TONG QUAN GSM

  • Published on
    01-Nov-2015

  • View
    337

  • Download
    6

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 1 </p><p>CHNG 4 </p><p>H THNG GSM </p><p>4.1 Gii thiu chung Nm 1982, c quan qun l chnh v vin thng ca chu u (CEPT) </p><p>thnh lp nhm c trch di ng (Groupe Special Mobile - GSM) vi nhim v tm ra h thng v tuyn t bo ton chu u hot ng trong di 900 MHz. H thng ny c hnh thnh khc phc nhng hn ch thy r v dung lng ca cc h thng tng t trin khai ti mt s nc chu u (v d NMT cc nc Bc u). Tiu chuNn t bo ton chu u phi h tr lu ng (roaming) quc t v to pht trin cho ngnh cng nghip vin thng chu u. Sau nhng tho lun ban u, ba nhm lm vic (WP) c thnh lp s l cc cng vic c th ca vic xc nh h thng, sau nhm th 4 c thnh lp tip. Nm 1986 b phn thng trc c lp ti Pari phi hp hot ng ca cc nhm lm vic v qun l vic to cc khuyn ngh h thng. Cc WP c yu cu xc nh cc giao din h thng sao cho my di ng, d dng cm tay hay lp trn xe, u c th lu ng qua cc nc c trin khai h thng mi v u c th truy cp tt c cc dch v. So vi h thng tng t hin c, h thng mi phi c dung lng cao hn, chi ph vn hnh bng hoc thp hn v cht lng ting ni phi bng hoc tt hn. Di tn chung ton chu u cho h thng mi l 890-915 MHz v 935-960 MHz. </p><p>Cc nghin cu trong cc nc chu u khc nhau kt lun rng h thng s l ph hp hn h thng tng t, song vic la chn phng php a truy nhp vn cha c quyt nh. V th, ngi ta quyt nh th nghim mt s d n h thng khc nhau trn thc a (ti Paris, cui nm 1986). C 8 d n vi mt s c im c bn nh Bng 4.1. </p><p>Trong nm 1987 cc kt qu th nghim c nh gi tho lun v cui cng t c tha thun v cc c trng ch yu ca h thng mi. n thng 6/1987 quyt nh chn TDMA di hp, vi 8 knh trn sng mang (c th m rng n 16 knh/sng mang). M ha ting ni c chn l loi RPE-LPC (d on tuyn tnh kch thch xung u) vi tc bt l 13 kb/s. M knh c chn l m xon, kiu iu ch c chn l GMSK nh hiu qu ph cao ca n. </p><p>trinhLine</p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 2 </p><p>Cc c t h thng GSM xut hin vo gia nm 1988. Tuy nhin, do khng th xc nh mi c im ca h thng cho kp khai trng vo nm 1991 nn c t c chia thnh 2 pha. Cc c t ca Pha 1 (cc dch v chung nht) hon thnh vo nm 1990. Pha 2 s xc nh cc dch v cn li (fax v.v..) ng thi sa li v ci thin cht lng ca h thng Pha 1. Theo yu cu ca Anh, mt phin bn ca GSM hot ng trong di 1800 MHz cng c a vo trong qu trnh xy dng c t. Phin bn ny c gi l h thng t bo s ti 1800 MHz (DCS1800). Pha 2 hon thnh nm 1993 v tip sau l Pha 2+, gm 1 s c im mi nh m ha ting ni bn tc, tng tc di chuyn ca my di ng (vn m bo lin lc tin cy).Ton b c t GSM dy hn 5000 trang. </p><p>Trong chng ny ta tp trung ch yu vo giao din v tuyn ca GSM, v n c nh hng trc tip n dung lng h thng t bo. </p><p>Bng 4.1. Mt s c im chnh ca cc h thng GSM mu Kiu a truy </p><p>nhp Tc bt </p><p>truyn (kb/s) </p><p>Gin cch sng mang </p><p>(kHz) </p><p>Kiu iu ch </p><p>S knh trn sng </p><p>mang CD-900 CDMA/TDMA 7980 4500 4-PSK 63 MATS-D CDMA/TDMA </p><p>FDMA 2496 19.5 </p><p>1250 25 </p><p>QAM GTFM </p><p>32 1 </p><p>ELAB TDMA 512 600 ADPCM 12 DMS900 TDMA 340 300 GMSK 10 MOBIRA TDMA 252 250 GMSK 9 SFH-900 TDMA 200 150 GMSK 3 S900-D TDMA 128 250 4-FSK 10 MAX II TDMA 104.7 50 8-PSK 4 </p><p>4.2 Cu trc tng qut ca mng GSM Phn ny xt vn tt cc thnh phn khc nhau to thnh mng GSM. </p><p>Nhiu phn l chung vi cc mng t bo khc, song mt vi phn l ring ca GSM. S khi n gin ca mng GSM mt t cng cng (PLMN) nh hnh 4.1. 4.2.1 Trm di ng (MS) </p><p>Thu bao s s dng MS gi v nhn cuc gi qua mng GSM. MS gm 2 phn c chc nng khc nhau l modul nhn dng thu bao (SIM) v thit </p><p>trinhLine</p><p>trinhLine</p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 3 </p><p>b di ng (ME). SIM l th thng minh tho lp c, cha cc thng tin lin quan n thu bao c th, cn ME chnh l bn thn in thoi di ng (khng c SIM). </p><p>ME c th chia thnh 3 khi chc nng. Th nht l thit b u cui (TE), thc hin chc nng ring cho dch v c th v d my fax. TE khng s l mt chc nng no lin quan n h thng GSM. Khi chc nng th 2 l u cui di ng (MT), thc hin mi nhim v lin quan n truyn thng tin trn giao din v tuyn GSM. Cui cng khi chc nng th 3 l b phi hp u cui (TA) dng bo m s tng thch gia MT v TA. V d cn TA to giao din gia MT tng thch - ISDN v TA c giao din modem. </p><p>Hnh 4.1 Cu trc mng GSM SIM: l th thng minh c kch thc th tn dng hoc nh hn, c thu bao s dng c nhn ha ME. Lu rng trong GSM, MS lun l t hp ca SIM v ME. SIM c vng b nh c nh nh thng tin lin quan n thu bao (gm c IMSI). S ny dng nhn dng tng thu bao trong mng GSM v di khng qu 15 ch s thp phn. Ba ch s u tin l m nc di ng (NMC), dng nhn dng nc m thu bao ng k. Hai ch s tip theo l m mng di ng (MNC) dng nhn dng mng PLMN thng tr ca thu bao trong nc. Cc ch s cn li ca IMSI l s nhn dng thu bao di ng (MSIN) dng xc nh duy nht tng thu bao trong mng PLMN. SIM cn </p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 4 </p><p>cha cha kha nhn dng mt thu bao, Ki, thut ton nhn dng A3 v thut ton to cha kha mt m A8. Tt c cc khon ny (bt buc phi c) u c lu trong SIM v c bo v rt cht ch. Ngoi ra SIM cn c th cha 1 s chc nng ty chn khc nh quay s tt, danh b v.v..Cng nh c SIM m thu bao c th d dng thay i cc ME khc nhau, v nh khi phi sa cha ME. </p><p>Mt trong nhng ng lc chnh pha sau s pht trin ca h thng GSM l cho php thu bao lu ng t do khp chu u m vn gi nguyn kh nng gi v nhn cuc gi bng cng mt MS. iu ny ch c th khi tn ti cc mng tng thch nhau ti mi nc. SIM a ra khi nim lu ng SIM tc l thu bao c th lu ng gia cc mng khc nhau khng tng thch vi nhau bng cch thu ME thch hp v cm SIM vo. iu ny tr nn c bit hp dn khi nc M gii thiu h thng PCS1900 (thng gi l GSM1900). </p><p>4.2.2 H thng trm gc (BSS) MS lin lc vi trm thu pht gc (BTS) qua giao din v tuyn Um. BTS </p><p>thc hin tt c cc chc nng thu pht lin quan n giao din v tuyn GSM v s l tn hiu mc nht nh. V 1 s phng din c th coi BTS l modem v tuyn phc tp nhn tn hiu v tuyn ng ln t MS ri bin i n thnh d liu truyn i n cc my khc trong mng GSM, v nhn d liu t mng GSM ri bin i n thnh tn hiu v tuyn pht n MS. Cc BTS to nn vng ph sng ca t bo, v tr ca chng quyt nh dung lng v vng ph ca mng. Tuy nhin BTS ch ng vai tr ph trong vic phn phi ti nguyn v tuyn cho cc MS khc nhau. Vic qun l giao din v tuyn c giao cho BSC, vi cc nhim v l: phn phi cc knh v tuyn cho MS khi thit lp cuc gi, xc nh khi no th tin hnh chuyn giao HO, nhn dng BTS ch ph hp v iu khin cng sut pht ca MS sao cho va ti c BTS ang phc v. Cc BSC thay i theo nh sn xut, song thng mt BSC c th iu khin ti 40 BTS. Ngoi kh nng s l, BSC cn c kh nng chuyn mch (hn ch), cho php n nh tuyn cc cuc gi gia cc BTS khc nhau thuc quyn kim sot ca n. Giao din gia BSC v BTS lin quan c gi l giao din A-bis. Tp hp BTS v BSC c gi l h thng trm gc (BSS). </p><p>4.2.3 Trung tm chuyn mch di ng (MSC) T hnh 4.1 ta thy mi BSS c ni vi MSC. MSC m bo vic nh </p><p>tuyn cc cuc gi n/i t MS. N c kh nng chuyn mch ln, thng </p><p>trinhLine</p><p>trinhLine</p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 5 </p><p>thng mt MSC iu khin vi chc BSC vi dung lng vi chc nghn thu bao. MSC tng t nh tng i trong mng c nh, song n cn c thm cc chc nng qun l di ng ca cc thu bao (ng k v tr v HO). c t GSM s dng thut ng vng MSC m t phn mng bao ph bi MSC v cc BSC, BTS lin quan. Giao din gia MSC v BSS c gi l giao din A, hon ton c xc nh trong c t. V th, cc nh khai thc mng c th t do la chn MSC v BSS t cc nh sn xut khc nhau. Giao din gia cc MSC khc nhau c gi l giao din E. Nh khai thc c th la chn 1 hoc mt vi MSC dng lm MSC ca ng (GMSC). GMSC cung cp giao din gia PLMN v cc mng ngoi. Khi c cuc gi n t mng ngoi, GMSC lin lc vi cc c s d liu mng lin quan bo m cuc gi c nh tuyn n MS thch hp. </p><p>4.2.4 C s d liu mng GSM Trong phn trn ta xt cc b phn khc nhau trong GSM dng to ng lin lc gia mt MS v mt MS khc hoc ngi dng trong mng khc. Khng km phn quan trng trong cc mng thng mi l cc phng tin thanh ton tnh cc, duy tr s liu ng k chnh xc v ngn nga cc xm nhp mng tri php. Trong mng t bo, cc thu bao c t do lu ng trong vng ph sng, v th mng phi c cch no theo di cc MS nhm nh tuyn chnh xc cuc gi n chng. Tt c cc chc nng ny c thc hin nh s dng kt hp cc c s d liu hoc cc b ghi. B ghi v tr thng tr (HLR) lu gi cc thng tin ring ca cc thu bao, cc chi tit v ng k ca ngi dng (v d dch v) v thng tin v tr ca tng thu bao (v d: chi tit v vng MSC m thu bao hin thi ng k). C th truy cp thng tin trong HLR nu dng IMSI hoc MSISDN ca thu bao. Mi thu bao trong GSM u c u mc (entry) trong HLR ca mng ch. Giao din gia HLR v MSC c gi l giao din C. </p><p>C s d liu khc lin quan cht ch vi HLR l trung tm nhn thc (AuC). AuC dng lu tr thng tin lin quan n kha cnh an ninh GSM, ngha l nhn thc ngi dng v mt m ha ng v tuyn. N cha cha kha nhn dng thu bao Ki v cc thut ton an ninh A3, A8. AuC ch lin lc vi HLR thng qua giao din H. C s d liu quan trng khc c dng trong GSM l b ghi v tr tm tr (VLR). VLR lin kt vi mt hoc vi MSC v cha thng tin lin quan n cc thu bao hin ang ng k trong vng MSC. Vng c phc v bi VLR c th c gi l vng VLR. Chc nng chnh ca VLR </p><p>trinhLine</p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 6 </p><p>l cung cp bn sao thng tin cc b (local) ca thu bao nhm mc ch s l cuc gi v trnh truy nhp lin tc HLR ( ly thng tin v thu bao c th). VLR cng cha cc thng tin cho php mng tm thy thu bao khi c cuc gi n. </p><p>Qu trnh nh v thu bao tr nn d dng bng cch chia vng ph sng ca mng thnh mt s vng nh v (LA), mi LA gm mt hoc mt s t bo. VLR s cha cc chi tit v LA trong mi thu bao c ng k. Khi c cuc gi ti, MS s c tm gi trong tt c cc t bo thuc LA. iu ny c ngha l MS s di chuyn t do gia cc t bo ca cng vng nh v, khng phi thng bo cho mng v v tr ca n. Tuy nhin khi MS di chuyn gia cc t bo thuc cc LA khc nhau, n phi ng k trong vng mi theo th tc cp nht v tr. Cn khi thu bao di chuyn gia cc LA thuc cc VLR khc nhau, chi tit ca n c copy t HLR vo VLR mi ng thi c xa khi VLR c. Giao din gia HLR v VLR l giao din D, cn giao din gia MSC v VLR lin quan l giao din B. Giao din gia cc VLR c gi l giao din G. </p><p>S tn ti ca th SIM trong GSM c ngha l vic theo di thu bao khng cn l theo di thit b na. V vy ngi ta s dng b ghi nhn dng thit b (EIR) nh khai thc mng c th theo di ME b nh cp hoc c li. Mi ME c gn mt s IMEI duy nht 15 s ti ni sn xut. Mi model ME u phi qua mt qu trnh gi l chp thun kiu, mt s c tnh ca n c th nghim bi b m phng h thng GSM. Vic th ny c thc hin bi cc phng th nghim c tha nhn, c lp vi bt k cng ty hoc nh sn xut no. Sau khi qua c qu trnh ny, ME s c gn m chp thun kiu gm su s (TAC), to thnh 6 s u tin ca IMEI. Hai s tip theo l m lp rp cui (FAC), c gn bi nh sn xut nhn dng ni ME c sn xut hoc lp rp sau cng. Su s tip theo l s seri ca ME (SNR). S cn li ca IMEI 15 s l d phng. </p><p>EIR c dng lu 3 danh sch khc nhau ca IMEI. Danh sch trng cha seri cc IMEI c cp cho ME c th dng trn mng GSM. Danh sch en cha cc IMEI ca cc ME b cm dng trn mng GSM (gm cc ME b nh cp hoc li). Danh sch xm l IMEI ca cc ME cn phi theo di nhm mc ch nh gi. Trong khi truy nhp hoc trong cuc gi, mng c th ra lnh cho MS cung cp IMEI ca n vo bt c lc no. Nu IMEI thuc danh sch en hoc khng thuc danh sch trng, mng s kt thc cuc gi hoc truy nhp v thu bao s nhn c thng bo ME bt hp php. T tr i MS ny s </p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 7 </p><p>khng c truy nhp, cp nht v tr hoc tr li tm gi song vn c th gi khNn cp. IMEI c kim tra trong EIR v c MSC ang phc v MS chuyn n. Kt qu kim tra IMEI c EIR gi n MSC lin quan. Giao din gia EIR v MSC l giao din F. </p><p>4.2.5 Qun l mng GSM Nh khai thc mng phi c kh nng nhn dng cc vn trong mng </p><p>trong giai on u v khc phc chng mt cch nhanh chng v chnh xc. Ngoi ra nh khai thc cn phi thay i cu hnh mng vi chi ph ti thiu v khng nh hng n dch v cung cp cho thu bao. Cc khi chc nng lin quan n qun l mng l OMC, NMC v ADC. OMC l phng tin nh khai thc iu khin mng. Mi OMC thng ph trch mt h thng con v d BSS hoc NSS. NMC lin quan n qun l ton mng, thng c vai tr rng hn OMC. ADC lin quan n cc chc nng qun tr mng. </p><p>Hnh 4.2 S khi my thu v my pht GSM 4.3 Giao din v tuyn GSM </p><p>Giao din v tuyn cung cp phng tin MS lin lc vi BS khi n di chuyn trong vng ph sng. Cht lng ca giao din ny, nht l kh nng m bo ting ni chp nhn c chng li cc nhiu cng knh t cc ngi dng khc trong h thng, c nh hng ln n tng dung lng h thng t bo. Hnh 4.2 l s khi n gin ca lin kt v tuyn GSM. </p><p>trinhLine</p><p>trinhLine</p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 8 </p><p>Ta bt u bng xem xt s iu ch v cc tn s sng mang s dng trong GSM. Sau s tho lun vic to cm TDMA (hoc gi) v cch gii iu ch cm khi c ISI gy bi knh v tuyn v bi qu trnh iu ch, tip theo s nghin cu cc knh khc nhau trong GSM v cch phn phi ti nguyn v tuyn cho mi knh. Tip na l vn m ha, xen k v mt m ha trn giao din v tuyn. Cc qu trnh ny l khc nhau i vi thng tin ting ni, thng tin d liu v thng tin bo hiu. Cui cng, ta s a 2 na ca vic m t giao din v tuyn li vi nhau bng cch m t phng php nh x cc d liu m ha, xen k v mt ha ln cc cm TDMA. </p><p>4.3.1 Phng php iu ch trong GSM S iu ch c dng trong GSM l GMSK vi tch di thng chuNn </p><p>ha BT = 0.3 v tc symbol iu ch khong 271 kb/s. GMSK da trn s iu ch n gin hn l MSK, trong bin sng mang gi nguyn khng i cn thng tin c mang dng thay i pha. Gi tr 1 logic buc pha sng mang tng 900 trn chu k bt, cn 0 logic buc pha sng mang gim lng tng t. S thay i pha ny to nn bng chuyn mch lin tc tn s sng mang gia 2 tr khc nhau f1 v f2 theo d liu vo. Nh vy, MSK l trng hp c bit ca FSK. Cc tn s f1 v f2 c cho bi: </p><p>1</p><p>2</p><p>/ 4,/ 4,</p><p>c b</p><p>c b</p><p>f f Rf f R</p><p>= +</p><p>= </p><p>trong bR l tc symbol iu ch ( 271 kb/s), cn cf l tn s sng mang danh nh. Trong MSK tn s sng mang cf khng bao gi c pht i. </p><p>Nh vy MSK yu cu s thay i tc thi tn s sng mang, nn ph iu ch v l thuyt l rng v hn. Ph tn hiu iu ch MSK c th nn bng cch lc cc xung bng gc iu ch nhm to ra s thay i trn nhn hn v tn s. Loi b lc c s dng c phn ng xung Gao x v s iu ch tng ng c tn gi GMSK. Di thng tng i ca b lc Gao x quyt nh nn ph t c, tc l di thng b lc cng hp th ph iu ch cng hp. Tic rng b lc Gao x li a ISI vo tc l mi symbol iu ch tri di sang cc symbol ln cn. Bt d liu th i, id c m ha vi sai bng cng modulo 2 bt hin thi v bt trc : </p><p>1,i i id d d = </p><p>trong id l bt d liu th i m ha vi sai, id c th nhn cc tr 0 hoc 1 cn l php cng modulo-2. D liu iu ch ti li vo b iu ch GMSK, i , </p></li><li><p> Thng tin di ng Quc Trinh ------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p> 9 </p><p>c xc nh bi: </p><p> 1 2 , 0,1i i id d = = </p><p>Nh vy i c th nhn cc tr 1 ty thuc vo tr ca id nh sau: </p><p>0 1,</p><p>1 1.i i</p><p>i i</p><p>d</p><p>d</p><p>= = +</p><p>= = </p><p>D liu iu ch i sau i qua b lc tuyn tnh vi phn ng xu...</p></li></ul>