Bài Tiểu Luận Chuyên Đề Thông Tin Vô Tuyến

Chia sẻ: Le Van Quyen | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

493
lượt xem 199
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) vμ hệ thống trạm gốc (BSS). Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô 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 ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài Tiểu Luận Chuyên Đề Thông Tin Vô Tuyến

Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Phần I : Giới Thiệu Chung Về Hệ Thống Trạm Gốc (Nguyễn Văn Huấn) 1, Giới Thiệu Chung Về GSM Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) vμ hệ thống trạm gốc (BSS). Hệ thống được thực hiện như một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô 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 ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa. Một bộ điều rkhiển tạm gốc (BSC) điều khiển một nhóm BTS.BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất. Một trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC) điều khiển một số BSC.MSC điều khiển các cuộc gọi đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN), mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN), mạng di động mặt đất công cộng (PDN) và có thể là các mạng riêng.ở mạng cũng có một số các cơ sở dữ liệu để theo dõi như Bộ đăng ký định vị thường trú (HLR) chứa các thông tin về thuê bao nhiêu các dịch vụ bổ sung, các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS. Trung tâm nhận thực (AUC ) được nối đến HLR. Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực vμ các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang phục vụ của vùng MSC. Mỗi MSC có một VLR. Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) đợc nối với MSC qua một đờng báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị. Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS) được nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC 2. Các Định Nghĩa Trạm gốc vô tuyến 200 (RBS 200) là tên sản phẩm của Ericsson cho trạm thu phát gốc GSM (BTS). Nó gồm tất cả các thiết bị giao tiếp và vô tuyến cần thiết ở một trạm vô tuyến dù trạm này phủ một hay nhiều ô. Hệ thống con thu phát (TRS). Phần vô tuyến của RBS. Hệ thống con thu phát (BTS) đượcw sử dụng ở khái niệm GSM, nghĩa là thiết bị cần thiết để duy trì liên lạc ở một ô. Hệ thống trạm gốc (BSS _ Base Station System) thực hiện các chức năng vô tuyến của CME 20 và gồm một BSC và các BTS của nó. Hệ thống khai thác và hỗ trợ là phần CME 20 giúp người khai thác điều khiển hệ thống. Nó gồm các ứng dụng khác nhau của họ TMOS. Trung tâm khai thác và bảo dưỡng bao gồm các máy tính lớn và các thiết bị đầu cuối 3. Hệ Thống trạm gốc BSS BSS chịu trách nhiệm chủ yếu tất cả các chức năng vô tuyến ở hệ thống, quản lý thông tin vô tuyến với các máy di động. Nó cũng điều khiển việc chuyển giao các cuộc gọi đang tiến hành giữa các ô được điều khiển bởi BSC này. BSS chịu trách nhiệm quản lý tất cả các tiềm năng vô tuyến của mạng và số liệu về cấu hình của ô. Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 1
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn BSS ở CME 20 có khả năng xử lý các tình huống sự cố bình thường mà không cần điều khiển của OSS. BSS sẽ thực hiện các hành động phù hợp khi xảy ra các tình huống không bình thường. BSS điều khiển các mức công suất vô tuyến ở các trạm gốc cũng như ở các trạm di động. Hệ thống trạm gốc (BSS) chứa một bộ điều khiển trạm gốc (BSC) và các trạm gốc vô tuyến (RBS). Tồn tại hai lý do để chia BSS thành hai phần: Để nhận được một điểm nút mạnh BSC có khả năng điều khiển tất cả các tính năng của BSS từ quan điểm mạng. Để thành lập trạm vô tuyến gốc (nghĩa là thiết bị trạm) đơn giản nhất, giá thành rẻ cho các ứng dụng khác nhau. 3.1 Bộ điều khiển trạm gốc BSC Bộ điều khiển trạm gốc BSC cung cấp những chức năng thông minh điều khiển mọi hoạt động của hệ thống trạm gốc (BSS). Một BSC có thể điều khiển nhiều BTS. Nó phân phối sự kết nối các kênh lưu lượng (Traffic channel) từ hệ thống chuyển mạch tới các cell vô tuyến BTS, ngoài ra nó còn thực hiện quá trình chuyển giao cùng với MSC. 3.2 Trạm thu phát gốc BTS BTS được thiết Lập tại tâm của mỗi tế bào,nó thông tin đến các MS thông qua giao diện vô tuyến Um, nghĩa là nó cung cấp những kết nối vô tuyến giữa MS và BTS. BTS được xác định bằng các thông số mô tả như khả năng truyền dẫn, tên của cell, băng tần vô tuyến… 3.3 Hệ thống chuyển mã và chuyển đổi tốc độ TRAU: TRAU gồm hai khối chức năng: Thực hiện việc chuyển đổi luồng dữ liệu 64kb/s (tiếng nói, dữ liệu) từ MSC thành luồng dữ liệu có tốc độ tương đối thấp tương ứng với giao diện vô tuyến 16kb/s. Thực hiện quá trình tách ghép luồng Thực hiện việc chuyển đổi luồng dữ liệu 64kb/s (tiếng nói, dữ liệu) từ MSC thành luồng dữ liệu có tốc độ tương đối thấp tương ứng với giao diện vô tuyến16kb/s. Thực hiện quá trình tách ghép luồng Phần II : Hệ Thống Trạm Gốc BSC (Cao Kim Thắng) 1, Giới thiệu chung về BSC Với hệ thống điện thoại di động toàn Châu Âu, ETSI/GSH đã định nghĩa một phần tử định hướng theo mạng vô tuyến được gọi là bộ điều khiển trạm gốc. Lý do sử dụng phần tử mới này là nhu cầu về tính thông minh riêng của mạng vô tuyến không ngừng phát triển. Sự phát triển BSC dựa trên phần cứng AXE tiêu chuẩn ở thế hệ công nghệ mới nhất. Ba đơn vị phần cứng đã được phát triển riêng cho BSC, bộ chuyển đổi mã và khối thích ứng tốc độ (TRAU) là một trong số đó. Không thể phân bố một tổng đài AXE đến mọi đài vô tuyến của mạng. Tuy nhiên hạn chế này hoàn toàn phù hợp với cơ sở thiết kế mạng của Ericsson. Các yêu cầu chức Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 2
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn năng của một BSC lớn đến nỗi loại thiết bị được yêu cầu này phải được đặt ở nơi khai thác và bảo dưỡng được thực hiện một cách tiết kiệm nhất. Ở các đài vô tuyến thiết bị này phải được đảm bảo đơn giản nhất để giảm tối thiểu các yêu cầu lắp đặt và bảo dưỡng. Ngoài ra không được quên rằng một nhiệm vụ quan trọng của BSC là đảm bảo khả năng sử dụng các tiềm năng vô tuyến cao nhất. Điều này chỉ được thực hiện khi BSC điều khiển một phần chính của mạng vô tuyến. Chỉ có thể san bằng được sự mất cân đối của tải lưu lượng khi số thuê bao lớn. Một lợi ích khác nữa khi chọn AXE là các chức năng khai thác và bảo dưỡng được phát triển rất cao. BSC sẽ có tất cả sự hỗ trợ cần thiết cho việc quản lý mạng vô tuyến. Để khai thác, nó cũng sẽ không độc lập với một hệ thống khai thác và bảo dưỡng bên ngoài.Tất nhiên hệ thống này có giá trị tăng nhưng khi hệ thống làm việc không tốt các nghiệp vụ mạng sẽ không bị ảnh hưởng. 2 :Chức năng Mục này phác họa chức năng thực hiện ở BSC của Ericsson.  Quản lý mạng vô tuyến Mạng vô tuyến của một hệ thống cellular luôn luôn bị sức ép của việc tốc độ các thuê bao mới tham gia hệ thống không ngừng tăng lên. Sau khi bắt đầu phục vụ, hệ thống thường xuyên phải tổ chức lại cấu hình để quản lý lưu lượng ngày càng tăng.Vì thế việc thực hiện cấu trúc số liệu có hiệu quả có tầm quan trọng sống còn. Chính vì lý do này Ericsson đã tách riêng quản lý RBS và quản lý mạng vô tuyến ở BSC.Về mạng vô tuyến bao hàm các ô và các kênh logic của chúng. Một bộ phận của BSC đảm bảo sự tồn tại của thiết bị đang hoạt động trong khi đó phần khác được tập trung vào hiệu quả của lưu lượng vô tuyến. Để đảm bảo cơ sở cho việc cấu hình lại đúng đắn, các thống kê khác nhau được thu thập ở BSC. Việc chống lại sự mất cân đối ở mạng do lưu lượng cao điểm ngày càng trở nên quan trọng. Ở một mức độ nào đó có thể bù trừ sự mất cân đối này bằng cách điều chỉnh các thông số của ô được xác định bởi BSC. Ở các trường hợp đặc biệt có thể sử dụng các biện pháp mạnh hơn như định tuyến lưu lượng đến các ô khác.  Quản lý trạm vô tuyến cơ sở Lý luận xây dựng RBS của Ericsson được định hướng theo máy thu phát. Điều này nghĩa là thiết bị chung cho nhiều máy thu phát càng ít càng tốt. Lợi ích lớn nhất của lý luận này là có thể đạt được các đặc trưng dự phòng.Tổn thất cực đại gây ra bởi một sự cố phần cứng chỉ là một máy thu phát. Lý luận này tất yếu dẫn đến quan hệ chủ - tớ giữa BSC và các tần số cho mỗi trạm. Như vậy BSC nhận được một tập hợp các kênh có thể dành cho việc nối thông với card máy di động. Sau đó TRX được giám sát bằng cách kiểm tra phần mềm bên trong và kiểm tra đầu nối vòng ở đường tiếng. Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 3
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Một sự cố được phát hiện sẽ dẫn đến việc lặp lại cấu hình của RBS, chẳng hạn một TRX dự phòng được đưa vào hoạt động.Vì thế tập hợp các kênh logic không bị ảnh hưởng.  Điều khiển nối thông máy di động BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đầu nối đến máy di động.Trong quá trình thiết lập một cấu hình kênh logic được dành cho các đầu nối.Việc dành kênh này được thực hiện trên cơsở thông tin về các đặc tính của từng kênh riêng.Thông tin này thu thập từ các phép đo các khe thời gian rỗi ở trạm vô tuyến gốc. Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC giám sát. Cường độ tín hiệu và chất lượng tiếng được đo ở máy di động và máy thu phát, sau đó được phát đến BSC. Một thuật toán công suất quyết định các công suất ra tốt nhất của máy di động và máy thu phát để giảm nhiễu trong mạng và được chất lượng nối thông tốt nhất. Chức năng định vị làm việc trên cùng số liệu đo và quyết định có cần chuyển máy di động đến ô khác hay không. Nếu nó xác định ô nào tốt nhất. Chức năng chuyển giao thực hiện việc chuyển dịch cuộc nối thông đến kênh khác. Trường hợp ô này thuộc BSC khác, MSC phải được tham gia vào chuyển giao. Tuy nhiên nó chỉ làm việc theo các lệnh từ BSC, không có quyết định nào được thực hiện ở MSC vì không có thông tin thời gian thực về cuộc nối.  Quản lý mạng truyền dẫn BSC lập cấu hình, dành và giám sát các mạch 64 Kbit/s đến các trạm vô tuyến gốc. Nó cũng điều khiển trực tiếp một chuyển mạch ở xa nằm trong RBS để sử dụng hiệu quả các mạch 64 Kbit/s.Ghép kênh rẽ / xen được thực hiện bởi chuyển mạch này cho phép đặt hai RBS ở một tầng trên đường truyền dẫn từ BSC. Chuyển mạch xa cũng cho phép thiết lập các máy thu phát có dự phòng mà không cần truyền dẫn dành trước. Các mạch 64 Kbit/s đang được sử dụng bởi một máy thu phát có sự cố, được chuyển mạch đến máy thu phát dự phòng. BSC cũng chịu trách nhiệm giám sát các mạch đến MSC và ra lệnh chặn các mạch bị sự cố. 3 :Cấu trúc BSC  Mô hình hệ thống  AXE Mức Hệ Thôngs 1 APT APZ Múc hệ thống 2 Mức Hệ Thống Con Mức Khối Chức Năng ( phần cứng Hay phần mếm) Mức đơn vị chức Năng ( phần Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 4
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn cứng Hay phần mếm) Hình 1.1 Cấp bậc chức năng của AXE BSC là một phần tử của họ sản phẩm AXE và cấu trúc hệ thống của nó tuân theo tất cả các quy tắc đề ra cho AXE. Khái niệm chính để xây dựng AXE là tính môđun chặt chẽ ở được các mức cấp bậc khác nhau cho phép hệ thống AXE đạt được dải ứng dụng rộng lớn. Ở cấp cao nhất AXE được chia ra thành hệ thống điều khiển APZ và hệ thống ứng dụng APT.APZ đảm bảo khả năng xử lý số liệu cần thiết và APT thực hiện chức năng ứng dụng mà ở trường hợp này là BSC. Hai hệ thống APZ và APT lại được chia thành các hệ thống con, các hệ thống con này được chia thành các khối chức năng. Một khối chức năng thực hiện một tập hợp các chức năng ứng dụng và được định nghĩa đơn trị bằng các giao tiếp của mình đến các khối chức năng khác. Nó chứa cả phần cứng lẫn phần mềm. 4 :Hệ Thống Điều khiển của BSC, APZ  Nói Chung Về Hệ Thống Điều Khiển BSC Mục đích của hệ thống điều khiển để cung cấp cho hệ thống ứng dụng khả năng xử lý số liệu và hệ thống vào /ra. Tính mềm dẻo thích ứng các ứng dụng khác nhau nhận được nhờ cấu trúc xử lý phân bố. Thiết kế xây dựng trên cơ sở một bộ xử lý trung tâm với các bộ xử lý vùng được nối qua các bus. Các thiết bị vào/ra được nối đến một bộ xử lý hỗ trợ để giúp đỡ CP. Hai đầu cuối báo hiệu (STC/STR) được sử dụng để mở rộng các chức năng điều khiển APZ đến các vị trí ở xa. Các chức năng này đảm bảo nguyên lý truyền tải để thông tin với một bộ xử lý vùng ở xa.  Hệ thống con xử lý trung tâm (CPS_Central Processor Subsystem) Cơ cấu điều khiển chương trình và xử lý số liệu ở bộ xử lý trung tâm (CP _ Central Processor) được thực hiện ở hệ thống con xử lý trung tâm (CPS_Central Processor Subsystem). Phần cứng ở CPS gồm CP với các bộ nhớ, bộ điều khiển xử lý vùng (RPH_Regional Processor Handler) và khối bảo dưỡng tự động(AMU_Automatic Maintenance). Vì các lý do tin cậy CP được dự phòng. Ở trạng thái bình thường hai bộ xử lý làm việc độc lập với nhau nhưng ở chế độ hoạt động song song tiểu đồng bộ. Khối bảo dưỡng tự động giám sát hai bộ xử lý và quyết định bộ nào thường trực. Chuyển mạch phía thường trực thường mất chưa đến 10 ms và không gây nhiễu đối với thông tin  Hệ thống con xử lý vùng ( RPS_Regional Processor Subsystem) RPS thực hiện công việc đòi hỏi có khả năng như xử lý giao thức. Hệ thống con này chứa các bộ xử lý vùng (RP_Regional Processor) và các bộ xử lý vùng môđun mở rộng (EMRP_Extension Module Regional Processors) bằng các vi chương trình và thường trực để xử lý phần mềm ứng dụng. Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 5
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Các RP được dự phòng và làm việc ở chế độ chung tải. Để tin cậy EMRP cùng có thể được dự phòng. Bộ điều khiển máy thu phát (TRH) là một bộ xử lý vùng với một mạch giao thức HDLC để kết cuối báo hiệu từ giao tiếp A-bis. Trách nhiệm chủ yếu của TRH là xử lý đo lường cho thuật toán định vị. Ở RPS cũng có các đầu cuối báo hiệu trung tâm/ vùng để thông tin với cácEMRP ở xa.  Hệ thống con bảo dưỡng (MAS_Maintenance Subsystem) MAS thực hiện các chức năng để phát hiện sự cố, khôi phục, hội chuẩn và tạo ra cảnh báo ở các phần mềm trung tâm của hệ thống điều khiển APZ, đồng thời là hướng dẫn cho người sữa chữa để sữa chữa các sự cố ở CP. MAS chỉ gồm phần mềm.Các mạch giám sát ở các bộ xử lý được MAS sử dụng thuộc về CPS.  Hệ thống con xử lý hỗ trợ (SPS_Support Processor Subsystem) SPS cung cấp cốt lõi của hệ thống để quản lý việc thực hiện chương trình ở bộ xử lý hỗ trợ (SP_Support Processor), các thủ tục khởi động lại, giám sát tiến trình và các chức năng nghiệp vụ cho các chương trình được thực hiện ở SP. SPS gồm bộ xử lý hỗSTC cũng như phần cứng lưu giữ ở CP và SP trợ STR EMRP  Hệ thống con giao tiếp người– máy (MCS_Man-Machine Communication Subsystem) MCS cung cấp giao tiếp người-máy cho các chức năng khai thác và bảo dưỡng. MCS quản lý hai dạng thông tin: chữ cái số và ET cảnh báo. GS ET các Giao tiếp đầu cuối được xây dựng trên cơ sở các khuyến nghị CCITT X.29/X C C .28/X.3-1980 (Sách vàng) cho phép một số đầu cuối được đấu nối, đặc biệt là VT 100 và VDU. Ở chế độ lệnh ngôn ngữ người máy là một tập con của CCITT-MML. Một đầu cuối và một khối nối thông cảnh báo có thể được đặt bất cứ nơi nào có thể thâm nhập đến bộ xử lý vùng, chẳng hạn ở trạm RBS. Trạm BSC Trạm vô tuyến RPB EMRPB Đường PCM EMRP Bộ xử lý vùng môđun mở rộng EMRPB Bus EMRP ETC Mạch đầu cuối tổng đài Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 6
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn GS Chuyển mạch nhóm RP Bộ xử lý vùng RPB Bus RP STC Đầu cuối báo hiệu trung tâm STR Đầu cuối báo hiệu vùng Hình 1.2 EMRP đặt ở xa  Hệ thống con quản lý file (FMS_File Management Subsystem) FMS đảm bảo bộ nhớ lớn bên ngoài: các băng từ, đĩa cứng, đĩa mềm ở bộ xử lý hỗ trợ.  Hệ thống con thông tin số liệu (DCS_Data Communication Subsystem) DCS đảm bảo thông tin số liệu gởi cho các ứng dụng khai thác và bảo dưỡng. Các biên bản được thực hiện là X.25 và X.75. DCS được đặt ở bộ xử lý hỗ trợ. 5 :Các đặc tính Toàn bộ phần cứng của BSC có kích thước tùy thuộc vào các yêu cầu lưu lượng của các ứng dụng khác nhau. Cấu hình cực đại của BSC phục vụ tới 512 máy thu ở 256 ô. Điều này có nghĩa là phục vụ được 100.000 thuê bao. tiểu để phù Tuy nhiên không thể đặt các giới hạn này bằng dung lượng xử lý. Trong chương trình của AXE có các bộ xử lý trung tâm điều khiển các ứng dụng lớn. Các bộ xử lý trung tâm này cùng với các bộ xử lý ngoại vi cho phép thực hiện các thuật toán chuyển giao phức tạp và nhanh hơn cần thiết trong tương lai cho các mạng có vi ô.Mặt khác có thể giảm đến mức cực hợp các ứng dụng điều khiển một số dung lượng nhỏ các trạm vô tuyến gốc. 30 TRX điều khiển bởi BSC có thể là kích thước tối thiểu phù hợp được cài đặt vừa vặn ở ba tủ máy Phần III : Hệ Thống Trạm Gốc – BTS I , Giới Thiệu Hệ Thống BT (Nguyễn Tiến Văn ) 1. Tổng Quát Trạm vô tuyến gốc 200(RBS 200) là sản phẩm của ericsson dùng cho trạm thu phát gốc GSM (BTS). Nó bao gồm tất cả các thiết bị giao tiếp truyền dẫn và vô tuyến cần thiết ở trạm vô tuyến dù trạm phủ một hay nhiều ô. RBS 200 là bộ phận của BSS ở CME 20. nhiệm vụ chức năng chủ yếu của nó là truyền dẫn vô tuyến. Hình vẽ dưới xác định RBS trong hệ thống. về mặt vật lý RBS phải được đặt ở vị trí gần anten để đạt được sự bao phủ vô tuyến cần thiết. 2. Chức Năng  Các chức năng tiềm năng chung Các tiềm năng chung biểu thị các tiềm năng chung của TRS được sử dụng cho lưu thông với các MS thuộc về một ô. Chức năng này bao gồm các chức năng con sau: Quảng bá thông tin của hệ thống. BSC xác định các thông báo về thông tin của hệ thống được lưu giữ và định kỳ quảng bá bởi TRS ở kênh BCCH. Nếu ở TRX được giành Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 7
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn cho BCCH xảy ra sự cố, sự cố được báo cáo đến BSC, BSC gửi thông tin BCCH đến một TRX mới được chọn chịu trách nhiệm kênh BCCH. Tìm gọi. các nhận dạng trạm di động được xác định từ BSC được gửi đi ở kênh CCCH. Yêu cầu kênh từ MS, TRS phát hiện các yêu cầu kênh từ các MS và báo cáo chúng tới BSC. BSC ấn định một kênh DCCH cho báo hiệu giữa MSC và MS. ở DCCH sau đó MS được ấn định một TCH cho thông tin tiếng và số liệu. Ấn định tức thời.TRS phát đi một lệnh ở kênh CCCH từ BSC đến MS là nó sẽ sử dụng một kênh trong ô. AUC External Telephony SS VLR HLR EIR and data OMC communicatio MSC Base Station System Information BSC transmission BSS Call connections and RBS Information transmission MS Hình1.3 : mô hình hệ thống GSM AUC Authentication Centre MS Mobile Station BSC Base Station Controller MSC Mobile Services SwitchingCentre RBS Radio Base Station OMC Operation and MaintenanceCentre EIR Equipment Identity Register VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register BSS Base Station System  Các chức năng tiềm năng riêng Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 8
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Tiềm năng riêng biểu thị tất cả các chức năng TRS được sử dụng cho thông tin với các MS thuộc về phần TRS phục vụ một ô. Chức năng này gồm các chức năng con sau: Đưa kênh vào hoạt động. BSC ra lệnh cho TRS đưa vào hoạt động một tiềm năng kênh riêng để sử dụng bằng một kênh logic liên kết của mình. Khi một kênh được ấn định BSC thông báo TRX về các thông số như kiểu kênh, mã kênh vv… Hủy hoạt động kênh. TRS hủy hoạt động kênh riêng. Khởi đầu mật mã. Khởi đầu mật mã được TRS thực hiện trên cơ sở khóa mật mã. Khóa mật mã được tính toán ở thủ tục nhận thực từ thông số RAND và khóa riêng của thuê bao.  Các chức năng kênh mặt đất Các chức năng kênh mặt đất là nhóm các chức năng thực hiện chuyển đổi mã và thích ứng số liệu. Chức năng này bao gồm các chức năng con sau: Chuyển đổi mã hóa tiếng. được thực hiện giữa 64kb/s và 13kb/s. chức năng này được đặt ở xa trong TRAU ở BC. Thích ứng tốc độ được thực hiện giữa 64kb/s và 3,6kb/s; 6 hay 12kb/s chức năng này được đặt ở xa ở TRAU trong BSC. Điều khiển trong băng của TRAU ở xa. Thông tin điều khiển được bổ sung đến số liệu và tiếng dẫn đến tổng tốc độ của kênh là 16kb/s, 4 kênh thông tin được ghép chung vào một kênh 16kb/s giữa BSC và TRS  Mã hóa và ghép kênh Mã hóa và ghép kênh là chức năng lập khuôn dạng thông tin ở các kênh vật lý. Chức năng này bao gồm các chức năng con sau: Ghép kênh đường truyền vô tuyến. các kênh logic được ghép chung ở các kênh vật lý. Mã hóa và ghép kênh. Luồng bít được lập khuôn dạng cho từng khe thời gian ở kênh vật lý. Mật mã/ giải mật mã. Tiếng được mật mã và giải mật mã bằng khóa mật mã  Điều khiển hệ thống con vô tuyến Điều khiển hệ thống con vô tuyến đảm bảo điều khiển các tiềm năng vô tuyến. chức năng này bao gồm các chức năng con sau: Đo chất lượng. các phép đo chất lượng và cường độ tín hiệu được thực hiện ở tất cả các kênh riêng hoạt động trên đường lên( từ MS đến BTS). Các phép đo này được thực hiện trong thời gian hoạt động một kênh. Các kết quả đo từ MS về chất lượng đường xuống( từ BTS đến MS), Đo đồng bộ thời gian. Một tín hiệu được phát đi từ TRS đến MS để định trước thời gian truyền dẫn đến TRS để bù trừ thời gian trễ gây ra do truyền sóng. TRS liên tục giám sát và cập nhật đồng bộ thời gian. Cùng với số liệu đo cho đường lên, đồng bộ thời gian hiện thời cũng được báo cáo cho BSC. Điều khiển công suất của TRS và MS. Công suất của TRS Và MS được điều khiển từ BSC để giảm tối thiểu mức công suất phát để giảm nhiễu đồng kênh. Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 9
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Phát. Phát vô tuyến bao gồm nhảy tần. nhảy tần được thực hiện bằng chuyểnmạch băng tần cơ sở với máy phát khác nhau cho từng tần số Thu. Thu tín hiệu vô tuyến bao gồm cả cân bằng và phân tập Sự cố đường truyền vô tuyến. sự cố được phát hiện và báo cáo cho BSC  Điều khiển TRX Điều khiển TRX là chức năng để điều khiển TRX. Chức năng này bao gồm các lệnh sau: LAPD. Kết cuối đường báo hiệu giữa BSC và TRS Báo cáo lỗi. phát hiện và báo cáo lỗi ở thông báo từ BSC Sự cố nối thông. TRS phát hiện xem có đường nối thông nào bị gián đoạn ở đường vô tuyến hay không.  Đồng bộ Đây là khối con đồng bộ ở TRS Chuẩn tần số. thông tin định thời được lấy ra từ các đường PCM từ BSC Số khung. Có thể đặt và đọc số khung từ bộ đếm số khung.  Khởi động hệ thống và nạp phần mềm Chức năng này bao gồm các chức năng con sau: Khởi động hệ thống. khởi đầu một trạm hay một phần trạm bao gồm cả nạp phần mềm cho các bộ xử lý đã được khởi động. Khởi động lại. đưa một bộ phận của thiết bị vào một trạng thái nhất định.  Lập cấu hình Lập cấu hình là việc lập các thông số khác nhau và tổ hợp các kênh khác nhau ở TRS cho lưu lượng và/ hoặc cho khai thác. Chức năng này bao gồm các chức năng con sau đây: Phát vô tuyến: thiết lập tần số và giới hạn công suất ra cho máy phát. Thu vô tuyến : thiết lập tần số cho các máy thu kể cả máy thu không nhảy tần và nhảy tần. Điều khiển vô tuyến: định nghĩa việc sắp xếp thông tin hệ thống ở các khe thời gian. Kết hợp kênh logic: sắp xếp các kênh logic ở các kênh vật lý. Ân định nhận dạng ô: thiết lập mã màu trạm cơ sở và mã màu PLMN  Điều khiển bảo dưỡng tại chỗ Các chức năng khai thác và bảo dưỡng tại chỗ có thể được sử dụng không cần nối với BSC. ở RBS thiết bị này chỉ có các chỉ thị trạng thái và cảnh báo để cung cấp tổng quan. Tất cả chỉ thị, trình bày chi tiết và điều khiển nhân công được thực hiện ở đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ(LMT)  Quản lý đường báo hiệu TRX quản lý đường báo hiệu giữa BSC và MS.  Giám sát và kiểm tra chức năng Giám sát và kiểm tra chức năng được thực hiện theo 2 cách sau: 1. Các kiểm tra lắp trong được thực hiện khai thác bình thường. 2. Các kiểm tra được thực hiện ở các lệnh đặc biệt hay các điều kiện đặc biệt. bao gồm cả kiểm tra cả phần cứng lẫn phần mềm. 3.cấu trúc RBS Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 10
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn RBS 200 bao gồm các khối chức năng chính sau đây: Giao tiếp thu phát ở xa(TRI) Hệ thống con thu phát(TRS) gồm có Nhóm thu phát( TG ) Đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ (LMT) TRI BSC LMT RBS TRS 200 TG TG Hình 1.4: Sơ đồ khối RBS Trong đó: TRI là một chuyển mạch cho phép đấu nối mềm dẻo giữa BSC và TG. TRS bao gồm tất cả các thiết bị vô tuyến ở trạm. TG là phần chứa tất cả các thiết bị vô tuyến nối chung đến một anten phát LMT là giao tiếp người sử dụng với các chức năng khai thác và bảo dưỡng nó có thể nối trực tiếp đến mọi TG hay qua TRI đến BSC.  Giao tiếp thu phát ở xa TRI lấy các khe thời gian ở mach 2Mbit/s giành cho các khối của RBS và gửi các khe còn lại đến RBS tiếp theo. Các cảnh báo ngoài(EA) và đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ(LMT) được nối đến TRI. STR NEXT TRX TRX LMT cảnh I/O ngoai EMRP V2 báo BSC ETB RBS ETB RTT RTT TSW Hình 1.5 : sơ đồ khối TRI Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 11
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Đường PCM 2Mbit/s từ BSC được nối đến ETB, một PCM/ETB. Khe thời gian để điều khiển được nối qua đầu cuối báo hiệu vùng(STR) đến bộ xử lý vùng modul mở rộng(EMRP), LMT và cảnh báo ngoài. Các khe thời gian số liệu được rẽ tới TRX hay được nối đến một đường 2Mbit/s mới đến RBS tiếp theo. 3 hay 8 TRX có thể nối đến một đầu cuối truyền dẫn vô tuyến.  Hệ thống con thu phát Hệ thống con thu phát bao gồm tất cả các thiết bị vô tuyến ở trạm và gồm các phần chính sau: - Nhóm thu phát(TG_Tranceiver Group) - Đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ(LMT_Local Maintenance Terminal) Nhóm thu phát(TG) là một phần tử chứa đến 16 máy thu phát(TRX) được nối đến cùng một anten. Một TG phục vụ cho một hay nhiều bộ phận của ô. Máy thu phát(TRX) có thể phục vụ 8 kênh song công toàn tốc. mỗi TRX được xây dựng trên cơ sở năm bộ phận - Bộ điều khiển TRX(TRXC_TRX Controller) - Khối xử lý tín hiệu(SPP_ Signal Processing Part) - Máy phát vô tuyến(RTX_ Radio Transmitter) - Máy thu vô tuyến(RRX_Radio Receiver) - Chuyển mạch băng tần cơ sở(RBX) TRXC: TRXC là phần điều khiển của TRX. Cho báo hiệu có một đường nối 64kbit/s đến BSC và mỗi kênh tiếng / số liệu có một đường nối 16Kbit/s đến bộ chuyển đổi mã ở BSC. Bốn đường tiếng số liệu được nhóm chung thành một đường nối 64 Kbit/ s (nghĩa là 3 đường nối 64 kbit/s cho một TRXC) SPP: là phần xử lý tín hiệu của TRX. Nó điều khiển, chẳng hạn, cân bằng viterbi và mã hóa kênh. Mỗi SPU điều khiển 2 khe thời gian. Lưu ý mỗi TRXcó thể quản lý 8 TS tương ứng với 8 cuộc gọi đồng thời. Máy phát: Máy phát (RTX) là phần vô tuyến để phát RTX bao gồm các chức năng để điều chỉnh tần số và cả bộ khuếch đại công suất. vì khuếch đại công suất được điểu khiển từ xa nên có thể điều chỉnh công suất mà không cần đến trạm. Máy thu: Máy thu vô tuyến (RRX) Là phần vô tuyến để thu. RRX bao gồm cà chức năng phân tập để bù trừ ảnh hưởng của phading. Mỗi RRX trực thuộc một TRX riêng. Chuyển mạch băng tần cơ sở: Khi RBS có nhẩy tần, TRX sẽ được bổ xung chuyển mạch băng tần cơ sở(BBX) giữa TRXC và RTX chuyển mạch này nối từng cụm tín hiệu từ TRXC đến RTX hiện thời theo trình tự nhảy. Modul định thời: Modul định thời(TM_ Timing module) cung cấp tần số chuẩn lấy ra từ đồng hồ PCM thu cho các máy thu phát. Tần số chuẩn được sử dụng để nhận được bộ nhớ chính xác cao của các tần số thu phát TM cũng chịu trách nhiệm đồng bộ khung và số khung tuyệt đối. Bộ kết hợp máy phát: Bộ kết hợp máy phát(TXCMB_ Transmitter combiner) kết hợp các tín hiệu từ một số RTX đến một anten. Bộ kết hợp là một bộ kết hợp tự điều chỉnh. 16RTX có thể nối đến một bộ kết hợp. Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 12
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Bộ ghép các máy thu: Bộ ghép các máy thu (RXMC) phân phối các tín hiệu từ anten thu đến các RRX . Bộ kiểm tra TRX:Bộ kiểm tra TRX(TRXC) thực hiện kiểm tra hoạt động của TRX. Nó được điều khiển bởi BSC Đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ: Đâu cuối bảo dưỡng tại chỗ (LMT) là giao tiếp người, TR E F W /S W máy với TG cho các EBCBc năng khai thác và bảo dưỡng. có thể&nố/T ELE CO Mđến BSC qua chứ O M i LMT BS TMI để đạt được các chức năng O&M ở BSC TC H /R S  Bộ đổi nguồn IS L TRE Có thể nuôi RBS 200 bằng các điện áp danh định sau: - + 24VDC AN x FW - 230 VAC O M L /IO M /IO C IS L - -(48 đến 60) VDC. ONF AN x 4.các đặc tính BS 1 OM U  Tính tin cậy ISL pilo AN y Tính modul và chất lượng sản phẩm cao đảm bảo mức IS ộ tin cậy cao. tt đL  Tính bảo dưỡng Hệ thống khai S& và hỗ trợ tìm ra các sự cố xảy ra ở thiết bị. các khối sự cố được TR A N thác định vị để thay thếCtại chỗ CL O K K FA C B Tính bảo dưỡng cũng được tăng bằng cách đánh số các khốIS hợp lý và rõ ràng. iL A C /D C& BA T T E IE II . Kết nối các khối chức năng trong hệ thống BTSIS L S (Nguyễn Văn Huấn ) Giao tiếp bên trong BTS được thực hiện thông qua các bus BCB và BSII. KẾT NỐI BÊN TRONG BTS TERM BS C Abis Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 13
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Hình 1.6 : Kết nối các khối chức năng trong hệ thống BTS 1 . BCB(Base Station Control Bus): BCB: Bus điều khiển BTS dược kết nối dến tất cả các module trong BTS. Nó được sử dụng để trao đổi thông tin giữa SUMA và các module khác. Bus nầy chỉ sử dụng cho mục đích vận hành và bảo dưỡng. Luồng Thông Tin Bus BCB được xác lập ở hai chế độ đó là master bus hay là slave bus. Master được gọi là pilot, slave được gọi là terminal. Một dụng cụ đặc biệt bên ngoài được kết nối đến XBCB có thể được sử dụng như là một pilot. Cho mỗi module, việc thêm vào hay lấy ra được kiểm tra bởi việc quét các bus điều khiển. Việc mất bất cứ đặc tính nào được cung cấp bởi BCB thì không gây ra lỗi trong quá trình hoạt động của BTS như là: cảnh báo, truy nhập remote inventory… Thông tin về bản kiểm kê module có thể truy nhập thậm chí khi module switch off. Nhưng mà SUMA phải được switch on. 2. BSII (Base Station Internal Interface): BSII là giao diện chính bên trong BTS .Luồng thông tin BSII được sử dụng để mang các loại thông tin sau: • TCH • RSL • OML cho SUM_OMU • Các báo hiệu bên trong: phát quảng bá từ SUM_OMU đến các thực thể được kết nối đến BSII các thông tin IOM_CONF(thông tin về cấu hình ), những thông điệp O&M bên trong giửa OMU và TRE/Anx/TRANS&CLOCK, những thông điệp cho kiểm tra. 3.2 Nguyên lý hoạt động của BTS Nguyên lý hoạt động của BTS dưa trên quá trình xử lý các tín hiệu mà nó nhận được từ máy di động và từ BSC. 3.Tín Hiệu Từ BSC Gởi Đến Tín hiệu từ BSC đưa tới BTS thông qua giao diện Abis trên đường truyền PCM gồm có các tín hiệu sau: Tín hiệu thoại TCH (traffic channel) Tín hiệu báo hiệu RSL (radio signalling link) Tín hiệu vận hành bảo dưỡng OML (operation maintenance link) Tín hiệu truyền dẫn Qmux Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 14
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn Các tín hiệu này được phân bố trên khung PCM như sau ST0 SYN Qmax TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH RSL OML ST 31 Trong cấu trúc khung PCM thì khe thời gian TS0 được sử dụng cho mục đích đồng bộ. TS1 dược sử dụng để truyền tín hiệu Qmux. Các khe thời gian còn lại được sử dụng để truyền dử liệu TCH, tín hiệubáo hiệuvô tuyến và tín hiệu vận hành bảo dưỡng( RSL/OML). Các khe thời gian trong khung PCM được chia thành 4 nibble mỗi nibble 16Kbps được sử dụng cho một kênh lưu lượng TCH. Trong khung PCM ở giao diện Abis thì một RSL chiếm toàn bộ một khe thời gian trong khung và số RSL phụ thuộc vào số TRX mà một BTS có. Tức là số lượng của RSL sẽ bằng số TRX. Trong khung PCM còn có tín hiệu OML tín hiệu nầy sử dụng trong quá trình khai thác và bảo dưỡng. Một OML sẽ chiếm một TS trong khung PCM và số lượng đường OML sẽ phụ thuộc vào số BTS. Mỗi OML sẽ phục vụ chỉ cho một BTS. Ngoài ra trong BTS cải tiến cung cấp ghép kênh thống kê. Tức là sử dụng khe thời gian 64Kbps sử dụng truyền cho 4RSL và 1OML, tức là thực hiện quá trình ghép 4 RSL với 1OML. Cung cấp đường truyền Qmux qua giao diện abis: Trong quá trình hoạt động ngoài những thông tin báo hiệu và thông tin về vận hành và bảo dưỡng thì BTS cũng cần được điều khiển bởi BSC. Quá trình điều khiển nầy được thực hiện bởi khối TSC của BSC. Lệnh điều khiển nầy được đưa vào khung thời gian PCM ở khe thời gian TS1. Tín hiệu nầy chiếm 1 nibble 16Kbps. Thông qua giao diện Abis nó sẽ giởi tín hiệu điều khiển đến khối TRANS. Các tín hiệu này đầu tiên được đưa đến khối SUMA và kết cuối tại phần truyền dẫn của khối này, sau đó nó đưa đến các khối chức năng khác để sử lý như sau: 9 Tín hiệu Qmux được kết cuối tại phần truyền dẫn, để thực hiện quá trình điều khiển truyền dẫn. Các tín hiệu về vận hành bảo dưỡng thì kết cuối tại khối OMU, khối nhận thông tin O&M, xử lý và đưa ra các lệnh liên quan đến quá trình vận hành bảo dưỡng. Các tín hiệu về lưu lượng và báo hiệu sẽ được đưa đến khối TRE ở đây sẽ Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 15
Bài Tiểu Luận Chuyªn ®Ò Th«ng Tin V« TuyÕn thực hiện quá trình xử lý thoại và sau đó đưa đến ANC rồi tới antenna rồi phát ra môi trường vô tuyến. 4. Tín Hiệu Thu Từ Máy Di Động MS (Mobile Station) Hình 1.7 :Tín Hiệu Thu Từ Máy Di Động MS Tín hiệu thu được từ MS qua antenna của BTS và sau đó được truyền xuống khối Anc, khối này sẽ lọc, khuếch đại tạp âm thấp(LNA) và chia các tín hiệu thu (spliters), sau khi được xử lý ở khối Anc tín hiệu tiếp tục được đưa đến khối thứ hai đó là khối TRE, đây là khối chịu trách nhiệm chủ yếu về quá trình xử lý thoại như là giải điều chế, giải định dạng cụm, giải mã hoá kênh và giải mã hóa thoại. Tín hiệu sau đó được đưa đến khối SUMA tại đây nó thực hiện quá trình ghép các tín hiệu các tín hiệu lại trên khung PCM, quá trình này được thực hiện tại phần truyền dẫn(transmission) sau đó qua giao diện Abis sẽ gởi đến BSC Sinh Sinh Viên :Nhóm 17- Lớp H09 VT1 16