intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đồ án: Dịch vụ gia tăng trên nền GSM

Chia sẻ: Nguyên Hoàng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:144

Thêm vào BST
Báo xấu
80
lượt xem 15
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dịch vụ gia tăng trên nền GSM là một đề tài do một nhóm sinh viên thực hiện sẽ cung cấp một số thông tin hữu ích phục vụ cho nhu cầu tìm hiểu về các dịch vụ truyền thông di động. Ngoài ra tài liệu còn phân tích chi tiết các dịch vụ cũng như giới thiệu các ứng dụng trên nền GSM.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Dịch vụ gia tăng trên nền GSM

  1. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Chương 1 GIỚI THIỆU Truyền thông di động - một ngành công nghiệp khổng lồ của thế giới đang vận hành với những công nghệ tiên tiến nhất đang phát triển không ngừng. Việt Nam cũng không nằm ngoài trào lưu chung trong việc ứng dụng các công nghệ truyền thông. Chúng ta cùng tìm hiểu công nghệ di động Việt Nam đang ở vị trí nào trong tiến trình hội nhập cùng với giới truyền thông trên thế giới. Hiện nay mọi người hầu như đều sử dụng điện thoại di động vì vậy các nhà sản xuất không ngừng phát triển các loại điện thoại đa chức năng để phục vụ nhu cầu của người tiêu dùng. Cùng với sự phát triển của các hãng điện thoại di động thì các nhà cung cấp dịch vụ cùng phát triển không ngừng. Hàng loạt các nhà cung cấp dịch vụ ra đời kéo theo hàng loạt các dịch vụ kèm theo. Trong số các dịch vụ mà nhà cung cấp đưa ra cho người sử dụng chọn lựa thì dich vụ giá trị gia tăng là dịch vụ mà các nhà cung cấp đang nhắm tới hàng đầu về giá trị thương mại. 1.1 Giới thiệu dịch vụ gia tăng Dịch vụ gia tăng (VAS – Value Added Service) là dịch vụ mà nhà cung cấp đưa ra thêm bên cạnh các dịch vụ sẵn có của mình. Khi sử dụng điện thoại di động mỗi người sẽ chọn cho mình một nhà cung cấp dịch vụ như Vinaphone, Mobifone hay Viettel… Khi đó người sử dụng sẽ được cung cấp các dịch vụ cơ bản như hiển thi số thuê bao gọi tới, gọi và nhận cuộc gọi, gửi và nhận tin nhắn ngắn (SMS), chặn cuộc gọi đi và đến, chờ cuộc gọi…tất cả các dịch vụ này đều miễn phì và được thực hiện tự động trên hệ thống ngay sau khi bạn hoà mạng. Ngoài các dịch vụ cơ bản cung cấp miễn phí cho người sử dụng các nhà cung cấp còn đưa ra một số dịch vụ như cung cấp thông tin hay giải trí như tải hình, nhạc CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 1
  2. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ chuông, game, ứng dụng…các dịch vụ này có thu phí và được gọi là các dịch vụ gia tăng. 1.2 Phân loại dịch vụ gia tăng Dịch vụ giá trị gia tăng được chia thành 3 nhóm chính: nội dung tin nhắn, ứng dụng cho điện thoại và dịch vụ thương mại di động. Dịch vụ cung cấp nội dung tin nhắn cho phép người sử dụng có thể tải về máy mình những tin nhắn có nội dung như kết quả các trận bóng đá, kết quả xổ số hay bản tin thị trường chứng khoán. Dịch vụ cung cấp các ứng dụng cho điện thoại cho phép người sử dụng có thể tải về máy của mình những hình ảnh, nhạc chuông, logo, clips, hay các ứng dụng, trò chơi cho điện thoại. Dịch vụ thương mại di động là các dịch vụ nhắn tin dự đoán kết quà hay nhắn tin để có cơ hội trúng thưởng từ nhà cung cấp dịch vụ. 1.3 Sự bùng nổ của dịch vụ gia tăng hiện nay Hàng loạt nhà cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng trên điện thoại di động (ĐTDĐ) đua nhau khuyến mãi trúng thưởng với tin nhắn may mắn, sử dụng dịch vụ nhiều nhất... Mảnh đất kinh doanh màu mỡ này hiện thu hút rất nhiều nhà cung cấp với những tiện ích ngày càng mở rộng. Mỗi ngày, trên các trang mục quảng cáo, những dịch vụ nội dung xuất hiện dày đặc như Dalink, Alofun, My Mobile, Topteen, Galafun, TT Mobile, Thế giới SMS, GenX... Ban đầu từ dịch vụ tải nhạc, chuông, hình ảnh, đến nay chỉ cần gửi tin nhắn đến số của nhà cung cấp dịch vụ, thuê bao có thể xem kết quả xổ số kiến thiết, giá ĐTDĐ, bói toán, truyện cười, tìm bạn bốn phương, dự đoán kết quả bóng đá, tham gia những trò chơi may mắn và mới nhất là các tin tức về thị trường chứng khoán. CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 2
  3. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Hiện nay, thị trường dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng di động có hơn 20 nhà cung cấp và nhiều doanh nghiệp cũng đang ngấp nghé nhảy vào lĩnh vực tiềm năng này. 1.4 Xu hướng phát triển trong tương lai Các dịch vụ nhắm vào giải trí như nhạc chuông, hình nền, logo và các clip có nội dung hài hước, gần gũi rất được giới trẻ ưa chuộng vẫn sẽ được các nhà cung cấp chú trọng. Tuy nhiên, đường truyền mạng hiện nay vẫn còn yếu, làm hạn chế về mặt nội dung cũng như kích thước của file cung cấp. Điều này bắt buộc các nhà cung cấp phải phát triển một số phần mềm đặc biệt để điều chỉnh lại cho phù hợp. Xu hướng chung của các nhà sản xuất thiết bị truyền thông cầm tay là làm cho chúng có nhiều tính năng truyền thông, hỗ trợ MMS, GPRS, 3G, có nhiều chức năng giải trí và kiểu dáng thời trang hơn. CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 3
  4. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Chương 2 TỔNG QUAN VỀ GSM 2.1 Giới thiệu hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM 2.1.1 Giới thiệu chung GSM (Global System for Mobile Communication) là một trong những công nghệ về mạng điện thoại di động phổ biến nhất trên thế giới. Cho đến nay công nghệ này có gần 2 tỷ thuê bao sử dụng trên phạm vi 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu. Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE. 2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển Vào đầu những năm 1980 tại châu Âu người ta phát triển một mạng điện thoại di động chỉ sử dụng trong một vài khu vực. Sau đó vào năm 1982 nó được chuẩn hoá CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 4
  5. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ bởi (CEPT : European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Special Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn châu Âu. Ủy ban Châu Âu (EC) đưa ra lời hướng dẫn yêu cầu các quốc gia thành viên sử dụng GSM cho phép liên lạc di động trong băng tần 900MHz. Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI: European Telecommunications Standards Institute) định nghĩa GSM khi quốc tế chấp nhận tiêu chuẩn hệ thống điện thoại tế bào số. Lời đề xuất có kết quả vào tháng 9 năm 1987, khi 13 nhà điều hành và quản lý của nhóm cố vấn CEPT GSM thỏa thuận ký hiệp định GSM MoU “Club”, với ngày khởi đầu là 1 tháng 7 năm 1991. Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM là hệ thống thông tin tế bào số tích hợp và toàn diện, được phát triển đầu tiên ở Châu Âu và đã nhanh chóng phát triển trên toàn thế giới. Mạng được thiết kế phù hợp với hệ thống ISDN và các dịch vụ mà GSM cung cấp là một hệ thống con của dịch vụ ISDN chuẩn. Hình 2.1. Mạng tế bào vô tuyến GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915 MHz và 935-960 MHz, hiện nay là 1.8GHz. Một vài tiêu chuẩn chính được đề nghị cho hệ thống : CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 5
  6. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________  Chất lượng âm thoại chính thực sự tốt.  Giá dịch vụ và thuê bao giảm.  Hỗ trợ liên lạc di động quốc tế.  Khả năng hỗ trợ thiết bị đầu cuối trao tay.  Hỗ trợ các phương tiện thuận lợi và dịch vụ mới.  Năng suất quang phổ.  Khả năng tương thích ISDN. Tiêu chuẩn được ban hành vào tháng giêng năm 1990 và những hệ thống thương mại đầu tiên được khởi đầu vào giữa năm 1992. Tổ chức MOU (Memorandum of Understanding) thành lập bởi nhà điều hành và quản lý GSM được cấp phép đầu tiên, lúc đó có 13 hiệp định được ký kết và đến nay đã có 191 thành viên ở khắp thế giới. Tổ chức MOU có quyền lực tối đa, được quyền định chuẩn GSM. 2.2 Cấu trúc mạng GSM Mạng GSM gồm nhiều khối chức năng khác nhau. Hình dưới cho thấy cách bố trí của mạng GSM tổng quát. Mạng GSM có thể chia thành ba phần chính. Trạm di động (Mobile Station_MS) do thuê bao giữ. Hệ thống con trạm gốc (Base Station Subsystem_BSS) điều khiển liên kết với trạm di động. Hệ thống mạng con (Network Subsystem_NS) là phần chính của trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (Mobile services Switching Center_MSC), thực hiện chuyển mạch cuộc gọi giữa những người sử dụng điện thoại di động, và giữa di động với thuê bao mạng cố định. MSC xử lý các hoạt động quản lý di động. Trong hình không có trình bày trung tâm duy trì và điều hành (Operations and Maintenance Center_OMC), giám sát điều hành và cơ cấu của mạng. Trạm di động và hệ thống con trạm gốc thông tin dùng giao tiếp Um, còn được gọi là giao tiếp không trung hay liên kết vô tuyến. Hệ thống con trạm gốc liên lạc với trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động dùng giao tiếp A. CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 6
  7. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Hình 2.2. Mô hình hệ thống thông tin di động tế bào 2.2.1 Trạm di động Trạm di động (Mobile Station-MS) gồm có thiết bị di động (đầu cuối) và một card thông minh gọi là module nhận dạng thuê bao (Subscriber Identity Module_SIM). SIM cung cấp thông tin cá nhân di động, vì thế người sử dụng truy cập vào các dịch vụ thuê bao không phụ thuộc vào loại thiết bị đầu cuối. Bằng cách gắn SIM vào đầu cuối GSM, người sử dụng có thể nhận, gọi và nhận các dịch vụ thuê bao khác trên thiết bị đầu cuối này. Thiết bị di động được nhận dạng duy nhất bằng số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (International Mobile Equipment Identity_IMEI). SIM card chứa số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (International Mobile Subscriber Identity_IMSI) sử dụng để nhận dạng thuê bao trong hệ thống, dùng để xác định chủ quyền và thông tin khác. Số IMEI và IMSI độc lập nhau. SIM card có thể được bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép bằng password hoặc số nhận dạng cá nhân. 2.2.2 Hệ thống con trạm gốc CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 7
  8. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Hệ thống con trạm gốc gồm hai phần: trạm gốc thu phát (BTS) và trạm gốc điều khiển (BSC). Hai hệ thống này liên kết dùng giao tiếp Abis chuẩn hoá, cho phép điều hành các bộ phận cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Trạm thu phát gốc là nơi máy thu phát vô tuyến phủ một cell và điều khiển các giao thức liên kết vô tuyến với trạm di động. Trong một thành phố lớn, có nhiều khả năng triển khai nhiều BTS, do đó yêu cầu BTS phải chính xác, tin cậy, di chuyển được và giá thành thấp. Trạm gốc điều khiển tài nguyên vô tuyến của một hoặc nhiều BTS. Trạm điều khiển cách thiết lập kênh truyền vô tuyến, nhảy tần và trao tay. BSC là kết nối giữa trạm di động và tổng đài di động (MSC). 2.2.3 Hệ thống mạng con Thành phần chính của hệ thống mạng con là tổng đài di động, hoạt động như một nút chuyển mạch bình thường của PSTN hoặc ISDN, và cung cấp tất cả các chức năng cần có để điều khiển một thuê bao di động, như đăng ký, xác nhận, cập nhật tọa độ, trao tay, và định tuyến cuộc gọi cho một thuê bao liên lạc di động. Những dịch vụ này được cung cấp chung với nhiều bộ phận chức năng khác, tạo nên hệ thống mạng con. MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định (như PSTN hoặc ISDN). Báo hiệu giữa các bộ phận chức năng trong hệ thống mạng con là hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) sử dụng cho báo hiệu trung kế trong mạng ISDN và mở rộng sử dụng trong mạng công cộng hiện tại. Bộ ghi định vị thường trú (HLR) và bộ ghi định vị tạm trú (VLR) cùng với MSC cung cấp định tuyến cuộc gọi và khả năng liên lạc di động của GSM. HLR chứa tất cả thông tin quản trị của mỗi thuê bao đã đăng ký trong mạng GSM tương ứng, cùng với vị trí hiện tại của di động. Vị trí của di động thường ở dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR chứa trạm di động. CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 8
  9. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) chứa thông tin quản trị được chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp các dịch vụ thuê bao, cho mỗi thuê bao hiện tại nằm trong vùng địa lý điều khiển bởi VLR. Mặc dù mỗi bộ phận chức năng có thể được thực hiện độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất thiết bị chuyển mạch cho đến nay đều sản xuất VLR chung với MSC, vì thế vùng địa lý điều khiển bởi MSC sẽ tương ứng với điều khiển bởi VLR đó, do đó đơn giản hóa báo hiệu cần thiết. Lưu ý rằng MSC không chứa thông tin các trạm di động – thông tin này lưu trữ trong các thanh ghi vị trí. Có hai bộ ghi khác sử dụng cho mục đích xác nhận và bảo mật. Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách tất cả các thiết bị di động hợp lệ trên mạng, mỗi trạm di động được xác nhận bằng số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI). Số IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu được thông báo mất cắp hoặc không được chấp thuận. Trung tâm nhận thực AuC là cơ sở dữ liệu được bảo vệ chứa bản sao khóa mã trong SIM card của thuê bao, sử dụng để nhận thực và mã hóa trên kênh vô tuyến. 2.3 Liên kết vô tuyến Hiệp hội liên lạc viễn thông quốc tế (ITU), quản trị chỉ định phổ vô tuyến quốc tế (và nhiều chức năng khác), chỉ định băng thông 890-915 MHz dùng cho kênh lên (trạm di động tới trạm gốc) và 935-960 MHz dùng cho kênh xuống (trạm gốc đến trạm di động) cho mạng di động Châu Âu. Vì tầm này đã được sử dụng đầu những năm 1980 bằng hệ thống analog, hội nghị bưu chính và viễn thông Châu Âu (CEPT) đã dành trước 10 MHz đầu của mỗi băng tần trên cho mạng GSM. Cuối cùng, GSM được chỉ định toàn bộ băng thông 2x25 MHz. 2.3.1 Đa truy cập và cấu trúc kênh CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 9
  10. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Vì phổ vô tuyến là tài nguyên hữu hạn dùng chung cho tất cả thuê bao, một phương pháp phải đưa ra là chia băng thông để càng nhiều thuê bao sử dụng càng tốt. GSM đã chọn phương pháp kết hợp đa truy cập phân chia theo tần số và thời gian (TDMA/FDMA). FDMA bao gồm chia tần số băng thông tối đa 25 MHz thành 124 tần số sóng mang cách nhau 200 KHz. Một BS có thể có một hoặc nhiều tần số sóng mang và sử dụng kỹ thuật TDMA chia kênh vô tuyến 200 KHz thành 8 khe thời gian (tạo 8 kênh logic). Do đó một kênh logic được định nghĩa bằng tần số và số khe thời gian của khung TDMA. Bằng cách áp dụng 8 khe thời gian, mỗi kênh phát dữ liệu số theo từng chuỗi “burst” ngắn : đầu cuối GSM chỉ phát 1 trong 8 khe thời gian đó. Tám khe TDMA cùng với 248 kênh bán song công vật lý tương ứng với tổng cộng 1984 kênh bán song công logic. Điều này tương ứng với 283 ( 1984/7) kênh bán song công logic mỗi cell vì mỗi cell chỉ sử dụng 1/7 tổng số tần số. Hình 2.3. Sơ đồ phân chia tần số theo cell Bảy tập tần số đủ để phủ một vùng lớn tùy ý, do khoảng cách lặp lại d phải lớn hơn hai lần bán kính lớn nhất phủ bởi mỗi máy phát. Mỗi kênh tần số được phân đoạn thành 8 khe thời gian có chiều dài bằng 0,577 ms (15/26ms). Tám khe tạo thành một khung TDMA dài 4,615ms (=120/26ms). Mỗi khe được lặp lại sau 4,615 ms tạo thành một kênh cơ bản. CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 10
  11. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Hệ thống GSM phân biệt giữa kênh lưu lượng (Traffic Channel_TCH) (dùng cho dữ liệu thuê bao) và kênh điều khiển (Control Channel_CCH) (dùng cho các thông điệp quản lý mạng). 2.3.2 Kênh lưu lượng (Traffic Channel_tch) Kênh lưu lượng dùng để chuyển âm thoại và dữ liệu. TCH định nghĩa sử dụng 26 khung đa khung (nghĩa là một nhóm 26 khung TDMA). Chiều dài của 26 khung đa khung là 120 ms, là chiều dài của một chu kì burst (120 ms / 26 khung / 8 chu kì burst mỗi khung). Trong 26 khung đó, 24 khung dùng để lưu thông, một khung dùng cho kênh điều khiển liên kết chậm (Slow Associated Control Channel_ SACCH) và một khung chưa dùng. TCH dùng cho tuyến lên và tuyến xuống cách nhau một khoảng thời gian 3 burst để thuê bao không phát và thu đồng thời, đơn giản hóa mạch điện tử. Hình 2.4. Cấu trúc khung TDMA Dữ liệu được truyền trong các burst đặt trong các khe thời gian. Tốc đôï bit truyền là 271 Kbps (chu kỳ bit 3,79 s). Do sai số theo thời gian, phân tán thời gian CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 11
  12. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ v.v…, burst dữ liệu hơi ngắn hơn khe thời gian (148 thay vì 156,25 chu kỳ bit trong một khe thời gian). 2.3.3 Kênh điều khiển (Control Channel_cch) Các kênh chung di động có thể truy cập ở cả chế độ nghỉ và chế độ dành riêng. Các kênh chung di động sử dụng ở chế độ nghỉ trao đổi thông tin báo hiệu cần thiết để chuyển qua chế độ nhận riêng. Di động đã ở trong chế độ dành riêng giám sát các trạm gốc xung quanh để trao tay và các thông tin khác. Các kênh chung có 51 khung đa khung để dành riêng di động sử dụng cấu trúc TCH 26 khung đa khung có thể vẫn giám sát kênh điều khiển. Các kênh chung gồm :  Kênh quảng bá điều khiển (Broadcast Control Channel_BCCH) : phát liên tục trên tuyến xuống, thông tin gồm đồng nhất trạm gốc, chỉ định tần số và chuỗi nhảy tần.  Kênh hiệu chỉnh tần số (Frequency Correction Channel_FCCH) và kênh đồng bộ (Synchronisation_SCH) : sử dụng để đồng bộ di động với cấu trúc khe thời gian của cell bằng cách định nghĩa các biên của chu kỳ burst, và số khe thời gian. Mỗi cell trong mạng GSM phát chính xác một FCCH và một SCH dùng định nghĩa khe thời gian thứ 0 (trong một khung TDMA).  Kênh truy cập ngẫu nhiên (Random Access Channel_RACH) : di động sử dụng kênh Aloha khe để truy cập vào mạng.  Kênh tìm gọi (Paging Channel_PCH) : dùng để báo cho di động biết có một cuộc gọi đến.  Kênh cho phép truy cập (Access Grant Channel_AGCH) : chỉ định một kênh điều khiển dành riêng đứng một mình (Standalone Dedicated Control Channel_SDCCH) cho di động báo hiệu (để có một kênh dành riêng), theo yêu cầu trên kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH). CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 12
  13. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.3.4 Cấu trúc BURST Burst là đơn vị phát của GSM. Việc phát xảy ra trong một cửa sổ thời gian (576+12/13) s, nghĩa là suốt chu kỳ bit (156 + ¼). Một burst thông thường chứa hai gói 58 bit (57 bit dữ liệu + 1 bit dư (stealing bit)) và một chuỗi huấn luyện 26 bit. Chuỗi huấn luyện 26 bit là một chuỗi biết trước dùng so sánh với chuỗi tín hiệu thu được để xây dựng lại tín hiệu gốc (cân bằng đa đường). Việc thực hiện thật sự của bộ cân bằng không chỉ rõ trong kỹ thuật GSM. Ba bit đuôi được thêm vào mỗi bên. GSM có thể sử dụng nhảy tần thấp khi trạm gốc và di động phát mỗi khung TDMA trên mỗi tần số sóng mang khác nhau. Thuật toán nhảy tần được phát trên kênh điều khiển vô tuyến (Broadcast Control Channel). Vì fading đa đường độc lập với tần số sóng mang, nhảy tần thấp làm giảm nhẹ vấn đề này. Việc nhảy tần là tùy chọn đối với mỗi cell và trạm gốc không nhất thiết phải có chức năng này. 2.3.5 Biến đổi âm thoại sang sóng vô tuyến Hình sau mô tả chuỗi các chức năng biến đổi từ âm thoại sang sóng vô tuyến và ngược lại. Hình 2.5. Chuỗi các chức năng biến đổi giữa âm thoại và sóng vô tuyến 2.3.5.1 Mã hóa âm thoại GSM GSM là một hệ thống số, mà âm thoại lại là tín hiệu tương tự nên phải được số hóa. Phương pháp mà ISDN và hệ thống điện thoại hiện tại dùng cho các đường CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 13
  14. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ ghép kênh thoại truyền qua trung kế tốc độ cao, cáp quang là điều chế mã xung (PCM). PCM có tốc độ bit là 64Kbps, là một tốc độ cao có thể truyền qua liên kết vô tuyến. GSM có nhiều thuật toán mã hóa tiếng nói trên cơ sở chất lượng tiếng nói thực và độ phức tạp (liên quan đến giá cả, xử lý độ trễ và tiêu thụ công suất) trước khi đưa đến chọn lựa phương pháp kích xung đều _ mã hóa dự đoán tuyến tính (RPE _ LPC) với vòng dự đoán dài. Về cơ bản, thông tin từ các mẫu trước, không thay đổi nhanh, dùng để dự đoán mẫu hiện tại. Các hệ số kết hợp tuyến tính của các mẫu trước đó, cộng thêm dạng mã hóa của phần còn lại, sai số giữa mẫu dự đoán và mẫu thực, sẽ biểu diễn tín hiệu. Tiếng nói lấy mẫu chu kỳ 20ms, mỗi mẫu mã hóa thành 260 bit, với tốc độ bit là 13Kbps. Đây là mã hóa tiếng nói toàn tốc. Gần đây, vài nhà điều hành GSM1900 Bắc Mỹ thực hiện thuật toán mã hóa tiếng nói toàn tốc cấp cao (EFR). Phương pháp này tăng chất lượng tiếng nói dựa trên tốc độ đang sử dụng 13Kbps. 2.3.5.2 Mã hóa kênh truyền GSM Mã kênh truyền thêm các bit dư vào dòng dữ liệu cho phép phát hiện, thậm chí cả sửa lỗi bit sinh ra trong quá trình truyền. Thuật toán mã hóa tiếng nói đưa ra một khối 260 bit mỗi 20ms (nghĩa là tốc độ 13Kbps). Trong bộ giải mã, các khối bit tiếng nói được giải mã và biến đổi thành những mẫu tiếng nói mã đồng dạng 13 bit. 260 bit của khối tiếng nói phân thành hai nhóm. 78 bit loại II ít quan trọng và không được bảo vệ. 182 bit loại I được cắt thành 50 bit loại Ia và 132 bit loại Ib (xem hình sau). CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 14
  15. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Mẫu tiếng nói : 1 khối = 260 bit (20ms) Hình 2.6. Bảng phân loại bit tiếng nói Đầu tiên các bit loại Ia được bảo vệ bởi 3 bit parity để phát hiện lỗi. Sau đó các bit loại Ib được cộng vào thêm 4 bit đuôi trước khi đưa vào mã chập với tốc độ r= ½ và chiều dài bắt buộc K= 5. Kết quả 378 bit cộng vào với 78 bit loại II bảo vệ cho kết quả là một khung mã tiếng nói hoàn toàn 456 bit (trong hình). Kiểu truyền TCH/FS Hình 2.7. Mô hình kiểu truyền CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 15
  16. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________  Mã phát hiện lỗi GSM chuẩn dùng mã 3 bit lỗi dư để cho phép đánh giá sự chính xác của bit trong khung thoại (50 bit loại Ia). Nếu một bit bị sai, thì điều này sẽ tạo ra một nhiễu lớn thay cho phần tiếng nói 20 ms. Phát hiện những lỗi này cho phép khối bị sai được thay thế bằng một vài nhiễu ít hơn (như là một phép ngoại suy của khối dự đoán). Đa thức trình bày mã phát hiện loại bit Ia là G(X) = X3 + X + 1. Ở bên thu, hoạt động tương tự và nếu phép chia có dư, lỗi được phát hiện và khung tần số âm thanh loại bỏ cuối cùng.  Mã hóa chập / giải mã Trong quá trình truyền, mã hóa chập là kết quả phép chập của chuỗi tín hiệu sử dụng các công thức tích chập khác nhau. Mã chập GSM có thêm 4 bit (mức 0) vào đầu chuỗi 185 bit, và sau đó áp dụng hai biểu thức tích chập khác nhau : G1(X) = X4 + X3 + 1 và G2(X) = X4 + X3 + X + 1. Kết quả cuối cùng gồm hai chuỗi 198 bit. Bộ giải mã chập có thể sử dụng thuật toán Viterbi, bộ giải mã logic Viterbi khảo sát song song mỗi dữ liệu của user trong chuỗi. Nó mã hóa và so sánh mỗi dữ liệu dựa vào chuỗi thu được và chọn ra giá trị phù hợp nhất : đó là bộ giải mã khả năng có thể xảy ra lớn nhất. Để làm giảm độ phức tạp (số chuỗi dữ liệu có thể nhân đôi với mỗi bit dữ liệu thêm vào), bộ giải mã nhận ra thời điểm chuỗi không thuộc vào đường có khả năng xảy ra lớn nhất và hủy chuỗi này đi. Bộ nhớ mã hoá được giới hạn K bit, bộ giải mã Viterbi hoạt động lớn nhất chỉ giữ 2k-1 đường. Độ phức tạp của nó tăng theo hàm mũ của K. Tốc độ mã hoá chập GMS trên dòng dữ liệu là 378 bit mỗi 20ms, nghĩa là 18,9Kbps. Tuy nhiên, trước khi điều chế tín hiệu này, 78 bit loại II không bảo vệ CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 16
  17. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ được cộng thêm vào. Do đó, tốc độ bit GMS là 456 bit trên 20ms, nghĩa là 22,8Kbps. 2.3.5.3 Đan xen và rút ra (Interleaving /De–interleaving) Đan xen có nghĩa là vị trí các bit liên quan không tương quan trong từ mã và trong các burst vô tuyến đã điều chế. Mục tiêu của thuật toán đan xen là tránh rủi ro mất những bit dữ liệu liên tiếp. Các khối tiếng nói toàn tốc GSM đan xen vào 8 burst : 456 bit của một khối được chia thành 8 burst trong các khối con 57 bit. Một khối con định nghĩa là các bit được đánh số chẵn hoặc lẻ của dữ liệu đã mã hóa trong một burst. Các burst khác nhau mang một khối con 57 bit và trong các khung TDMA khác nhau. Vì thế, một burst chứa hai khối tiếng nói liên tiếp nhau A và B. Để triệt sự liên quan của những bit liên tiếp nhau, các bit của khối A ở vị trí chẵn trong burst và các bit của khối B ở vị trí lẻ (xem hình). Rút ra (De–interleaving) là quá trình ngược lại. Trở ngại chính của quá trình đan xen là độ trễ tương ứng : thời gian truyền từ burst thứ nhất đến burst cuối cùng trong một khối bằng 8 khung TDMA ( nghĩa là khoảng 37ms). Hình 2.8. Mô hình đan xen và rút ra CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 17
  18. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.3.5.4 Mã hóa – giải mã Một biện pháp bảo mật được giới thiệu trong GSM là mã hóa đường truyền. Phương pháp mã hóa không phụ thuộc loại dữ liệu được phát đi (âm thoại, dữ liệu hoặc báo hiệu) nhưng chỉ áp dụng cho những burst thông thường. Mã hóa bằng cách thực hiện phép XOR giữa chuỗi giả ngẫu nhiên và 114 bit cần truyền của một burst thông thường (nghĩa là tất cả các bit thông tin ngoại trừ hai bit cờ dư). Chuỗi giả ngẫu nhiên được lấy từ số burst và một phiên khóa thành lập trước qua ý nghĩa báo hiệu. Giải mã cũng đi theo một trình tự như vậy. 2.3.5.5 Điều chế - giải điều chế GMS sử dụng phương pháp điều chế GMSK với hệ số điều chế h=0.5, BT= 0.3 5 (băng thông bộ lọc nhân với chu kỳ bit) và tốc độ điều chế 271Kbps (= 270 ). 6 Phương pháp điều chế GMSK được chọn vì dung hòa giữa công suất phổ khá cao (1bit/Hz) và độ phức tạp giải điều chế hợp lý. Đường bao hằng số cho phép sử dụng những bộ khuếch đại công suất đơn giản và bức xạ ngoài dải băng thấp nhất gây ảnh hưởng nhiễu lên kênh kế cận. GMSK khác MSK là sử dụng bộ lọc Gauss trước điều chế. Đáp ứng xung miền thời gian của bộ lọc được cho trong phương trình sau, với x k1  và B là băng thông nửa công suất. 2 ln 2 k B  k 2 B 2t 2 h (t )  1 e 1  Hình 2.9. Sơ đồ khối bộ điều chế GMSK CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 18
  19. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ Thuật toán Viterbi có thể sử dụng như bộ cân bằng ước tính chuỗi có khả năng xảy ra lớn nhất (MLSE). Vì thế máy thu GSM có thể chứa hai cài đặt khác nhau của thuật toán Viterbi. 2.3.5.6 Mức công suất RF Các thiết bị vô tuyến trong GSM có thể được phân loại dựa vào những mức công suất khác nhau tương ứng với các mức công suất phát. Bảng sau trình bày đặc điểm của các mức công suất ở trạm di động và trạm gốc. Mức công suất trạm di động nhỏ nhất là 20mW (13dBm). Công suất lớn nhất của một Công suất lớn nhất của Mức công suất trạm di động / một trạm gốc / (dBm) (dBm) 1 320 W (55) 2 160 W (52) 20 W (43) 3 80 W (49) 8 W (39) 4 40 W (46) 5 W (37) 5 20 W (43) 2 W (33) 6 10 W (40) 0.8 W (29) 7 5 W (37) 8 2.5 W (34) Bảng 2.1. Các mức công suất ở trạm di động và trạm gốc 2.3.6 Cân bằng đa đường Ở tần số 900 MHz, sóng vô tuyến bị tán xạ do cao ốc, đồi núi, xe cộ, máy bay…. Do đó có nhiều tín hiệu phản xạ, mỗi tín hiệu có pha khác nhau đến antenna. Ta sử CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 19
  20. Dịch vụ gia tăng trên nền GSM ____________________________________________________________________________________________________________________________________ dụng bộ cân bằng lấy ra tín hiệu mong muốn từ các sóng phản xạ. Bộ cân bằng hoạt động tìm ra tín hiệu phát biết trước bị méo dạng do fading đa đường và xây dựng bộ lọc ngược và lấy ra phần còn lại của tín hiệu mong muốn. Tín hiệu biết trước này là một chuỗi huấn luyện 26 bit phát giữa mỗi burst khe thời gian. Cấu trúc của bộ cân bằng không nêu rõ trong bảng chi tiết GSM. 2.3.7 Nhảy tần Trạm di động có đặc tính biến đổi nhanh, nghĩa là nó có thể di chuyển giữa các khe thời gian phát, thu và giám sát trong một khung TDMA, thường ở những tần số khác nhau. GSM sử dụng khả năng chuyển tần nhanh để thực hiện nhảy tần chậm mà di động và BTS phát trên các tần số sóng mang khác nhau trong khung TDMA. Thuật toán nhảy tần phát trên kênh quảng bá điều khiển (BCC). Vì fading đa đường phụ thuộc vào tần số sóng mang, nhảy tần chậm sẽ làm giảm bớt vấn đề này. Hơn nữa, nhiễu đồng kênh có đặc tính ngẫu nhiên. 2.3.8 Truyền phát gián đoạn Cực tiểu hóa nhiễu đồng kênh là mục tiêu của bất kỳ hệ thống tế bào nào, nên cho phép cung cấp dịch vụ tốt hơn với kích thước cell cho trước, hoặc sử dụng các cell nhỏ hơn, do đó tăng dung lượng của toàn hệ thống. Truyền phát gián đoạn (DTX) là một phương pháp có ưu điểm là : một người nói thông thường ít hơn 40% thời gian cuộc đàm thoại, nên tắt máy phát suốt thời gian im lặng. Một ưu điểm khác của DTX là duy trì công suất ở thuê bao di động. Một thành phần quan trọng nhất của DTX là bộ phát hiện tích cực tiếng (VAD). Máy phải phân biệt giữa ngõ vào âm thoại và nhiễu, công việc không dễ dàng khi nhiễu xuất hiện. Nếu tín hiệu thoại bị hiểu sai là nhiễu, máy phát sẽ tắt và máy thu nghe sẽ bị cắt xén gây tác dụng rất khó chịu. Mặt khác nếu nhiễu thường hay bị hiểu sai là tín hiệu thoại, thì hiệu suất DTX giảm xuống đột ngột. Một yếu tố khác được CBHD: Nguyễn Thành Sơn SVTH: Hiển, Tân, Bảo 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA
165 tài liệu
2070 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2