Ha noi national university 15/6/1999 75

PHẦN 1

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM

CHƯƠNG 1 : CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG GSM

I- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNGTHÔNG TIN DI ĐỘNG

Ngày nay do nhu cầu về thông tin ngày càng tăng và trở nên quan trọng trong đời sống vật chất cũng như tinh thần của xã hội. Nó đòi hỏi phải được đáp ứng bởi một công nghệ mới để thoả mãn nhu cầu về dung lượng, chất lượng và các dịch vụ đa dạng.

Mạng viễn thông tổ ong là một trong những ứng dụng kĩ thuật viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Nó chiếm số phần trăm lớn và không ngừng gia tăng trong toàn bộ thuê bao trên toàn thế giới. Trong tương lai các hệ thống tổ ong sử dụng kĩ thuật số sẽ trở thành phương thức thông tin vạn năng.

GSM-Groupe Special Mobile hay Sytem for Mobile communication-nhóm đặc trách thông tin di động hay hệ thống thông tin di động toàn cầu .

GSM là tiêu chuẩn điện thoại di động số toàn Châu Âu do viện tiêu chuẩn viễn thông qui định, là một tiêu chuẩn chung. Nghĩa là các thuê bao di động có thể sử dụng các máy di động của họ trên toàn Châu Âu.

Với hệ thống GSM mới này bằng việc sử dụng tần số tốt hơn và kĩ thuật chia ô nhỏ làm cho số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên.

Ngoài ra GSM còn cung cấp một số tính năng như thông tin số liệu tốc độ cao, faxcimile, và dịch vụ thông báo ngắn. Các máy di động sẽ nhỏ hơn và tiêu tốn ít công suất hơn các thế hệ trước.

Nước ta ngày nay điện thoại di động ngày càng phổ biến và mạng này phát triển một cách rất nhanh. Bắt đầu bằng việc phủ sóng các thành phố lớn, đến các đường cao tốc, các vùng có nhu cầu lưu lượng lớn và dần dần phủ sóng toàn quốc.

Do thời gian có hạn như được sự chỉ bảo tận tình các thầy cô trong tổ bộ môn và đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn GS.PTS .Vũ Anh Phi và ThS .Nguyễn Xuân Nghĩa cùng tất cả các anh chị của phòng Kĩ thuật-Khai thác của Trung tâm thông tin di động VMS Khu vực I, cùng giúp đỡ nhiệt tình của mọi người thân trong gia đình. Em đã trình bày hoàn thành bản luận văn, đưa ra được các tính năng mới được cung cấp và giải thích kĩ thuật sử dụng để đảm bảo các tính năng này.

Qua đây em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả thầy cô, bạn bè đã tạo điều kiện, động viên em trong lúc còn rất bỡ ngỡ làm luận văn.

II- CẤU TRÚC TỔNG QUAN CỦA HỆ HỐNG GSM

1- Mô hình hệ thống GSM

Các kí hiệu :

SS : Hệ thống chuyển mạch

AUC : Trung tâm nhận thực

VLC : Bộ ghi định vị tạm trú

HLC : Bộ ghi định vị thường trú

EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị

MSC : Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động

(gọi tắt là : tổng đài vô tuyến)

BSS : Hệ thống trạm gốc

BTS : Đài vô tuyến gốc

BSC : Đài điều khiển gốc

MS : Máy di động

OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ

PSPDN:Mạng chuyển mạch công cộng theo gói

CSPDN:Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch

PSTN:Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

PLMN:Mạng di động mặt đất công cộng

2-Các phần tử của mạng GSM

Hệ thống GSM được chia thành hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm gốc BSS . Mỗi hệ thống trên chứa một khối chức năng, ở đó thực hiện tất cả các chức năng của hệ thống . Các khối chức năng thực hiện ở các thiết bị khác nhau .

a. MOBILE STATION-MS (Trạm di động)

+ Các kiểu trạm di động và công suất của chúng

Máy lắp trên ô tô

Là một thiết bị lắp trên ô tô và thiết bị này anten lắp phía ngoài ô tô.

Các máy xách tay

Là một thiêt bị có thể xách tay và ở thiết bị này về mặt vật lí anten không gắn với phần thiết bị chứa kết cuối di động . Các máy này có thể thực hiện tất cả các mức công suất cần thiết trong hệ thống .

Các máy xách tay có thể được lắp trên ôtô và thường gồm một khối cắm rút mang đi được và một bộ thích ứng lắp trên ôtô.

Các máy cầm tay

Là một thiết bị xách tay và ở đây anten có thể cắm với phần thiết bị chứa kết cuối di động.

Các máy cầm tay được thiết kế để người sử dụng cầm tay được dễ dàng.

Các máy cầm tay có thể được lắp trên ôtô và thường gồm một máy cầm tay tiêu chuẩn cắm vào một giao tiếp ở ôtô . Giao tiếp này cho phép nạp acqui và nối ghép với anten lắp bên ngoài .

GSM, MS được phân thành năm loại theo công suất đỉnh danh định như sau:

Loại 1 20 w Lắp trên xe và xách tay

Loại 2 8 w Lắp trên xe và xách tay

Loại 3 5 w Cầm tay

Loại 4 2 w Cầm tay

Loại 5 0,8 w Cầm tay

Các máy di động phải có khả năng giảm được công suất ra của máy phát mỗi nấc 2dB theo lệnh từ trạm gốc.

+ Modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module)

SIM chính là một bộ phận của quản lí thê bao

SIM chứa chức năng bảo mật và để nhận thực thuê bao

SIM là một modun tháo rút để cắm và mỗi khi sử dụng . Có hai phương án được đưa ra:

SIM card IC

Là một modun có một giao tiếp với bên ngoài theo tiêu chuẩn ISO về các card IC. SIM có thể là một bộ phận của card đa dịch vụ, trong đó viễn thông di động GSM là một trong các ứng dụng.

SIM dạng cắm

Là một modun riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hoá trong hệ thống GSM.Nó được dự định lăp đặt bán cố định ở ME(là máy di đọng không có SIM)

SIM sẽ đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác của mạng GSM:

. Lưu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao và thực hiện các cơ chế nhận thực và tạo khoá mật mã.

. Khai thác số nhận dạng cá nhân PIN của người sử dụng(nếu cần có PIN ) và quản lí.

. Quản lí thông tin liên quan đến thuê bao di động chỉ có thể thực hiện khai thác mạng GMS khi SIM có một số IMSI đúng.

SIM phải có khả năng sử lí một số nhận dạng cá nhân PIN, thậm chí cả khi không bao giờ sử dụng nó.PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Một PIN ban đầu được nạp bởi bộ hoạt động dịch vụ ở thời điểm đăng kí. Sau đó người sử dụng có thể thay đổi PIN cũng như độ dài của PIN. Người sử dụng có thể quyết định có sử dụng chức năng PIN hay không bằng một chức năng SIM-ME được gọi là chức năng cấm PIN. Việc cấm nay giữ nguyên cho đến khi người sử dụng cho phép kiểm tra lại PIN.

Nhân viên được phép của hãng khai thác có thể chặn chức năng cấm PIN khi đăng kí thuê bao, nghĩa là thuê bao khi bị chặn chức năng cấm PIN phải sử dụng PIN.

Nếu đưa PIN sai ,ngưòi sử dụng nhận được một chỉ thị. Sau khi đưa vào ba lần sai liên tiếp SIM bị chặn, thậm chí cả khi rút SIM ra hay tắt MS.

Việc chặn SIM đặt nó vào trạng thái cấm các khai thác mạng GSM. Dưới sự điều khiển của khoá giả toả chặn cá nhân có thể giả toả chặn.

Khoá giải toả chặn cá nhân là số có 8 chữ số. Nếu đưa vào chữ số sai ,người sử dụng nhận được chỉ thị. Sau 10 lần liên tiếp đưa vào sai, SIM bị chặn ngay cả khi đã rút SIM ra hay tắt MS .

SIM phải có một bộ nhớ không mất thông tin cho một số khối thông tin như:

. Số seri

. Trạng thái SIM

. Khoá nhận thực

. IMSI

. Khoá mật mã

. Số trình tự khoá mật mã

. Loại điều khiển thâm nhập thuê bao

. PIN

+ Hoạt động của MS

Anten của MS được nối với bộ thu phát qua một bộ ghép đôi cho phép thu phát cùng lúc bởi một anten. Tín hiệu nhận được ở bộ thu của MS sẽ được chuyển đổi từ băng VHF (cao tần) 850 MHz thành băng IF (trung tần) qua bộ tổng hợp tần số. Tín hiệu IF được đưa qua bộ lọc thông qua giải SAW với băng 1,25 MHz và chuyển đổi thành tín hiệu số qua bộ ADC (biến đổi tương tự thành số), tiếp tục tín hiệu được gửi đến bốn bộ liên quan (một bộ tìm kiếm để cung cấp đường truyền dẫn cho ba bộ thu số liệu). Số liệu từ ba bộ thu số liệu được tổ hợp tốc độ lớn nhất để xác định tỉ lệ tín hiểu trên nhiễu . Đầu ra của bộ tổ hợp với các tốc độ khác nhau lớn nhất được chuyển tới bộ giải mã lấy ra một tốc độ đã được chèn vào từ các trình tự tín hiệu được tổ hợp trước đó và đầu ra được giải mã nhờ bộ giải mã chuẩn hướng hoá hướng đi, sử dụng thuật toán Vitebi. Bít giải mã được sử lí bởi bộ mã hoá tiếng .

Ngược lại tiếng nói từ MS truyền tới BTS phải qua bộ mã hoá tiếng nói số và được mã hoá theo sóng mang. Sau đó nó được chuyển thành RF và đưa qua bộ tổng hợp tần số để sắp xếp tín hiệu theo tần số ra riêng. Các tín hiệu này được khuếch đại tới mức đầu ra cuối cùng và chuyển tới anten qua bộ ghép đúng .

Tóm lại MS có ba chức năng chính:

-Thiết bị đầu cuối: Để thực hiện các dịch vụ của người sử dụng (thoại,fax, số liệu) .

- Kết cuối di động: Để thực hiện truyền dẫn ở giao diện vô tuyến và mạng .

- Thích ứng đầu cuối: Bộ thích ứng đầu cuối trong MS có vai trò cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động. Khi lắp đặt các thiết bị đầu cuối trong môi trường di động MS có bộ thích ứng đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn ISDN. Còn thiết bị đầu cuối thì có giao diện với Modem .

+ Các tính năng được dùng của máy di động

Tính năng của máy di động được hiểu như một bộ phận của thiêt bị hay chức năng liên quan trực tiếp đến sự vận hành của MS. Các tính năng này được phân thành :Bắt buộc và tuỳ chọn. Các tính năng này được nhà sản xuất đảm bảo sẽ không mâu thuẫn với giao tiếp vô tuyến, cũng như không gây nhiễu đến mạng hoặc MS khác hay bản thân MS của mình. Do vậy cần có sự phối hợp điều khiển tập hợp tối thiểu các tính năng .

Các tính năng cơ bản của MS:

.Hiển thị số bị gọi (bắt buộc)

. Hiển thị các tín hiệu trong quá trình cuộc gọi (bắt buộc)

. Chỉ thị Quốc Gia /mạng PLMN (bắt buộc)

. Chọn Quốc Gia /mạng PLMN (bắt buộc)

. Quản lí nhận dạng đăng kí thuê bao

. Hiển thị PIN không đủ năng lực (bắt buộc)

. Nhận dạng thiết bị máy tin di động quốc tế IMEI (bắt buộc)

. Chỉ thị và xác nhận bản tin ngắn

. Chỉ thị thông báo ngắn bị tràn

. Giao tiếp DTE/DCE

. Giao tiếp đầu cuối ISDN S

. Giao tiếp tương tự

. Chức năng thâm nhập quốc tế (phím"+")

. Chuyển mạch bật /tắt

. Chỉ thị nghiệp vụ (bắt buộc)

Các tính năng phụ:

. Chỉ thị tính cước

. Điều khiển các dịch vụ phụ

Các tính năng bổ sung :

. Quay số rút gọn

. Gọi số thoại cố định

. Lặp lại số thoại

. Khai thác không nhấc máy

. Cấm các cuộc gọi ra . Chỉ thị chất lượng thu

. Tự kiển tra (bắt buộc)

. Máy đo đơn vị tính cước cuộc gọi

. Máy di động nhiều người sử dụng

b. BASE STATION SUBSYSTEM-BSS (Phân hệ trạm gốc)

BSS phối ghép trực tiếp với MS bằng thiết bị BTS qua giao diện vô tuyến, nếu BTS bao gồn các thiết bị phát, thu vô tuyến và quản lí vô tuyến.

BSS thực hiện đấu nối MS với NSS, tức là kết nối thuê bao di động MS với người sử dụng viễn thông khác, vậy BSS phải phối ghép với NSS bằng thiết bị BSC, BSC phối ghép với MSC trong NSS.

c. BASE STATION CONTROLER - BSC (Bộ điều khiển trạm gốc)

BSC là khối chức năng điều khiển và giám sát các BTS và các liên lạc vô tuyến trong hệ .

BSC điều khiển công suất, BSC quản lí giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển của BTS và MS. Đó là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lí chuyển giao. BSC được nối với BTS ở một phía và MSC ở phía SS. BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán nhất định. Vai trò chủ yếu của BSC là quả lí các kênh vô tuyến và quả lí chuyển giao. Một BSC có thể quản lí hàng chục BTS. Tạo thành một trạm gốc . Một tạp hợp các trạm gốc gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện A được qui định giữa BSC với MSC. Sau đó giao diện Abis cũng được qui định giữa BSC và BTS.

Nhiệm vụ quan trọng nhất của BSC là đảm bảo khả năng sử dụng tiềm năng vô tuyến cao nhất. Điều này dược 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 lượng khi số thuê bao lớn.

Vị trí tối ưu của BSC ở đường truyền dẫn giữa MSC và trạm vô tuyến gốc thay đổi tuỳ theo cách thực hiện. Giải pháp hấp dẫn nhất trong nhiều trường hợp là đặt MSC và BSC cùng một chỗ. Điều này phù hợp với sự phân tán MSC để giảm tối thiểu giá truyền dẫn ở PSTN. Trong nhiều trường hợp kích thước kinh tế nhất của một MSC băng kích thước của một BSC phù hợp.

Việc đặt ở cùng một chỗ cũng giảm các thâm nhập truyền dẫn và giảm giá thành truyền dẫn.

Mặt khác một số vị trí thích hợp cho BSC như lại không thích hợp cho MSC dô thiếu thuê bao. Khi đó có thể đặt một BSC ở xa và khi số lượng thuê bao đạt đến mức có thể , có thể nâng cấp đài bằng cách để có cả chức năng MSC.

Phương án này có thể giảm giá thành hơn nữa khi có thể thực hiện BSC và MSC trên cùng một phần cứng.

Tóm lại BSC được ấn định các trách nhiệm chức năng chính sau:

-Điều khiển cuộc nối của trạm di động.

-Quản lí mạng vô tuyến.

-Quản lí trạm vô tuyến gốc.

-Chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ.

-Tập trung lưu lượng.

-Quản lí truyền dẫn đến BTS

d. BASE TRANSCEIVER STATION-BTS (Đài vô tuyến gốc)

BTS gồm tất cả các thiết bị giao tiếp truyền dẫn và vô tuyến cần thiết ở trạm vô tuyến (Hệ thống anten , bộ khuếch đại tần và các thiết bị số cần thiết ) dù trạm phủ một hay nhiều ô. Nhiệm vụ chức năng chủ yếu của nó là truyền dẫn vô tuyến. Về mặt vật lí BTS phải được đặt ở vị trí gần anten để đạt được sự bao phủ vô tuyến cần thiết. BTS như là một môdem vô tuyến phức tạp. Khối chuyển đổi mã và tốc độ TRAU là quan trọng nhất của BTS.TRAU thực hiện mã hoá và giải mã thoại rất đặc thù cho thông tin di động số Cellular. TRAU cũng thực hiện thích ứng tốc độ truyền số liệu. TRAU có thể đặt cách xa BTS chẳng hạn giữa BSC và MSC.

Mỗi BTS làm việc ở tập hợp các kênh vô tuyến khác với kênh vô tuyến ở ô lân cận để chống nhiễu giao thoa đồng kênh.

- Các chức năng tiềm năng chung (biểu thị các tiềm năng chung của TRS được sử dụng cho lưu thông với các MS thuộc về một ô) bao gồm:

Quảng bá thông tin của hệ thống. BSC xác định các thông báo về thông tin của hệ thống được lưu giữ và định kì quảng bá bởi hệ thống con thu phát TRS ở kênh điều khiển quảng bá BCCH. Nếu ở máy thu-phát TRX được dành 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.

- Các chức năng 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)bao gồm:

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 logíc liên kết của mình . Khi một kênh dược ấn định BSC thông báo TRX về các thông số như kiểu kênh, mã kênh v.v...

Huỷ hoạt động kênh . TRS huỷ hoạt động kênh .

Khởi đầu mật mã . Khởi đầu mật mã được TRS thực hiện trên cơ sở khoá mật mã

Khoá mật mã được tính toán ở thủ tục nhận thực từ thông số RAND và khoá riêng của thuê bao.

Phát hiện chuyển giao . Khi một kênh được thiết lập cho chuyển giao, TRS "nghe" kênh thâm nhập ngẫu nhiên .

- Các chức năng kênh mặt đất (là nhóm các chức năng thực hiện, chuyển đổi và thích ứng số liệu) bao gồm:

Chuyển đổi mã tiếng. Chuyển đổi mã hoá tiếng được thực hiện giữa 64 Kb/s và 13 Kb/s . Chức năng này được đặt ở xa trong TRAU ở BSC .

Thích ứng tốc độ . Thích ứng tốc độ được thực hiện giữa 64 Kb/s và 3,6; 6 hay 12 Kb/s chức năng này đựoc đặt ở xa trong TRAU ở BSC .

Điều khiển trong băng của TRAU ở xa . Thông tin điều khiển được bổ xung đến số liệu và tiếng dẫn đến tổng tốc độ kênh là 16 Kb/s . Bốn kênh thông tin được ghép chung vào một kênh 16 Kb/s giữa BSC và TRS .

VAD/DTX. Một bộ phát hiện sự hoạt động của tiếng (VAD) phát hiện ống nói gần có nói không.Trường hợp im lặng nó được chỉ thị đến phần vô tuyến và phần phát vào không khí sẽ bị ngắt.

Truyền dẫn không liên tục (DTX). Nếu MS tắt, TRS bổ sung tạp âm dễ chịu

- Mã hoá và ghép kênh (là chức năng lập khuôn dạmg thông tin ở các kênh vật lí) bao gồm:

Ghép kênh ở đường vô tuyến. Các kênh logíc dược ghép chung ở các kênh vật lí.

Mã hoá và ghép xen kênh. Luông bit được lập khuôn dạng cho từng khe thời gian ở kênh vật lí.

Mật mã / Giải mật mã. tiếng nói được mật mã và giải mật mã bằng khoá mật mã. Mật mã và giải mật mã đựợc thực hiện ở các bit mang thông tin quan trọng. Khoá mật mã được tạo ra ở AUC và nạp vào TRX . Số ngẫu nhiên (RAND) được gửi đến MS.

-Điều khiển hệ thông con vô tuyến (đảm bảo đIều khiển các tiềm năng vô tuyến)

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 (MS đến BTS). Các phép đo này được thực hiện trong thời gian hoạt động của kênh. Các kết quả đo từ MS về chất lượng đường xuống (BTS đến MS), cường độ tín hiệu và các mức tín hiệu của BTS xung quanh được gửi đi và sử lí ở BSC.

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. TRX 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.

Phát. Phát vô tuyến bao gồm nhảy tần. Nhảy tần được thực hiện bằng chuyển mạch băng tần cơ sở với các máy phát khác nhau cho từng tần số .

Thu tín hiệu vô tuyến bao gồm cả cân băng và phân tập .

Sự cố đường truyền vô tuyến. Sự cố được phát hiện và báo cáo cho BSC

- Điều khiển TRX chức năng nay gồm các lệnh:

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 lối thông . TRS phát hiện đường lối thông nào bị gián đoạn ở đường vô tuyến hay không .

-Đồng bộ (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 bao gồm:

Khởi động hệ thống . Khởi đầu một trạm hay một phần trạm bao gồm cả nạp phần mềm cho các bộ sử lí đã được khởi động .

Khởi động lại . Đưa một bộ phận của thiết bị vào một trạng thái nhất định .

- Lập cấu hình (là lập ra các thông số khác nhau và tổ hợp các kênh khác nhau ở TRS cho lưu lượng và/ hoặc cho khai thác ) bao gồm :

Phát vô tuyến: Thiết lập tần số và công suất ra cho các máy phát .

Thu vô tuyến: Thiết lập tần số cho các máy thu kể cả máy thu không nhảy tần và máy thu nhảy tần.

Điều khiển vô tuyến: Định nghĩa việc sắp xếp thông tin hệ thống ở các khe thời gian

Kết hợp kênh logíc: Sắp xếp các kênh logíc ở các kênh vật lí.

Ấn định nhận dạng ô: Thiết lập mã mầu trạm cơ sở và mã mầu trạm PLMN.

- Điều khiển bảo dưỡng tại chỗ :

Chức năng này được sử dụng không cần nối với BSC. Ở BTS thiết bị này chỉ có các chỉ thị trạng thái và cảnh báo để cung cấp tổng quan. Tất cả các chỉ thị trình bày chi tiết và điều khiển công nhân được thực hiện ở đầu cuối bảo dưỡng tại chỗ (LMT) .

- Quản lí đường báo hiệu

TRX quản lí đường báo hiệu giữa BSC và MS .

- Giám sát và kiểm tra chức năng

Được thực hiện theo hai cách sau:

Các kiểm tra lắp trong được thực hiện khi khai thác bình thường .

Các kiểm tra được thực hiện ở các lệnh đặc biệt hay các đIều khiển đặc biệt .

Bao gồm cả phần cứng và phần mềm .

e.MOBILE SERVICE SWITCHING CENTER-MSC

(Tổng đài di động)

Là giao diện giữa GSM và PSTN, nó có trách nhiệm kết nối và giám sát cuộc gọi đến MS và từ MS đi. Có nhiều chức năng được thực hiện trong MSC, ví dụ lập mã và xác nhận...

MSC có giao diện với BSS phía MS và có giao diện với các mạng ngoài. Một MSC cổng làm nhiệm vụ phối ghép thích ứng với mạng ngoài bảo đảm thông tin giữa thuê bao di động và thuê bao cố định. MSC thường là một tổng đài lớn thích ứng với vùng đô thị một triệu dân cư.

Để kết nối MSC với các mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn PLMN với các mạng đó. Các thích ứng này gọi là các chức năng tương tác IWF (Inter Working Functions). Đảm trách TWF là thiết bị thích ứng thủ tục và truyền dẫn. IWF cho phép PLMN kết nối với các mạng PSTN, ISDN, PSPDN, CSPDN. IWF có thể được thực hiện kết hợp trong MSC hay có thể được thực hiện ở thiết bị riêng.

f. HOME LOCATION REGISTER-HLR (Bộ định vị thường trú )

Trong GSM mỗi một hoạt động được lưu giữ số liệu cùng những thông tin về tất cả thuê bao. Phụ thuộc vào PLMN chi tiết này.

Những dữ liệu lưu dữ này có thể được thực hiện trên một hoặc nhiều HLR.

Những thông tin được lưu giữ trong các dữ liệu là sự chỉ định của thuê bao và phục vụ yêu cầu.

Bất kể MS ở đâu, HLR đều lưu dữ mọi thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông kể cả vị trí hiện thời của MS. HLR thường là một máy tính đứng riêng có khả năng quả lí hàng trăm ngàn thuê bao, như không có khả năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của HLR là nhận dạng thông tin do AUC cung cấp (số liệu bảo mật về tính hợp pháp của thuê bao).

g. VISITOR LOCATION REGISTER- VLR (Bộ ghi định vị tạm trú )

VLR được thực hiện trong cùng một hệ chuyển mạch MSC , ở dây tức là bằng MSC/VLR.

VLR chứa đựng những thông tin tạm thời về thuê bao di động có mặt trong vùng phục vụ MSC/VLR xác định. VLR là một cơ sở dữ liệu được nối với một hay nhiều MSC. Các số liệu định vị thuê bao MS lưu giữ trong VLR chính xác hơn số liệu tương ứng trong HLR.

Chức năng của VLR thường được liên kết với chức năng MSC. MSC/VLR thực hiện chuyển mạch các cuộc gọi và tạo nên điểm điều khiển để cập nhật vị trí và chuyển giao MSC chủ yếu chịu trách nhiệm cho thiết lập cuộc gọi (bao gồm cả thủ tục nhận thực ), điều khiển cuộc gọi và tính cước.

Các chức năng VLR chịu trách nhiệm lưu giữ và cập nhật số liệu thuê bao (xem bộ ghi tạm trú ). MSC/VLR coi tất cả các thuê bao là tạm trú MSC cổng (GMSC) nối PLMN với các mạng khác. Đây là điểm mà các cuộc gọi đến các thuê bao di động đi vào mạng PLMN. GMSC có phương tiện hỏi, nghĩa là GMSC có các chức năng để nhận thông tin từ HLR về vị trí hiện thời của thuê bao. Nó cũng có các chức năng định tuyến lại cuộc gọi đến trạm di động theo thông tin nhận được từ việc hỏi nói trên.

Cấu trúc phần cứng của cả hai MSC/VLR và GMSC chủ yếu là như nhau.

Trung kế

Trung kế

PSTN

ETC :Mạch đầu cuối tổng đài

ST :Đầu cuối báo hiệu ch số 7CCITT

Cấu trúc của MSC/VLR

Gồm hệ thống điều khiển (APZ 212) với một hệ thống chuyển mạch (APT 210 08/R5). Hệ thống chuyển mạch chứa một chuyển mạch nhóm để chuyển mạch các cuộc gọi, các đầu cuối báo hiệu (ST) để thực hiện báo hiệu phù hợp với báo hiệu kênh chung số 7 CCITT và các giao tiếp trung kế được gọi là các mạch đầu cuối tổng đài (ETC) để giao tiếp các hệ thống PCM (các trung kế )

Một đầu cuối báo hiệu sử dụng một khe thời gian 64 Kbit/s ở một hệ thống PCM.

Chuyển mạch nhóm đảm bảo việc nối thông bán cố định giữa khe thời gian này và đầu cuối báo hiệu.

Để loại trừ ảnh hưởng của hồi âm gây ra do trễ thời gian, các bộ triệt hồi âm được trang bị. Không thể tránh được thời gian trễ xảy ra ở phần vô tuyến. Thời gian trễ này gây ra do quá trình xử lí tiếng bằng phương pháp số phức tạp.

h. AUTHENTICATION CENTER-AUC (Trung tâm nhận thực)

Với lí do an toàn về chất lượng, ngôn ngữ, dữ liệu và báo hiệu sẽ được mã hoá và được nhập dưới dạng kí hiệu ở đầu vào, chìa khoá bí mật được cất giữ trong AUC và được sử dụng trong MS.

Ban đầu AUC sẽ được thực hiện bằng một hoặc nhiều thông tin riêng lẻ, được nối đến HLR.

AUC chủ yếu chứa một số các máy tính cá nhân. AUC được coi như một thiết bị đầu vào/ra (I/O),lúc đầu nó được nối bằng các lệnh chuẩn.

Chức năng AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật

i. GATE MSC-GMSC (Tổng đài di động cổng)

Nếu một người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuê bao GSM. Tổng đàI ở PSTN sẽ nối cuộc gọi này đến một MSC có trang bị một chức năng được gọi là chức năng cổng. Tổng đàI này được gọi là tổng đàI cổng GMSC. GMSC sẽ phảI tìm ra vị trí của MS cần tìm bằng cách hỏi HLR nơI MS đăng kí. HLR trả lời vùng MSC hiện thời. Lúc này MSC định tuyến lạI cuộc gọi đến MSC cần thiết và VLR ở đây sẽ biết chi tiết về vị trí MS.

Ở một mạng GSM tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều được định tuyến đến GMSC. GMSC có chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi

j. EQUIPMENT IDENTIFICATION REGISTER-EIR (Bộ ghi nhận thực thiết bị)

Trong GSM có sự khác biệt giữa bộ phận mã hoá và thiết bị di động. Ta thấy AUC sẽ được nhập vào dưới dạng kí hiệu khi nhập vào. Các thiết bị di động được kiểm tra trong EIR. Để ngăn chặn sự đánh cắp và những dạng không được phê chuẩn mà MS sẽ dùng. EIR được nối với MSC qua một đường báo hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng cách này có thể cấm MS có dạng không được phê chuẩn.

Cần nhớ rằng việc nhận thực đăng kí thuê bao bằng các thông số từ AUC.

k. OPERATION and SUPPORT SUBSYSTEM-OSS (Phân hệ khai thác và hỗ trợ)

Đối với sự quản lí của hệ thống GSM, OSS ủng hộ sự hoạt động theo các hình thức hoạt động sau:

- Sự quản lí thuê bao di động

- Sự quản lí mạng cellular

- Điều khiển chuông

Hệ thống OSS được nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC.

Ngày nay OSS được xây dựng theo nguyên lí TMN (Telecommunication Management Network) mạng quản lí viễn thông. Với tất cả các thiết bị khai thác và bảo dưỡng, hỗ trợ tạo thành một mạng thống nhất liên kết với các thiết bị xử lí lưu lượng. Một khi đã tập trung hoá như thế, các giao diện giữa các thiết bị sử lí lưu lượng và thiết bị OSS được qui định.

Một mặt OSS được nối đến các phần tử của máy.

OSS có ba chức năng chính:

- Chức năng khai thác,bảo dưỡng.

- Quản lí mạng tổ ong.

- Chức năng quản lí các đăng kí thuê bao.

3- Cấu trúc địa lí của mạng

Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi vào đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Ở một mạng di động cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao di động trong mạng.

- Vùng mạng GMSC

Các đương truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN hay các mạng PLMN khác. Ở các mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào GSM/PLMN sẽ được định tuyến qua GMSC. GMSC làm việc như một đài trung kế vào cho GSM/PLMN.Đây là nói chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi tới MS.Một vùng mạng GMS/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.

- Vùng phục vụ MSC/VLR

Vùng MSC/VLR là bộ phận của mạng được một MSC quản lí để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC/VLR nơi thuê bao đang ở.

Vùng phục vụ là một bộ phận của mạng được định nghĩa như là một vùng mà ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm này được ghi lại ở một bộ ghi định vị VLR khách.

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng địng vị.

- Vùng định vị

Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, mà ở đó trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC điều khiển vùng định vị này.

Vùng định vị này là vùng mà ở đó một thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi .Vùng định vị có thể có một số Cell và phụ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chỉ phụ thuộc MSC/VLR.

Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI

Vùng định vị được chia thành một số ô.

- Ô (cell)

Ô là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI)

Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC)

CHƯƠNG 2: VÔ TUYẾN SỐ VÀ CÁC GIAO DIỆN SỬ DỤNG TRONG HỆ GSM

I-VÔ TUYẾN SỐ TỔNG QUÁT

Thông tin di động số Cellular đời mới hiện nay sử dụng tần số vô tuyến từ 800 MHz trở lên. Với tần số nói trên và giả thiết nguồn phát đặt trong một không gian tự do và truyền sống lí tưởng. Suy hao đường truyền sẽ tỷ lệ thuận với bình phương cự li. Trong môi trường di động thì chất lượng của tín hiệu luôn thay đổi theo thời gian chẳng hạn khi đi xuyên qua một đường hầm giữa hai quả đồi. Hiệu ứng đặc biệt này gọi là che tối hay fadinh chậm. Ở đây ta sẽ xét đến các tình huống phát sinh khi thu tín hiệu.

1- Suy hao đường truyền và fadinh

- Suy hao đường truyền là quá trình mà ở đó tín hiệu thu yếu dần do khoảng cách giữa trạm di động và gốc ngày càng tăng.Không có vật cản ở giữa ta thu được kết quả:

Ls = d2+ f2 Hay theo [db]

Ls[db]=33,4[db]+20log(f MHz)+20log(d Km)

33,4 là hằng số tỉ lệ .

Vấn đề này không là trở ngại ở hệ thống vô tuyến Cellular. Vì trước khi mất liên lạc ta phải thực hiện một đường truyền mới qua một trạm gốc khác.

Tuy nhiên ít khi sử dụng trạm di động của mình ở một môi trường không có chướng ngại.

Các chướng ngại như toà nhà, đồi núi làm dẫn đến hiệu ứng che tối vì vậy làm giảm cường độ tín hiệu thu. Khi di động cùng đài di động cường độ tín hiệu giảm và tăng cho dù giữa anten thu và phát có hay không có chướng ngại. Đây là một loại fadinh làm cho cường độ tín hiện tăng giảm. Chỗ giảm gọi là chỗ trũng của fadinh. loại fadinh này gọi là fadinh chuẩn logarit. Loại này có dạng phân bố xung quanh một giá trị trung bình,nếu ta lấy log cường độ tín hiệu. Thời gian giữa hai chỗ trũng fadinh thường là vài giây khi di động lắp trên xe và chuyển động.

Một hiện tượng khác khi mật độ thuê bao máy di động cao hơn ở các thành phố. Thì việc sử dụng trạm di động ở thành phố dẫn đến một hiệu ứng nhiễu được gọi là fadinh nhiều tia hay Raile. Hiệu ứng này xảy ra khi tín hiệu truyền nhiều đường từ anten phát đến anten thu.

Tín hiệu thu không được thu trực tiếp từ anten phát Tx mà từ nhiều phương khác nhau từ các điểm phản xạ , chẳng hạn các toà nhà giữa các anten không có khoảng nhìn.

Các tín hiệu này đạt đến trạm di động do nhiều lần phản xạ từ các toà nhà lớn.

Do vậy tín hiệu thu là tổng của nhiều tín hiệu giống nhau như khác pha (và khác biên độ ở mức nhất định). Khi ta cộng các tín hiệu này thì có thể vectơ tổng gần bằng không nghĩa là cường độ tín hiệu rất gần không dẫn đến chỗ trũng fadinh rất nghiêm trọng .

Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng fadinh phụ thuộc cả vào tốc độ chuyển động cũng như vào tần số phát. Một cách gần đúng có thể nói khoảng cách giữa hai chỗ trũng gần bằng một nửa bước sóng.Ở dải 900 MHz khoảng 17 cm. Vậy nếu xe chạy với vận tốc 50Km/h thì thời gian gữa hai chỗ trũng sẽ như sau:

V=14m/s

=1/3 m T= /2V=12 ms

Mẫu fadinh phụ thuộc tần số

Ở một khoảng cách nhất định X mét so vớ Tx. Tín hiệu thu có thể như sau:

Cưòng độ tín hiệu Rx phụ thuộc khoảng cách .

Vậy độ nhạy của máy thu là tín hiệu vào yếu nhất cần thiết cho mọi tín hiệu ra qui định.

Giả sử cần thu X w để có thể phát hiện được thông tin gửi đế từ anten Tx. Vậy tín hiệu này phải nhỏ hơn X w thì mất dẫn đến không thể qui hoạch hệ thống của mình theo giá trị trung bình chung của cường độ tín hiệu. Vậy phải có một lượng dự trữ fadinh từ giá trị trung bình chung đến độ nhạy của máy thu bằng chỗ tăng của fadinh sâu nhất như hình trên.

Do vậy cần phải có các biện pháp chống lại fadinh

2- Phân tán thời gian

Việc sử dụng truyền dẫn số nảy sinh một vấn đề khác: phân tán thời gian . Vấn đề này bắt nguồn từ phản xạ nhưng khác với fadinh nhiều tia tín hiệu phản xạ đến từ một vật ở xa anten Rx vào khoảng vài Km.

Sự phân tán thời gian dẫn đến giao thoa giữa các kí hiệu (ISI). ISI thể hiện ở chỗ các kí hiệu lân cận giao thoa với nhau và ở phía thu khó quyết định được kí hiệu nào (hay thực sự kí hiệu nào được phát). Chuỗi 0,1 được phát từ trạm di động nếu tín hiệu phản xạ đến chậm hơn tín hiệu đi thẳng một bit thì máy thu phát hiện 1 từ sóng phản xạ đồng thời phát hiện 0 từ sóng đi thẳng. Do đó kí hiệu 1 giao thoa với kí hiệu 0.Ở GSM tốc độ bit là 270 Kbit/s dẫn đến một bit có độ lâu 3,7 Ms. Vì thế một bit tương ứng với 1,1 Km , nếu có phản xạ từ một Km phiá sau trạm di động thì tín hiệu phản xạ phải đi một quãng đường dài hơn tín hiệu đi thẳng 2Km.

Suy ra phản xạ trộn một tín hiệu trễ 2 bit so với tín hiệu mong muốn với tín hiệu mong muốn này.

3- Các phương pháp phòng ngừa suy hao truyền dẫn do fadinh

Ta đã trình bày về các vấn đề này. Bây giờ ta xét các phương pháp giải quyết chúng.

- Phân tập anten

Là sử dụng hai kênh thu chịu ảnh hưởng fadinh độc lập. Thường ít có nguy cơ cả hai anten bị chỗ trũng fadinh sâu cùng một lúc do vậy hai anten thu độc lập thu cùng một tín hiệu sẽ chịu tác động của các đường bao fadinh khác nhau.

Khi kết hợp các tín hiệu từ hai anten có thể giảm mức độ fadinh. khoảng cách giữa hai anten đủ lớn để tương quan giữa các tín hiệu ở hai anten nhỏ.

Thực tế thường là vài mét. Cần tăng khoảng cách đối với các tần số thấp hơn.

ở 900MHz có thể tăng 6 dB với cự li giữa hai anten là 5-6 m.

- Nhảy tần

Như đã đề cập ở trên khi nói đến fadinh Raile. Mẫu fadinh phụ thuộc vào tần số. Điều này có nghĩa là chỗ trũng của fadinh sẽ xảy ra ở các vị trí khác nhau. Đơn giản ta có thể nói rằng để lợi dụng hiện tượng này ta thay đổi tần số sóng mang trong một số các tần số. Khi cuộc gọi đang tiến hành và nếu gặp một chỗ trũng fadinh thì sẽ chỉ mất một phần thông tin. Bằng cách sử lí phức tạp ta có thể khôi phục lại toàn bộ thông tin.

- Mã hoá kênh

Ở truyền dẫn số người ta thường đo chất lượng của tín hiệu được truyền bằng số lượng các bit thu được chính xác. Điều này dẫn đến biểu diễn tỉ số bit lỗi(BER). BER nói lên bao nhiêu bít trong tổng số bít bị phát hiện là mắc lỗi. Tất nhiên ta muốn số này hay tỷ số này nhỏ nhất. Tuy nhiên do đường truyển dẫn luôn luôn thay đổi không thể giảm số này tới không. Nghĩa là ta phải cho phép một số lượng lỗi nhất định và ngoài ra có khả năng khôi phục thông tin này hay ít nhất có thể phát hiện các lỗi để không sử dụng thông tin này vì nhầm là đúng. Điều này đặc biệt quan trọng klhi phát đi số liệu đối với lỗi có thể chấp nhận lỗi ít hơn.

Do vậy ta phải dùng mã hoá kênh, có thể phát hiện hoặc sửa lỗi ở luồng bít thu nghĩa là sẽ có một loại bít dư thừa giữa các bít. Ta mở rộng thông tin một bít thành thông tin có lượng bít lớn hơn do vậy phải gửi đi nhiều bít hơn cân thiết nhưng được độ an toàn cao.

Ví dụ : Muốn gửi bít 0 hay 1 ta bổ xung theo cách sau:

0 0000

1 1111

Xét khối mã sau được gửi và thu được

Thu được 0000 0010 0110 0111 1101

Quyết định 0 0 x 1 1

Ở ví dụ này ta phát hiện hai lỗi và sửa một lỗi .

Có thể chia các mã kiểm tra lỗi thành hai loại: Các mã khối và các mã xoắn.

Ở mã khối ta thêm một số bít thông tin nhất định.

Khối thông tin Khối mã.

Do các mã khối từ các bít kiểm tra trong khối mã chỉ phụ thuộc vào các bít thông tin ở khối bản tin.

Còn ở mã hoá xoắn bộ mã hoá được tạo ra các bít mà không chỉ phụ thuộc vào các bít của khối bản tin hiện thời được dịch vào bộ mã hoá, nó còn phụ thuộc vào các bít của các khối trước

Sơ đồ minh hoạ:

Do vậy mã khối thường được sử dụng khi có báo hiệu định hướng theo khối chẳng hạn ở vô tuyến di động mặt đất tương tự khi có số liệu được phát đi theo khối nó thường được sử dụng để phát hiện lỗi khi thực hiện ( ARQ) yêu cầu lặp lại tự động.

Khi phát hiện lỗi ta yêu cầu phát lại còn mã hoá xoắn liên quan đến sửa lỗi. Khi không có phương tiện ARQ. Khi số hoá tiến và phát nó to không thể phát lại vì điều này dẫn đến chậm trễ quá lớn.

Do vậy cả hai phương pháp đều được sử dụng ở GSM.

Tiếng được cát thành các đoạn 20 ms và được số hoá sau đó mã hoá bộ mã hoá tiếng cung cấp 260 bít cho 20 ms. Các bít này chia thành :

+50 bít rất quan trọng

+1332 bít quan trọng

+78 bít không quan trọng lắm

Ba bít chẵn lẻ được bổ xung vào 50 bít rất quan trọng ( Mã hoá khối ). 53 bít này cùng với 132 bít quan trọng và 4 bít đuôi được mã hoá xoắn để tạo thành 378 bít (tỷ lệ 1:2 ) các bít còn lại không được bảo vệ được minh hoạ ở hình sau:

- Ghép xen

Trong thực tế các lỗi bít thường được xảy ra thành cụm. Đó là vì các chỗ trũng fadinh lâu làm ảnh hưởng nhiều bít liên tiếp. Tiếc rằng mã hoá kênh hiệu suất nhất khi phát hiện và hiệu chỉnh các lỗi đơn cũng như các cụm lỗi không quá dài. Để giải quyết vấn đề này chúng ta cần phải tìm cách tách riêng các bít liên tiếp của một bảng tin sao cho các bít này được gửi đi theo cách không liên tiếp và được thực hiện bằng cách ghép xen .

Ví dụ:

Giả thiết mỗi khối bản tin gồm 4 bít . Ta lấy các bít đầu của bốn khối liên tiếp và đặt các bít số này vào cùng một khối , bốn bít mới ta gọi là một khung . Cũng làm như vậy với các bits thứ 2,3,4 củat bốn khối bản tin. Sau đó ta phát các khung này đi . Khi truyền dẫn có thể khối 2 bị mất. Khi không ghép xen thì toàn bộ khối bản tin này sẽ mất, như khi ghép xen thì chỉ có bít thứ hai của từng khối là bị mắc lỗi. Nhờ mã hoá kênh mà ta có thể khôi phục lại được thông tin của tất cả các khối.

Ở GSM bộ mã hoá kênh cung cấp 456 bít cho từng 20 ms tiếng. Các bít này được ghép xen để tạo ra các khối 57 bít.

Mức ghép xen thứ hai:

20 ms tiếng tạo ra 456 bít các bít này được ghép xen vào 8 nhóm (khung) 57 bít

Ở một cụm bình thường có khoảng trống 257 bít. Nếu ta lấy 257 bít từ cùng một khung và đặt chúng vào cùng một cụm thì việc mất cụm này dẫn đến tổng số bít mất là 25% quá lớn đối với việc xử lí mã hoá kênh cho nên cần bổ xung mức ghép xen nữa giữa hai khung tiếng . Điều này làm tăng thời gian trễ ở hệ thống nhưng khi đó cho phép mất toàn bộ cụm mà chỉ ảnh hưởng 12,5% số bít của mỗi khung tiếng và có thể hiệụ chỉnh bằng mã hoá kênh.

Cụm bình thường

Mức ghép xen thứ hai

- Phương pháp chống phân tán thời gian

Ta thấy phân tán thời gian là nguyên nhân gây ra giao thao giữa các kí hiệu (ISI) như thế nào. Các kí hiệu phân tán về mặt thời gian và các kí hiệu cạnh nhau gây nhiễu giao thoa lẫn nhau đây là nguyên nhân của các khó khăn ở máy thu khi ta cố gắng quyết định, xác định là thông tin nào đã được gửi đi.

Kênh có thể là dây dẫn, cáp quang. Mỗi loại kênh có các nét riêng của mình liên quan đến độ rộng băng tần, suy hao. Máy thu tối ưu phải phù hợp cho từng dạng kênh truyền dẫn, nghĩa là phải hiểu rõ kênh, nếu không nó không phải là máy thu tối ưu. Như vậy ta phải lập mô hình toán học của kênh và điều khiển máy thu của ta đến mô hình này. Ta xét kênh như một bộ lọc. Bộ lọc này được kích thích bởi một tín hiệu biết trước và sau đó ta so sánh đầu ra với đầu vào đã biết. Việc so sánh này cho phép ta đáp ứng xung của bộ lọc.

Như vậy nếu ta biết tín hiệu gì được giử đi và phân tích tín hiệu thu được ta có thể tìm được đáp ứng xung của kênh, và thành lập mô hình kênh. Khi thành lập được một mô hình kênh. Điều phải làm là tạo ra tất cả các chuỗi bít có thể có và đưa chúng qua mô hình kênh của ta, chuỗi đầu vào mà từ đó nhận được một chuỗi đầu ra giống nó nhất được gọi là chuỗi nguyên thuỷ hay chuỗi được phát .

Ví dụ:

Với thí dụ này N=3 thu được 010, N=3 cho 9 khả năng của chuỗi vào để đưa ra mô hình kênh giống nó nhất. Cho nên chọn chuỗi 001 là chuỗi được phát. Về ngnuyên lí bộ cân bằng GSM làm như trên nnhư không thực hiện ở mức bít mà đó là các giá trị thực.Theo qui định GSM bộ cân băng cần có khả năng sử lí một tín hiệu phản xạ trễ đến 14,8 s tương ứng với thời gian là 4 bít.

Dẫn đến tín hiệu phản xạ cũng bị ảnh hưởng bởi fadinh Raile do phản xạ ở vùng gần . Tuy nhiên tín hiệu này có mẫu fadinh độc lập so với tín hiệu đi thẳng vì thế bộ cân bằng có thể lợi dụng để đạt hiệu quả cao. Vậy khi tín hiệu phản xạ trễ không quá 15s thì chất lượng tín hiệu thu dược sẽ được cải thiện hơn.

Ở GSM ta có N = 116 cho lên thực hiện điều trên là khó khăn. Vì nếu so sánh 10 triệu tổ hợp trong 1s thì phải mất 6610 năm để tính toán tất cả các tổ

hợp điều này không cho phép. Vì thế phải sử dụng thuật toán mà ở đó ta không cần thử tất cả các chuỗi đó (Veterbi).

Nguyên lý là khi tính toán ta loại bỏ các tổ hợp không có khả năng là tín hiệu vào cho nên giảm được lượng tính toán không cần thiết.

II- CÁC GIAO DIỆN SỬ DỤNG TRONG GSM.

1.MS BTS hay Um Interface (Air).

Air Interface là giao diện vô tuyến tên gọi chung của đầu nối giữa trạm di động MS và BTS. Giao tiếp sử dụng khái niệm TDMA với một khung TDMA cho một tần số mạng. Mỗi khung gồm 8 khe thời gian TS ( Time slot), hướng từ BTS đến MS là đường xuống và ngược lại từ MS đến BTS là đường lên.

-Khái niệm kênh:

+Kênh vật lý: Một khe thời gian của một khung TDMA ở một sóng mang được gọi là một kênh vật lý. Có 8 kênh vật lý trên một sóng mang ở GSM. Thông tin được phát đi trong TS được gọi là cụm.

+Kênh Logic: Rất nhiều loại thông tin cần truyền giữa TS và BTS ( số liệu, tiếng nói, báo hiệu, điều khiển). Ta nó về các kênh Logic khác nhau dựa trên loại thông tin cần truyền. Các kênh Logic này được sắp xếp ở các kênh logic khác nhau. Ví dụ tiếng nói được gửi đi trên kênh lưu thông, kênh này được ấn định một kênh vật lý nhất định trong thời gian truyền dẫn.

Mạng GSM PLMN được dành 124 sóng mang song công ở dải tần:

Đường lên 890915 MHz (MS phát,BTS thu).

Đường xuống 935960 MHz (BTS phát, MS thu).

Khoảng cách giữa sóng mang 200 KHz

Vì vậy số kênh ở GSM là 1248=922 kênh.

- Các kênh lôgíc.

Kênh lôgíc được chia làm hai loại : Kênh lưu thông và kênh điều khiển .

+ Kênh lưu thông (TCH):

TCH mang thông tin tiếng được mã hoá hoặc số liệu của người sử dụng. Là kênh đường lên và xuống, điểm đến điểm.

Có hai dạng kênh được định nghĩa:

.Bm hay kênh toàn tốcTCH mang thông tin ( tiếng được mã hoá hay số liệu) ở tốc độ tổng 22,8 kbit/s với tiếng nói và 9,6kbit/s với số liệu.

. Lm hay TCH bán tốc mang thông tin ( tiếng được mã hoá hay số liệu) ở tố độ tổng 11,4 kbit/s với tiếng nói và 4,8kbit/s với số liệu.

+ Các kênh điều khiển :

Các kênh này mang tín hiệu báo hiệu hay số liệu đồng bộ. Ba loại kênh được định nghĩa kênh quảng bá, kênh điều khiển chung và riêng . Sau đó chúng lại được chia nhỏ :

. Các kênh quảng bá (BCH):

Kênh hiệu chỉnh tần số (FCCH) : kênh này mang thoiong tin để hiệu chỉnh tần số của MS. Là kênh đường xuống điểm tới đa điểm.

Kênh đồng bộ (SCH): kênh nmày mang thông tin để đồng bộ khung (số khung TDMA) của MS và nhận dạng BTS (BSIC). Kênh đường xuống điểm tới đa điểm.

Kênh điều khiển quảng bá thông tin chung trên cơ sở một kênh cho một BTS (thông tin riêng của ô). Là kênh đường xuống điểm tới đa điểm.

. Các kênh điều khiển chung (CCCH):

Kênh tìm gọi (PCH): kênh này được sử dụng để tìm gọi MS. Kênh đường xuống ,điểm tới đa điểm.

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên (RACH): Kênh này được MS dùng để yêu cầu dành một SDCCH hoặc để trả lời tìm gọi, hoặc để thâm nhập khi khởi đầu hay đăng kí cuộc gọi MS. Kênh đường lên, điểm đến điểm.

Kênh cho phép thâm nhập (AGCH): kênh này được sử dụng để dành một SDCCH hay trực tiếp một TCH cho một MS. Kênh đường lên /xuống, điểm đến điểm.

. Các kênh điều khiển riêng (DCCH):

Kênh điều khiển riêng đứng một mình (SDCCH)được sử dụng để báo hiệu hệ thống khi thiết lập một cuộc gọi trước khi ấn định một TCH. Chẳng hạn đăng kí và nhận thực được thực hiện ở đây. Kênh đường lên /xuống, điểm đến điểm.

Kênh điều khiển liên kết chậm (SACCH) kênh này liên kết với một TCH hay một SDCCH. Đây là một kênh số liệu liên tục mang thông tin liên tục như các thông báo đo đạc từ trạm di động về cường độ tín hiệu thu từ ô hiện thời và các ô lân cận. Thông tin cần cho chức năng chuyển giao. Nó cũng được sử dụng để điều chỉnh công suất của MS và để đồng bộ thời gian. Kênh đường lên/xuống, điểm đến điểm.

Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH), là kênh liên kết với TCH. FACCH làm việc ở chế độ lấy cắp. Nghĩa là nếu trong khi truyền dẫn cần trao đổi thông tin báo hiệu với hệ thống ở tốc độ cao hơn nhiều so với khả năng của SACCH, khi đó các cụm 20 ms tiếng (số liệu) được lấy cắp cho mục đích báo hiệu. Đây là trường hợp khi chuyển giao (handover). Người sử dụng sẽ không nghe thấy gián đoạn khi bộ giải mã tiếng thay thế 20 ms tiếng thiếu bằng một chuỗi nội suy.

- Cụm :Khuôn mẫu thông tin ở một khe thời gian trên kênh TDMA đuợc gọi là một cụm, nghĩa là trong các khoảng thời gian đồng đều (cứ tám khe thời gian một lần ở kênh TDMA) ta gửi đi một cụm của một loại thông tin (xét từ MS).

Có năm loại cụm khác nhau .

Cụm bình thường:

Cụm này dược sử dụng để mang thông tin TCH và các kênh điều khiển trừ RACH ,SCH, FCCH.

Các bít được mật mã gồm 57 bít số liệu hay tiếng được mật mã cộng với một Cờ lấy cắp chỉ thị xem cụm này có bị lấy cắp cho báo hiệu FACCH hay không.

Cụm bình thường

Chuỗi hướng dẫn là một mẫu bít biết trước để bộ cân bằng có thể thành lập một mô hình kênh . Sở dĩ chuỗi hướng dẫn được đặt ở giữa vì kênh này luôn thay đổi. Khi đặt nó ở đây có thể hi vọng rằng kênh này không quá khác khi nó tác động lên các bít thông tin. Nếu ta đặt chuỗi hướng dẫn ở đẩu một cụm thì mẫu kênh do ta tạo ra sẽ không đúng với các bít ở cuối cụm.

Các bít đuôi (TB) luôn là (0,0,0).Các bít này giúp cho bộ cân bằng biết được đâu là đầu và cuối của mẫu bít, vì thuật toán của bộ cân bằng cần điểm khởi đầu và kết thúc.

Khoảng bảo vệ (GP) là một khoảng trống. Nếu có cực đại 8 người sử dụng trên một sóng mang sử dụng các khe thời gian khác nhau , ta cần đảm bảo rằng họ không chồng lấn lên nhau trong quá trình truyền dẫn. Trong thực tế rất khó đồng bộ các cụm chính xác (không có GP) vì các trạm di động luôn luôn chuyển động trong quá trình cuộc gọi, vì thế các cụm của các trạm di động hơi trượt so với nhau, thậm chí cả khi sử dụng phương pháp đồng bộ thời gian thích ứng. 8,25 bít tương ứng với 30 s. GP cho phép máy phát dịch lên và dịch xuống trong giới hạn do khuyến nghị GSM qui định.

Cụm hiệu chỉnh tần số:

Cụm này được sử dụng để điều chỉnh tần số của trạm di động. Nó tương đương như sóng mang không bị điều chế. Các lặp lại của cụm này gọi là FCCH.

Các bít cố định đều là không, nên bộ đều chế sẽ cung cấp một sóng mang không bị điều chế.

Các bít đuôi: giống như cụm bình thường.

Khoảng bảo vệ (các bít): giống như cụm bình thường.

0,577 ms

156,25 bít

Cụm hiệu chỉnh tần số

Cụm đồng bộ :

Cụm này được sử dụng để đồng bộ thời gian của trạm di động nó chứa một chuỗi đồng bộ dài dễ dàng nhận biết và mang thông tin của số khung TDMA cùng với mã nhận dạng trạm cơ sở, các lặp lại của các cụm này cũng được gọi là SCH.

Cụm đồng bộ

Số khung TDMA : Một trong các tính năng của GSM là bảo vệ thông tin của người sử dụng để chống nghe trộm. Điều này được thực hiện nhờ mật mã hoá thông tin trước khi nó phát hiện. Thuật toán để tính khoá mật mã sử dụng số khung TDMA như một thông số vào, và vì thế mỗi khung phải có một số khung là một chu trình 3,5 giờ (2715 648 khung TDMA). Ngoài ra khi biết số TDMA, trạm di động sẽ biết loại kênh logíc nào đang được truyền ở kênh điều khiển,TS0.

BSIC được trạm di động sử dụng để kiểm tra nhận dạng BTS khi đo cường độ tín hiệu (để tránh đo nhầm ở các ô đồng kênh). Nó cũng được sử dụng để phát hiện sự thay đổi PLMN (người khai thác).

Cụm thâm nhập :

Cụm này được sử dụng để thâm nhập ngẫu nhiên và có khoảng bảo vệ để dành cho phát cụm từ trạm di động, vì trạm này ở lần thâm nhập đầu tiên không biết định trước thời gian (hay sau khi chuyển giao đến BTS mới). Trạm di động có thể ở xa BTS, nghĩa là cụm đầu sẽ đến muộn và không có định trước thời gian ở cụm đầu, cụm này phải ngắn hơn để tránh chồng lấn cụm này với khe thời gian sau.

Cụm thâm nhập

Khung thời gian cơ sở , khe thời gian và các cấu trúc cụm

Cụm giả:

Cụm này được phát từ BTS trong một số trường hợp . Cụm này không mang thông tin. Khuôn mẫu giống như cụm bình thường với các bít mật mã được thay băng các bít hỗn hợp có một mẫu bít xác định.

- Sự sắp xếp các kênh logíc trên các kênh vật lí trên các khung TDMA

Ghép BCH và CCCH trên TS 0.

Ghép RACH trên TS 0.

Ghép SDCCH+SACCH ở TS 1.

Ghép SDCCH+SACCH ở TS 1.

Ghép TCH.

2. BTSBSC : Hay Abis Interface (LAPD)

Có hai loại kênh thông tin giữa BSC và BTS:

. Kênh thông tin tốc độ 64 Kbít/s mang tiêng và dữ liệu cho các kênh vô tuyến

. Các kênh báo hiệu tốc độ 64 Kbít/s mang thông tin tín hiệu hoặc cho bản thân BTS hoặc cho MS, được phát ở một trong các kênh vô tuyến.

Ta thấy rằng khe thời gian TS 0 để đồng bộ, khe thời gian TS 1 dành cho báo hiệu và các khe thời gian còn lại dành cho tiếng và số liệu. Vì đồng bộ thông tin được truyền trên một kênh (64 Kbít/s)., nên cần có một htủ tục đặc biệt để biến đổi thông tin phù hợp với khe thời gian 64Kbít/s và sau đó biến đổi ngược lại ở đầu thu. Điều này được thực hiện ở giao thức LAPD (Lớp hai). Phía phát tạo lập khung LAPD, cắt mảnh nó thành một số byte và truyền nó trên kênh báo hiệu ở đường PCM.

Các đường logíc giữa BSC và BTS có giao tiếp Abis. Giao tiếp này gồm ba lớp OSI. Lớp một là lớp vật lí ,chịu trách nhiệm truyền dẫn vật lí các số 0 và 1 trong môi trường và chứa các qui định về kích thước, hình dạng các xung.

BSC BTS

OSI3 BTSM BTSM

OSI2 LAPD LAPD

OSI1 VẬT LÍ VẬT LÍ

Giao thức LAPD

Giao thức LAPD cung cấp hai loại tín hiệu. Chuyển thông tin với không công nhận với không đảm bảo là thông tin được đưa đến người nhận thành công. chuyển thông tin công nhận (trường hợp thường gặp hơn) trong đó mỗi tín hiệu đều được công nhận và hệ thống khẳng định là khung đã đạt đến nơi nhận một cách thành công. Thông tin do lớp hai cung cấp đfược lớp hai biến đổi thành các khung LAPD.

Cấu trúc khung

Cờ 0 111 111 0 (7E HEX) định biên khung. Chỉ cần một cờ giữa hai khung là đủ. Phía thu sẽ tìm cờ 0 111 111 0để đồng bộ việc khởi đầu khung. Bây giờ điều gì sẽ xảy ra nếu có sáu số một ở thông tin. Điều này được giải quyết bằng phương pháp "chèn bít", nghĩa là phía phát chèn một số 0 sau năm số 1 liên tiếp. Phía thu sẽ hiểu được điều này và loại bỏ "số không được chèn".

Độ dài thông tin có thể thay đổi.

Địa chỉ và TEI được sư dụng để thâm nhập đúng phần tử và đúng chức năng ở đầu thu.

Ta có đường truyền giữa BSC và BTS với giao tiếp Abis, ở phần cứng của một đường PCM và một trong số các kênh ở PCM được dành cho báo hiệu nhờ giaop thức LAPD. Có một số chức năng ở BTS. Trước hết có một máy thu phát (máy TRX) cũng được sử dụng cho báo hiệu đến các MS (các kênh báo hiệu). Ngoài ra còn có chức năng điều khiển ở BTS, chẳng hạn nhảy tần và các chức năng chung cho một đài như các cảnh báo ngoài, nguồn nuôi và cơ sở thời gian.

SAPI là địa chỉ để thâm nhập các chức năng khác nhau như TRX, BCF và các thủ tục quản lí lớp hai. Sau đây là danh sách các giá trị của SAPI được sử dụng trong GSM:

SAPI Các chức năng

0 Các thủ tục báo hiệu vô tuyến

62 Các thủ tục khai báo và bảo dưỡng

63 Các thủ tục quản lí lớp hai

TEI là địa chỉ để thâm nhập các phần tử khác nhau như một TRX để báo hiệu vô tuyến.

3. MSC BSC : Hay A Interface

MSC và BSC được nối với nhau bằng một đường PCM. Ngoài một số kênh tiếng/số liệu còn có một khe thời gian dành cho báo hiệu. Số liệu báo hiệu liên quan đến việc thiết lập cuộc gọi, chuyển giao, giải phóng sử dụng kênh này (kênh có thể phục vụ một hay nhiều trạm thu phát gốc BTS). Các giao thức để báo hiệu giữa MSC và BSC là phần ứng dụng BSS (BSSAP), SCCP và MTP

BSSAP điều khiển hai nhóm tín hiệu:

Các thông tin báo truyền trực tiếp giữa MSC và MS được nối thông suốt qua BSC. Đây là các thông báo điều khiển cuộc gọi và quản lí di động.

Các thông báo quản lí BSS giữa MSC và BSC/BTS. Đây là các thông báo để quản lí tiềm năng, điều khiển chuyển giao

BSSAP có hai chức năng cho người sử dụng khác nhau cho các nhóm nói trên:

Phần ứng dụng truyền trực tiếp (DTAP) và phần ứng dụng quản lí BSS (BSSMAP).

Ngoài ra còn có chức năng phân phối để phân biệt giữa hai nhóm tín hiệu.

Các thông báo DTAP và BSSMAP được đặt vào một SCCP như một đường số liệu của người sử dụng. Dưới đây là cấu trúc trường số liệu người sử dụng cho hai loại thông báo này. Số liệu phân phối gồm hai thông số : phân biệt (Discrimination) và nhận dạng nối thông đường số liệu- DLCI (chỉ DTAP thôi).

CHƯƠNG III: CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN

I- TỔNG QUAN CÁC THỦ TỤC THÔNG TIN

Trước khi khảo sát các thủ tục thông tin khác nhau, hãy khảo sát tình huống đặc biệt của một PLMN có tất cả các thuê bao lưu động. Vì thế ta sẽ quan sát một máy di động (MS) ở một số tình huống sau:

MS tắt máy

Mạng sẽ không thể tiếp cận đến máy vì nó sẽ không trả lời thông báo tìm gọi Nó sẽ không thông báo cho hệ thống về các sự thay đổi vùng định vị. MS được coi là rời mạng.

MS bật máy trạng thái rỗi

Hệ thống có thể tìm gọi thành công MS. MS được coi là nhập mạng. trong khi chuyển động, MS, kiểm tra rằng nó luôn luôn được nối đến một kênh quảng bá được thu tốt nhất. Quá trình này được gọi là lưu động . MS cũng cần thông báo cho hệ thống về các thay đổi vùng định vị. Quá trình này được gọi là cập nhật vị trí.

MS bận

Mạng vô tuyến có thể có một kênh thông tin (kênh tiếng) dành cho luồng số tới từ MS. Trong khi chuyển động MS phải có khả năng chuyển đến kênh thông tin mới. Quá trình này được gọi là chuyển giao (handover).

Để quyết định chuyển giao, hệ thống diễn giải thông tin nnhận được từ MS và BTS. Quá trình náy được gọi là định vị.

Cơ bản chúng ta có hai tình huống khác nhau: MS rỗi hay bận và được coi như chuyển động liên tục theo một phương nhất định. Ở cả hai trường hợp hệ thống cần duy trì một đường linh hoạt thông qua gia tiếp vô tuyến để truyền dẫn tới từ MS . Bây giờ ta xét các trường hợp khác nhau này và các thủ tục cần thiết tương ứng.

II- LƯU ĐỘNG (ROAMING) VÀ CẬP NHẬT VỊ TRÍ

Ta coi rằng MS chuyển động theo một phương liên tục. MS được khoá đến một tần số vô tuyến xác định, tần số có CCCH va BCH ở khe thời gian 0. Khi MS rời xa BTS nối với nó cường độ tín hiệu sẽ giảm. Ở một điểm nhất định không xa biên giới lí thuyếtt giữa ô một và ô hai cường độ tín hiệu yếu đến mức mà MS quyết định thay đổ đến tần số mới phụ thuộc một trong các ô lân cận đó. Để chọn tần số tốt nhất MS liên tục đo cường dộ tín hiệu của từng tần số trong số các tần số nhất định của ô lân cận. Thường MS phải tìm được tần số BCH/CCCH từ BTS có cường độ tín hiệu hơn tần số cũ. Sau khi tự khoá đến tần số mới này, MS sẽ tiếp tục nhận các thông báo tìm gọi / các thông báo quảng bá vùng nào tín hiệu của tần số mới vẫn đủ tốt. Quyết định về việc thay đổi tần số BCH /CCCH sẽ thực hiện mà không cần thông báo cho mạng, nghĩa là mạng mặt đất không tham gia vào quá trình này.

Khả năng chuyển động vô định đồng thời với việc thay đổi "nối thông" MS ở giao tiếp vo tuyến, ở thời điểm cần thiết để đảm bảo chất lượng thu được gọi là lưu động ( roaming).

Điều gì sẽ xảy ra khi MS chuyển động từ ô hai đến ô ba khi ô hai và ô ba không cùng một vùng định vị.

Ta có thể dễ dàng thấy MS không hề biết cấu hình của mạng chứa nó như thế nào. Để gửi cho MS thông tin về vị trí chính xác của nó, hệ thống phát đi nhận dạng vùng định vị MS (LAI) liên tục ở giao tiếp vô tuyến bằng BCCH.

Khi đi vào ô ba MS nhận thấy vùng mới bằng cách thu BCCH . Vì thông tin về vị trí có tầm quan trọng rất lớn, mạng phải được thông báo về sự thay đổi này, ở điện thoại di động quá trình này được gọi là đăng kí cưỡng bức. MS không còn các nào khác là sẽ cố gắng thâm nhập vào mạng để cập nhật vị trí của mình ở MSC/VLR. Quá trình này được gọi là cập nhật vị trí.

Sau khi đã phát đi vị trí mới của mình đến mạng MS sẽ tiếp tục chuyển động ở vùng mới như đã mô tả ở trên. Từ quan điểm mạng ta có thể đưa ra các trường hợp khác nhau khi MSC/VLR phải gửi thông tin về vùng định vị mới đến các khối khác.

Hai trường hợp khác nhau khi MS buộc phải cập nhật vị trí của mình .

1) MS chuyển động từ ô ba đến ô bốn, BTS bốn được nối đến mạng qua một đường nối đến BSC mới như vẫn tới cùng một MSC/VLR.

2) MS chuyển từ ô ba đến ô năm được nối đến mạng qua một đường nối đến một BTS mới và đế một MSC/VLR mới: Nghĩa là MS đã đạt đến một vùng phục vụ MSC/VLR mới.

Khảo sát

Trường hợp lưu động giữa các vùng định vị khác nhau của cùng một vùng phục vụ MSC/VLR và cập nhật vi trí.

Vùng định vị cho MS được ghi lại ở MSC/VLR . Vì MS không chuyển đến vùng phục vụ MSC/VLR mới nên thủ tục cập nhật vị trí sẽ tiến hành như sau:

Trường hợp lưu động giữa các vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau và cập nhật vị trí.

Trong trường hợp một cuộc gọi vào cho MS, việc chuyển tử một vùng phục vụ MSC/VLR này đến một vùng phục vụ MSC/VLR khác có nghĩa là tuyến đi qua mạng cũng sẽ khác. Để tìm được tuyến đúng, hệ thống phải tham khảo bộ ghi định vị thường trú HLR. Vì thế MSC/VLR sẽ phải cập nhật HLR về địa chỉ của MSC/VLR cho MS của chúng ta. Sau khi cập nhật vị trí thành công ở HLR, hệ thống sẽ huỷ vị trí cũ, HLR gửi một thông báo huỷ vị trí cho tổng đài MSC/VLR cũ để xoá vị trí cũ của MS liên quan.

II- THỦ TỤC NHẬP MẠNG ĐĂNG KÍ LẦN ĐẦU

Khi bật máy, nó sẽ quét giao tiếp vô tuyến để tìm ra tần số đúng. Tần số mà MS tìm kiếm sẽ chứa thông tin quảng bá cũng như thông tin tìm gọi BCH/CCCH có thể có. MS sẽ tự khoá đến tần số đúng nhờ việc hiệu chỉnh tần số thu và thông tin dồng bộ.

Vì đây là lần đầu MS được sử dụng nên phần mạng chịu trác nhiệm xử lí thông tin tới từ MS (chính là MSC/VLRở cùng một vùng phục vụ như MS) hoàn toàn không có thông tin về MS mới này.

MS không có chỉ thị nào về nhận dạng vùng định vị mới. Khi đó MS sẽ lập tức cố gắng thâm nhập đến mạng và nói cho hệ thống rằng nó là MS mới ở vùng định vị này bằng cách gửi đi một thông báo cập nhật vị trí cập nhật mạng đến MSC/VLR(LAI là bộ phận của thông tin quảng bá được liên tục phát ở giao tiếp vô tuyến).

Từ giờ trở đi MSC/VLR sẽ coi rằng MS hoạt động và đánh dấu trường dữ liệu của MS bằng một cờ nhập mạng, cờ này liên quan đến IMSI.

IV-THỦ TỤC RỜI MẠNG

Thủ tục rời mạng liên quan đến IMSI. Thủ tục rời mạng của IMSI cho phép MS thông báo cho mạng rằng thuê bao di động sẽ tắt nguồn. Lúc này tìm kiếm thuê bao di động bằng tìm gọi sẽ không xảy ra.

Như đã nhắc ở trên, một máy di động ở trạng thái hoạt động được đánh dấu là "đã nhập mạng" (cờ IMSI). Khi "tắt nguồn" MS gửi thông báo cuối cùng đến mạng, thông báo này chứa yêu cầu thủ tục rời mạng. Khi thu được thông báo đã rời mạng MSC/VLR đánh dấu cờ IMSI đã rời mạng tương ứng.

Bộ ghi định vị thường trú HLR không được thông báo. Chỉ có bộ ghi định vị tạm trú VLR được cập nhật thông tin "đã rời mạng".

V-TÌM GỌI

Cuộc gọi đến MS sẽ được định tuyến đến MSC/VLR nơi MS đang đăng kí. Khi đó MSC/VLR sẽ gửi một thông báo tìm gọi đến MS. Thông báo này được phát quảng bá trên toàn bộ vùng định vị LA, nghĩa là tất cả các trạm phát thu cơ sở (BTS) trong LA Sẽ gửi thông báo tìm gọi đến MS. Khi chuyển động ở LA và "nghe" thông tin CCCH, MS sẽ "nghe thấy" thông báo tìm gọi và trả lời ngay lập tức.

VI- GỌI TỪ MS

Giả thiết MS hoạt động rỗi và người sử dụng MS muốn thiết lập một cuộc gọi. Thuê bao này sẽ quay tất cả các số của thuê bao cần gọi và bắt đầu thủ tục này bằng cách ấn phím "phát". Khi này MS sẽ gửi đi một thông báo đầu tiên đến mạng bằng CCCH để yêu cầu thâm nhập. Trước hết MSC/VLR sẽ dành cho MS một khả năng riêng, kiểm tra loại thuê bao gọi và đánh dấu thuê bao này ở trạng thái "bận". Nếu MS chủ gọi được phép sử dụng mạng MSC/VLR sẽ công nhận yêu cầu thâm nhập. Bây giời MS sẽ gửi đi một thông báo thiết lập cuộc gọi và gửi các chữ số của thuê bao cần gọi, tuỳ theo thuê bao cần gọi là di động hay cố định, số của nó sẽ được phân tích trực tiếp ở MSC/VLR hoặc được gửi đến một tổng đài chuyển tiếp ở mạng PSTN cố định. Ngay khi đường nối đến thuê bao cần gọi đã sẵn sàng, thông báo báo thiết lập cuộc gọi sẽ được công nhận, MS cũng được quyền chuyển đến một kênh thông tin riêng. Bây giờ tín hiệu cuối cùng là sự khẳng định trả lời của thuê bao.

VII- GỌI ĐẾN MS

Việc thiết lập một cuộc gọi từ một thuê bao PSTN cố định đến thuê bao GSM-PLMN như sau:

Thuê bao này quay mã nơi nhận trong nước [ABC] để đạt được vùng GMS-PLMN:

Nối thông được thiết lập từ tổng đài nội hạt của thuê bao này đến MSC cổng (GMSC)của mạng GMS-PLMN.

Thuê bao này quay số thuê bao mà nó cần gọi [PQRSTU] số thuê bao được gọi được phân tích ở GMSC. Bằng chức năng hỏi đáp GMSC gửi MSISDN cùng với yêu cầu về số lưu động của máy di động (MSRN) đến bộ định vị thường trú (HLR).

HLR dịch số thuê bao của máy di động được quay vào nhận dạng GMS-PLMN :

MSISDN IMSI

HLR chỉ cho thuê bao bị gọi vùng phục vụ và gửi IMSI của thuê bao bị gọi đến VLR của vùng phục vụ đồng thời với yêu cầu về MSRN.

VLR sẽ tạm thời gắn một số lưu động MSRN cho thuê bao bị gọi và gửi nó ngược trở về HLR. HLR sẽ gửi nó đến tổng đài cổng GMSC.

Khi nhận được MSRN đúng, tổng đài cổng GMSC sẽ có khả năng thiết lập cuộc gọi vào đến vùng phục vụ MSC/VLR nơi thuê bao bị gọi đang có mặt.

VLR chỉ ra cho thuê bao bị gọi nhận dạng vùng định vị ((LAI). IMSI LAI. Ở gia đoạn này của quá trình thiết lập cuộc gọi, hệ thống muốn rằng thông báo tìm gọi thuê bao được phát quảng bá trên vùng phủ vô tuuyến của tất cả các ô thuộc vùng định vị này. Vì vậy MSC/VLR gửi thông báo tìm gọi đến tất cả các trạm thu phát gốc BTS trong vùng định vị.

Khi nhận được thông báo tìm gọi, BTS sẽ phát nó trên đường vô tuyến ở kênh tìm gọi (PCH). Khki trạm di động ở trạng thái rỗi và "nghe" ở kênh PCH của một trong số các ô thuộc LA, nó sẽ nhận thông tin tìm gọi, nhận biết dạng IMSI và gửi trả lời về thông báo tìm gọi.

Sau khi các thủ tục thiết lập cuộc gọi và sau khi gán một kênh thông tin, cuộc gọi nói trên được nối thông đến MS ở đường vô tuyến.

VIII- CUỘC GỌI ĐANG TIẾN HÀNH ĐỊNH VỊ

Khi một máy di động ở trạng thái bận chuyển động ra xa dần BTS mà nó đang nối thông đến ở đường vô tuyến. Như ta vừa thấy, MS sẽ sử dụng một kênh TCH riêng để trao đổi số liệu /tín hiệu của mình với mạng. Khi càng rời xa BTS, suy hao đường truyền cũng như các ảnh hưởng của fadinh sẽ làm hỏng chất lượng của truyền dẫn vô tuyến số. Tuy nhiên, hệ thống có khả năng đảm bảo sự chuyển sang trạm BTS bên cạnh.

Quá trình thay đổi đến một kênh thông tin mới trong quá trình thiết lập cuộc gọi hay ở trạng thái bận được gọi là chuyển giao vùng (handover). Mạng sẽ quyết định về sự thay đổi này. MS chỉ gửi các thông tin liên quan đến cường độ tín hiệu và chất lượng truyền dẫn đếnn trạm thu phát gốc (BSS). Quá trình này được gọi là cập nhật.

Dễ hiểu là MS và mạng phải có khả năng trao đổi thông tin về báo hiệu trong quá trình gọi. Nếu không thì làm sao chúng đồng bộ chuyển vùng được. Trong quá trình hội thoại ở kênh TCH dành riêng, MS phải tập chung lên TCH này, vì thế không thể một kênh khác chỉ riêng cho báo hiệu. Một lí do nữa là lượng các kênh chỉ có hạn nên hệ thống sử dụng hai kênh cùng một hướng cho một cuộc gọi. Vì thế việc tổ chức truyền dẫn số liệu trên TCH được thực hiện sao cho cuộc nói chuyện cũng như thông tin báo hiệu được gửi đi trên một kênh. Luồng số liệu sẽ được phát đi theo một trình tự chính xác để cả MS lẫn BTS có thể phân biệt cuộc nói chuyện và thông tin báo hiệu.

Việc định vị, trước hết BTS sẽ thông báo cho MS về các ô lân cận (các BTS lân cận) và các tần số BCH/CCCH. Nhờ thông tin này MS có thể đo cường độ tín hiệu ở các tần số BCH/CCCH của các trạm gốc lân cận . MS đo cả cường độ tín hiệu lẫn chất lượng truyền dẫn ở TCH (bận) của mình. Tất cả các kết quả đo này được gửi đến mạng để phân tích sâu hơn, cuối cùng BSC sẽ quyết định chuyển vùng. BSC sẽ phân tích kết quả đo do BTS thực hiện ở TCH (bận).

Tóm lại BSC phải giải quyết hai vấn đề quan trọng :

.Khi nào cần thực hiện chuyển vùng?

.Phải thực hiện chuyển vùng đến BTS nào?

Sau khi đánh giá chính xác tình huống và quyết định quá trình chuyển vùng, BSC sẽ chịu trách nhiệm thiết lập một đường nối đến BTS mới. Quá trình này có thể xảy ra các trường hợp khác nhau.

Chuyển giao trong cùng một BSC.

Ở trường hợp này BSC phải thiết lập một đường nối đến BTS mới dành riêng một TCH của mình và lệnh cho MS chuyển đến một tần số mới đồng thời cũng chỉ ra TCH mới. Trong tình huống này không đòi hỏi thông tin gửi đến phần còn lại của mạng. Sau khi chuyển giao MS phải nhận được các thông tin mới về các ô lân cận. Như hình vẽ, một số ô lân cận đã thay đổi. Nếu như việc thay đổi BTS mới cũng là sự thay đổi vùng định vị. MS sẽ thông báo cho mạnh về LAI mới của mình và yêu cầu cập nhật vị trí.

Chuyển giao giữa hai BSC khác nhau như triong cùng một vùng phục vụ MSC/VLR

Trường hợp này cho thấy một sự chuyển giao trong cùng một vùng phục vụ

MSC/VLRnhư giữa các BSC khác nhau. Mạng can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyển giao. BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC/VLR. Sau đó một đường nối mới (MSC/VLR-BSC mới-BTS mới) phải được thiết lập và nếu có TCH rỗi, TCH này phải được dành cho chuyển giao. Sau đó khi MS nhận được lệnh chuyển đến tần số mới và TCH mới. Ngoài ra sau khi đã thực hiện chuyển giao, MS sẽ được thông báo về các ô lân cận mới.

Nếu việc thay đổi BTS cùng với việc thay đổi vùng định vị, MS sẽ gửi đi yêu cầu cập nhật vị trí trrong quá trình cuộc gọi hay sau khi cuộc gọi.

Chuyển giao giữa hai vùng phục vụ MSC/VLR khác nhau

Đây là trường hợp phức tạp nhất, nhiều tín hiệu được trao đổi trước khi thực hiện chuyển giao.

Ta phải xét cả hai MSC/VLR. Gọi MSC/VLR cũ (tham gia vào cuộc gọi trước khi chuyển giao) là tổng đài phục vụ và MSC/VLR mới là tổng đài đích.Tổng đài phục vụ sẽ phải gửi yêu cầu chuyển giao đến tổng đài đích. Sau đó tổng đài đích sẽ đảm nhận việc chuẩn bị nối ghép đến BTS mới. Sau khi thiết lập đường nối giữa hai tổng đài, tổng đài phục vụ sẽ gửi lệnh chuyển giao đến MS.

IX- LƯU ĐỒ CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN

PHẦN II

TỐI ƯU HOÁ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM

CHƯƠNG IV: KHÁI QUÁT VỀ LÍ THUYẾT TỐI ƯU MẠNG GMS

I- MỤC ĐÍCH

Mục đích quan trọng nhất khi xây dựng hệ thống tổ ong là để đạt được lưu lượng cao. Hay nói cách khác chúng ta muốn một số lượng lớn thuê bao có thể sử dụng trong hệ thống, trong khi duy trì một cấp độ phục vụ và chất lượng cuộc gọi có thể chấp nhận được. Mục đích này phản ánh trên sự qui hoạch ô một cách tối ưu. Đó là một trong những bước cơ bản dược đưa ra khi một hệ thông tổ ong được đưa vào hoạt động.

Chi phí cho dung lượng lưu thông bằng cách này hay cách khác, và từ quan điểm tiết kiệm là cần thiết, cho phép viêc qui hoạch được xây dựng thành công lưu lượng lưu thông khi số lượng thuê bao tăng lên.

So với hệ thông di động truyền thống, một hệ thống tổ ong được tái sử dụng các kênh bằng một cách khác có hiệu quả lớn hơn nhiều.

Giả thiết để bao phủ quanh một thành phố lớn. Bước đầu ta phải xây dựng thiết lập trạm gốc cùng mức độ bao phủ phù hợp cho kích thước hệ thống di động xác định và có thể thoả mãn nhu cầu bao phủ. Dung lượng sẽ phụ thuộc vào số kênh sử dụng ở trạm gốc. Bằng hình thức tăng số kênh sẽ có thể tăng được dung lượng đến một mức độ tới hạn, tại đó tất cả các kênh có sẵn cho chúng ta sử dụng hoặc lựa chọn vị trí có thể cho số kênh lớn nhất.

Những hệ thống điện thoại di động ngày nay dung lượng hệ thống và phương pháp tiết kiệm tần được coi là quan trọng thiết yếu. Nhưng yêu cầu kĩ thuật về mạng trong phối cảnh mới như một công cụ quan trọng để đạt đến phương pháp tiết kiệm tần tối ưu và cho mục đích dung lượng cao. Cũng quan trọng để chấp nhận sự tiết kiệm toàn bộ mạng, điều này có nghĩa là mạng ô phải cho phép tăng dần để đạt đến những yêu cầu hiện thời. Do vậy qui hoạch của những mạng ô có dung lượng cao, tiên tiến, yêu cầu những công cụ và những phương pháp mà không được sử dụng phổ biến trong qui hoạch của những mạng vô tuyến di động truyền thống.

Để giúp khách hàng và tích luỹ nhữmg kinh nghiệm từ những thị trường khác nhau. Một trung tâm qui hoạch khảo sát sự truyền bá mới và những mẫu khảo sát được sử dụng những hệ thống máy tính tiến bộ và những thiết bị nghiên cứu phát triển.

Hoạt động của trung tâm như là sự tư vấn cho tổng đài hoặc đưa ra các khả năng cho toàn bộ hệ thống trong những dự án chủ chốt.

Do vậy các số liệu cần thiết ban đầu để qui hoạch mạng là sự phân bố các máy di động, tính chất lưu lượng của các thuê bao và chất lượng cần thiết, sự phủ địa lí để phục vụ.

II-LƯU ĐỒ QUI HOẠCH

Qui hoạch ô được xây dựng trên một sơ đồ chuẩn, nghĩa là một mô hình lí thuyết dựa trên bố trí địa lí của cấu trúc mạng thu phát gốc (BTS) được đề xuất và ấn định tần số sẽ đảm bảo bước thành công đầu tiên trong việc qui hoạch.

Hình dạng của các ô ở các sơ đồ chuẩn này phụ thuộc vào kiểu anten và công suất ra của từng trạm gốc. Hai dạng anten thường sử dụng là anten vô hướng phát đẳng hướng và anten có hướng tập trung năng lượng ở các rẻ quạt.

Khi ta quan niệm các anten là vô hướng và như nhau thì ta có thể xem vùng phủ sóng nhận được là hình lục giác (do sự phủ sóng của các đài BTS liền kề nhau dẫn đến giới hạn các vùng phủ sóng là hình lục giác) là kí hiệu của các Cell trên bản đồ qui hoạch mạng di động vô tuyến.

Như trong thực tế phải xét đến vấn đề là truyền sóng vô tuyến rất phụ thuộc vào địa hình, các tính chất không đồng nhất của bề mặt mặt đất, và vì thế các hình lục giác là các hình hết sức đơn giản của các hình mẫu phủ vô tuyến.

Ngoài ra sơ đồ chuẩn dựa trên các hình lục giác hay các mẫu địa lí khác cho ta một cách nhìn ban đầu toàn diện để qui hoạch hệ thống.

Có thể tổng kết lưu đồ công việc qui hoạch ô theo danh mục trên

+Sự phân bố kênh và vị trí đài trạm theo tính chất lưu lượng, số thuê bao và chất lượng phục vụ cần thiết .

+Quyết định mẫu sử dụng lại tần số, nghĩa là ấn định tần số và ấn định vị trí của kênh logíc.

+Dự kiến vùng phủ trên cơ sở số liệu về đài trạm dự kiến (toạ độ, chiều cao, anten ) và các hạn chế do phân tán thời gian gây ra.

+Nghiên cứu nhiễu giao thoa, C/(I+R+A).

+Nhiễu giao thoa đồng kênh, C/I.

+Phản xạ, C/R.

+Nhiễu giao thoa kênh lân cận, C/A.

+Khảo sát mạng : kiểm tra các điều kiện đài trạm và môi trường vô tuyến.

+Xây dựng sơ đồ mạng trên cơ sở các đài trạm phù hợp.

+Nghiên cứu các thông số ấn định.

+Đo đạc vô tuyến.

+Vùng bao phủ vô tuyến cuối cùng và các dự đoán C/(I+R+A).

+Hoàn thiện các tư liệu số liệu thiết kế ô.

III- TỔNG QUÁT VỀ LÍ THUYẾT CẦN BIẾT TRONG VIỆC

TỐI ƯU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

1. Lí thuyết về lưu lượng

Dung lượng của một hệ thống phụ thuộc vào rất nhiều nhân tố, như nhân tố chủ yếu là số kênh sẵn có dành cho âm thanh và dữ liệu.

Việc hiểu nguyên lí lưu lượng là cần thiết để nắm biết qui luật về việc thiết kế hệ thống tổ ong trong lúc những kênh này đã được ấn định.

Nguyên lí lưu lượng dựa trên cơ sở tiến hành việc thuê bao và hệ thống này điều khiển người thuê bao như thế nào.

Thiết bị bao phủ quyết định số lượng trạm gốc nhỏ nhất theo yêu cầu và dung lượng lưu thông chi tiết quyết định số kênh yêu cầu. Đôi lúc số kênh vô tuyến có sẵn không đủ để đáp ứng dung lượng máy. Do đó cần phải giảm phạm vi bao phủ của trạm gốc để tái sử dụng có hiệu quả hơn tần số xuất hiện và tăng dung lượng của hệ.

2. Định nghĩa về lưu lượng

Một nhân tố đầu tiên quyết định việc lựa chọn bao nhiêu thuê bao có thể hợp thành một mạng di động là lưu lượng được mang tới bởi mỗi đơn vị thuê bao. Lưu lượng thuê bao được xác định bởi mức độ cuộc gọi và thời gian trung bình của mỗi cuộc gọi.

Để tính toán dung lượng ta sử dụng một số định nghĩa sau :

A = (nT)/3600

n = số cuộc gọi trong một giờ thuê bao

T = thời gian trung bình của mỗi cuộc gọi

A = số đơn vị sử dụng để gọi trong một hệ thống htuê bao

(nT) chỉ rõ thời gian được sử dụng để gọi trong một đơn vị thuê bao

Từ dung lượng lưu thông dân đến sự biến đổi theo thời gian, một mạng tổ ong trong những giờ cao điểm được gọi là giờ bận.

Lưu lượng được tính bằng Erlang, dưới đây là đơn vị thuê bao tiêu chuẩn.

Thời gian trung bình của mỗi cuộc gọi 120 s

Số cuộc gọi cho thuê bao vào giờ bận là 1

Số thuê bao 1000

Sự phân phối lưu lượng thường được chỉ ra khi lưu lượng đến và lưu lượng từ thuê bao di động có thể chuyển hệ khác:

Lưu thông cố định đến di động 15%

Lưư thông di động đến cố định 75%

Lưu thông di động đến di động 10%

Từ trên có thể tính dung lượng thuê bao như sau.

A = (1120)/3600 = 33 mErlang.

Cứ 1000 thuê bao di động thì lưu lượng là 33 Erlang. Những con số này dãnh cho tính toán số kênh yêu cầu trong mạng tổ ong.

3. Mức độ phục vụ

Nếu một thuê bao có lưu lượng là 33 mErlang, thì sẽ chuyền kênh 3,3% trong thời gian hoạt động như định nghĩa trên.

30 đơn vị thuê bao, mỗi đơn vị có dung lượng 33 mErlang, thì sẽ chuyển kênh 100% như thế thì sự tắc nghẽn sẽ không còn ở mức độ cao.

Để giảm sự tắc nghẽn thì kênh phải được chuyển cùng với ít lưu lượng. Việc tính toán số kênh thích hợp được dựa trên lưu lượng yêu cầu. Mức độ tắc nghẽn phải chi tiết.

GOS thường được ấn định từ 2% đến 5%. Con số này ấn định khả năng có thể chấp nhận được của hệ thống bị tắc nghẽn.

GOS có nghĩa là mức bỏ rơi không phục vụ.

4. Lưu lượng trong một con trung kế

Một con trung kế của 33 kênh (33 kênh tương đương những kênh chung).

Một thuê bao di động có thể sử dụng bất kì kênh nào mà đang trong thời gian dỗi.

Tất cả 1000 thuê bao di động, mỗi cái yêu cầu một lưu lượng 33 mErlang suy ra có thể chuyển 33 kênh 100%.

Vấn đề đặt ra là lưu lượng nào do kênh mang lại nếu chúng ta có mức độ phục vụ chi tiết là 2%. Do vậy ta phải sử dụng bảng Erlang ở trang sau.

Bảng này chỉ rõ lưu lượng trong Erlang, số lượng kênh khác nhau (n), cấp độ phục vụ khác.

Ví dụ:

Trong bảng n = 33, E = 0,02, dung lượng lưu thông là 24,6 Erlang xấp xỉ 745 thuê bao cần 33 mErlang.

Công thức này dùng để thiết lập bảng. Công thức này đã tính toán cột GOS trong hệ thống. Điều kiện cần thiết trong việc dùng công thức này là.

-Số hàng được sử dụng trong hệ thống.

-Số của khách rất lớn hơn số kênh có sẵn trong hệ thống.

5. Khái niệm kênh trong GSM

Trong GSM cần phải thiết lập sự khác biệt giữa khái niệm tần và khái niệm kênh. Ta đã biết trên mỗi một tần số có tám kênh. Trong mỗi ô phải có sự kết hợp tám kênh này. Trong mỗi ô một kênh được sử dụng cho những thông tin báo hiệu và thông thường sử dụng ít nhất cho điều khiển dành riêng đứng một mình (SDCCH).

+Kích thước của kênh SDCCH

Tính toán lưu lượng :

-TCH: Kênh lưu thông

Thời gian gọi trung bình cho kênh lưu thông là 120 s và lưu lượng thuê bao đạt được là 33 mErlang. Suy ra số cuộc gọi trong thời gian hoạt động là:

A3600/T =0,0333600/120 =1.

-SDCCH: Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình

Thời gian dành cho SDCCH là 3s cho nên có ba lần cập nhật vị trí và một lần thiết lập cuộc gọi trong vòng một giờ. Suy ra tổng số là bốn lần thuê bao sử dụng SDCCH. Vậy lưu lượng cần cho một thuê bao trong kênh SDCCH là :

43/3600 = 0,0033 Erlang gần bằng 1/10 lưu lượng kênh TCH.

Giả thiết một kênh vật lí bao gồm 8 kênh SDCCH độc lập. Theo bảng Erlang lưu lượng của 8 kênh này là 3,6271 tương đương với GOS = 2%. Vậy số lượng thuê bao có thể phục vụ là :

3,6271 / 0,0033 = 1099 thuê bao.

Để phục vụ 1099 thuê bao thì dung lượng cần thiết là :

10990,033 = 36.271 Erlang.

Lưu lượng này gần băng lưu lượng 45 kênh TCH.

Do vậy, sau gần năm TCH thí mới một SDCCH thiết lập cuộc gọi.

6. Tính hiệu quả của con trung kế

Các ví dụ trên dung lượng của con trung kế là 24,626 Erlang. Để tính toán sự sử dụng kênh, giảm giá 2% (cấp độ phục vụ). Sự tính toán đó để lại cho chúng ta 24,133Erlang, đem chia cắt phần giá trị đó bởi số kênh trong con trung kế và được kết quả là sự sử dụng kênh.

Nếu ta có 33 kênh như ví dụ trước thì sự sử dụng kênh là:

(24,133 / 33)100% = 73%

tức là mỗi một kênh sử dụng khoảng 73% thời gian.

Dưới đây là sự so sánh con trung kế với số kênh lần lượt là:

6, 14, 22, 30, 38, 45.

Đối với con trung kế 45 kênh, sự sử dụng kênh tốt hơn 2,1 lần so với con trung kế 6 kênh. Một con trung kế lớn thì có hiệu quả trung kế tốt hơn.

7. Kích thước của mạng tổ ong

Số kênh cần thiết cho mỗi ô để mang lại lưu lượng yêu cầu là 33 Erlang. Cấp độ phục vụ trong suốt thời gian hoạt động của máy sẽ không vượt quá 2%.

43 kênh được tìm có lẽ là vừa đủ

Cho rằng nhu cầu phủ sóng cần thiết là năm ô. Tất cả những ô này đều phải điều khiển lưu lượng 1000 thuê bao di động cho hệ thống 33Erlang.

Cấp độ phục vụ có thể chấp nhận được là 2%.

Đầu tiên lưu lượng tổng thể được phân chia trong các ô, sự phân chia này được xác định bởi khách hàng hoặc sự điều hành hợp lí.

Dưới đây là mạng phân phối lưu lượng.

Như trên, sự phân phối lưu lượng trên một ô đưa đến những ô cần thiết hơn nếu tất cả lưu lượng đã tập chung vào một ô.

Thật không may khi các kênh lưu lượng chỉ định là chủ yếu, số kênh lưu lượng cần thiết sẽ không tương ứng số tần (mỗi tần gồm tám kênh).

IV- SỰ TÁI SỬ DỤNG TẦN SỐ TRÊN MẠNG

1.Cơ sở lí thuyết

Nguyên lí cơ sở khi thiết kế các hệ thống tổ ong là các mẫu được gọi là các mẫu sử dụng lại tân số.

Theo định nghĩa thì mẫu sử dụng lại tần số là sử dụng các kênh vô tuyến trên cùng một tần số mang để phủ cho các vùng địa lí khác nhau. Các vùng này phải được cách nhau ở cự li đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh chấp nhận được.

Nếu có thể biết trước, một ô đặc biệt sẽ sử dụng những kênh mà cũng được dùng trong những ô khác, tại một khoảng cách sử dụng lại. Điều này có nghĩa là những ô mà sẽ ảnh hưởng bởi sự nhiễu của một hệ thống kênh từ ô khác sử dụng cùng những kênh này.

Tóm lại mức độ bao phủ cơ bản được giới hạn bởi điều này nhiều hơn nhiều từ tín hiệu trường ngoài. Một vấn đề trong thiết kế hệ thống Cellular là điều khiển nhiễu này đến mức độ chấp nhận được. Nó có thể làm được bằng sự điều khiển khoảng cách tái sử dụng kênh. Khi khoảng cách này càng lớn suy ra mức độ nhiễu càng ít.

Do vậy ba nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng hội thoại.

Mức độ tín hiệu thu được C của sóng mang mong muốn sẽ cao hơn mức độ nhiễu I của tất cả các kênh và mức độ nhiễu A của các kênh lân cận. Sự hoạt động của tín hiệu thu mong muốn sẽ cao hơn sự hoạt động của tín hiệu phản xạ R.

Những giá trị được tiến cử hệ thống GSM là : C/A> -9 dB ; C/I> 9dB.

C/A: Khi 1 tần số được tái sử dụng như mô hình 3/9 thì một số năng lượng của tần số lân cận sẽ lọt ra ngoài ô phục vụ và là nguyên nhân nhiễu. Sự liên hệ giữa tín hiệu nhiễu và tín hiệu hữu ích là tỉ số C/A.

C/I: Sự dự chữ cho fadinh Raileđã gồm trong 9 dB. Bởi vì giá trị 9 dB được chỉ định. Sự nhảy tần được sử dụng do đó thay cho giá trị 12 dB được sử dụng là giá trị 9 dB.

Rõ ràng việc sử dụng tính đa dạng về khoảng cách sẽ cải tiến đặc tính C/I. Khi chỗ trũng fadinh giảm và trở thành ít hơn.

Sự nhiễu của các kênh yêu cầu không chỉ ở những kênh giống nhau được sắp xếp đến những ô khác nhau mà còn thực sự được sử dụng đồng thời. Điều này có nghĩa rằng sự nhiễu xạ sẽ nhiều hơn trong suốt thời gian cao điểm. Tuy nhiên GOS từ 1% đến 5% thì sự sử dụng kênh vẫn ở mức độ yêu cầu của 70%.

2.Sự tái sử dụng tần số

Một hệ thống tổ ong được xây dựng trên sự tái sử dụng của cùng tần số. Tất cả những tần số có sẵn được phân ra thành những nhóm tần, tập hợp với hình thức lần lượt. Ở đây ta giảm mức độ bao phủ của một trạm gốc để mở rộng một lượng lớn ô trạm gốc bao phủ cùng một vùng trước khi được bao phủ từ một vị trí, điều này có nghĩa là số lượng kênh trên vùng xác định được tăng lên rất nhiều.

Các mẫu sử dụng phổ biến nhất là mẫu 3/9, 4/12, 7/21.

Mẫu 7/21 nghĩa là những tần số có sẵn được chia thành những nhóm 21 kênh, các nhóm kênh này được ấn định lần lượt tại 7 trạm gốc. Điều này thừa nhận rằng mỗi trạm gốc có 3 ô được nối đến nó. Những nhóm kênh thường được xác định bằng một số hoặc tên như A1,B1,C1,,G3.

3. Sự tái sử dụng khoảng cách chống lại C/I

Việc tái sử dụng kênh tần bị giới hạn bởi nhiêu hệ kênh C/I giữa các ô. C/I có thể là một vấn đề chủ yếu. Do đó sự cố gắng đạt đến mức tối thiểu C/I phải được tiến hành.

Thật đơn giản để quan sát kích thước ô có được, sự tái sử dụng khoảng cách sẽ phụ thuộc số nhóm tần (N) sẽ được xây dựng trong mô hình tái sử dụng kênh tần. Số N này càng lớn thì khoảng cách tái sử dụng càng dài.

Bước thứ nhất để đo kích thước N sẽ là tính toán tỉ số D/R giữa những ô hệ kênh hoặc những vị trí.

Từ hình học có thể tính một cách đơn giản: D/R = 3N.

R: là bán kính ô.

D: là khoảng cách các hệ kênh

Cần sử dụng mẫu để tính được một N tối thiểu có thể chấp nhận được. Nghiã là log-normal của báo hiệu cho cả sóng mang và sóng nhiễu được chấp nhận. Độ mạnh của một báo hiệu chênh lệch với giá trị trung bình vài dB.

Một giá trị dự tính thông thường cho sự chênh lệch tiêu chuẩn của một báo hiệu là 6 dB.

Rõ ràng là, việc đưa ra những khía cạnh trên vào sự chấp nhận và tính toán khả năng có thể để có tỉ số trung bình C/I >12dB trong mỗi ô là một điều có thể sử lí bằng máy tính.

Một ô khu vực (sector-cell) được phát triển tử một trạm gốc đã định vị tại một gốc của ô.

Một ô đẳng hướng (omni-cell) loại ô được phát triển từ một trạm gốc tại trung tâm ô.

Thông thường một ô khu vực bị nhiễu ít hơn ô đẳng hướng(loại ô có thể bị nhiễu từ tất cả các hướng).

Ô khu vực cũng có thuận tiện là tại một vị trí có thể được sử dụng để phát triển 3 ô.

Để tìm vị trí của những ô cùng hệ kênh trong một mô hình ô thông thường khi đã biết N ta dùng công thức sau:

N = i2 + ij +j2 .

Trong đó i, j là những số nguyên. Chỉ những giá trị thoả mãn điều kiện cho một mô hình ô.

Từ một ô rời đi (i) ô theo bất kì chiều nào, sau đó ngược chiều kim đồng hồ 60 độ và chuyển đi (j) ô theo chiều mới này. Ô thu được và ô ban đầu là những ô của cùng một hệ kênh.

Nêu N đo được thì trong ba trường hợp 3/9, 4/12, 7/21 sẽ là:

3/9 : D = 5,2R.

4/12: D = 6R.

7/21: D = 7,9R.

4. Sự phân công kênh

Một nhóm các ô lân cận sử dụng tất cả các tần số sẵn có trong dải tần hệ thống được gọi là sự tập hợp ô (nhóm các ô).

Nói cách khác, không có tần tái sử dụng trong một nhóm. Nhưng những ô ngoài nhóm phải tái sử dụng các tần số trong nhóm.

Số các ô phụ thuộc vào một nhóm có thể là khác, nhưng những hình dạng sau sẽ có thể được sử dụng:

+ Mô hình 9 ô (3 vị trí trạm gốc, mỗi vị trí 3 ô khu vực trong một nhóm).

+ Mô hình 12 ô (4 vị trí trạm gốc, mỗi vị trí 3 ô khu vực trong một nhóm).

+ Mô hình 21 ô (7 vị trí trạm gốc, mỗi vị trí 3 ô khu vực trong một nhóm).

Trong nhóm 9 ô các tần số có thể sử dụng như nhau:

Ví dụ:

24 tần trong qui hoạch 3/9.

Khi qui hoạch ô 3/9 được sử dụng, vấn đề cùng với C/A có thể xuất hiện, sự thật là không dễ dàng tránh khỏi những tần lân cận trong những ô lân cận.

Ở đây điều có thể thấy là số kênh được sử dụng trong cùng một ô luôn nằm ngoài 9 kênh. Điều này ảnh hưởng tốt với quyền lợi của tổ hợp truyền dẫn. Đồng thời loại ra những thất thoát do nhiễu giữa những kênh lân cận trong cùng một ô (loại có thể chiếm vị trí khác nhau).

Việc gọi tên nhóm kênh đôi khi thay đổi, như những nhóm chỉ ra ở hình sau là được sử dụng thường xuyên nhất. Dạng mắt xích được sử dụng để chỉ ra rằng nhóm cuối cùng bnối tiếp với nhóm đầu tiên.

5. Dung lượng lưu thông chống lại C/I

Giả thiết một hệ thống cùng một tổng thể "M" kênh sẵn có được qui hoạch. Nếu một mô hình ô đồng bộ cùng với "N" nhóm kênh được sử dụng, thì số các kênh trên nhóm kênh là M/N.

Dung lượng lưu thông trên ô có thể được tính toán bởi việc sử dụng một bảng Erlang cho một cấp độ phục vụ chính xác. Giá trị N càng nhỏ thì số kênh trên ô và số thuê bao trên kênh càng cao (hay hiệu quả của con trung kế càng tốt).

Như một số N nhỏ buộc phải có C/I thấp, vậy chúng ta có một sự chuyển đổi giữa dung lượng lưu thông trên vị trí và chất lượng cuộc gọi.

Cho một số "N", dung lượng trên ô sẽ là không đổi. Vùng ô tỉ lệ với bình phương của bán kính ô, do vậy dung lượng tập hợp vùng là tỉ lệ nghịch với vùng ô. Số N cho trước, dung lượng trên một vùng cho sẵn tăng lên bằng một hệ số của 4 khi chúng ta chia bán kính ô cho 2.

Tuy nhiên không thể luôn sử dụng cùng một số "N" cho các ô của một kích cỡ nhỏ hơn, những ô mà dẫn đến sự giảm bớt thuận tiện của việc giảm kích cỡ ô.

6. Sự tách ô

Rõ ràng rằng một kích cỡ ô nhỏ hơn làm tăng dung lượng lưu thông. Tuy nhiên, một kích thước ô nhỏ hơn nghĩa là nhiều vị trí hơn và giá thành cao hơn cho một cơ sở hạ tầng. Rõ ràng rằng chúng ta không muốn làm việc cùng với kích thước ô nhỏ không cần thiết.

Vậy thực tế hệ thống được bắt đầu bằng một kích thước ô lớn hơn và khi nhu cầu dung lượng tăng thì kích thước ô được giảm xuống để thay thế những yêu cầu mới. Điều này thông thường dành cho việc sử dụng những kích thước ô khác nhau trong những vùng khác nhau. Phương pháp này được gọi là sự phân ô. Điều này được chỉ trong các hình dưới đây.

Ví dụ:

Bước đầu, kích thước ô lớn nhất có thể được sử dụng, mức độ bao phủ chấp nhận được xem hình.

Bước tiếp sau là tiến cử 3 ô trên cùng một vị trí, sử dụng những vị trí ban đầu vào phát triển ô từ các góc. Điều này tiêu biểu cho sự tách ô từ một thành ba xem hình.

Cũng vẫn những vị trí ô như thế nhưng số các ô đã tăng lên 3 lần so với trước. Bước tiếp theo là tiến hành một sự tách ô từ một thành bốn. Xem hình sau.

Nhìn từ hình ta thấy những vị trí cũ vẫn được sử dụng trong qui hoạch ô mới, nhưng những vị trí thêm vào được yêu cầu ngay lúc đó.

7. Những vùng chuyển tiếp

Một mô hình sử dụng đồng bộ bao hàm một mật độ lưu thông cố định trên vùng phục vụ của hệ thống. Tuy nhiên trong thực hành những thay đổi mật độ lưu thông có thể chấp nhận trên vùng phục vụ (chỉ tính số giờ trong ngày).

Vậy hoàn toàn thông thường cho những ô của những kích thước khác nhau được sử dụng trong những phần khác nhau của một hệ thống. Những ô nhỏ trong những vùng lưu thông cao độ ( thường là đồ thị), những ô lớn hơn trong những vùng có mức độ lưu thông thấp hơn.

Hình này chỉ ra trường hợp mà chúng ta có những kích thước ô khác nhau trong những vùng khác nhau với những vùng chuyển tiếp giữa những kích thước ô khác nhau.

Điều này đặt ra những vấn đề đặc biệt trong quy hoạch tổng, và khoảng cách tái sử dụng tần với những kích thước ô khác nhau. Để tránh có một kích thước ô nhỏ hơn ( ở điểm 1/2khoảng cách tái sử dụng dành cho kích thước ô rộng hơn) gây nhiễu trong ô lớn hơn, những kênh khác nhau phải được sủ dụng trong những ô này.

Vì vậy trong thực tế chúng ta cần một bộ đệm khu vực, khi đó những kênh giống nhau không được sử dụng riêng trong những ô nhỏ hơn và lớn hơn. Điều này đôi khi là một sự xắp xếp chi phí cao nhưng không thể tránh khỏi

8. Tổng kết về dung lượng lưu thông

Trải qua những bước khác nhau trong việc thiết kế tổ ong, để tính toán dung lượng của một hình dạng tổ ong đặc trưng.

Giả sử rằng chúng ta bắt đầu với bán kính ô tối đa 14 Km, sử dụng một nhóm 7 ô và sau đó ta thực hiện 3 sự tách ô. Thứ nhất từ một ô thành 3 ô, tiếp theo từ một ô thành 4 ô. Giả sử có nhiều hơn 24 tần số có sẵn trong hệ thống. Dung lượng lưu thông trên ô có thể được tính toán như sau:

Có 24 tần: 824 = 192 kênh. Trong bước thứ nhất khi N là 7 thì:

(192-27)/7 = 178/7 = 25 TCH trên ô có sẵn.

Trong bước thứ nhất hai khe thời gian được sử dụng dành cho điều khiển. Tiếp theo chỉ cần một khe thời gian là đủ.

Sau lần tách ô thứ nhất dung lượng bị giảm xuống vì hiệu quả con trung kế thấp hơn khi chúng ta có số kênh ít hơn trên ô. Tuy nhiên nó vẫn là một bước để tiến hành với giai đoạn sau.

Theo sự tách ô 1 thành 4, dung lượng trên một lần tách ô.

9. Thực hành

Bắt đầu cùng với một qui hoạch ô có tính lí thuyết, những vị trí đặt định được bố trí có thể lần lượt hiện ra một cách dễ dàng những tính chất vật lí, sử dụng những toà nhà cao, thấp.

Trong khung cảnh này, nó là đường dây để kiểm tra giới hạn của chỉ định do những truyền dẫn điều biến qua lại đang phục vụ những mạng vô tuyến khác. Trong thực hành thì phổ biến những vùng chỉ định có hai hoặc lớn hơn hai thay đổi trong cùng giai đoạn này.

Rõ ràng đó là sự tất yếu cho C/I, C/A và C/R được tính cho mỗi ô, việc sử dụng những vị trí đã lựa chọn và đưa những hệ số được đề cập trên vào tính toán.

Mô hình các mẫu tái sử dụng tần số 3/9, 4/12 và 7/21.

CHƯƠNG V: TỐI ƯU MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG PHÍA BẮC

I- TÌNH TRẠNG CỦA MẠNG TRƯỚC KHI TỐI ƯU HOÁ(PHASE 4B)

QOS (Quality Of Service) của mạng MOBIFONE trước tiên được so sánh với các mạng khác mà trong đó ALCATEL là người cung cấp cho chúng và chỉ thị cũng được so sánh với những ngưỡng tiêu chuẩn được tiến cử bởi ALCATEL.

Cuộc gọi rơi Cuộc gọi thành công HO ra thành công HO vào thành công SDCCH rơi TCH phân kênh hỏng Lí do chất lượng của HO Nguyên nhân mức độ HO Nguyên nhân nhiễu của HO Lí do ô tốt hơn của HO

ALCATEL < 4% >95% >90% >90% <6% <3% <20% <40% <10% >30%

Network1 2,4% 96,27% 95,05% 93,93% 2,62% 1,14% 16,36% 60.37% 0,97% 22,3%

Network2 3,53% 92,9% 92% 90,9% 3,50% 3.70% 46,30% 22.6% 0,00% 31,1%

MOBIFONE 1,74% 98,8% 96,94% 97,05% 0,35% 0,81% 14,97% 30,44% 1,49% 53,1%

Mặc dù QOS của mạng là tốt, nhưng trên thực tế nó có những khiếm khuyết như chất lượng những vùng ngoại vi Hà Nội, những vùng nay cho thoại tới những ô độc lập hoặc tới những vùng ở Hải Phòng tạo nên những phần không được phủ sóng.

II- SỰ SỬA ĐỔI NHỮNG THÔNG SỐ VÔ TUYẾN

1. Nội dung

Những thông số vô tuyến đã được bao phủ thành phố Hà Nội (những BSC. Hà Nội 1, Hà Nội 2, Hà Nội 3, Hà Nội 4) trong thời kì tiến hành tối ưu hoá trước. Sự sửa đổi này đã có một ảnh hưởng lớn cho sự cải tiến QOS (Quality Of Service) trong phần này của mạng.

Lúc khởi đầu công việc này, những thông số vô tuyến của những ô nằm ngoài Hà Nội vừa được sửa chữa. Nhưng vì những sửa đổi phần lớn liên quan tới điều khiển năng lượng, thông số thuật toán chuyển giao và phần này của mạng biểu thị một vùng gộp không kế tiếp cùng những lỗ hổng bao phủ. Chất lượng toàn cầu của những vùng nằm ngoài Hà Nội cũng như vậy.

2. Những sửa đổi được thực hiện

a.Những thông số lựa chọn ô- Trạng thái rỗi

Các chữ viết tắt Định nghĩa Loại Hà Nội3 Đưa ra bởi ALCATEL

Cell_Reselect_HY Steresis Được sử dụng tăng những yêu cầu cho sự tái lựa chọn ô mà không phụ thuộc vào cùng một vùng định vị. Mục đích là làm hạn chế những sự cập nhật chỉ định đã thực hiện trên một thay đổi của LAC, bằng cách này tiết kiệm được tiềm lực tín hiệu trên SDCCH 014dB 6dB

trừ các ô 19011, 19012, 19013 4dB

Rxlev_Acces_Min Mức độ thấp nhát được yêu cầu cho phếp một MS truy nhập -110đến

-47dBm - 104 dBm trên những ô: 19011, 19012, 19013 -100dBm

Giải thích

+ CELL_ RSELECT-HY STERESIS: Alcatel vừa tiến cử để tăng hiện tượng trễ nhằm giảm dần những cập nhật chỉ định, và con đường kết hợp chúng trên những ô LAC-trung gian.

+RXLEV_ACCESS_MIN: Alcatel tiến cử để tăng những thông số này nhằm ngăn chặn cuộc gọi nhầm hoặc chất lượng tồi. Nó có giá trị trong những ô trong thành phố.

b.Paging, điều khiển AG, RACH

Các chữ viết tắt Định nghĩa Loại Hà Nội3 Được đưa ra bởi Alcatel

BS_AG_BLK_RES Những khối (cột) đã giữ trước cho sự truy cập dành cho kênh

0=số phân phối tự động. 02, Nếu

CCCH-CONF=1

05 Nếu

CCCH-CONF=0 Trên tất cả các ô trừ 19011,19012,19013 1 nếu

CCCHCONF=1

0 hoặc 3 nếu

CCCH-CONF=0

TX_INTEGER Số khê để trải rộng sự truyền dẫn. Hai MS vừa va chạm sẽ không đồng thời truyền dẫn lại, nhờ một sự chậm trễ(trễ T3120=0,25s+Bi nơi mà BI được mô tả tự do tại 0, chẳng hạn như TX_INTEGER -1).

Giá trị của TX_INTEGER có thể được sử dụng để tập trung hoặc trải sóng hoặc sự tái truyền dẫn của những cụm AB. Nó sẽ là một thuận tiện để sử dụng một TX_INTEGER lớn khi mang lại ít khả năng để cùng một B sẽ xảy ra và ngăn chặn những nhiễu do sóng ngắn. 35 khe 32 khe trừ 19011,

19012,

19013. 50 khe

MAX_RETRANS Con số lớn nhất tái truyền dẫn của MS trên RACH. Một sự thoả hiệp phải được tiến hành giữa việc giảm đường truyền trên RACH và một cuộc gọi tốt ở tỉ lệ nêu lên (MAX_RETRANS cao). 17 4 trên tất cả các ô 2

Giải thích

BS_AG_BLK_RES: Được Alcatel đưa ra để giữ hai khối CCCH cung cấp thẻ nhằm tránh tắc nghẽn. Tuy nhiên, nếu cách dùng thẻ trên mạng là không quá cao và nếu đường SDCCH cao thì chúng ta có thể quay trở lại vị trí đặt định ban đầu.

TX_INTEGER: Được tiến cử để tăng thông số này nhằm làm chậm lại sự nhắc lại của RACH và do vậy làm giảm tắc nghẽn SDCCH. Do giá trị đặt định trước là quá thấp.

MAX_RETRANS: Alcatel tiến cử để giảm những sự nhắc lại của RACH và do vậy tắc nghẽn SDCCH. Sự sửa đổi này vẫn chưa được đưa vào bởi VMS.

c. Chuyển giao (Handover)

Tên Định nghĩa Loại Ha Nội3 Đưa ra bởi Alcatel

NBR_OF_HO_ATTEMS Số của BSC chuyển giao thử hướng tới những ô thích hợp khác (trong trường hợp nghẽn). 0 3 Trên tất cả các ô. 3

L_RXLEV_

UL_H Mức độ tiếp nhận nhỏ nhất của MS tại BTS. Một giá trị không tương xứng (Dưới) ngưỡng đó sẽ gây nên thủ tục chuuyển giao. Giá trị này sẽ được đặt ra để cung cấp một chất lượng vô tuyến thuận tiện. -110-47dBm -110dBm, riêng 15050 là-99dBm -91 dBm

L_RXLE_DL_H Những thông số này quả lí cùng một chức năng, nhưng ở đường xuống. -110-47 Những giá trị khác nhau từ một ô tới các ô khác nhưng hầu như đều nhỏ hơn -91 dBm -91 dBm

Giải thích

NBK_OF_HO_ATTEMPS : Alcatel vừa tiến cử để tăng những sự cố gắng chuyển giao nhằm tăng tỷ lệ thành công.

L_RXLEV_UL_H : Tăng ngưỡng của chuyển giao trên mức độ thấp cho phép thực hiện những chuyển giao tại một mức độ tiếp nhận cao hơn và vì vậy để gửi một chất lượng đọc tốt hơn và để tránh những mất mát cuộc gọi . Những giá trị đặt trước đó là quá thấp để cho phép thực hiện chuyển giao trong những điều kiện tốt nhất , hay là một cấp độ thu nhập đủ.

d.Điều khiển công suất (Power Control)

Tên Định nghĩa Loại HàNội3 Đưa ra bởi Alcatel

L_RXLEV_UL_P Mức độ nhỏ nhất nhận được từ MS tại BTS. Dưới ngưỡng đó, một htủ tục về sự tăng công suất MS được tạo ra. Sự tăng này sẽ bằng PWR_INC_STEP_SIZE dB. Nếu công suất của MS đã bằng M_TX_PWR_MAX sự không tăng sẽ xảy ra dẫn đến việc điều khiển công suất hỏng và có thẻ gây ra một thủ tục chuyển giao nếu như sự liên lạc không được cải tiến. Đầu tiên chúng ta sẽ sử dụng sự đặt định L_RXLEV_UL_P L_RXLEV_UL_H thêm 6dB nhằm rút cạn tài nguyên trong công suất của MS trước khi gây ra một báo hiệu sự chuyển giao. -110

-47 dBm -88 dBm

-89dBm trên 15020

-99dBm trên 18070

-100dBm trên 16010 -90 dBm

L_RXLEV_DL_P Thông số này quản lí cùng một chức năng nhưng ở đường xuống. Nếu công suất của BTS đạt đến BS_TX_PWR_MAX, không có sự tăng xảy ra .Sự đặt thông thường là:

L_RXLEV_DL_P = L_RXLEV_UL_P +5dB -110

-47 dBm -88 dBm

-89dBm trên 15020

-99dBm trên 18070

-100 dBm trên 16010

-88 dBm trên 14080 -85 dBm

U_ RXLEV_UL_P Mức thấp nhất đã thu nhận từ MS tại BTS. Trên ngưỡng đó một sự giảm công suất MS. Sự giảm sẽ bằng: PWR_RED_STEP_SIZE dB. Chắc chắn rằng RxQual phải nhỏ hơn L_RXQUAL_UL_P Nếu công suất của MS bằng

MS_TX_PWR_MIN sẽ không xảy ra sự giảm công suất. Đặt định đầu tiên sẽ là

U_RXLEV_UP_P L_RXLEV_UP_P +10dB. Một mức độ hoạt động ở công suất cao thì sẽ làm quá tải tín hiệu và làm ngắn tuổi thọ của acqui. -110

- 47 dBm -75dBm

-74dBm trên 14062, 15070

-69dBm trên 18070

-76dBm trên 15050

-70dBm trên 16010 -80 dBm

U_ RXLEV_DL_P Thông số này quản lí cùng một chức năng nhưng ở dường xuống. Nếu công suất của BTS đạt tới BS-TX-PWR-MIN, không có sự giảm xảy ra. Sự đặt thông thường là

U_RXLEV_DL_P = U_RXLEV_UL_P -110

- 47

dBm -75dBm

-74dBm trên ô 14010, 14020, 15070.

-69dBm

trên ô

18070.

-70dBm trên ô 16010.

-65dBm trên ô 10212 -75

dBm

U_RXQUAL_UL_

P Mức độ chất lượng đã biết trong thuật ngữ về tỉ lệ sai xót bít nhỏ nhất đã thu nhận từ MS tại BTS. Một giá trị dưới ngưỡng đó sẽ gây ra thủ tục giảm công suất MS. RXLEVphải lớn hơn L_RXLEV_UL_P.Thông thường

U_RXQUAL_UL_PL_RXQUAL_UL_P-1 0 7

(0,14% 18,1%) 0 trên tất cả các ô 1

U_RXQUAL_DL_P Thông số này quả lí cùng một chức năng như chức năng trước nhưng ở đường xuống. Nếu công suất của BTS đạt tới BS_TX_PWR_MIN, không có sự giảm xảy ra. Sự đặt thông thường là U_RXQUAL_DL_P=U_RXQULA_UL_P 0 7 (0,14% 18,1%) 0 trên tất cả các ô 1

Đồng hồ tính giờ

MS_P_CON_

INTERV Thời gian giữa hai thông tin (thư tín) điều khiển công suất MS 029,76s 4s trên tất cả các ô 1s

Đồng hồ tính giờ

BS_P_CON_

INTERV Thời gian giữa hai thông tin (thư tín) điều khiển công suất BS 029,76s 4s trên tất cả các ô 1s

Giải thích

L_RXLEV_UL_P: Thường

L_RXLEV_UL_P L_RXLEV_UL_H +5dB để cho phép đạt được những cuộc gọi trong trường hợp mức độ rơi gây ra một chuyển giao (HO). Giá trị đặt trước là quá thấp để giữ một chất lượng đối thoại tốt, để thực hiện những chuyển giao ngay khi cần thiết và do vậy tránh được cuộc gọi rơi (đường lên).

L_RXLEV_DL_P: Thường

L_RXLEV_DL_P L_RXLEV_DL_H +5dB để cho phép đạt được những cuộc gọi trong trường hợp mức độ rơi gây ra một chuyển giao (HO). Giá trị đặt trước là quá thấp để giữ một chất lượng đối thoại tốt, để thực hiện những chuyển giao ngay khi cần thiết và do vậy tránh được cuộc gọi rơi (đường xuống).

U_ RXLEV_UL_P: Được Alcatel tiến cử để đặt một cửa sổ của 10 dB cho kiểm thính PC, để giới hạn những mệnh lệnh điều khiển năng lượng (PC) quá nhiều và do vậy giới hạn tuyến tín hiệu. Giá trị đặt trước đây là quá cao (đường lên).

U_RXLEV_DL_P: Được Alcatel tiến cử để đặt một cửa sổ của 10 dB cho kiểm thính PC, để giới hạn những mệnh lệnh PC quá nhiều và do vậy giới hạn tuyến tín hiệu. Giá trị đặt trước đây là quá cao (đường xuống).

U_RXQUAL_UL_P: Alcatel tiến cử để đạt

U_RXQUAL_UL_P = L_RXQUAL_UL_P -1, nhằm tránh quá nhiều mệnh lệnh PC. Giá trị đặt trước đây được xê dịch từ 0 1

U-RXQUAL-DL-P: Alcatel tiến cử để đạt

U_RXQUAL_DL_P = L_RXQUAL_DL_P -1, nhằm tránh quá nhiều mệnh lệnh PC. Giá trị đặt trước đây được xê dịch từ 0 1

MS_P_CON_INTERV: Alcatel tiến cử hạ thấp thời gian để tập trung cho sự kiểm soát và phân lại PC để làm giảm những điều kiện vô tuyến ở đường lên. Giá trị đặt trước đây là quá cao.

BS_P_CON_INTERV: Alcatel tiến cử hạ thấp thời gian để tập trung cho sự kiểm soát và phân lại PC để làm giảm những điều kiện vô tuyến ở đường xuống. Sự sửa chữa chưa được sử dụng do sự điều khiển công suất PC bị hỏng ở đường xuống.

3. Kết quả

Sự tiến triển không quan trọng của QOS đã được nhận thấy. Tuy nhiên, vị trí tiến hành là thích đáng làm tăng mật độ phủ sóng nơi mà tồn tại sự chồng lấn lên nhau lớn hơn giữa các ô.

III. SỰ SỬA ĐỔI QUI HOẠCH TẦN

1. Nội dung

Trái với các thông số vô tuyến, qui hoạch tần đã được thay đổi sau sự tối ưu đầu tiên. vài tần giải ngoài đã được sử dụng trong những vị trí đặc biệt mới, nơi mà trạm thu phát TRX đã được thêm vào rày hơn. Sự tối ưu của qui hoạch tần có hai mục đích: Làm giảm bớt những nhiễu có trong vùng và thay thế những tần số dải ngoài bằng những tần số dải trong.

Nếu sự tryền bá trong thành phố Hà Nội là không thể dự đoán một cách đơn giản, do lượng lớn nước dâng lên từ (ở nhiều hồ, sông Hồng. . .) và khi khả năng nhiễu tiềm ẩn giữa các ô chưa nhận thấy thì thật sự khó khăn và không an toàn để sửa đổi qui hoạch tần, ngay cả khi có công cụ qui hoạch mạng loại chính xác, hiện đại.

Do vậy phải đưa ra những bước thay đổi tuần tự cho việc sửa đổi qui hoạch tần.

- Tìm một sự thay đổi tần có khả năng (hoặc tìm một vài thay đổi tần nếu thấy cần).

- Thực hiện chúng, kiểm tra chất lượng của những chỉ định phục vụ (tỉ lệ cuộc gọi rơi, tỉ lệ phân kênh TCH hỏng, tỉ lệ chất lượng chuyển giao, tỉ lệ chuyển giao thành công. . .), đặc biệt cho những ô được sửa đổi và những ô xung quanh chúng.

- Sự phụ thuộc của những kết quả QOS:

. Không hoặc chấp nhận hạ tầng: Giữ sự sửa đổi như nố có.

. Hạ tầng kém nhưng không phải là không được chấp nhận: Giữ sự sửa đổi và làm hoạt động nhảy tần chậm.

. Hạ tầng không thể chấp nhận được: Quay lại vị trí ban đầu.

2. Những phép đo giao diện vô tuyến

Vùng Hà Nội

Sự bao phủ thành phố Hà Nội được thử nghiệm trong vài ngày cùng với dụng cụ A954WD. Những kết quả chính chỉ ra sự bao phủ tốt và chất lượng cũng đạt được ở thành phố Hà Nội (loại trừ vùng bao phủ trong nhà).

Những thử nghiệm được thực hiện cùng với một anten bao phủ và MS loại công suất 2w (cho cả sự bao phủ trong xe).

Khi nghiên cứu giao diện vô tuyến ta nhận thấy rằng tồn tại một số vấn đề về nhiễu trong mạng là do qui hoạch tần không biết đến.

Dưới đây đưa ra những vấn đề được quan tâm.

Bắc Thăng Long và Cục Điện ảnh_C

Hà Nội 1 Hà Nội 1

CI: 10250 CI: 10063

LAC 1 LAC 1

Sự nhiễu đang tồn tại giữa hai ô này do sự kề sát về tần số (tần 111 và 112).

UBKH_B và Cục điện ảnh_C

Hà Nội 1 Hà Nội 1

CI: 10052 CI: 10063

LAC 1 LAC 1

Sự nhiễu đang tồn tại giữa hai ô này do sự kề sát về tần số (tần 113 và 112). Nó là do sự che khuất phía sau Cục điện ảnh_C.

UBKH_B và Liễu Giai_B

Hà Nội 1 Hà Nội 1

CI: 10052 CI: 10063

LAC 1 LAC 1

Sự nhiễu đang tồn tại giữa hai ô này do sự kề sát về tần số (tần 101 và 102).

Hàng bột_C và Ô Đông Mác_C

Hà Nội 1 Hà Nội 1

CI: 10083 CI: 10203

LAC 1 LAC 1

Sự nhiễu đang tồn tại giữa hai ô này do việc sử dụng đảo kênh (tần số 87/123 và 123/87).

Hàng Bột_C và Bộ xây dựng_C

Hà Nội 1 Hà Nội 1

CI: 10083 CI: 10123

LAC 1 LAC 1

Sự nhiễu đang tồn tại giữa hai ô này do sự kề sát về tần số (tần 123 và 122).

Đặng Tiến Đông_B và Ngã Tư Sở_B

Hà Nội 1 Hà Nội 1

CI: 10272 CI: 10262

LAC 1 LAC 1

Sự nhiễu đang tồn tại giữa hai ô này do sự kề sát về tần số (tần 100 và 101).

Tất cả các vị trí này tốt nhất là nên đổi tần hoặc để hoạy động ở chế độ nhảy tần.

Vùng Hải Phòng

Sẽ là đúng đắn để đổi tần ở Hải Phòng, điều này nhằm củng cố vững chắc khu vực này. Thực tế, kế hoạch khảo sát vô tuyến, chỉ ra tất cả những vấn đế lớn về nhiễu và đó là vấn đề phát triển bao phủ ở Quán Toan (đi Hà Nội) và giữa Hải Phòng và Đồ Sơn.

Dưới đây là bảng liệt kê những thay đổi được thực hiện.

LẠCH TRAY 96 đã đổi với 124

108 đã đổi với 97

HARBOURG 111 đã đổi với 113

CẦU RÀO 104 đã đổi với 119

Tất cả những sự nhiễu đều bắt buộc phải tính toán cgo qui hoạch mạng vô tuyến của mô hình sau (phase 5).

IV. TÌNH TRẠNG CỦA MẠNG SAU KHI ĐÃ TỐI ƯU HOÁ

%

7

6

5

4

3

2

1

0.0

26/10 08/12

Loại trừ những ngày một số vấn đề hệ thống xảy ra trong mạng do TRX không có sẵn đem lại dẫn đến sự tắc nghẽn, sự truy nhập toàn cầu vào những ngày còn lại tại tại các vùng của mạng là đồng đều và rất tốt.

Một sự thay đổi nhỏ được tiến hành tạo cho cuộc gọi được thiết lập một cách bền vững.

Bảng dưới đây cho ra kết quả của việc cải tạo chất lượng mạng

Cuộc gọi rơi Cuộc gọi thành công Chuyển giao vào thành công chuyển giao ra thành công SDCCH rơi TCH phân kênh hỏng Lí do chất lượng chuyển giao Lí do mức độ chuyển giao Nguyên nhân nhiễu chuyển giao nguyên nhân ô tốt hơn của chuyển giao

Alcatel <4% >95% >90% >90% <6% <3% <20% <40% <10% >30%

Trước OPT 2.04% 98,66% 97.06% 96,93% 0.46% 0.88% 14.82% 30.47% 1.35% 53.36%

Sau OPT 1.57% 98,99% 97.28% 97.22% 0.38% 0.64% 14.97% 29.15% 1.30% 54.76%

Kết quả 23% 0.3% 0.3% 0.3% 17% 27% 0.2% 4.3% 3.7% 2.6%

V. SỰ NHẢY TẦN CHẬM

1. Mục đích việc nhảy tần chậm:

- Cải tạo chất lượng mạng bằng việc giảm sự nhiễu.

- Tăng dung lượng lưu thông bằng việc cho phếp mức độ nhiễu lởntong mạng cùng chất lượng âm thanh như nhau.

2. Những đề xuất khi sự nhảy tần:

- SFH được tối ưu cho 4 ô TRX hoặc hơn thế

. Làm nhảy tần tuần hoàn (HSN = 0) trên 2 ô TRX.

. Việc nhảy tần tự do cũng được sử dụng trên 3 TRX nhưng hiệu quả thấp.

- Những ô được định hình cùng sự nhảy tần tự do nên sử dụng những thông số HSN khác nhau nếu chúng ở cùng một vùng bao phủ.

- Khi dịch chuyển một TRX trong một ô đã định hình cùng sự nhảy tần, TRX được dịch chuyển định hình mang theo thông số MAIO cao nhất trong ô (xem cửa sổ định hình kênh: cho mỗi khe thời gian, hình dạng tần là FHS, MAIO).

Nhảy tần chậm được thực hiện trên vài ô 3 TRX hoặc 4 TRX. Khi chất lượng trên ô này tốt, Sự thay đổi không dễ nhận thấy. Tuy nhiên, Chúng tôi đã đưa ra để làm nó hoạt động khi thêm vào một TRX và một tần đang thí nghiệm ở một mức độ nhiễu lớn.

VI. DỰ BÁO TẮC NGHẼN

Nghiên cứu đường lưu thông hiện thời trong mạng chỉ ra rằng một ô sẽ bị tắc nghẽn trong thời gian ngắn hoặc giai đoạn giữa. Một danh sách được tăng lên trong tương lai để có thể đưa vào tíng toán cho các mô hình kế tiếp trong tương lai. Con số 17000 thuê bao hiện thời và sự phát triển trên 1000 thuê bao trong tháng vừa được cung cấp.

Cell Số TRX Lưu thông hiện thời (erl) Lưu thông tối đa Tắc nghẽn (month)

BỜ HỒ_A 4 13,66 21,9 10

BỜ HỒ_B 4 16,52 21,9 6

BỜ HỒ_C 3 10,20 14,9 8

BXD_A 3 14,15 14,9 1

CỬA NAM_A 2 6,99 8,2 3

CỬA NAM_B 3 10,98 14,9 6

ĐẶNG TIẾN ĐÔNG_C 2 6,84 8,2 3

GIÁP BÁT 2 5.00 8,2 11

HÀNG BỘT_B 3 9,16 14,9 11

HÀNG NÓN_C 2 6,11 8,2 5

TRUNG TÂM HP_A 2 6,46 8,2 5

TRUNG TÂM HP_B 2 5,50 8,2 8

LIÊN TRÌ_B 3 8,88 14,9 12

LIỄU GIAI_B 4 16,83 22,9 6

MÓNG CÁI 3 11,68 14,9 5

NGÃ TƯ VỌNG 2 4,94 8,2 11

Ô ĐÔNG MÁC_A 2 6,31 8,2 5

Ô ĐÔNG MÁC_C 3 9,06 14,9 11

THƯỢNG ĐÌNH 2 4,78 8.2 12

VACO_A 2 4,85 8,2 12

nếu sự tắc nghẽn có thể không được giải quyết bởi TRX thêm vào hoặc vị trí, tình huống này có thể được cải thiện tạm thời theo những hành động sau.

ã Giảm vùng bao phủ của ô trong sự tắc nghẽn: Giảm công suất truyền dẫn BS, anten dốc xuống thậm chí độ cao anten thấp xuống.

ã Giữ đường lưu thông truyền dẫn tới các ô không bị tắc nghẽn lân cận: Điều chỉnh những thông số chuyển giao (giới hạn chuyển giao, nhân tố tải và các nhân tố tự do).

VII. GIẢI THÍCH CHO SỰ QUI HOẠCH VÔ TUYẾN CỦA PHASE5

1. Công suất truyền dẫn của BTS

Dự trữ công suất của mỗi ô sẽ được tính toán cẩn thận theo vị trí và hình dạng antennhằm đặt ra thông số công suất truyền dẫn thích đáng (BS_TX_PWR_MAX). Sự truyền công suất tối đa khắp mọi nơi trong Hà Nội là khong phù hợp kể từ khi nhiễu (sự dâng của nước) có thể tránh được. Tuy nhiên trong một số trường hợp đặc biệt yêu cầu một sự bao phủ cả trong nhà cách xa vị trí xác định, ta có thể tăng công suất, dịch chuyển BTS cung như chú ý đến sự gối lên nhâu của vùng bao phủ lân cận tại biên giới của ô (đặc biệt những vùng đông đúc phía ngoài).

2. Ma trận nhiễu

Qui hoạch tần hàng năm được cung cấp bởi PLANET(như một công cụ qui hoạch vô tuyến), nó sử dụng dự đoán dữ liệu nhiễu (suất hiện không thường xuyên như rất dễ nhận biết). Thực vậy dữ liệu nhiễu là luôn luôn phản ánh tính chính xác của vô tuyến thực trong mạng, do sự hạn chế của các cơ sở dữ liệu địa thế và cấu trúc hình thái. Để có thể dựng lên một mạng qui hoạch tần tốt, một kế hoạch khảo giao diện Abis toàn cầu nên thực hiện trước khi RNP đưa vào hoạt động (PALET hoặc bất cứ dụng cụ nào có thể). Với mỗi ô, một số lớn nhất của nhữngô lân cận sẽ được truyền bá trước khi đưa tín hiệu vào hoạt động. Đường truyền Abis sẽ được sử dụng nhằm truy nhập C/I (tỉ số nhiễu khi di chuyển) giữa tất cả các cặp ô, sau đó lấy xác suất của những giá trị nhiễu có thể được trộn lẫn trong ma trận nhiễu được sử dụng bởi RNP,như một truy nhập cho những tính toán qui hoạch tần. Hơn thế khi kiểm tra mạng vo tuyến thực nghiệm, những kết quả cũng thường điều chỉnh ma trận nhiễu (một số sự nhiễu mới có thể xuất hiện hay mất đi do thay đổi cấu trúc địa hình).

VIII. PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÍ CHẤT LƯỢNG QOS

VÀ ĐIỀU KHIỂN MẠNG

Khi thực hiện chính xác cách điều chỉnh vô tuyến tốt, được qui hoạch cho những ô lân cận, ta muốn đưa ra một cách khái quát về mạng vô tuyến được thực hiện một cách đều đặn.