1
Luận văn
Các biện pháp kỹ thuật hỗ trợ
mạng GSM theo chuẩn 3G
(GSM→WCDMA)
2
MỤC LỤC.
Trang
LỜI MỞ ĐẦU. 3
Chương I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM. 4
1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin di động GSM. 4
1.1.1. Lịch sử phát triển mạng GSM. 4
1.1.2. Đặc điểm truyền sóng trong mạng GSM. 5
1.2. Cấu trúc mạng và chức năng của các thành phần chính trong mạng GSM. 7
1.2.1. Sơ đồ cấu trúc cơ bản mạng GSM. 7
1.2.2. Chức năng của các thành phần chính trong mạng. 8
1.2.3. Mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCSN7). 10
1.3. Các kỹ thuật chính sử dụng trong mạng GSM. 15
1.3.1. Mã hóa tiếng nói . 15
1.3.2. Mã hóa kênh và ghép xen. 15
1.3.3. Điều chế. 17
1.3.4. San bằng. 18
1.3.5. Nhảy tần. 19
1.3.6. Điều khiển công suất. 19
1.4. Cấu trúc kênh và cấu trúc khung tin trong mạng GSM. 20
1.4.1. Cấu trúc kênh cơ bản. 20
1.4.2. Cấu trúc khung tin. 24
1.4.3. Cấu trúc cụm (Burst). 26
1.5. Hoạt động của mạng GSM trong quá trình thiết lập một cuộc gọi. 26
1.5.1. Trạm di động MS thực hiện một cuộc gọi. 26
1.5.2. Trạm di động MS nhận một cuộc gọi. 28
1.6. Xu hướng phát triển của mạng GSM. 29
Chương II. HỆ THỐNG GPRS HỖ TRỢ MẠNG GSM. 31
2.1. Giới thiệu chung về mạng GPRS. 31
2.2. Cấu trúc mạng và chức năng của các thành phần chính trong
hệ thống GPRS. 32
2.2.1. Cấu trúc mạng GPRS. 32
2.2.2. Chức năng của các phần tử chính trong mạng GPRS. 33
2.2.3. Mặt phẳng truyền dẫn và mặt phẳng báo hiệu trong mạng GPRS. 37
2.3. Cấu trúc kênh logic trong mạng GPRS. 42
3
2.3.1. Kênh điều khiển phát quảng bá kiểu gói PBCCH. 43
2.3.2. Các kênh điều khiển chung kiểu gói PCCCHs. 43
2.3.3. Các kênh điều khiển riêng biệt kiểu gói PDCCHs. 44
2.3.4. Kênh lưu lượng dữ liệu gói PDTCH. 44
2.4. Các kỹ thuật chính sử dụng trong mạng GPRS hỗ trợ mạng GSM. 44
3.4.1. Kỹ thuật mã hóa dữ liệu (CS1→CS4). 45
3.4.2. Kỹ thuật chuyển mạch gói. 47
3.4.3. Kỹ thuật xe đường truyền. 48
2.5. Giải pháp thiết bị mạng lõi GPRS của hai nhà cung cấp lớn trên thế giới. 50
2.5.1. Thiết bị mạng lõi GPRS của Ericsson. 51
2.5.2. Thiết bị mạng lõi GPRS của Alcatel. 52
2.6. Xu hướng phát triển của mạng GPRS. 52
Chương III. HỆ THỐNG EDGE HỖ TRỢ MẠNG GSM. 54
3.1. Giới thiệu chung về mạng EDGE. 54
3.2. Cấu trúc mạng và chức năng của các thành phần chính
trong mạng EDGE. 55
3.3. Các kỹ thuật chính sử dụng trong mạng EDGE hỗ trợ mạng GSM. 56
3.3.1. Điều chế 8-PSK. 56
3.3.2. Các phương pháp mã hóa và điều chế. 59
3.4. Một số giải pháp kỹ thuật cho mạng EDGE của Nokia. 60
3.4.1. Vùng phủ sóng cho 8-PSK 61
3.4.2. Hỗ trợ phương thức truyền lặp tiên tiến IR cho đường lên/xuống. 62
3.4.3. Abis động. 63
3.5. Xu hướng phát triển mạng EDGE. 64
KẾT LUẬN. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 67
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT. 68
4
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay trong thời đại công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, thời kỳ nền
kinh tế hàng hóa mở cửa thì thông tin nhanh và chính xác là một trong những nhu
cầu cấp bách và cần thiết đối với mỗi con người. Do vậy nhu cầu sử dụng điện thoại
đã tăng lên rất nhanh. Đặc biệt là nhu cầu sử dụng điện thoại di động, là phương
tiện không thể thiếu trong thời đại kinh tế năng động. Để đảm bảo chất lượng các
dịch vụ và nhu cầu của xã hội thì các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không ngừng
nâng cấp mạng. Do đó để tiến tới công nghệ thông tin di động thứ ba (3G) thì các
nhà khai thác GSM ở Việt Nam cũng như trên thế giới đều mong muốn giữ lại
mạng lõi của mình trong khi tiến hành nâng cấp mạng, vẫn duy trì được các dịch vụ
đang cung cấp hiện thời. Vấn đề cân nhắc chính là các khía cạnh kinh tế và kỹ thuật
cho việc nâng cấp, điều đó buộc các nhà khai thác GSM phải suy tính và lựa chọn.
Chính vì vậy các nhà khai thác GSM đã lựa chọn tiến hành nâng cấp mạng theo con
đường GSM → GPRS → EDGE → WCDMA.
Thực tế các nhà khai thác GSM trên thế giới đã tiến hành nâng cấp thành công
theo con đường đó. Còn ở Việt Nam thì các mạng GSM đang chờ quyết định của
Chính Phủ cấp giấy phép nâng cấp lên mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G).
Dựa vào tình hình thực tế đó cho nên Em đã chọn đề tài tốt nghiệp là: “Các biện
pháp kỹ thuật hỗ trợ mạng GSM theo chuẩn 3G (GSM→WCDMA)”. Đề tài
gồm có 3 chương sau:
- Chương I. Tổng quan về hệ thống thông tin di động GSM.
- Chương II. Hệ thống GPRS hỗ trợ mạng GSM.
- Chương III. Hệ thống EDGE hỗ trợ mạng GSM.
Sau một thời gian nung nấu và nghiên cứu luận văn Em đã chọn được đề tài và
đã hoàn thành. Do nhiều yếu tố khó khăn hợp thành lên đề tài không khỏi không
tránh được những thiếu sót, Em rất mong được sự đóng góp của các thầy và các bạn
để Em rút ra được bài học, bổ sung vào kinh nghiệm trong công việc cũng như
trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Giáo Th.S Bùi Đình Thịnh đã nhiệt tình
hướng dẫn Em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, các Thầy Cô trong bộ
môn, Anh Th.S Nguyễn Như Thông, các Anh Chị trong Công Ty Viettel Telecom
và các bạn trong lớp đã giúp đỡ Em hoàn thành đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn!
5
Chương I.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM.
1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG GSM.
1.1.1. Lịch sử phát triển mạng GSM.
Vào cuối thế kỷ 19, các thí nghiệm của nhà bác học người ITALYA Marconi
Guglielmo (1874-1937, đạt giải Nobel Vật Lý năm 1909) đã cho ta thấy thông tin
vô tuyến có thể thực hiện liên lạc được giữa các máy thu phát di động ở xa nhau.
Loại mã sử dụng thời đó là mã Morse và đến năm 1928 hệ thống vô tuyến truyền
thanh được thiết lập lần đầu tiên cho cảnh sát.
Đến năm 1933 sở cảnh sát Bayone New Jersy thiết lập được một hệ thống
điện thoại di động tương đối hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới. Các thiết bị thời đó
sử dụng rất cồng kềnh, nặng, đầy tạp âm và rất tốn nguồn do sử dụng đèn điện tử,
chất lượng mạng di động kém. Tần số sóng vô tuyến sử dụng trong dải thấp của
băng VHF lên chỉ có thể liên lạc được trong khoảng cách vài chục dặm. Tuy vậy
thời đó quân đội đã ứng dụng nó một cách rất hiệu quả trong quá trình triển khai và
chiến đấu và trong đời sống như: Cảnh sát, cứu thương, cứu hỏa, hàng hải, hàng
không...
Đến năm 1947 Bell Laboratories đã có thai nghén về ý đồ một mạng di động
tế bào. Nhưng công nghệ điện tử thời đó chưa phát triển lắm lên mãi đến năm 1981
thì hệ thống vô tuyến di động tế bào đầu tiên ở Châu Âu được lắp đặt đầu tiên ở khu
vực bán đảo Scan-đi-na-vơ, thoạt đầu chỉ dùng cho vài chục ngàn thuê bao. Hệ
thống này ra đời nhờ sự phát triển của các mạch tổ hợp và tích hợp như: Các bộ vi
xử lý, các mạch tổng hợp tần số, các chuyển mạch nhanh dung lượng lớn và thường
được gọi là mạng vô tuyến di động mặt đất công cộng PLMRN (Public Land
Mobile Radio Network), làm việc ở dải tần UHF.
Do đó năm 1982 tại Hội Nghị Bưu Chính Viễn Thông Châu Âu CEPT
(Conference of Post ang Telecommunications) đã thành lập được nhóm chuyên môn
về thông tin di động GSM (Groupe Speciale Mobile). Nhóm này có nhiệm vụ xác
định một hệ thống thông tin di động công cộng tiêu chuẩn cho toàn Châu Âu hoạt
động trên băng tần 900MHz. Nhóm đã quyết định xây dựng hệ thống toàn cầu cho
thông tin di động GSM (Global System for Mobile Communications - hệ thống toàn
cầu cho thông tin di động). Các thí nghiệm và các mô phỏng đã được tiến hành ở