức d ữ li ệu gói. Thông th ườ ng MS yêu c ầu m ạng kích ho ạt m ột PDP v ới m ột ch ất l ượ ng d ịch v ụ nào đó. Tuy nhiên, PDP c ũng có th ể đượ c mạng yêu c ầu MS kích ho ạt. Trong quá trình kích hoạt PDP, b ộ đị nh tuy ến ở GGSN c ũng đượ c kích ho ạt. Vi ệc định tuy ến gi ữa SGSN và GGSN được th ực hi ện b ằng cách kích ho ạt chuy ển t ải (tunnelling) gi ữa SGSN và GGSN. PDP có được kích ho ạt cho các địa ch ỉ c ố đị nh ho ặc đị a ch ỉ độ ng. Sau khi th ực hiện nh ập m ạng và kích ho ạt PDP, MS có th ể g ửi nh ận thông tin điể m - điể m ho ặc đ iể m - đa điể m. 2.7. Đặc tính truyền tải và hiệu chỉnh công suất phát Các b ản tin trên giao di ện vô tuy ến đượ c truy ền trên các kh ối vô tuy ến. M ỗi kh ối vô tuy ến đượ c ghép xen 4 c ụm. Kh ối vô tuy ến bao g ồm ph ần tiêu đề cho qu ản lý truy cập trung gian MAC, ph ần thông tin ch ứa s ố li ệu ho ặc thông tin báo hi ệu và m ột chu ỗi kiểm tra kh ối. Có b ốn ph ương pháp mã hoá khác nhau:


CS – 1 có tốc độ 9.05 kbps/1 timeslot, tốc độ dữ li ệu 8 kbps/1 timeslot. CS – 2 có t ốc độ 13.4 kbps/1 timeslot, t ốc độ dữ li ệu 12 kbps/1 timeslot. CS – 3 có t ốc độ 15.6 kbps/1 timeslot, t ốc độ dữ li ệu 14.4 kbps/1 timeslot.
CS – 4 có tốc độ 21.4 kbps/1 timeslot, tốc độ dữ li ệu 20 kbps/1 timeslot. Vi ệc quy ết đị nh ph ương pháp mã hoá nào ph ụ thu ộc vào tình tr ạng c ủa m ạng, hay cụ th ể là ch ất l ượ ng c ủa đườ ng vô tuy ến gi ữa máy di động và tr ạm thu phát. N ếu chất lượ ng đườ ng vô tuy ến kém, nhi ễu nhi ều, m ức độ ch ắc ch ắn không cao m ạng s ẽ s ử d ụng 59Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN CS – 1. Khi đó tốc độ truyền chỉ là 9.05 kbps trên mỗi timeslot. Nếu chất lượ ng đường truy ền t ốt, m ạng s ẽ s ử d ụng CS – 3 ho ặc CS – 4 để đạ t tốc độ tốt nh ất, khi đó t ốc độ truy ền có th ể đạ t đượ c 21.4 kbps cho m ỗi timeslot được sử d ụng. Hình 2 – 18: Tố c độ dữ li ệu vớ i các phươ ng pháp mã hoá GPRS Việc truy ền d ẫn t ốc độ cao được thực hi ện b ằng cách s ử d ụng nhi ều kênh l ưu l ượ ng dữ li ệu gói. B ằng cách này t ốc độ trên đường truy ền (v ề m ặt lý thuy ết) có th ể lên t ới 171.2 kbps khi s ử d ụng t ất c ả 8 kênh c ủa sóng mang vô tuy ến. Nh ưng trên th ực t ế ch ỉ sử d ụng CS – 1, CS – 2 ho ặc CS – 3 còn CS – 4 ch ưa đượ c sử d ụng. Nh ư v ậy t ốc độ th ực t ế c ủa GPRS ch ỉ có th ể đạ t đượ c tới 115.2 kbps. Tuy nhiên, dung l ượng c ủa m ạng cũ ng nh ư kh ả n ăng s ử d ụng nhi ều khe th ời gian c ủa MS c ũng có th ể gi ới h ạn m ột m ức tố c độ th ấp h ơn. MS ph ải th ực hi ện vi ệc đo m ức tín hi ệu c ủa cell ph ục v ụ và các cell lân c ận. Cấ u trúc cell phân c ấp có th ể đượ c hỗ tr ợ b ằng cách thi ết l ập m ức độ ư u tiên riêng cho m ỗi mức phân c ấp. D ựa trên các phép đo này, MS s ẽ xác định cell có th ứ h ạng cao nh ất t ừ lớ p ưu tiên cao nh ất, v ới điề u ki ện là c ường độ tín hi ệu nh ỏ nh ất thu được ph ải tho ả mãn l ớp ưu tiên đó. Bên c ạnh đó m ạng c ũng có th ể yêu c ầu MS ch ọn m ột cell nào đó mà mạng yêu c ầu. Vi ệc xác định các tham s ố th ời gian định th ời (TA) c ũng c ần thi ết cho vi ệc truy ền các kh ối vô tuy ến. M ạng s ẽ ướ c tính m ột giá tr ị TA ban đầu t ừ b ản tin yêu c ầu kênh gói. Giá tr ị này s ẽ đượ c sử d ụng cho vi ệc truy ền d ữ li ệu uplink cho đến khi c ần ph ải c ập 60 GPRS CS – 1 9.05 kbps CS – 2 13.4 kbps CS – 3 15.6 kbps CS – 4 21.4 kbps Header + Protection 20 14.4 12 8Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN nhật lại TA. Trong quá trình truyền dữ liệu uplink, MS sẽ phát các cụm truy cập theo chu k ỳ v ới các n ội dung quy định. Các c ụm truy c ập s ẽ đượ c phát trong th ời gian c ủa khung r ỗi trong đa khung. M ạng s ẽ c ập nh ật giá tr ị TA d ựa trên các c ụm truy c ập và chuy ển giá tr ị này t ới MS. Vi ệc t ối ư u hoá b ăng t ần và tiêu th ụ ngu ồn điệ n c ũng đượ c thực hi ện b ởi các th ủ t ục điề u khi ển công su ất. Thu ật toán điề u khi ển công su ất uplink s ử d ụng ph ương pháp điều khi ển công su ất vòng đóng/m ở k ết h ợp. MS nh ận các tham s ố đ iề u khi ển công su ất từ m ạng trong các b ản tin qu ảng bá ho ặc b ản tin gán kênh và đo c ường độ tín hi ệu t ừ kênh qu ảng bá (khi không phát) ho ặc các kênh d ữ li ệu gói (khi phát). D ựa trên các tham s ố đo đạ c này, MS xác định m ột m ức công su ất ho ặc m ức công su ất t ối đa mà nó có th ể phát. Thuật toán điề u khi ển công su ất uplink được cho b ởi công th ức: Pch = min(ΓCH – αC, Pmax) Với: ΓCH: Tham s ố đ iề u khi ển công su ất theo kênh và MS, được gửi t ới MS trong bản tin hi ệu ch ỉnh công su ất. Giá tr ị ΓCH m ới có th ể đượ c gửi t ới MS t ại b ất c ứ thời điể m nào trong quá trình truy ền gói.  Є [0, 1]: Là tham s ố h ệ th ống có giá tr ị m ặc đị nh đượ c truy ền qu ảng bá trên kênh PBCCH. Các giá tr ị c ụ th ể c ủa MS ho ặc c ủa kênh s ẽ đượ c gửi t ới MS cùng v ới ΓCH. C: Là m ức tín hi ệu MS thu được. Pmax: Là m ức công su ất t ối đa đượ c phát trong cell. Công su ất phát c ủa đườ ng downlink được điề u khi ển b ởi BSS và vì v ậy có th ể s ử dụ ng m ột thu ật toán riêng cho m ỗi nhà khai thác. MS c ũng s ẽ đ o m ức tín hi ệu b ị nhi ễu để thông báo cho BSS. Trong khi truy ền d ữ li ệu, thông tin đo đạ c đượ c phát vào khung trống c ủa c ấu trúc đa khung. Khi không truy ền d ữ li ệu, vi ệc đo đạ c đượ c thực hi ện ở kênh nào mà m ạng quy định. 61Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Ch ương 3: GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI M ẠNG GPRS TRONG GSM GPRS là bước phát tri ển ti ếp theo cho d ịch v ụ truy ền s ố li ệu trên m ạng GSM là c ơ sở cho con đường ti ến lên 3G, s ự thay đổi v ề c ấu trúc và ph ần t ử m ạng t ừ GSM lên GPRS được giới thi ệu d ưới đây. Nh ư ta đã bi ết ở ch ương 1 v ề c ấu trúc m ạng GSM hi ện t ại, ở Vi ệt Nam c ấu trúc m ạng GSM c ũng t ương t ự nh ư v ậy, có th ể th ực hi ện k ết n ối truy ền tho ại trên cùng m ột mạng và v ới m ạng ngoài, cùng v ới nó là cho phép truy ền các b ản tin ng ắn t ốc độ thấp trên m ạng do c ố đị nh kênh l ưu l ượ ng vào trong kênh v ật lý. GPRS là m ột c ấu trúc m ạng m ới có m ột s ố khác bi ệt so v ới m ạng GSM, nó có th ể hỗ tr ợ d ịch v ụ chuy ển m ạch gói, truy c ập m ạng Internet và các d ịch v ụ d ữ li ệu gói yêu cầu t ốc độ khác nhau do có th ể s ử d ụng kênh l ưu l ượng động, nh ư ch ương 2 đã trình bày. Để thực hi ện tri ển khai m ạng GPRS trên n ền t ảng c ơ s ở h ạ t ầng c ủa m ạng GSM thì chúng ta c ần ph ải nâng c ấp và thay đổi m ột s ố các ph ần t ử trong m ạng hi ện t ại đó là chúng ta l ắp đặ t GGSN để kết n ối v ới m ạng Internet, GGSN được nối v ới m ạng GSM thông qua SGSN và PCU, PCU được lắp đặ t tại các BSC để bổ xung thêm ch ức n ăng kiểm soát gói cho các BSC trong quá trình khai thác d ịch v ụ GPRS còn các ph ần tử khác c ủa m ạng thì v ẫn đượ c giữ nguyên. V ới điề u ki ện Vi ệt Nam, để đ áp ứng yêu c ầu nâng c ấp m ạng thông tin di động hi ện có ti ến lên 3G thì chúng ta ph ải đáp ứng đượ c yêu c ầu d ịch v ụ m ạng GPRS trong quá trình ti ến lên 3G phù h ợp v ới xu h ướng phát tri ển c ủa công ngh ệ. Hi ện t ại chúng ta đ ang s ử d ụng c ơ s ở h ạ t ầng m ạng GSM, nó th ường xuyên được nâng c ấp để đ áp ứ ng yêu c ầu c ủa th ị tr ườ ng và s ự phát tri ển c ủa công ngh ệ trên th ế gi ới. V ề công nghệ , m ạng GSM có đủ đ iề u ki ện để tiến lên th ế h ệ thông tin di động 2.5G (GPRS/EDGE) và 3G (IMT2000) mà v ẫn khai thác t ối đa tài nguyên s ẵn có c ủa m ạng và t ối đa hi ệu qu ả thiết b ị đượ c sử d ụng. 3.1. Giải pháp trên mạng Mobifone tiến lên 2.5G Gi ải pháp tri ển khai GPRS trên m ạng GSM c ủa Mobifone. V ề c ơ b ản d ựa trên chu ẩn do ETSI công b ố bao g ồm 4 giai đoạn trong quá trình phát tri ển GSM 2G lên 3G. Giai đoạn đầ u k ết h ợp GPRS v ới GSM, giai đoạn ti ếp theo thi ết l ập m ạng UMTS, m ạng lõi c ơ s ở IP và cu ối cùng là m ạng c ơ s ở IP. 62Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 3.1.1. Phần vô tuyế n Để đ áp ứng yêu c ầu tr ước m ắt, m ạng c ần thay đổi m ột vài đặc điể m trên đường truy ền t ừ BSC đến BTS để phù h ợp v ới yêu c ầu truy ền gói thì MSC c ũng đượ c nâng cấp. V ới GPRS, BSC có th ể phân thành hai h ướng là l ưu l ượ ng tho ại và d ữ li ệu. Để phù hợ p v ới yêu c ầu truy ền gói và gi ảm s ự thay đổi c ủa các thi ết b ị BTS và BSC thì thêm vào đó là vi ệc s ử d ụng ch ức n ăng PCU theo chu ẩn khi đó ta ch ỉ c ần nâng c ấp v ề ph ần m ềm cho BTS và BSC cho phù h ợp v ới yêu c ầu truy ền gói. 3.1.2. Phầ n chuyể n m ạch M ạng lõi GPRS là m ột m ạng tích h ợp cung c ấp các giao di ện chu ẩn vớ i các ph ần t ử m ạng GSM đang t ồn t ại và v ới m ạng d ữ li ệu gói IP ngoài (Internet, ISDN hay X.25…) m ạng GPRS c ủa mobifone t ổng th ể nh ư hình 3 – 1 bao g ồm các ph ần t ử nh ư sau. MSC/VLR SMS MSC ISDN BSS PCU HLR VLR Gs Gd Gr Gc Radius SGSN Gf GGSN FR Backbone Gb GPRS Backbon Gn DNS DHCP Border Gateway OMC - G Charging gateway Firewall server GIN Hình 3 – 1: Cấ u trúcmạ ng GPRS của mobifone 63 vàKhoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN SGSN: là phần t ử nhi ều tính n ăng trong mạng GPRS. Nó lưu trữ toàn bộ vị trí c ủ a tr ạm di động độc lập và th ực hi ện công vi ệc b ảo m ật c ũng nh ư đ iề u khi ển thâm nh ập m ạng. Nó đáp ứng vi ệc qu ản lý di động, qu ản lý phiên giao d ịch và tính c ước. GGSN: qu ản lý các ho ạt độ ng trao đổi thông tin v ới m ạng d ữ li ệu gói IP ngoài, nh ư m ạng Internet, ISDN… các thi ết b ị này luôn được cập nh ật các đặc tính IP cũng nh ư các d ạng giao di ện thông th ường. HLR: bao g ồm các d ữ li ệu đă ng ký GPRS và thông tin định tuy ến. Nó được sử dụng cho c ả thuê bao s ử d ụng chuy ển m ạch kênh và chuy ển m ạch gói, nó th ực hiện ch ức n ăng điề u khi ển truy c ập m ạng và tr ợ giúp các ch ức n ăng qu ản lý di động. Cổng đườ ng biên (Border Gateway): là m ột thi ết b ị tu ỳ ch ọn, nó được sử dụng trong tr ường h ợp th ực hi ện chuy ển vùng gi ữa các m ạng PLMN. Nó cung c ấp định tuy ến gi ữa các PLMN và các ch ức n ăng truy ền t ải gói, các ch ức n ăng b ảo m ật, thu th ập d ữ li ệu tính c ước, nó gi ống nh ư GGSN bao g ồm m ột b ộ Border Router, m ột DSN nngo ại vi… C ổng tính c ước (Charging Gateway): Nó ho ạt độ ng nh ư m ột thi ết b ị đ a ch ức năng gi ữa các GSN và các h ệ th ống OSS c ủa nhà khai thác,các h ệ th ống ch ăm sóc khách hàng và tính c ước. Nó thu th ập, t ập h ợp, l ọc, backup và phân phát các CDR t ới các CCBS, nó có th ể cung c ấp kh ả n ăng áp d ụng cho m ột s ố d ạng c ước. OMC-G: là trung tâm qu ản lý m ạng GPRS, nó c ũng t ương t ự nh ư OMC trong m ạng GSM, nó th ực hi ện thêm ch ức n ăng qu ản lý c ảnh báo, qu ản lý v ật lý m ạng GPRS, qu ản lý b ảo m ật… DSN: th ực hi ện chuy ển đổ i tên vùng thành các địa ch ỉ IP GGSN, bi ến đổ i tên các vùng định tuy ến thành các địa ch ỉ IP SGSN, ho ặc đị a ch ỉ các IP thành IMSI. DSN qu ản lý m ột s ố đị a ch ỉ IP trên tên điể m truy c ập APN và chuy ển m ột s ố đị a ch ỉ IP t ới SGSN để dự phòng. DHCP server: được sử d ụng để ấ n đị nh động các địa ch ỉ IP cho thuê bao di động MS, ch ức n ăng này c ũng d ựa trên c ơ s ở ch ức n ăng DSN. Radius server: cung c ấp các ch ức n ăng nh ư m ột trung tâm định v ị để phân phát sự nh ận th ực. Các thi ết b ị k ết n ối khác: s ử d ụng cho m ục đích giám sát, theo dõi ho ạt động thông tin của các thuê bao. 64Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN 3.1.3. Số liệu triển khai m ạng Mobifone Dung l ượng và Ph ạm vi cung c ấp d ịch v ụ GPRS. Dung l ượng d ự ki ến đượ c thi ết k ế h ệ th ống nh ư sau: T ại Hà N ội là 3000 thuê bao, Thành ph ố H ồ Chí Minh là 7000 thuê bao và Đà N ẵng là 1000 thuê bao. L ưu l ượ ng s ử d ụng trung bình c ủa m ột thuê bao là 2 kbps. T ỷ l ệ ng ười sử d ụng GPRS trên gi ờ cao điể m là 10%. H ệ th ống GPRS. SGSN t ại ba trung tâm là Hà N ội, Thành ph ố H ồ Chí Minh và Đà N ẵng v ới m ục tiêu ban đầu là cung c ấp d ịch v ụ GPRS cho các thành ph ố l ớn. 1 c ổng GGSN t ại Hà N ội để kết n ối t ới SGSN t ại Hà N ội, Đà N ẵng và Thành ph ố H ồ Chí Minh. 1 Charging Gateway để tính c ước d ịch v ụ GPRS. 1 h ệ th ống qu ản lý và khai thác. Thi ết l ập m ạch vòng truy ền d ẫn ATM gi ữa GGSN v ới các nút SGSN. Theo cấu hình thi ết k ế GGSN t ại Hà N ội đượ c kết n ối v ới SGSN t ại các trung tâm trên tuyến truy ền d ẫn ATM, để an toàn cho k ết n ối s ố li ệu thì m ột m ạch vòng truy ền d ẫn ATM được thiết l ập giữa 3 vùng cụ thể:


1 thiết bị đầ u cuối ATM tại Hà Nội 1 thi ết b ị đầ u cu ối ATM t ại Đ à N ẵng 1 thi ết b ị đầ u cu ối ATM t ại Thành ph ố H ồ Chí Minh Chức năng của các phần t ử đưa vào mạng:
SGSN: ch ức n ăng định tuy ến gói s ố li ệu trong vùng ph ục v ụ c ủa nó. M ột thuê bao có th ể đượ c ph ục v ụ b ởi m ột SGSN tu ỳ thu ộc vào v ị trí c ụ th ể c ủa từ ng thuê bao.
GGSN: có ch ức n ăng giao ti ếp v ới các h ệ th ống GPRS khác ho ặc m ạng gói IP ngoài… M ột s ố ch ức n ăng GGSN bao g ồm: o Định tuy ến. o Firewall (b ức t ườ ng l ửa). o Gateway/Security (c ổng/an toàn). 65Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Cả hai SGSN và GGSN đều có chức năng tạ o ra các b ản ghi cước.
O&M có ch ức n ăng qu ản lý và giám sát ho ạt độ ng c ủa toàn b ộ h ệ th ống. Charging Gateway: ch ức n ăng ti ếp nh ận các b ản ghi c ước từ SGSN và GGSN. X ử lý và t ổng h ợp c ước đố i v ới t ừng thuê bao s ử d ụng. 3.2. Các ứng dụng củ a mạng GPRS Trên th ực t ế, vi ệc tri ển khai GPRS nh ằm m ục đích cung c ấp kh ả n ăng truy c ập Internet t ừ thuê bao di động. Ngoài vi ệc truy nh ập Internet qua di động, truy ền s ố li ệu GPRS còn có các d ịch v ụ chính trên m ạng GSM là: 1. Th ư tín điện tử (E-Mail) là dịch vụ c ơ bản được sử dụ ng nhiều nhất và có hi ệu qu ả nh ất. D ịch v ụ trao đổi các t ệp d ữ li ệu (file tranfer file download) c ũng đượ c thực hiện t ươ ng t ự nh ư đố i v ới th ư đ iệ n t ử Thông tin d ưới d ạng ti ếng nói và hình ảnh MMS được truy ền đi thông qua truy ền s ố li ệu. Truy nh ập thông tin t ừ xa: Xâm nh ập vào m ột máy b ất k ỳ trên m ạng để tìm kiếm các thông tin c ần bi ết và được phép. 2. 3. 4. GPRS là công nghệ truyền số liệu trên mạng thông tin di động GSM như đã trình bày ở trên, t ốc độ tối đa có th ể đạ t tới 171.2 kbps (v ề lý thuy ết) tuy nhiên trên th ực tế còn ph ụ thu ộc vào kh ả n ăng c ủa m ạng l ưới v ề dung l ượng m ạng cung c ấp, ch ất l ượng đườ ng vô tuy ến, s ố ng ười sử d ụng đồng th ời. GPRS là m ạng truy ền s ố li ệu gói và ng ười sử d ụng ph ải tr ả ti ền theo dung l ượng s ử d ụng ch ứ không ph ải th ời gian s ử d ụng. Ngoài vi ệc tri ển khai l ắp đặ t các ph ần t ử m ạng GPRS vào m ạng GSM, c ả hai m ạng cùng tồn t ại trong cùng m ột c ơ s ở h ạ t ầng, vi ệc s ử d ụng chung t ần s ố vô tuy ến c ủa hai m ạng khi đó có s ự ả nh h ưởng c ủa đế n dung l ượng tho ại c ủa m ạng GPRS. 66Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Ch ương 4 Một số kết quả thực nghiệm đưa ra trong quá trình mô ph ỏng th ực ti ễn Nh ư chúng ta đã bi ết ở trên, để truy ền m ột gói tin trên kênh truy ền thì ph ần phát chúng ta ph ải th ực hi ện các ch ức n ăng mã hóa điề u ch ế để truy ền qua kênh truy ền và ph ần thu thì chúng ta ph ải th ực hi ện các ch ức n ăng ng ược lại v ới ph ần phát để gi ải điều ch ế tín hi ệu d ạng ban đầu. Để đơ n gi ản ở đ ây chúng ta ch ỉ xét truy ền m ột khung (frame) có độ dài khác nhau và được điề u ch ế mã hóa tr ước khi truy ền và chúng ta đưa ra m ột s ố k ết qu ả thu được khi th ực hi ện điề u ch ế và các l ỗi bit x ẩy ra khi truy ền tin v ới các thông s ố c ủa các b ộ mã hóa điề u ch ế và kênh truy ền thay đổi. Tr ướ c khi đưa ra k ết qu ả c ủa ph ần mô ph ỏng chúng ta tìm hi ểu m ột s ố kh ối ch ức năng trong s ơ đồ kh ối mô ph ỏng nh ư sau: Hình 4 – 1: S ơ đồ khối chức năng khi truyền dữ li ệu 4.1. chứ c năng các khối trong sơ đồ khối Ngu ồn t ạo s ố nh ị phân phân b ố Bernoulli Chức năng tạo ra một số nhị phân phân bố đều Bernoulli với xác suất xuất hiện củ a 1 và 0 là nh ư nhau. Kh ối này t ạo ra m ột khung (frame - based) có độ dài có th ể thay 67Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN đổi được phụ thuộc vào sự thay đổi thông số Samples per frame (parameters) khi mình ch ọn thông s ố l ối ra là frame-based (frame-based outputs) B ộ t ạo mã d ư th ừa vòng (CRC): Chức năng tạo ra các bit kiể m tra dư thừa tuần hoàn và gàn thêm độ dài các bit vào cu ối đầ u vào khung d ữ li ệu. Các bit CRC được tạo ra theo các đa th ức t ạo mã và sau đó n ối chúng vào trong khung d ữ li ệu đầ u vào. Sau khi gán các bit CRC nó đưa ra đầu ra của khung, đa thức tạo mã có thể là một vector nhị phân nh ư [1 1 0 1] hoặc một đa thức theo thứ tự giả m dần như [ 3 2 0] số bit lối ra của bộ mã hóa phụ thuộc vào đ a th ức t ạo mã và s ố bit ki ểm tra trên m ỗi khung trong thông s ố checksums per frame. Kh ối chèn bit 0: Khối này có nhiệm vụ chèn thêm bit 0 vào khung dữ liệu theo một chiều nhất đị nh t ương ứng v ới chi ều c ủa tín hi ệu l ối vào, vi ệc chèn thêm bit 0 nh ằm để ph ối h ợp tố c độ trong các b ộ mã hóa. Kh ối mã xo ắn (Convolutional Encoder) Khối này dùng đẻ mã hóa dữ liệu và chố ng lỗi, dữ liệu vào được giữ trong vùng đệ m, l ối ra là t ổ h ợp d ữ li ệu l ối vào trong vùng đệm. Vi ệc mã hóa được tiến hành liên tụ c theo các b ước d ịch c ủa dòng d ữ li ệu l ối vào. Kh ối mã hóa này có các thông s ố t ốc độ mã (r) và b ậc c ủa đa th ức t ạo mã. Kh ối phát l ặp (repeat) 68Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Khối này thực hiện chức năng lặp lại các ký hiệu của khung đầu vào với tốc độ d ữ li ệu đã cho. Kh ối này l ặp l ại các khung d ữ li ệu t ốc độ th ấp để tạo thành t ốc độ cao hơ n nh ằm ph ối h ợp t ốc độ trong các b ộ mã hóa khi truy ền. Kh ối ghép xen (Puncture) Khối này có tạo ra một vector ghép xen của khung dữ liệu lối vào, tùy thuộc vào khung d ữ li ệu đầ u vào mà kh ối này có th ể làm gi ảm s ố bit l ối vào c ủa khung khi ta ch ọn vector ghép xen là khác 1. N ếu vector ghép xen là [1] thì khung l ối ra v ẫn đượ c giữ nguyên. N ếu vector ghép xen khác 1 b ằng v ới khung l ối vào thì t ại v ị trí ph ần t ử là 0 trong vector ghép xen thì l ối ra s ẽ lo ại b ỏ ph ần t ử đ ó. B ộ đ iề u ch ế GMSK Khối này thực hiện điều chế tín hi ệu nhị phân lối vào thành tín hiệu lối ra với các thông s ố trong b ộ đ iề u ch ế là BT nó bi ểu di ễn độ rộng b ăng t ần đượ c tăng lên theo thờ i gian, thông s ố này làm gi ảm b ăng t ần s ử d ụng nh ưng nhi ễu gi ữa các bi ểu t ượng t ăng lên, s ố m ẫu trên m ột bi ểu t ượ ng (samples per symbol) làm t ốc độ dữ li ệu l ối ra t ăng lên b ấy nhiêu l ần. Kênh nhi ễu t ạp âm tr ắng Gauss (AWGN channel) Khối này sẽ cộng nhiễu tạp âm trắng vào trong tín hiệu vào. Lối vào này là một khung c ơ b ản khi đó kh ối này s ẽ c ộng thêm m ột khung nhi ễu gausse vào m ỗi khung. Thông s ố c ủa kênh có th ể thay đổi thu ộc tính c ủa kênh b ằng vi ệc thay đồi tỷ s ố Eb/N0 (n ăng l ượng bit trên công su ất t ạp âm khi truy ền) trên kênh truy ền. 69Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Bộ giải đ iều ch ế GMSK Khối này thực hiện giả i điều chế tín hiệu lối vào được điề u chế tr ước khi truyền trên kênh, các thông s ố c ủa b ộ gi ải điề u ch ế phù h ợp v ới b ộ đ iề u ch ế tín hi ệu l ối vào và tr ễ tín hi ệu l ối ra đượ c thể hi ện ở thông s ố tr ễ là traceback length. Các kh ối gi ải ghép xen, gi ải l ặp, gi ải mã xo ắn, … Thực hi ện các ch ức n ăng ng ược l ại v ới các b ộ đ iề u ch ế và mã hóa tr ước khi truy ền qua kênh truy ền. th ực hi ện ch ức n ăng phát hi ện l ỗi và x ửa l ỗi khi truy ền qua kênh. B ộ đế m l ối Th ực hi ện so sánh d ữ li ệu l ối vào tr ước khi truy ền và d ữ li ệu l ối vào khi nh ậnch ức n ăng đếm l ỗi khi truy ền qua kênh đã đượ c điề u ch ế và gi ải điề u ch ế khi nh ận tín hi ệu. B ộ này th ực hi ện so sánh các bit l ối vào v ới các bit nh ận đượ c khi truy ền qua kênh v ới m ột thông s ố tr ễ phù h ợp khi truy ền qua kênh. B ộ hi ển th ị l ỗi B ộ này có ch ức n ăng hi ển th ị và tính toán s ố l ỗi nh ận đượ c khi truy ền qua kênh truy ền, kh ối này cho ta bi ết xác su ất l ỗi là bao nhiêu. 4.2. Mộ t số kết quả đượ c thự c hiện khi truyền qua kênh truyền M ột s ố k ết qu ả đ o l ỗi khi truy ền đi 1e6 bit v ới m ột khung d ữ li ệu là 172 bit (t ươ ng ứng 5814 khung) được mã hóa CRC 12 và 1 bit ki ểm tra khung v ới chèn thêm 8 bit zero và t ốc độ mã xo ắn là ½ v ới kh ối l ặp là 1 và vector ghép xen b ằng 1 và t ỉ số EbNo c ủa kênh truy ền thay đổi và b ộ đ iề u ch ế GMSK v ới s ố m ẫu cho m ột symbol là 8 m ẫu v ới k ết qu ả c ủa s ự thay đổi tỷ s ố EbNo trên kênh truy ền cho ta xác su ất l ỗi l ối ra qua kênh truy ền khác nhau. 70Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN Bảng 4 – 1: Một s ố kết qu ả đư a ra Ta thấy với kết quả thực nghiệ m như trên thì tỷ số EbNo tỷ lệ nghịch với số lỗi khung l ối ra, t ỷ s ố EbNo càng l ớn thì s ố l ỗi ra càng nh ỏ do n ăng l ượng bit l ối ra l ớn h ơn so v ới t ạp âm nhi ễu gauss l ối vào cho nên s ố bit l ỗi gi ảm d ẫn đế n s ố khung l ỗi b ị giả m theo và gi ảm r ất nhanh. 71 T ỷ s ố EbNo trên kênh AWGN (dB) S ố khung l ỗi % l ỗi khung -2 99 1.703 0 20 0.344 2 0 0 4 0 0Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN KẾ T LUẬN VÀ ĐỀ XU ẤT Trong khóa luận này đã trình bày một mô hình cấu trúc và các giao thức của mạng GSM và GPRS, m ột s ố gi ải pháp nâng c ấp lên m ạng GPRS và m ột s ố k ết qu ả đư a ra trong khi th ực hi ện truy ền d ữ li ệu. Có th ể tóm t ắt l ại m ột s ố đ iể m chính nh ư sau. GSM là m ột c ấu trúc m ạng thông tin di động th ế h ệ 2 đã t ồn t ại đượ c hơn 10 n ăm tạ i Vi ệt Nam. Đến nay nó c ũng đượ c nâng c ấp và b ảo d ưỡng nhi ều nh ưng ch ưa th ể đáp ứ ng đượ c nhu c ầu truy ền d ữ li ệu t ốc độ cao ngày càng t ăng c ủa ng ười sử d ụng. Do m ạng GSM có m ột s ố đặ c điể m sau:
Các kênh l ưu l ượng ng ười sử d ụng luôn b ị chi ếm khi không có d ữ li ệu được truy ền trong khi đàm tho ại, làm lãng phí ngu ồn tài nguyên vô tuy ến.
H ỗ tr ợ t ốc độ dữ li ệu th ấp, c ố đị nh m ột ng ười sử d ụng ch ỉ truy ền và nh ận d ữ liệu trên m ột khe th ời… GPRS là m ột b ước nh ảy quan tr ọng trong khi ti ến t ới m ạng t ế bào th ế h ệ th ứ 3 và Internet di động. Nó là công ngh ệ truy ền d ẫn chuy ển m ạch gói cho phép kh ả n ăng đơn giản hóa truy c ập không dây t ới m ạng IP và X.25. GPRS có m ột s ố đặ c điể m nh ư sau:
H ỗ tr ợ QoS, quy ền ưu tiên d ịch v ụ: Tùy thu ộc vào yêu c ầu mà thuê bao đăng ký mà có th ể th ực hi ện quy ền ưu tiên cho cu ộc g ọi hay là truy ền d ữ li ệu khi số ng ười sử d ụng truy c ập m ạng l ớn
H ỗ tr ợ đ a khe cho ng ười sử d ụng khi đó t ốc độ truy c ậpd ữ li ệu đượ c tăng lên… Một s ố c ấu trúc m ạng c ủa GPRS khác v ới GSM để có th ể h ỗ tr ợ vi ệc chuy ển mạch gói di động và k ết n ối v ới m ạng s ố li ệu gói bên ngoài… Ti ếp đế n là đưa ra m ột s ố gi ải pháp để tiến lên GPRS t ừ GSM và m ột s ố k ết qu ả thực hiện khi truy ền qua kênh truyền với tốc độ dữ li ệu khác nhau. GPRS là một bước tiế n để tiến lên mạng thông tin di động thế hệ 3, nó là b ước chuy ển bi ến ban đầu v ề c ấu trúc m ạng và điề u khi ển truy c ập m ạng, m ột b ước chuyển m ới chuy ển sang công ngh ệ chuy ển m ạch gói để có th ể h ỗ tr ợ vào truy c ập Internet t ốc độ cao h ơn và s ử d ụng tài nguyên vô tuy ến hi ệu qu ả h ơn c ũng nh ư h ỗ tr ợ nhi ều h ơn cho ng ườ i sử d ụng. 72Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN LỜI CẢM Ơ N Trong suốt những năm học và nghiên cứu tại Khoa Công Nghệ nay là trườ ng ĐẠ I HỌC CÔNG NGH Ệ-Đ HQGHN tôi đã h ọc đượ c nh ững ki ến th ức c ơ b ản nh ất v ề các l ĩnh v ực mà nhà tr ường đã đào t ạo. N ăm nay là n ăm k ết thúc khoá lu ận t ốt nghiệp củ a tôi, tôi đã c ố g ắng h ết s ức mình để hoàn thành khoá lu ận c ủa mình th ật t ốt để xứng đáng v ới các th ầy cô trong tr ường đã d ạy tôi trong su ốt m ấy n ăm qua. Nhân đây tôi g ửi lờ i c ảm ơn chân thành c ủa tôi đến t ất c ả các th ầy các cô đã t ừng d ạy tôi khi tôi còn trong tr ường, các anh các ch ị trong khoa đã nhi ệt tình giúp đỡ và ch ỉ b ảo cho em. Cám ơ n Tr ường Công Ngh ệ đ ã t ạo điề u ki ện cho tôi h ọc t ập t ốt và đạt đượ c thành qu ả nh ư hôm nay. Tôi đặc bi ệt g ửi l ời c ảm ơn c ủa tôi đến Th ầy: PGS.TS Nguy ễn Vi ết Kính. Th ầy đ ã h ướng d ẫn ch ỉ b ảo và giúp tôi r ất nhi ều trong khi tôi làm khóa lu ận này. Th ầy cho tôi nh ững l ời khuyên quí báu để tôi ti ếp t ục nh ững điề u tôi mu ốn theo đuổi. Th ầy còn cho tôi nh ững l ời khuyên v ề nh ững định h ướng sau này mà tôi r ất tâm đắc. Thành công c ủa khóa lu ận này c ũng không th ể k ể h ết đượ c sự giúp đỡ của các th ầy, các anh ch ị nghiên c ứu sinh trong tr ường, gia đình tôi và các b ạn đã giúp đỡ và chỉ b ảo và động viên tôi r ất nhi ều trong khi th ực hi ện khóa lu ận này. Hà nội, ngày 6 tháng 6 n ăm 2005 Phạm V ăn Ngọc 73Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN PHỤ LỤ C DANH SÁCH CÁC B ẢNG Bảng 2 – 1: Số timeslot sử dụng trong các kiểu GPRS .................................................. 26 B ảng 2 – 2: Li ệt kê ba l ớp độ tin c ậy d ữ li ệu.................................................. ................ 38 Bảng 2 – 3: Các l ớp tr ễ .................................................. ................................................. 3 9 Bảng 2 – 4: Các kênh logic trong GPRS. .............. ......................................................... 43 Bảng 2 – 5: Thu ộc tính các kênh logic trong GPRS .................. ..................................... 46 Bảng 2 – 6: Mã hoá kênh cho kênh l ưu l ượ ng trong GPRS ..................................... ...... 48 Bảng 4 – 1: M ột s ố k ết qu ả đư a ra .............................................. .................................... 71 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1 – 1: Tổng quan h ệ th ống GSM............................................. ................................. 5 Hình 1 – 2: Các giao diện ngoài BSS ....................................... ........................................ 8 Hình 1 - 4: Cấu hình vòng ho ặc chu ỗi nh ỏ .................................................. ..................... 9 Hình 1 - 5: Giao diện gi ữa các ph ần t ử m ạng ................................................ ................. 14 Hình 1 - 6: Cuộc g ọi đế n MS .............................................. ............................................ 19 Hình 1 – 7 mô tả quá trình chuy ển giao gi ữa hai ô thu ộc cùng m ột t ổng đài................. 20 Hình 1 - 8: Chuy ển giao cu ộc g ọi gi ữa các BSC ......................................... ................... 21 Hình 1 - 9: Chuyển giao cu ộc g ọi gi ữa hai MSC.......................................... .................. 22 Hình 2 – 1: Số TS s ử d ụng trong GPRS ..................................... .................................... 25 Hình 2 – 2: Cấu trúc h ệ th ống m ạng GPRS ........................................... ......................... 27 Hình 2 – 3: cấu trúc h ệ th ống GPRS và ví d ụ đị nh tuy ến............................................... 28 Hình 2 - 4: Các giao di ện trong m ạng GPRS............................................ ...................... 35 Hình 2 - 5: Cấu trúc giao th ức trong s ơ đồ truy ền d ẫn GPRS ........................................ 37 Hình 2 – 6: C ấp cho kênh đường lên ............................................ .................................. 44 Hình 2 – 7: Thủ t ục Truy ền gói t ới MS .............................................. ........................... 45 Hình 2 – 8: Cấu trúc đa khung v ới 52 khung TDMA ................................... .................. 47 74Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - ĐHQGHN Hình 2 – 9: Lớp vật lý ở giao di ện vô tuyến, kết hợp mã, chèn và định dạng cụm ........ 48 Hình 2 – 10: Mã hoá c ủa các kh ối d ữ li ệu GPRS ............................................ ............... 49 Hình 2 – 11: Nguyên lý mã xoắn ................................................. ................................... 49 Hình 2 - 12: Sơ đồ trạng thái c ủa MS trong GPRS.................................... ..................... 50 Hình 2 – 13: Thủ t ục c ập nh ật khu v ực đị nh tuy ến trong n ội b ộ SGSN......................... 52 Hình 2 – 14: Th ủ t ục nh ập m ạng khu v ực đị nh tuy ến gi ữa các SGSN........................... 54 Hình 2 – 15: Mô t ả th ủ t ục nh ập m ạng t ừ MS ............................................... ................. 56 Hình 2 – 16: Thủ t ục r ời m ạng GPRS t ừ tr ạm di động ................................................. .. 57 Hình 2 – 17: Thủ t ục r ời m ạng GPRS t ừ HLR .............................................. ................. 58 Hình 2 – 18: Tốc độ dữ li ệu v ới các ph ương pháp mã hoá GPRS................................ .. 60 Hình 3 – 1: Cấu trúcm ạng GPRS c ủa mobifone ........................................ ..................... 63 Hình 4 – 1: sơ đồ kh ối ch ức n ăng khi truy ền d ữ li ệu ................................................. .... 67 75Khoá luận tốt nghiệp Đại học công nghệ - Đ HQGHN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Phạ m Anh Dũng (1999), Thông tin di động GSM, B ưu điện. [2] Vũ Đức Thọ, Tính toán mạ ng thông tin di độ ng số Cellular [3] Chair of communication Network. [4] Chapter 11: GSM switching, Services and protocols, Second Edition. 76