Đề tài Cấu trúc mạng GSM

ạm gốc phục vụ cho cả thu lẫn phát. Mỗi vùng nhỏ này sử dụng một dải tần riêng, khác với dải tần của các vùng kia. Thí dụ, nếu một tế bào được chia thành ba vùng nhỏ thì nhiễu thu được trên anten định hướng chỉ sấp xỉ một phần ba của nhiễu thu được trên anten vô hướng đặt tại trạm gốc. Sử dụng tế bào chia nhỏ thành ba vùng thì số lượng người dùng trong một tế bào có thể tăng thêm gấp ba lần trong cùng một cluster. Một vấn đề quan trọng khác trong việc tăng dung lượng của hệ thống là tính tích cực của thoại. Trong một cuộc thoại giữa hai người, mỗi người chỉ nói khoảng 35% đến 40% thời gian và nghe hết thời gian còn lại. Trong hệ thống CDMA tất cả những người sử dụng cùng chia sẻ một kênh vô tuyến. Khi những người sử dụng trên kênh đang liên lạc không nói thì những người sử dụng đang đàm thoại khác sẽ chỉ chịu ảnh hưởng rất nhỏ của nhiễu. Do vậy việc giám sát tính tích cực của tiếng nói làm giảm nhiễu đa truy nhập đến 65%. Điều này dẫn đến việc tăng dung lượng của hệ thống lên hệ số 2,5. Trong đa truy nhập FDMA hoặc TDMA việc người sử dụng được phân chia tần số hoặc thời gian trong thời gian diễn ra cuộc gọi và hệ thống cấp lại hai tài nguyên này cho hai người khác trong khoảng thời gian rất ngắn khi kênh ấn định yên lặng là không thực tế vì điều này yêu cầu phải chuyển mạch rất nhanh giữa những người sử dụng khác nhau. Trong FDMA và TDMA việc tổ chức tần số là yêu cầu khó khăn vì nó kiểm soát nhiễu đồng kênh. Trong hệ thống CDMA chỉ có một kênh chung nên không cần thực hiện tổ chức tần số. Trong FDMA và TDMA, khi máy di động ra khỏi vùng phủ sóng của tế bào trong quá trình đàm thoại thì tín hiệu thu được sẽ bị yếu đi và trạm gốc sẽ yêu cầu chuyển giao (handover). Hệ thống sẽ chuyển mạch sang một kênh mới khi cuộc gọi tiếp tục. Trong CDMA các tế bào khác nhau, khác nhau ở chỗ sử dụng các dãy mã khác nhau nhưng giống nhau là đều sử dụng cùng phổ tần. Do đó không cần phải thực hiện handover từ tần số này qua tần số khác. Chuyển giao như vậy được gọi là chuyển giao mềm (soft handover). Trong hệ thống CDMA không có một giới hạn rõ ràng về số lượng người dùng như trong FDMA và TDMA. Tuy vậy chất lượng hoạt động của hệ thống đối với tất cả những người sử dụng giảm ít nhiều khi số lượng người sử dụng cùng liên lạc tăng lên. Khi số người sử dụng tăng lên đến mức độ nào đó thì sẽ khiến cho nhiễu có thể làm cho tiếng nói trở nên khó hiểu và gây mất ổn định hệ thống. Tuy nhiên trong CDMA ta quan tâm đến điều kiện “phong toả mềm”, có thể giải toả được trái với điều kiện “phong toả cứng” như trong TDMA và FDMA khi mà tất cả các kênh đều bị chiếm. Hệ thống CDMA cũng có một vài nhược điểm. Hai nhược điểm nổi bật là: hiệu ứng tự nhiễu và hiệu ứng xa gần. Hiệu ứng tự nhiễu do các dãy mã không trực giao gây ra. Trong hệ thống vô tuyến di động các máy di động truyền tin độc lập với nhau, tín hiệu của chúng không đến trạm gốc một cách cùng lúc. Do trễ thời gian của chúng là phân bố ngẫu nhiên nên sự tương quan chéo giữa các tín hiệu thu được từ những người sử dụng là khác không. Để nhận được nhiễu có mức thấp tất cả tín hiệu phải có tương quan chéo nhỏ và mọi trễ thời gian tương đối. Tương quan chéo giữa các ký tự có được bằng việc thiết kế một tập các dãy trực giao. Tuy nhiên không có một tập dãy mã nào được biết là hoàn toàn trực giao khi được dùng trong hệ thống không đồng bộ. Các thành phần không trực giao của tín hiệu của những người sử dụng khác sẽ xuất hiện như là nhiễu trong tín hiệu điều chế mong muốn. Nếu sử dụng máy thu có bộ lọc thích ứng trong hệ thống như vậy thì số lượng của người sử dụng bị hạn chế bởi nhiễu gây ra bởi những người sử dụng khác. Điều này khác với trong các hệ thống TDMA và FDMA, trong các hệ thống này tính chất trực giao của tín hiệu thu được bị duy trì bằng việc chọn lọc và đồng bộ chính xác. Hạn chế chính của CDMA là hiệu ứng xa gần. Hiện tượng này xuất hiện khi một tín hiệu yếu từ một máy di động ở xa thu được tại trạm gốc bị chèn ép bởi tín hiệu mạnh từ nguồn nhiễu đó. Tín hiệu nhiễu với công suất lớn hơn n lần công suất tín hiệu mong muốn sẽ tác dụng gần như là n tín hiệu nhiễu có công suất bằng công suất của tín hiệu. Để khắc phục hiệu ứng xa gần trong hầu hết các ứng dụng CDMA người ta sử dụng các sơ đồ điều khiển công suất. Trong hệ thống tế bào điều khiển công suất được thực hiện bởi các trạm gốc, các trạm này định kỳ ra lệnh các máy di động điều chỉnh công suất máy phát sao cho tất cả các tín hiệu thu được tại trạm gốc với mức công suất là như nhau. CHƯƠNG III : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AMPS 1. Giới thiệu chung AMPS là hệ thống điện thoại di động tổ ong do AT&T và Motorola- Mỹ đề xuất sử dụng vào năm 1982. Để sử dụng hiệu quả hơn nguồn tần số có giới hạn nên vùng phục vụ rộng của nó được phân chia thành các cell nhỏ và dịch vụ cung cấp sử dụng một tần số nhất định với một công suất nhỏ để cho phép các BS ở cách xa một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số đó một cách đồng thời. Sau đó, người ta coi vùng phục vụ tương ứng như một hình lục giác để làm đơn giản hoá việc thiết kế và tính toán lý thuyết về mạng điện thoại di động. Tái sử dụng tần số liên quan đến việc định vị các BS để tái sử dụng các tần số chính xác, không phải sử dụng cùng một tần số giữa các BS kề nhau mà chỉ sử dụng lại ở một khoảng cách nhất định hoặc xa hơn nhằm làm giảm giao thoa giữa các kênh giống nhau. 4 1 2 5 7 6 3 4 1 2 5 7 6 3 4 1 2 5 7 6 3 K= 7 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 K= 4 Ngoài ra còn có các mẫu tái sử dụng tần số ứng với K= 12 hoặc 19. Qua hình vẽ cho ta thấy các cụm mẫu tái sử dụng tần sốcủa các BS với tất cả các băng tần có thể, số lượng cell trong cụm đó gọi là yếu tố tái sử dụng tần số (K). Trong trường hợp này thì hiệu quả tái sử dụng tần số nếu một anten định hướng được sử dụng tại BS, vì giao thoa tần số chỉ ảnh hưởng đến các BS sử dụng cùng một kênh trong anten phát xạ định hướng. Và vì vậy giao thoa ở các kênh chính tăng (Thông thường sử dụng vùng phủ sóng 1200- sử dụng 3 sector trong một cell). Khi xuất hiện trạng thái chuyển vùng thì tín hiệu đã được kết nối với BS có khả năng thu nhận tín hiệu tốt. Trong trạng thái chuyển vùng thì kênh bị ngắt trong khoảng thời gian ngắn (150 ms) và chuyển vùng sẽ bị trì hoãn hoặc bị cản trở trong trường hợp không có kênh trong cell. Dịch vụ chuyển vùng ngoài hệ thống thông thường được cung cấp trong một vùng phục vụ khác, do một hệ thống khác điều khiển mà thuê bao nói đến không đăng ký. Tham số AMPS TSCS/ETACS NMT 900 NMT 450 Băng tần phát 8000 MHz 9000 MHz 9000 MHz 450-470 MHz Khoảng cách kênh 30 KHz 25 KHz 25/12,5 KHz 25/10 KHz Khoảng cách Song công 45 MHz 45 MHz 45 MHz 10 MHz Số kênh 832 920 (*) 1000 (1999) 180/225 Loại điều chế FM FM FM FM Độ lệch đỉnh 12 KHz 9,5 KHz 4,7 KHz 4,7 KHz Thiết bị nén dãn 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic 2:1 Syllabic Không Kế hoặc cell 4,7,12 4,7,12 7,9,12 7 Đ iều chế kênh điều khiển (ĐK) FSK FSK FFSK FFSK Độ lệch kênh ĐK 8 KHz 6,4 KHz 3,5 KHz 3,5 KHz Mã kênh ĐK Manchester Manchester NRZ NRZ Dung lượng kênh ĐK 77000 62000 13000 13000 Tốc độ truyền dẫn 10 Kb/s 8 Kb/s 1,2 Kb/s 1,2 Kb/s Bảo mật thoại có thể có thể không không Dịch vụ chuyển vùng ngoài hệ thống có có có bị giới hạn 2. So sánh một số các thông số giữa các hệ thống analog * Bao gồm cả các kênh dự trữ cho GSM . CHƯƠNG IV : CẤU TRÚC MẠNG GSM 1. Cấu trúc mạng GSM SS AUC MS EIR MSC HLR BSS BSC BTS VLR ISDN OMC PSPDN PLMN PSTN CSPDN OSS : Hệ thống khai thác và hỗ trợ AUC : Trung tâm nhận thực HLR : Bộ ghi định vị thường trú MSC : Tổng đài di động BSS : Hệ thống trạm gôc BSC : Đài điều khiển trạm gốc OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng PSPDN: Mạng chuyển mạch gói công cộng PSDN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng SS : Hệ thống chuyển mạch VLR : Bộ ghi định vị tạm trú EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị BTS : Đài vô tuyến gốc MS : Máy di động ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng 2. Hệ thống GSM Hệ thống này được chia thành hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm gốc BSS, mỗi hệ thống này có một số chức năng tại đó thực hiện tất cả các chức năng của hệ thống. Và những khối chức năng này được thực hiện ở các thiết bị khác nhau. Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều cell vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi cell có một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các cell lân cận để tránh nhiễu giao thoa. + Một bộ điều khiển trạm gốc BSC sẽ điều khiển một nhóm BTS. BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất. + Một MSC (trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động ) phục vụ một số bộ điều khiển trạm gốc, MSC điều khiển các cuộc gọi tới và đi từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PLMN và các mạng số liệu công cộng PSDN, và có thể là các mạng riêng. Các khối nói trên đều tham gia vào việc nối thông giữa một trạm di động MS và một thuê bao di động ở PSDN. Nếu không thể thực hiện một cuộc gọi đến MS ta sẽ không cần bất cứ một thiết bị nào khác. Vấn đề nảy sinh khi ta muốn thực hiện một cuộc gọi kết cuối ở MS .người gọi hầu như không biết MS được gọi ở đâu. Vì thế cần có một số cơ sở dữ liệu mạng để theo dõi MS. Cơ sở dữ liệu quan trọng nhất là bộ đăng ký thường trú HLR. Khi một thuê bao di động mua một đăng ký từ một hãng khai thác GSM, thuê bao di động này sẽ được đăng ký ở HLR của hãng này. HLR chứa các thông tin về thuê bao như các dịch vụ bổ xung và các tần số nhận thực, quyền thâm nhập của thuê bao, các dịch vụ mà thuê bao đăng ký, các số liệu động về vùng mà ở đó đang chứa thuê bao của nó (Roaming), trong HLR còn tạo báo hiệu số 7 trên giao diện với MSC. Ngoài ra sẽ có thông tin về vị trí của MS tức là hiện thời vị trí của MS ở đâu thuộc MSC nào. Thông tin này thay đổi khi MS di động. MS sẽ gửi thông tin về vị trí thông qua MSC/HLR đến HLR của mình, nhờ vậy đảm bảo phương tiện để thu một cuộc gọi. 2.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS) Hệ thống con chuyển mạch (SS): bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức nãng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác. MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua G-MSC. SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hay báo hiệu giưã các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7, mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong một hay nhiều mạng GSM. MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình). Khối IWF: Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này gọi là chức năng tương tác IWF. IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở. Khối HLR : Giữ các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao AUC. Khối trung tâm nhận thực AUC ; Được nối đến HLR chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đương vô tuyến cũng được AUC cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác về thuê bao và phải được bảo vệ chống mọi thâm nhập trái phép. Bộ ghi định vị tạm trú VLR; Là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của MSC. Mỗi MSC có VLR. Ngay cả khi MS lưu động vào một vùng MSC mới. VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR có thể coi VLR như một HLR phân bố. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC. Tổng đài di động cổng GMSC : Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM /PLMN sẽ được định tuyến cho tổng đài vô tuyến cổng Gateway-MSC. Nếu người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuê bao di động của mạng GSM. Tổng đài tại PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này đến MSC có trang bị một chức năng được gọi là chức năng cổng. Tổng đài MSC này gọi là MSC cổng và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạng GSM. GMSC sẽ phải tìm ra vị trí của MS cần tìm. Điều này được thực hiện bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời khi đó MSC này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS. Như vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở GSM có sự khác biệt giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuê bao. 2.2. Trạm di động(MS) : MS là một đầu cuối di động, có thể đặt trên ô tô hay xách tay. Tại GSM có một khối nhỏ gọi là modun nhận dạng thuê bao SIM, là một khối vật lý tách riêng chẳng hạn là một IC Card còn gọi là card thông minh SIM cung với thiết bị trạm hợp thành trạm di động. Không có SIM, MS không thể thâm nhập đến mạng trừ trường hợp gọi khẩn. Khi liên kết đăng ký thuê bao với card SIM chứ không phải với MS. Đăng ký thuê bao có thể có thể sử dụng trạm MS khác như của chính mình. Điều này làm nẩy sinh vấn đề MS bị lấy cắp, vì không có biện pháp để chặn đăng ký thuê bao nếu bị lấy cắp thì khi đó sẽ cần một cơ sở dữ liệu chứa số liệu phần cứng của thiết bị: thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (nhưng hiện nay ở Việt Nam thì người ta không dùng thiết bị này nữa bởi vì khi có EIR thì nó yêu cầu máy có chỉ tiêu chất lượng tốt. Do kinh tế thị trường thì không phải ai cũng có thể mua một máy có chất lượng đạt yêu cầu ). EIR được nối Với MSC qua một đường báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng cách này có thể cho một MS không được thâm nhập. 2.3. Hệ thống con BSS Là một hệ thống đặc thù riêng cho tính chất tổ ong vô tuyến của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến, vì thế nó bao gồm các thiết bị thu phát đường vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS. Tóm laị, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với OSS. BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC. Khối BTS: Một BTS gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU là khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC. Khối TRAU: Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi giữa tiếng 64kbit/s luật A và tiếng RPE LTP 13 kbit/s cũng như thích ứng tốc độ giữa các khung 3.6, 6, 12 kbit/s sử dụng ở giao diện vô tuyến. TRAU được điều khiển bởi BTS. Nếu nó được đặt bên ngoài BTS thì việc điều khiển được thực hiện bởi báo hiệu trong băng bằng cách sử dụng một số bit dự trữ ở trong khung 320 bit của các kênh lưu lượng 16 kbit/s trong đó chỉ có 13 kbit/s được sử dụng cho việc truyền lưu lượng các bít dự trữ nói trên là các bit điều khiển. Khối BSC: BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và chuyển giao. Một phía BSC được nôí với BTS còn phía kia nối với MSC của SS. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chính của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện Abit. 2.4. Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS) Được nối tới tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC. OSS có các chức năng chính sau: Quản lý mạng tế bào : Tại PLMN lớn cần xử lý rất nhiều số liệu, các thủ tục chi tiết, các công cụ quản lý phụ thuộc cơ quan chịu trách nhiệm về mạng. Số liệu tổng đài và số liệu hệ thống điện thoại di động, cơ sở dữ liệu này chứa tất cả các nội dung của cơ sở dữ liệu về dữ liệu đang được giữ tại MSC/BSC. Có thể kiểm tra tại chỗ trước đưa nó vào hoạt động. Số liệu cell: chứa tất cả các dữ liệu ở các cell PLMN. Quản lý đăng ký thuê bao: Bao gồm các hoạt động đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng, đăng ký thuê bao rất phức tạp gồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ xung. Nhà khai thác phải có thể thâm nhập tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi. Quản lý chất lượng : Có một số chức năng đo đạc ở GSM, nội dung chức năng đo đạc sơ cấp này được thực hiện ở phần tử mạng chịu trách nhiệm về đối tượng đo, chẳng hạn các số liệu định hướng theo cuộc gọi được thực hiện ở MSC sau, đó số lượng đo sơ cấp được gửi tới OSS và được lưu trữ ở đấy. Các phép đo đó là: Đo lưu lượng các tuyến Đo lưu lượng các loại lưu lượng Đo về độ phân tán lưu lượng Đối tượng chính để đo ở mạng vô tuyến là cell. 3. Cấu trúc địa lý của mạng Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi vào tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi, ở một mạng di động cấu trúc này rất quạn trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. Vùng mạng: Tổng đài vô tuyến cổng GMSC kết nối các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM sẽ được định tuyến đến một hay nhiều tổng đài vô tuyến cổng GMSC. Vùng phục vụ MSC/VLR: Vùng MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở. Vùng phục vụ như là một bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó có thể đạt đến trạm di động nhờ việc MS này được ghi lại ở một bộ định vị khác (VLR). Một vùng mạng GSM được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR. Vùng định vị (LA-location Area): Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị. Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị này là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị có thể có một số cell và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chỉ phụ thuộc vào một MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI. Vùng định vị được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động. Ô (cell): Vùng định vị được chia thành một số ô, là một vùng bao phủ vô tuyến được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI). Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC). 4. Mô hình tham chiếu OSI GSM là một hệ thống rất phức tạp, cần phải được quy hoạch và tổ chức cả ở việc qui định và việc thực hiện thực tế của nó. Một mô hình để xây dựng các mạng thông tin số liệu thông thường đã được tổ chức các tiêu chuẩn quốc tế (ISO) cung cấp ở dạng mô hình liên kết các hệ thống mở (OSI). Các chi tiết kỹ thuật của GSM hay các khuyến nghị đã được định nghĩa đầy đủ ở ba lớp dưới của mô hình OSI này. Số TT Tên lớp Mô hình tương đương ở GSM Nhiệm vụ 7 ứng dụng / Ngưòi sử dụng 6 Trình bày 5 Phiên / Mạng 4 Giao vận 3 Mạng Quản lý cuộc gọi Quản lý di động Quản lý RR (*) 2 Liên kết Tập trung Phân đoạn Mạng GSM Thừa nhận 1 Vật lý Phát hiện lỗi Mã hoá kênh Điều chế (*) RR : Tài nguyên vô tuyến (Radio Resource) Hình vẽ: Mô hình OSI và việc sử dụng ba lớp dưới ở hệ thống GSM + ở lớp thấp nhất (Lớp 1), qui định các đặc tính vật lý của truyền dẫn hay môi trường đường truyền vô tuyến. Trong phạm vi của đường truyền vô tuyến GSM, các qui định này bao gồm không chỉ các kiểu điều chế tần số mà còn bao hàm cả cấu trúc các cụm và các khung hoàn toàn trong một mạch truyền dẫn ghép kênh phân chia theo thời gian. Do việc lớp này chịu trách nhiệm về việc hiệu chỉnh lỗi của các bít đơn trong truyền dẫn nên yếu tố mã hoá bảo vệ chống lỗi cũng thuộc lớp này. + Lớp 2, lớp liên kết dữ liệu, bao gồm các thực thể linh hoạt chịu trách nhiệm bảo vệ thông tin của các tin báo có nghĩa hoặc các khung giữa các trạm vô tuyến. Phân đoạn truyền dẫn sẽ cấu trúc các bản tin của lớp cao hơn phù hợp với các qui định vật lý của môi trường lớp 1 và đòi hỏi mọi tình huống một sự thừa nhận từ đầu thu. Các bản tin tại đầu thu sẽ được cấu trúc lại từ các khung thu được và các thừa nhận sẽ được định dạng để phát lại. + Lớp 3, lớp mạng, chịu trách nhiệm về quản lý tất cả các cuộc gọi và được tới hoạt động của mạng vô tuyến. Các nhiệm vụ này được chia nhỏ hơn thành các lớp con để quản lý việc điều khiển cuộc gọi đã thiết kế, quản lý di động và tài nguyên vô tuyến. + Các lớp cao hơn được áp dụng tới tất cả các hệ thống thông tin, không đề cập ở hình vẽ trên. Sau đây sẽ mô tả qui luật OSI biến đổi theo hoạt động của MS ở các lớp thông tin. Speech Speech User data Signalling User data Bulk frames-request acknowledgement Signalling . . . . . . Channel coding, error protection, interleaving Error correction de-interleaving Bulk frames-request acknowledgement Equalization RF- Modulation RF- Modulation Layer 3 Layer 2 Layer 1 Transmitter Receiver 5. Các đặc trưng của GSM Trong các hệ thống điện thoại di động hiện có cung cấp cho các thuê bao và nhà khai thác nhiều ưu điểm hơn một mạng điện thoại tiêu chuẩn. Nhưng ở đó còn nhiều hạn chế. GSM đã khắc phục được những hạn chế đó và được thể hiện qua các đặc trưng sau. Tính tương thích: Do sự phát triển nhanh chóng của các mạng tế bào ở Châu Âu, hiện có nhiều hệ thống tế bào khác nhau mà không tương thích với nhau. Vì vậy, hiển nhiên là cần phải có một tiêu chuẩn chung cho hệ thống thông tin di động. Và một hội đồng thực thi đã được thiết lập với một nhiệm vụ phức tạp là phân định chung-riêng ở mạng tiêu chuẩn mới. Tiêu chuẩn GSM đã được qui định và phát triển ở các nước Châu Âu đang hoạt động để khai thác chung với nhau . Kết quả là một hệ thống tế bào đã được thực hiện ở khắp Châu Âu. Sự thuận lợi do tiêu chuẩn GSM đem lại, sẽ có một thị trường lớn đối với các thiết bị GSM. Nghĩa là các nhà sản suất sẽ cung cấp các hiết bị với chất lương cao hơn và giá thành rẻ hơn. Các thành công của GSM đã được chấp nhận và thực hiện trên khắp thế giới. Hệ thống thông tin di động số GSM tương thích với hệ thống báo hiệu số 7 và sử dụng băng tần (890-915 ) MHz để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc và băng tần (935-960) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ trạm gốc đến máy di động. Loại bỏ các tạp âm: Trong các hệ thống điện thọai tế bào hiện nay, máy di động thông tin với cell bằng các tín hiệu vô tuyến tương tự. Mặc dù kỹ thuật này có thể đảm bảo một chất lượng thoại rất tốt (nó được sử dụng nhiều đối vớ vô tuyến quảng bá stereo), nhưng nó dễ bị tạp âm xâm nhập . Tạp âm sẽ giao thoa với hệ thống hiện hành, có thể được phát sinh bởi các nguyên nhân sau : Một nguồn công suất mạnh hoặc kéo dài , gần với hệ thống thông tin di động (như hệ thống đánh lửa trên ô tô , sét ...) Sự truyền dẫn ở các máy di động khác nhau trên cùng một tần số (nhiễu kênh chung). Sự truyền dẫn ở các máy di động khác nhau, theo kiểu “xuyên ngang “ từ một tần số lân cận (nhiễu kênh lân cận ). Nhiễu nền xâm nhập vì tín hiệu quá yếu. Để đối phó với nhữnh vấn đề gây ra nhiễu trong hệ thống tế bào mới người ta sử dụng các tín hiệu số tay cho tín hiệu tương tự. Các tín hiệu được phát trên một giao diện vô tuyến - số có thể được bảo vệ để chống lại các lỗi phát sinh do tạp âm. Việc bảo vệ này sẽ hình thành từ sự mã hoá của tín hiệu, mà cơ chế là do sự quyết đị