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

Luận văn: Khảo sát thông tin mạng di động

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:106

Thêm vào BST
Báo xấu
173
lượt xem 31
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạng viễn thông tổ ong là một trong các ứng dụng kỹ thuật viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. - GSM (Global system for mobile communication – hệ thống thông tin di động toàn cầu) với tiêu chuẩn thông số toàn Châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn chế dung lượng hiện nay. Thực chất dung lượng sẽ tăng 2 – 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ, do vậy số thuê bao phục vụ sẽ tăng lên. ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Khảo sát thông tin mạng di động

  1. Luaän vaên toát nghieäp Luận văn Khảo sát thông tin mạng di động 1
  2. Luaän vaên toát nghieäp CHƯƠNG 1 CÁC KỸ THUẬT CƠ SỞ VÀ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI SỐ I. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ 1. Giới thiệu - Mạng viễn thông tổ ong là một trong các ứng dụng kỹ thuật viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. - GSM (Global system for mobile communication – hệ thống thông tin di động toàn cầu) với tiêu chuẩn thông số toàn Châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn chế dung lượng hiện nay. Thực chất dung lượng sẽ tăng 2 – 3 lần nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ, do vậy số thuê bao phục vụ sẽ tăng lên. - Lưu động là hoàn toàn tự động, bạn có thể đem máy di động của mình khi đi du lịch và sử dụng ở một nước khác. Hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin về vị trí của bạn cho hệ thống tại nhà bạn. Bạn cũng có thể gọi đi và nhận cuộc gọi đến mà người gọi không cần biết vị trí của bạn. Ngoài tính lưu động quốc tế, tiêu chuẩn GSM còn cung cấp một số tính năng như thông tin tốc độ cao, faxcimile và dịch vụ thông báo ngắn. Các máy điện thoại di động sẽ ngày càng nhỏ hơn và tiêu thụ ít công suất hơn các thế hệ trước chúng. - Tiêu chuẩn GSM được thiết kế để có thể kết hợp với ISDN và tương thích với môi trường di động. Nhờ vậy tươnng tác giữa hai tiêu chuẩn này đảm bảo. - Năm 1982 GSM bắt đầu phát triển khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thông chung Châu Âu ở 900MHz. - Từ năm 1982 đến năm 1985 người ta bàn luận về việc xây dựng một hệ thống số hay tương tự. Năm 1985 quyết định hệ thống số. Bước tiếp theo là chọn lựa giải pháp băng hẹp và băng rộng. - Năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã được tổ chức tại Paris các hãng khác nhau đã đua tài với các giải pháp của mình. - Tháng 05/1987 giải pháp TDMA băng hẹp được lựa chọn, đồng thời các hãng khai thác đã ký biên bản ghi nhớ MoU(Memorandem of Understanding) thực hiện các quy định đã hứa sẽ có 1 GSM vận hành vào 01/07/91. - Ecrisson với bề dày kinh nghiệm trong việc thiết kế và sản xuất hệ thống tổ ong. Hệ thống CME20 cho GSM được thiết kế trên cơ sở chuyển mạch số AXE10. Ở nước ta có hai hệ thống điện thoại di động là Vinaphone, VMS. 2
  3. Luaän vaên toát nghieäp - Về chất lượng Chức năng đầu tiên của CME20 là cung cấp một dịch vụ điện thoại di động tin cậy và chất lượng tốt. Các thế hệ máy di động khác nhau cũng sử dụng nhiều loại dịch vụ số liệu mới không cần một modem riêng. Ở GSM việc đăng ký thuê bao được ghi ở modem nhận dạng thuê bao SIM (Subscribe Identity Module) card thuê bao có một kích thước như một tấm tín phiếu. Bạn có thể cắm card thuê bao của mình vào loại máy GSM và chỉ mình sử dụng nó. Hệ thống kiểm tra là đăng ký thuê bao đúng và card không bị lấy cắp. Quá trình này được tự động thực hiện bằng một thủ tục nhận thực thông qua một trung tâm nhận thực. Tính bảo mật cũng được tăng cường nhờ việc sử dụng một mã số để ngăn chặn hoàn toàn việc nghe trộm ở vô tuyến. Ở các nước điều kiện tương đối tốt, chất lượng tiếng ở GSM ngang bằng với hệ thống tương tự. Tuy nhiên, ở các điều kiện tồi do tín hiệu yếu hay do nhiễu giao thoa nặng, GSM có chất lượng tốt hơn. Việc sử dụng công nghệ mới làm các máy điện thoại di động nhỏ và nhẹ hơn, sử dụng “chế động nghỉ” tự động làm cho tuổi thọ ắc qui dài hơn. Cấu trúc chung của hệ thống GSM NSS: Mạng và hệ thống con chuyển mạch BSS: Hệ thống con trạm gốc OSS: Hệ thống con khai thác MS: Trạm di động Hình 1.1: Cấu trúc chung của GSM 1.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS) 3
  4. Luaän vaên toát nghieäp Hệ thống con chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác. 1.1.1. MSC Ở SS chức năng chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM. Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài gọi là MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng (các chức năng tương tác – IWF: interworking function). SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS No), 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 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). Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng với các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác (IWF: interworking function) bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. Nó cho phép kết nối với các mạng: PSPDN (mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch), nó cùng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được 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. 1.1.2. HLR Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến 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 AUC mà nhiệm vụ của trung tâm này quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép. 1.1.3. VLR VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối một hay nhiều MSC và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong 4
  5. Luaän vaên toát nghieäp vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC. 1.1.4. GMSC SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng được gọi là GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu. - Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú). - Để vậy, trước hết các tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này. Tổng đài cổng có một giao diện với các mạng bên ngoài thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên ngoài với mạng GSM. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 (CCS No7) để có thể tương tác phần tử khác của SS. Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC. 1.2. Hệ thống con BSS Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các 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 phát và thu đường vô tuyến và quản lý các chức năng này. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS. Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS với các người sử dụng viễn thông khác. BSS cũng phải được điều khiển và vì vậy nó được đấu nối với CSS. Các giao diện bên ngoài của BSS cho ở hình 1.2. OSS Luồng điều khiển Luồng lưu lượng 5
  6. Luaän vaên toát nghieäp NSS: Mạng và hệ thống con chuyển mạch BSS: Hệ thống con trạm gốc OSS: Hệ thống con khai thác MS: Trạm di động Hình 1.2: Các giao diện ngoài BSS BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC. Cấu trúc bên trong BSS được cho ở hình 1.3. BTS BSS OSS BTS BSC Giao diện A NSS BTS Giao diện Abis Giao diện Vô tuyến 6
  7. Luaän vaên toát nghieäp Hình 1.3: Các phần tử của BSS 1.2.1. BTS Một BTS bao gồm các thiết bị phát thu, 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 (Transcoder and rate adapter unit: khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ). TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, ở 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 nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp được đặt giữa các BSC và MSC. 1.2.2. BSC BSC có nhiệm vụ quả lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover). Một phía BSC được nối 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 chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao (handover). Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này. Giao diện giữa BSC với MSC được gọi là giao diện A, còn giao diện giữa nó với BTS được gọi là giao diện Abis. 1.3. Trạm di động MS Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô, thiết bị xách tay hoặc thiết bị cầm tay. Loại thiết bị cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như: micro, loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị khác (như: giao diện với máy tính cá nhân, fax…). Hiện nay người ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động. Việc lựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để mở cho các nhà sản xuất, ta có thể liệt kê ba chức năng chính: - Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM: Fax. - Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. 7
  8. Luaän vaên toát nghieäp - Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động. Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị đầu cuối lại có thể giao diện đầu cuối modem. Cấu trúc chức năng của trạm di động cho ở hình 1.4. Đầu cuối di động Thiết bị T Đầu cuố i đầu cuối h di động Hình 1.4: Cấu trúc chức năng một trạm di động 1.4. Hệ thống con khai thác OSS OSS thực hiện ba chức năng chính sau: - Khai thác và bảo dưỡng mạng - Quản lý thuê bao và tính cước - Quản lý thiết bị di động 1.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng - Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao (handover) giữa 2 ô…, nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai để tăng vùng phủ. Việc thay đổi mạng có thể thực hiện “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số handover để thay đổi biên giới tương đối giữa 2 ô), hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung 8
  9. Luaän vaên toát nghieäp lượng truyền dẫn hay lắp đặt một trạm mới). Ở hệ thống viễn thông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm. - Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố, hỏng hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra. Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để khi có sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng. Sự thay thế này chỉ có thể thực hiện tự động, ngoài ra việc giảm nhẹ sự cố có thể được người khác thực hiện bằng điều khiển từ xa. Bảo dưỡng cũng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế thiết bị có sự cố. - Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý TMN (Telecommunication management Network: mạng quản lý viễn thông). Lúc này một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS, vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy theo tiêu chuẩn GSM gọi là OMC (Operation and maintenance center: trung tâm khai thác và bảo dưỡng). 1.4.2. Quản lý thuê bao Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xóa thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung. Nhà khai thác có thể thâm nhập được tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác có thể thâm nhập được tất cả các thông số nói trên, một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi. Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao. Sim card cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao. 1.4.3. Quản lý thiết bị di động Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Idnetity Register) thực hiện. EIR lưu giữ tất cả các giữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị. Một thiết bị không được phép sẽ bị cấm. Lưu ý: Khác với thiết bị, sự được phép của thuê bao được AUC xác nhận. Ở GSM EIR được coi là hệ thống con SS. Sơ đồ mô hình của hệ thống GSM cho ở hình 1.5. 9
  10. Luaän vaên toát nghieäp SS AUC IDNS VLR HLR EIR PSPDN MSC CSPDN OMC BSS PSTN BSC PLMN BTS MS Truyền báo hiệu Truyền lưu lượng AUC: Trung tâm nhận thực HLR: Bộ ghi định vị thường trú VLR: Bộ ghi định vị trí tạm trú EIR: Bộ ghi nhận dạng thiết bị MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di BSC: Bộ điều khiển trạm gốc động MS: Trạm di động BTS: Trạm thu phát gốc OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng SS: Hệ thống con chuyển mạch BSS: Hệ thống con trạm gốc ISND: Mạng liên kết số đa dịch vụ PSPDN: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch CSPDN: Mạng số liệu công cộng chuyển gói mạch theo mạch PSTN: Mạng điện thoại chuyển mạch công PLMN: mạng di động công cộng mặt đất cộng Hình 1.5: Mô hình của hệ thống GSM II. CÁC KỸ THUẬT CƠ SỞ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ 1. Giao diện vô tuyến và truyền dẫn 1.1. Giao diện vô tuyến 10
  11. Luaän vaên toát nghieäp Trong GSM, giao diện radio sử dụng tổng hợp cả hai phương thức phân kênh theo tần số và thời gian: FDMA (Frequency Division Multiple Access) cà TDMA (Time Division Multiple Access). Trong FDMA, GSM sử dụng các băng tần tại 900 Mhz (gọi là GSM 900) và 1800 Mhz (gọi là GSM 1800). Để đơn giản hóa chỉ đề cập đến GSM 900. Mỗi kênh được đặc trưng bở một tần số (sóng mang) gọi là kênh tần số RFCH (Radio chanel) cho mỗi hướng thu phát, các tần số này cách nhau 200 MHz. Trong GSM 900, MS sử dụng 124 RFCH trong dãy tần 25Mhz (từ 890 đến 915 MHz) và BTS sử dụng 124 RFCH trong dãy tần từ 935 đến 960 Mhz để phát (tất nhiên MS phát thì BTS thu và ngược lại). Tại mỗi tần số TDMA lại chia thành 8 khe thời gian (time slot) tức là số kênh được tăng lên 8 lần. Trong tương lai, số khe sẽ được tăng lên là 16. Một cặp RFCH (thu và phát) tại một khe thời gian được gọi là một kênh vật lý. Một kênh được sử dụng để truyền một nhóm nhất định tham số thông tin được gọi là kênh logic (logical chanel). Mỗi kênh vật lý được gán cho một hoặc một số kênh logic. Các kênh được chia thành 2 loại: - Kênh dùng để tải thông tin của thuê bao, như thoại, số liệu… được gọi là kênh traffic TCH (traffic chanel). Có 2 loại tốc độ truyền trên TCH là tốc độ đầy đủ (full rate) THC/F là loại tốc độ đang được sử dụng hiện nay và tốc độ bằng một nữa (half rate) TCH/H sẽ được sử dụng trong tương lai. - Kênh điều khiển CCH (control chanel) được sử dụng để truyền thông tin báo hiệu các thông tin quản lý giao diện Um. 1.2. Nguyên lý lập mô hình Mạng GSM đảm bảo truyền dẫn đa dịch vụ. Nhiều thông tin khác nhau được truyền dẫn trong mạng này như: thông tin thoại, các dạng thông tin số liệu khác (văn bản, hình ảnh fax, các file máy tính, bản tin và các bản tin báo hiệu bên trong mạng. Để lập mô hình truyền dẫn ta có thể sử dụng cấu trúc phân lớp như hình 1.6. Đường truyền Mức cao Mức thấp Nút cuố i Nút trung gian Nút cuố i 11
  12. Luaän vaên toát nghieäp Hình 1.6: Cấu trúc phân lớp Trục đứng của hình vẽ thể hiện các lớp khác nhau của mô hình. Lớp thấp nhất tương ứng với thông tin thô, còn lớp cao nhất tương ứng với thông tin đã được tinh chế cho người sử dụng. Trục ngang tương ứng với đường truyền dẫn. Các thiết bị khác có thể được sử dụng trên đường truyền dẫn này. Các thiết bị này không nhất thiết phải biết đầy đủ thông tin mà nó truyền. Chẳng hạn các nút trung gian không cần thiết đầy đủ ngữ nghĩa thông tin của lớp cao nhất. Nhờ vậy có thể đơn giản hóa các tiêu chuẩn ở các giao diện bằng cách chỉ xét ở các thuộc tính liên quan đến việc tryền tải thông tin. 1.3. Truyền dẫn thông tin từ đầu cuối này đến đầu cuối kia của mạng GSM Xét quá trình truyền dẫn các thông tin thoại cũng như phi thoại giữa người sử dụng GSM với người sử dụng GSM khác hay với người sử dụng mạng điện thoại cố định công cộng PSTN, mang số liên kết đa dịch vụ ISDN, mang số liệu công cộng chuyển mạch gói PSPDN và mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch CSPDN. 1.3.1. Truyền dẫn tiếng (thoại) Truyền dẫn tiếng giữa một thuê bao GSM và một thuê bao PSTN. Có thể được trình bày theo cấu trúc nhiều mặt phẳng truyền dẫn với mỗi mặt phẳng thể hiện một dạng tín hiệu như hình 1.7. BTS Bộ chuyển đổi mã Mặt phẳng âm thanh Mặt phẳng tương tự Mặt phẳng số 13 kbit/s Mặt phẳng số 64 kbit/s 12
  13. Luaän vaên toát nghieäp Hình 1.7: Trình bày tiếng Từ hình ta thấy tín hiệu phát ra từ miệng của thuê bao di động ở dạng âm thanh được biến đổi vào tín hiệu số 13 kbit/s sau các quá trình biến đổi số khác nhau nó điều chế sóng mang được phát vào không trung được thu lại ở anten BTS, được xử lý để khôi phục lại tín hiệu số ban đầu, được bộ đổi mã tiếng biến đổi vào tín hiệu 64 kbit/s cho phù hợp với tổng đài số được chuyển mạch đến thuê bao PSTN được biến đổi vào tín hiệu tương tự và cuối cùng được biến đổi ngược trở lại thành âm thanh đến tai nghe thuê bao PSTN. 1.3.2. Các dịch vụ phi thoại Các dịch vụ phi thoại này hay còn gọi là các dịch vụ truyền số liệu bao gồm việc trao đổi các thông tin khác nhau sau đây: văn bản, các bản vẽ, các file máy tính, các hình ảnh động, các bản tin. Một số bộ phận quan trọng của các thông tin này được xử lý ở các thiết bị đầu cuối (các thiết bị này có thể rất phức tạp, chẳng hạn server videotex hay hệ thống xử lý bản tin). Các chức năng xử lý của các thiết bị đầu cuối như sau: - Mã hóa nguồn: biến đổi văn bản, hình ảnh, âm thanh thành các chữ số cơ hai và ngược lại. - Giao thức giữa 2 đầu cuối cho thông tin: tổ chức trang phiên và ngôn ngữ. - Thể hiện thông tin cho người sử dụng bằng hiển thị tạo âm, in ấn… Các thiết bị đầu cuối có thể là máy fax, máy tính cá nhân, đầu cuối máy tính, videotex..v.v.. Ta xét khả năng mang giữa các thiết bị đầu cuối. Biên giới giữa GSM trong trường hợp này có thể là: PSTN (mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), ISDN (mạng số liên kết đa dịch vụ), PSPDN (mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói), CSPDN (mạng sử dụng truyền dẫn bằng mạch) và thiết bị đầu cuối. Để kết nối GSM với thế giới bên ngoài ta sử dụng 2 chức năng: - Chức năng tương tác mạng IWF để kết nối GSM với mạng khác. - Chức năng thích ứng đầu cuối TAF để thích ứng thiết bị đầu cuối với phần truyền dẫn vô tuyến chung. Các thiết bị giữa TAF và IWF không liên quan đến dịch vụ giữa các đầu cuối và được gọi là khả năng mang. Trừ fax, các chức năng thích ứng phục thuộc vào các khả năng mang và mạng số bên ngoài. 1.4. Truyền dẫn bên trong GSM Phần bên trong của mạng truyền dẫn GSM nằm giữa một điểm nào đó bên trong trạm di động (bên trong TAF đối với truyền số liệu hay ở nơi mà tiếng là một tín hiệu 13
  14. Luaän vaên toát nghieäp âm thanh đối với truyền tiếng) và điểm tương tác giữa GSM với các mạng bên ngoài. Vậy ta có thể coi truyền dẫn bên trong GSM được giới hạn bởi TAF và IWF. * Cấu trúc Trước hết ta khảo sát các chức năng được đặt ở biên giới của GSM (IWF ở 1 phía, còn phía kia là TAF) sau đó sẽ khảo sát các phần bên trong GSM. IWF là tập hợp các chức năng thực hiện các thích ứng cần thiết giữa GSM và các mạng bên ngoài. Chức năng IWF rất hạn chế với đấu nối tiếng ở PSTN hoặc các số liệu cơ bản với ISDN. Tuy nhiên các trường hợp khác chẳng hạn fax chức năng này rất phát triển. IWF là một chức năng nằm ở một nơi nào đó giữa MSC và mạng bên ngoài. IWF có thể là một bộ phận nằm trong MSC hoặc nằm riêng. Bây giờ ta hãy xét trạm di động. Tồn tại nhiều cấu hình khác nhau của trạm di động (hình 1.8). Trạm di động (kiểu 0) Đầu cuối di động (kiểu 2) Thiết bị đầu cuối Giao diện đầu cuối với modem Đầu cuối di Thiết bị động (kiểu 1) đầu cuối Thích ứng đầu cuối Giao diện ISDN “S” Hình 1.8: Các cấu hình của trạm di động MTO là cấu hình đơn giản nhất, ở đây tất cả các chức năng chung, thiết bị đầu cuối, các chức năng thích ứng được kết hợp chung vào một thiết bị. Hiện nay cấu hình 1 yếu cho LPF này chủ A/Dtổ hợp như thếBộnày tiếng. Các trạm di động mã cho hóa các dịch vụ số liệu BTS 14 Tốc độ dị bộ ban đầu Đồng bộ Chẳng hạn: 300 hay 9600 bit/s
  15. Luaän vaên toát nghieäp khác (chẳng hạn cho fax) sẽ xuất hiện trong tương lai. Ở MT2, TAF và các giao diện với thiết bị đầu cuối / modem kinh điển được kết hợp với các chức năng chung ME trong một thiết bị. Ở MT1 sử dụng giao diện ISDN “S” để đấu nối trực tiếp đầu cuối ISDN. Để có thể đấu nối đầu cuối sử dụng giao diện đầu cuối modem kinh điển cần sử dụng thêm bộ thích ứng đầu cuối. a) Truyền dẫn tiếng Có thể chia đường truyền dẫn tiếng bên trong GSM thành các đoạn sau: - Trạm di động - Từ trạm di động đến trạm gốc - Từ trạm gốc BTS đến bộ chuyển đổi mã riêng (TRAU) - Từ TRAU đến MSC (hay IWF)  Trạm di động Mã hóa tiếng ở trạm di động có thể thực hiện ở tốc độ 13 kbit/s. Sơ đồ mã hóa tiếng GSM ở tốc độ 13kbit/s. Mã hóa này cho phép nhận được chất lượng như mạng cố định nhưng đòi hỏi độ rộng phổ tần vô tuyến hẹp hơn. Tín hiệu tiếng ở MS được đưa qua bộ lọc thông thấp, qua bộ biến đổi A/D để được mã hóa PCM (điều xung mã) đồng đều với tần số lấy mẫu 8Khz và 13 bit mã hóa cho 1 mẫu sau đó tín hiệu này được đưa lên bộ biến đổi tương tự số (A/D). Ở đầu ra của bộ A/D ta được các khối 20 ms mã hóa 200 bit làm cho tốc độ luồng ra 13 kbit/s (hình 1.9). 1 LPF A/D Bộ mã hóa BTS Hình 1.9: Quá trình mã hóa tiếng ở GSM (ở MS)  Truyền tiếng ở đoạn từ trạm di động MS đến trạm gốc BTS. Tín hiệu sau khi mã hóa được đưa đến bộ mã hóa kênh để tạo ra các khối 456 bit/20ms với tốc dộ khoảng 22,8 kbit/s sau đó được ghép xen, mật mã hóa và tạo thành các cụm để có thể đặt vào khe thời gian dành cho kênh và sau cùng được điều chế rồi phát vào không trung ở dải sóng 900MHz. Ở đầu thu thực hiện quá trình ngược lại để nhận tín hiệu tiếng mã hóa như ở đầu phát trước khi đưa vào bộ giải điều chế.  Truyền tiếng trên đoạn từ BTS – TRAU. Ở đoạn này nếu TRAU đặt xa sẽ có thêm báo hiệu bổ sung vào tiếng để truyền các thông tin điều khiển TRAU từ bộ điều khiển chuyển đổi mã từ xa RTH (Remote 15
  16. Luaän vaên toát nghieäp trancoder handler) đặt ở BTS đến TRAU ở BSC. Sẽ có 60 bit bổ sung vào 260 bit tiếng trong 20 ms nâng tổng số bit trong 20 ms lên 320 bit và tốc độ của luồng số cho mỗi kênh sẽ đạt 16 kbit/s. Trong số 60 bit bổ sung sẽ có 4 bit để trống để phân giữa các khung 20ms. Như vậy trong một khung 20ms chỉ có 316 bit mang thông tin.  Truyền dẫn trên đoạn TRAU đặt xa (ở BSC) đến MSC/IWF Ở đoạn này sử dụng các đường truyền dẫn 64 kbit/s luật A theo tiêu chuẩn G.711. b) Truyền dẫn số liệu Đối với truyền dẫn số liệu bên trong GSM có thể coi mạng này như là một DTE phân bố, còn mạng bên ngoài như là DCE. Các giao diện DTE/DCE được thực hiện ở các TAF, TRAU và IWF. Để xây dựng các giao diện này GSM cải tiến khuyến nghị V110 dành cho giao diện DTE/DCE trong trường hợp DCE là mạng ISDN. Vì vậy để hiểu được truyền dẫn số liệu trong mạng GSM trước hết ta xét tiêu chuẩn V110. Tiêu chuẩn V110 Tiêu chuẩn này giải quyết các vấn đề sau: - Truyền tải các thông tin bổ sung. - Truyền tải các số liệu dị bộ ở các đường truyền đồng bộ. - Truyền tải các số liệu đồng bộ ở các đường truyền đồng bộ sử dụng đồng hồ độc lập với nhau. Sơ đồ khối thực hiện thích ứng tốc độ RA của luồng số liệu cần truyền với ISDN, cho ở hình 1.10. Tốc độ dị bộ ban đầu Đồ ng bộ Chẳng hạn: 300 hay 9600 bit/s Tố c độ trung gian (8hay 16 kbit/s) RA0 Lấy mẫu RA 1 ĐB RA 2 Hình 1.10: Thích ứng tốc độ ISDN Đệm Đệm - Chuyển đổi số liệu dị bộ vào đồng bộ. Chức năng này được thực hiện ở RAO. Luồng số liệu dị bộ là một chuỗi các ký tự thường được khở đầu bằng 1 bit “start” và kết thúc bằng 1 bit “stop”. Ở luồng này 16
  17. Luaän vaên toát nghieäp không cần thiết các bit biên phải trùng với sườn trước của xung đồng hồ. RAO có thể loại bỏ bit “stop” để đảm bảo đồng hồ (hình 1.11). Luồng dị bộ Bỏ một tín hiệu dừng Luồng đồng bộ  Hình 1.11: Chức năng RAO - Điều khiển đồng hồ từ xa Tốc độ truyền dẫn trong mạng số chẳng hạn ISDN được điều khiển bởi đồng hồ của mạng. Trường hợp một đầu cuối được đấu qua mạng PSTN thì tốc độ giữa hai đầu cuối có thể khác nhau. Trong trường hợp này khối thích ứng tốc độ phải gửi đi thông tin để hiệu chỉnh tốc độ cho đầu kia các thông tin này có thể được gửi đi ở các bit E4, E5, E6, trong luồng số ra của RA1. - Các tín hiệu bổ sung Đây là các tín hiệu điều khiển modem. Ở V101 các tín hiệu bổ sung chỉ giới hạn hai tín hiệu ở hướng đầu cuối (DTE) đến modem (DCE) và 3 tín hiệu theo hướng ngược lại. Tùy theo tốc độ bit của luồng số liệu cơ sở 8 bit, tín hiệu này được truyền đi trong các khoảng thời gian 5 hay 10 ms. Bảng 1.12 dưới đây đưa ra các tín hiệu khác nhau nói trên và tốc độ lấy mẫu chúng. Bảng 1.12: Truyền tải các tín hiệu điều khiển modem ở V110. Đầu cuối đến modem Modem đến đầu cuối Tốc độ lấy mẫu trung bình Trạng thái mạch 108 Trạng thái mạch 107 (Data 1,25 ms hay 2,5 ms (Data terminal ready) set ready) Trạng thái mạch 105 Trạng thái mạch 109 (Data 2,5 ms hay 5 ms (Request to send) carrier detect) Trạng thái mạch 108 (Clear 2,5 ms hay 5 ms to send) Ý nghĩa của các tín hiệu điều khiển ở bảng 1.12 như sau: 17
  18. Luaän vaên toát nghieäp - Data terminal ready: Thông báo cho modem rằng bộ điều khiển ở đầu cuối sẵn sàng thông tin. - Data set ready: Chỉ thị rằng modem sẵn sàng thiết lập đường nối thông tin và truyền số liệu với bộ điều khiển của đầu cuối. - Request to send: Thông báo cho modem rằng bộ điều khiển sẵn sàng gửi số liệu. - Data carrier detect: Chỉ thị rằng modem đã phát hiện ra sóng mang số liệu. - Clear to send: Modem sẵn sàng phát. Các thông tin này ở V110 được ghép vào luồng số cơ sở ở chức năng thích ứng tốc độ, RA1, các bít thông tin bổ sung ở luồng ra RA1 được cho ở bảng 1.13. Bảng 1.13: Các bit thông tin bổ sung ở V110 Tên bit Thông tin được truyền Chú thích S1, S3, S6, S8 Trạng thái mạch 108 (Data terminal ready) (hay SA) hay 107 (Datta set ready) phụ thuộc vào phương truyền. S4, S9 Trạng thái mạch 105 (Requset to send hay 109 (Data carrier detect) phụ thuộc hướng truyền x Trạng thái 106 (Clear to send) Gửi 2 lần trong một khung E1, E2, E3 Tốc độ bit thực Biểu thức tốc độ bit giữa hai đầu cuối E4, E5, E6 Đồng hồ mạng độc lập (được sử dụng trong Các mã này làm nhanh các trường hợp đồng bộ để điều khiển đồng hay chậm đồng hồ bằng hồ từ xa khi các modem không được đồng cách bỏ qua hay chèn bộ ở mạng truyền tải bit Từ hình 1.10 ta thấy RA0 thực hiện biến đổi luồng số liệu không đồng bộ vào luồng đồng bộ, ở đầu ra của bộ này ta được các luồng đồng bộ RA1 thực hiện thích ứng tốc độ lần thứ nhất. Ở đây nó ghép các bit bổ sung với luồng cơ sở để tạo thành các luồng số có tốc độ 8 kbit/s (cho luồng cơ sở có tốc độ  4800 kbit/s) và 16 kbit/s (cho luồng cơ sở có tốc độ 9600 bit/s). Đối với các luồng số có tốc độ nhỏ hơn 4800 kbit/s các bit được phát lặp lại để đạt được tốc độ danh định 4800 kbit/s. Các khung ở RA1 có 18
  19. Luaän vaên toát nghieäp độ lâu 5 ms cho 9600 kbit/s và 10 ms cho 4800 kbit/s. Ở các khung này các bit thông tin cơ sở, các bit bổ sung và các bit đồng bộ được ghép chung để đạt được tốc độ 16 và 8 kbit/s. Từ bảng 1.12 ta thấy có 15 bit thông tin bổ sung và 17 bit đồng bộ được ghép vào mỗi khung RA2 thực hiện biến đổi các tốc độ 16 và 8 kbit/s vào 64 kbit/s cho phù hợp với mạng ISDN. Việc biến đổi này được thực hiện bằng cách ghép 6 hoặc 7 bit “1” vào mỗi byte. Các đấu nối cho truyền số liệu bên trong mạng GSM Ta xét hai cách đấu nối số liệu cho mạng GSM: đấu nối trong suốt T (Transparent) và đấu nối không trong suốt NT (Non transparent). Ở cách đấu nối thứ hai thông tin được phát lại mỗi khi đầu kia thu được số liệu sai. Đấu nối T: Sơ đồ thích ứng tốc độ cho đấu nối T được cho hình 1.14 Tốc độ số liệu Tốc độ dị bộ ban đầu trung gian Tốc độ trung gian Chẳng hạn: 300 hay 9600 Đồ ng bộ 3,6:6 hay 12 kbit/s (8hay 16 kbit/s) bit/s 64 M Lấy T ĐB RA RA Đệm 2 TA BTS+TRA Đệm U Hình 1.14: Thích ứng tốc độ ở GSM RA0 có nhiệm vụ biến đổi luồng số dị bộ vào đồng bộ. RA1 ghép luồng số cơ sở với các tín hiệu bổ sung để tạo thành các luồng số 12 kbit/s (cho tốc độ luồng cơ sở 9600 kbit/s), 6 kbit/s (cho tốc độ luồng cơ sở 4800 kbit/s) được phát lặp các bít thông tin để đạt được tốc độ định danh là 2400 bit/s và 1,2 kbit/s bổ sung sẽ được đưa thêm vào để được tốc độ 3,6 kbit/s. Luồng 12 kbit/s được chia thành các khung có độ lâu là 5 ms, mỗi khung chứa 60 bit trong đó có 48 bit từ luồng cơ sở và 12 bit bổ sung. Các bit bổ sung bao gồm các bit thông tin bổ sung cho cho ở bảng 1.13 trừ các bit E1, E2, E3 mang thông tin về tốc độ vì mức độ thông tin này được truyền riêng theo đường báo hiệu để thiết lập đường truyền. Luồng 6 kbit/s được chia thành các khung 10ms, mỗi khung có 60 bit với 48 bit cơ sở và 12 bit bổ sung như ở trường hợp trên. Luồng 3,6 kbit/s bao 19
  20. Luaän vaên toát nghieäp gồm các khung 10 ms với 36 bit trong mỗi khung. Trong đó 24 bit dành cho luồng cơ sở còn 12 bit dành cho thông tin bổ sung. Nhờ có các tốc độ bit thấp hơn 8 và 16 kbit/s so với trường hợp ISDN, ta nhận được các vị trí bit dư để thực hiện mã hóa kênh cho các khối 20ms ở giao diện vô tuyến. Đây là vấn đề đặc biệt quan trọng ở truyền dẫn vô tuyến vì truyền dẫn ở đây có chất lượng xấu hơn ở các đường dây cố định nếu không có các biện pháp bảo vệ chống lỗi. RA1 có nhiệm vụ biến đổi các luồng tốc độ trung gian 3,6 kbit/s, 6 kbit/s, 12 kbit/s vào hai luồng tốc độ trung gian 8 hoặc 16 kbit/s, việc biến đổi này được thực hiện bằng cách chèn thêm các bít đồng bộ vào các khung RA1 thường được đặt ở BTS. 1.5. Nguyên lý đa thâm nhập Tồn tại ba phương pháp đa thâm nhập: đa thâm nhập phân chia theo tần số, đa thâm nhập phân chia theo thời gian, đa thâm nhập phân chia theo mã. Nguyên lý đa thâm nhập này được cho ở hình 1.15. Ở phương pháp đa thâm nhập phân chia theo tần số (FDMA) mỗi trạm di động dành riêng một kênh với một cặp tần số để thâm nhập đến trạm gốc (BTS), ở phương pháp đa thâm nhập phân chia theo thời gian (TDMA) các trạm di động sử dụng chung một kênh tần số nhưng chỉ được thâm nhập đến trạm gốc ở các khoảng thời gian khác nhau, ở phương pháp đa thâm nhập phân chia theo mã(CDMA) các trạm di động đều dùng chung một băng tần nhưng sử dụng các mã khác nhau để thâm nhập đến trạm gốc. GSM sử dụng kết hợp các phương pháp FDMA và TDMA. 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học
207 tài liệu
1474 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