Phần I
Tổng quan về thông tin di động
Chơng 1
lịch sử dịch vụ thông tin di động và giới thiệu về đặc
tính, tính năng của mạng thông tin di động số GSM
1.1. Lịch sử dịch vụ thông tin di động
Hệ thống thông tin di động từ lâu đã là một khao khát lớn lao của con ngời. Khao
khát này chỉ có thể trở thành hiện thực ngay sau khi kỹ thuật thông tin bằng sóng vô
tuyến ra đời vào cuối thế kỷ 19. Tuy nhiên việc đa hệ thống thông tin vào phục vụ công
cộng chỉ đợc thực hiện sau chiến tranh thế giới lần thứ hai. Do sự phát triển của công
nghệ điện tử cùng với nhu cầu đòi hỏi của con ngời ngày càng tăng cao, mạng thông
tin di động ngày càng đợc phổ biến và độ tin cậy ngày càng cao.
Mạng viễn thông tổ ong là một trong các ứng dụng của kỹ thuật viễn thông có
nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Ngày nay nó đợc ứng dụng rất rộng rãi,
chiếm số phần trăm lớn và không ngừng tăng trong toàn bộ các thuê bao trên thế giới.
Trong tơng lai lâu dài các hệ thống tổ ong sử dụng kỹ thuật số đầy triển vọng sẽ trở
thành phơng thức thông tin vạn năng.
Thông tin di động đợc sử dụng đầu tiên cho nghiệp vụ cảnh sát từ những năm 20,
qua các thế hệ và nó đợc phát triển rất mạnh trong giai đoạn hiện nay.
Quá trình phát triển của mạng thông tin di động nh sau:
Thế hệ thứ nhất: Sau năm 1946. Khả năng phục vụ nhỏ, giá cả đắt chất lợng
không cao (thế hệ này là thông tin di động tơng tự FDMA, đặc trng là: NMT,
AMPS).
Thế hệ thứ hai: Là thông tin di động số (1970 - 1979). Cùng với sự phát triển của
MicroProcessor đã mở cửa cho việc thực hiện một hệ thống phức tạp hơn. Nhng
2
về vùng phủ sóng của anten phát của các trạm di động còn bị hạn chế, do đó hệ
thống đợc chia thành các trạm phát và có thể dùng nhiều trạm thu cho một trạm
phát.
Thế hệ thứ ba: Là mạng tổ ong tơng tự (1979 - 1990) một trong các ứng dụng
viễn thông có nhu cầu lớn nhất và phát triển nhanh nhất. Các trạm thu phát đợc

đặt theo hình tổ ong, mỗi ô là một cell(Cell- dùng để chỉ vùng diện tích quản lý,
trên sơ đồ địa lý quy hoạch mạng, cell có hình dạng một ô tổ ong hình lục giác,
trong một cell có một đài vô tuyến gốc BTS). Mạng này cho phép sử dụng lại tần
số, cho phép chuyển giao giữa các vùng trong cuộc gọi.
Thế hệ thứ t: Là thế hệ dựa trên kỹ thuật truyền dẫn số
* GSM (Groupe Special Mobile hay Global System for Mobile Communication -
Nhóm đặc trách di động hay hệ thống thông tin di động toàn cầu) với tiêu chuẩn viễn
thông tổ ong số toàn Châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn chế dung lợng nh hiện nay.
Hệ thống này đợc đa vào hoạt động ở Châu Âu năm 1982.
DCS (Digital Cellular System) dựa trên mạng GSM sử dụng tần số 1800
MHz.
CDMA (Code Division Multiple Access) sẽ đợc đa vào hoạt động trong tơng
lai.
Các mạng điển hình là:
AMPS (Advanced Mobile Phone System - Dịch vụ điện thoại cấp cao) là hệ
thống điện thoại di động tơng tự của các nớc Bắc Âu (1981).
TACS (Total Access Communication System) nhận đợc từ AMPS đã đợc lắp
đặt ở Anh năm 1985. Đó là những hệ thống có chất lợng, dung lợng và vùng
phủ đa dạng. Song do yêu cầu ngày càng cao, vợt qua dự tính nên cần có một
hệ thống chung cho toàn Âu Châu và tơng lai đợc sử dụng rộng rãi trên toàn
thế giới.
3
Ngày nay, hầu hết tất cả các nớc Châu Âu đều có một hoặc nhiều mạng tổ ong.Tất
cả những hệ thống tế bào này đều dựa trên việc truyền âm tơng tự bằng điều tần. Họ
thờng dùng băng tần xung quanh tần số 450 MHz hoặc 900 MHz, vùng phủ thờng là
vùng rộng với số lợng thuê bao lên đến hàng trăm ngàn.
1.2. Mạng thông tin di động số GSM
Từ năm 1980 sau khi hệ thống NMT( Norie Mobile Telephone - Điện thoại di
động Bắc Âu)đã đợc đa vào hoạt động một cách thành công, thì nó cũng biểu hiện
một số hạn chế sau đây:

Thứ nhất: Do yêu cầu về dịch vụ di động quá lớn so với con số mong muốn của các
nhà thiết kế hệ thống. Do đó hệ thống này không đợc đáp ứng.
Thứ hai: Các hệ thống khác nhau đang hoạt động không phù hợp với nguồn dùng
trong mạng di động.
Thứ ba: Nếu thiết kế một mạng lớn cho toàn Châu Âu thì không có một nớc nào có
thể đáp ứng đợc vì vốn đầu t quá lớn.
Tất cả những điều đó dẫn đến một yêu cầu là cần phải thiết kế một hệ thống mới,
đợc làm theo kiểu chung để có thể đáp ứng đợc cho nhiều nớc trên thế giới. Trớc tình
hình đó, vào tháng 09/1997 trong Hội nghị của Châu Âu về Bu chính- Viễn thông, 17
quốc gia đang sử dụng điện thoại di động đã hội nghị và ký vào một biên bản ghi nhớ
làm nền tảng cho một mạng thông tin di động số toàn Châu Âu( ETSI - European
Telecommunications Standard Institure) đã thành lập nhóm đặc trách về thông tin di
động số GSM. Nhóm này có nhiệm vụ đa ra tiêu chuẩn thống nhất cho hệ thống
thông tin di động số GSM dới hình thức các khuyến nghị, lấy các tiêu chuẩn này làm
cơ sở cho việc xây dựng các mạng thông tin di động và làm cho chúng thống nhất, t-
ơng thích với nhau.
Về mặt kỹ thuật: Một số mục đích của hệ thống sáng tỏ một trong những mục
đích ấy là hệ thống cần cho phép chuyển vùng tự do với các thuê bao trong Châu
Âu, có nghĩa là một thuê bao của các nớc này có thể thâm nhập sang một mạng
4
của các nớc khác khi di chuyển qua biên giới. Trạm di động GSM - MS (Mobile
Station) phải tạo cho ngời dùng gọi hoặc bị gọi đợc trong vùng phủ sóng Quốc tế.
Các chỉ tiêu phục vụ:
Hệ thống đợc thiết kế sao cho MS có thể đợc dùng trong tất cả các nớc có mạng.
Cùng với phục vụ thoại hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại
dịch vụ khác liên quan đến mạng liên kết số liệu đa dịch vụ ISDN(Intergrated
Services Digital Netword).
Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dơng nh một mạng
mở rộng của các dịch vụ di động mặt đất.
Về chất lợng phục vụ an toàn và bảo mật:

- Chất lợng của tiếng thoại trong GSM phải ít nhất có chất lợng các hệ thống di
động tơng tự trớc đó trong điều kiện thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hóa thông tin ngời dùng mà không ảnh hởng gì đến hệ
thống, cũng nh không ảnh hởng đến thuê bao khác không dùng đến khả năng này.
Về mặt sử dụng tần số:
- Hệ thống cho phép khả năng sử dụng dải tần đạt hiệu quả cao để có thể phục
vụ ở cả vùng thành thị lẫn vùng nông thôn cũng nh các dịch vụ phát triển. Dải
tần số hoạt động 800 ữ 960 MHz
- Hệ thống GSM 900 phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng 900 MHz tr-
ớc đây.
Về mạng:
- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT (Comite Consultatif
International de Telegraphique et Telephonique).
- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cớc khác nhau khi dùng trong các
mạng khác nhau.
5
- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu
đã đợc tiêu chuẩn hóa Quốc tế.
1.3. Hệ thống tổ ong GSM (GSM Cellular System)
Mạng thông tin di động là mạng không dây, các thuê bao là di động do đó có hai
vấn đề đợc đặt ra là:
Quản lý di động ( MM - Mobile Managment).
Quản lý tiềm năng vô tuyến (RM - Radio Resouce Managment ).
Việc quản lý di động đợc tổ chức theo mạng PLMN(Public Land Mobile Netword
- Mạng di động công cộng mặt đất). Nói một cách tổng quát thì PLMN hợp tác với
các mạng cố định để thiết lập cuộc gọi, PLMN cung cấp cho các thuê bao (ngời
dùng) khả năng truy cập vào mạng thông tin toàn cầu từ MS đến MS, vì MS di động
không hạn chế cho nên điểm truy cập thay đổi buộc PLMN phải quản trị di động vì đ-
ờng truyền dẫn biến đổi ngẫu nhiên, nên PLMN phải quản trị vô tuyến. Tuy nhiên,

PLMN chia thành nhiều ô vô tuyến nhỏ có bán kính từ 350m đến 35km, kích thớc
trên phụ thuộc vào cấu hình và lu lợng thông tin. Mỗi ô vô tuyến tơng ứng với một
trạm thu phát cơ sở( BTS - Base Tranceiver Station) tùy theo cấu tạo của anten, ta có
hai loại BTS :
+ BTS Omnidirectional với anten vô hớng, nó bức xạ ra ngoài không gian với góc
định hớng là 360
0
.
+ BTS Sector với hai hoặc ba anten định hớng 180
0
hoặc 120
0
các ô vô tuyến này
đợc sắp xếp theo dạng tổ ong( hình vẽ I.1) vì nó dựa vào các lý do sau:

6
2
3
3
2
3
3
1
2
1
2
2
3
3
Hình I.1: Dạng tổ ong.

Thứ nhất:
Chúng ta đều biết rằng việc truyền lan của sóng điện từ có một số đặc điểm:
- Phản xạ khi gặp vật cản.
- Nhiễu xạ từ các sóng cùng tần số.
- Tán xạ khi gặp chớng ngại trên đờng truyền.
- Suy hao trong quá trình truyền sóng.
Do đó không thể phục vụ quá rộng tại một ô, hơn nữa công suất phát của trạm di
động cũng bị hạn chế.
Thông tin di động số cellular đời mới hiện nay sử dụng tần số vô tuyến từ 800
MHz trở lên. Với tần số này và giả thiết nguồn phát đặt trong một không gian tự do
truyền sóng lý tởng, suy hao đờng truyền sẽ tỷ lệ thuận với bình phơng cự ly. Vậy suy
hao đờng truyền trong thông tin di động cellular tỷ lệ với xấp xỉ d
4
(ở điều kiện vùng
thành phố). Thực tế các máy BTS và MS đều thực hiện tự động điều chỉnh công suất
phát để máy thu luôn nhận đợc công suất tín hiệu cần thiết dù MS ở bất kỳ đâu trong
cell. Nhờ vậy, nhiễu lẫn nhau do việc sử dụng lại tần số CCI (Cochanel Interference)
đợc giữ ở mức tối thiểu, và suy hao do ma cũng bù trừ.
Các loại Phađinh xảy ra do gặp chớng ngại vật trên đờng truyền hoặc trễ đờng
truyền. Tuy nhiên, phađinh vẫn tồn tại dù đã điều chỉnh công suất phát, cờng độ tín
hiệu có chỗ giảm mạnh đợc gọi là chỗ trũng phađinh. Ta đã biết độ nhạy máy thu là
giá trị cực tiểu của tín hiệu đầu vào đảm bảo một đầu ra đảm bảo một hiệu ra quy
định. Nếu muốn có đờng truyền dẫn không bị gián đoạn bởi phađinh thì việc thiết kế hệ
thống di động phải có dự trữ phađinh, nghĩa là giá trị trung bình chung phải lớn hơn độ
nhạy máy thu một lợng bằng chỗ trũng phađinh sâu nhất.
Độ nhạy máy thu là mức tín hiệu vào yếu nhất cần thiết cho một tín hiệu ra quy
định. Khi quy hoạch hệ thống để chống lại phađinh thì giá trị trung bình chung đợc
7
lấy hơn độ nhạy máy thu lợng YdB bằng chỗ trũng phađinh mạnh nhất YdB đợc gọi
là dự trữ phađinh.










Thứ hai: (về dải tần)
Các trạm thu phát của cell chỉ đợc cung cấp một tần số giới hạn. Với hệ thống
GSM dải tần cơ bản từ 890 MHz ữ 960 MHz đợc chia làm hai băng:
+ Băng tần lên (Upbank) dải tần từ 890 MHz ữ 915 MHz cho các kênh vô
tuyến từ BTS - MS.
+ Băng tần xuống (Downbank) dải tần từ 915 MHz ữ 960 MHZ cho các kênh
vô tuyến từ MS - BTS.
Khoảng cách giữa hai tần số sóng mang của hai kênh liền nhau là 200KHz. Mỗi
kênh sử dụng hai tần số riêng biệt cho đờng lên và đờng xuống, khoảng cách giữa hai
tần số này là 45 MHz.



8
Giá trị trung bình cục bộ
Cường độ tín hiệu thu được
Độ nhạy máy thu
Chỗ trũng Phađinh
Tham số không gian, thời gian(X,t)
Giá trị trung bình chung
(dB)

Dự trữ
Phađinh
Hình I.2: Tín hiệu thu được vẫn bị phađinh.
Tx
Rx
CU
45 MHz
Hình I.3
CU: Control Unit
1.4. Các loại đặc tính và phục vụ của GSM
1.4.1. Các loại đặc tính của thông tin di động số GSM
Từ các khuyến nghị của GSM ta có thể tổng hợp nên các đặc tính chủ yếu sau:
- Nhờ sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ, dung lợng tăng lên 2 ữ 3 lần
giúp tăng số thuê bao phục vụ cả trong thông tin thoại và số liệu.
- Sự tơng thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng có
sẵn(PSTN),(ISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung.
- Tự động định vị và cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động.
- Các máy di động nhỏ hơn với công suất tiêu thụ ít hơn.
- Tính bảo mật cho thuê bao.
- Do linh hoạt cao nhờ sử dụng các đầu cuối thông tin di động khác nhau nh
máy xách tay, cầm tay, đặt trên ô tô .
- Sử dụng băng tần ở 900 MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp giữa
TDMA( Time Division Multilpe Access) và FDMA ( Frequency Division
Multiple Access).
- Giải quyết sự hạn chế dung lợng nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn.
Hiện nay ngời ta phân loại cùng các đặc tính của thông tin di động mặt đất.
Các loại và đặc tính của thông tin di động mặt đất:
Thông tin di động mặt đất thờng đợc phân nhóm thành hệ thống công cộng và
dùng riêng. Hệ thống công cộng có nghĩa là hệ thống thông tin có thể truy nhập tới
mạng điện thoại chuyển mạch công cộng( PSTL - Public Switched Telephone

Network) có điện thoại xe cộ, điện thoại không dây, chuông bỏ túi Trong hệ thống
dùng riêng cả hai loại hệ thống.
Hệ thống thứ nhất là: Hệ thống dịch vụ công cộng, chẳng hạn nh cảnh sát, cứu
hỏa cấp cứu điện lực và giao thông.
9
Hệ thống thứ hai là: Dùng cho các cá nhân hay công ty. ở đây, ngoài dịch vụ
kinh doanh dịch vụ sóng vô tuyến dành riêng còn có hệ thống MCA hệ thống kinh tế
truy nhập đa kênh, sử dụng các kênh vô tuyến trong thông tin vô tuyến nội bộ công ty
và cá nhân. Chẳng hạn, nh máy bộ đàm vô tuyến nghiệp d Ngoài những dịch vụ kể
trên còn có dịch vụ thông tin di động mặt đất khác mới xuất hiện nh chuông bỏ túi có
màu hiện hình, đầu cuối xa.
1.4.2. Các dịch vụ GSM đã đợc tiêu chuẩn hóa
Các dịch vụ điện thoại phụ đợc đảm bảo bởi hệ thống CME 20 cho GSM:
- Chuyển hớng cuộc gọi vô điều kiện.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi thuê bao di động bận.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi không trả lời.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi không đến đợc MS.
- Chuyển hớng cuộc gọi khi ứ nghẽn vô tuyến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế.
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các cuộc gọi đến nớc có PLMN thờng trú.
- Cấm tất cả các cuộc gọi đến.
- Cấm tất cả các cuộc gọi đến khi lu động ở ngoài nớc có PLMN thờng trú.
- Chuyển vùng gọi quốc tế.
- Giữ cuộc gọi.
- Nhắn tin ngắn.
- Đợi gọi.
- Hộp th thoại.
- Chuyển giao cuộc gọi.
- Hoàn thành các cuộc gọi đến thuê bao bận.

- Nhóm ngời sử dụng khép kín.
10
- Dịch vụ ba phía.
- Thông báo cớc phí.
- Dịch vụ điện thoại không trả cớc.
- Nhận dạng số chủ gọi.
- Hạn chế việc đa ra nhận dạng số thoại đợc nối.
- Báo hiệu ngời sử dụng tới ngời sử dụng.
Các dịch vụ số liệu.
- Truyền dẫn số liệu.
- Dịch vụ thông báo ngắn.
- Phát quảng bá trong ô.
- Dịch vụ hộp th thoại.
1.5. Kết luận
ở chơng này chủ yếu nghiên cứu về lịch sử dịch vụ thông tin di động và các đặc
tính cũng nh các tính năng của mạng thông tin di động số GSM. Bên cạnh đó cũng
tìm hiểu về hệ thống tổ ong GSM đang đợc sử dụng rộng rãi.
11
Chơng 2
cấu trúc và các thành phần mạng GSm
2.1. Cấu trúc mạng GSM
Theo khuyến nghị của GSM cấu trúc chung của một mạng thông tin di động số có
dạng nh sau:


12
OSS
VLR
SS
HLR

EIR
AUC
MSC
BSS
BSC
BTS
MS
ISDN
PSPDN
PSTN
PLMN
CSPD
Hình I.4: Mô hình hệ thống GSM
Các ký hiệu:
- SS : Hệ thống chuyển mạch.
- AUC: Trung tâm nhận thực.
- VLR: Bộ ghi định vị tạm trú.
- HLR: Bộ ghi định vị thờng trú.
- EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị.
- MSC: Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động( gọi tắt: tổng đài vô tuyến)
- BSS: Hệ thống con trạm gốc truyền dẫn tin tức.
- BTS: Đài vô tuyến gốc kết nối cuộc gọi.
- MS: Máy di động.
- BSC: Điều khiển trạm gốc.
- OSS hay OMC: Trung tâm khai thác và bảo dỡng.
- ISDN: Mạng số liệu đa dịch vụ.
- PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói.
- CSPDN: Mạng chuyển mạch số công cộng theo gói.
- PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng.
- PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng.

2.2. Cấu trúc các hệ thống con
2.2.1. Hệ thống con chuyển mạch (SS)
Hệ thống con chuyển mạch SS của CME20 trên cơ sở công nghệ cho phép độ
linh hoạt cao, giá thành hạ nhờ cấu trúc Module AXE SS của CME20 hỗ trợ các giao
tiếp ứng dụng của tiêu chuẩn GSM. Bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của
GSM nh các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê
bao, chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những ngời sử dụng mạng
GSM với nhau và với mạng khác.
Đặc tính và chức năng của từng khối ở SS:
13
MSC ( Mobile Services Switching Center - Tổng đài di động)
ở SS chức năng chuyển mạch chính đợc MSC thực hiện, nhiệm vụ chính của
MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những ngời sử dụng trong mạng GSM.
Một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS mặt khác giao tiếp với mạng ngoài.
MSC làm nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài đợc gọi là MSC cổng(GMSC- Gateway
Mobile Services Switching Center ).
Trong thực tế MSC là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều
khiển trạm gốc (BSC).
HLR ( Home Location Register - Bộ đăng ký định vị thờng trú).
HLR là cơ sở dữ liệu trọng tâm quan trọng nhất của hệ thống GSM, ở đó lu giữ
mọi thông tin về thuê bao liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. HLR
thờng là một máy tính đứng riêng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao nhng
không có khả năng chuyển mạch. Một chức năng nữa của HLR là nhận dạng thông
tin do AUC cung cấp.
VLR ( Visitor Location Register - Bộ đăng ký định vị tạm trú).
VLR là một cơ sở dữ liệu đợc nối với một hay nhiều MSC lu giữ tạm thời dữ liệu
thuê bao về vị trí hiện thời của MS đang thuộc vào vùng phục vụ MSC nào, mọi MSC
có một VLR và VLR đợc kết hợp trong phần cứng của MSC. VLR có thể coi nh một
HLR phân bố. VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí của MS ở vùng MSC. Tr-
ờng hợp MS lu động và vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC lấy số liệu về MS này

từ HLR và thông báo cho HLR vị trí của MS. Sau đó VLR có thể thiết lập cuộc gọi
cho MS mà không cần đến HLR. Các chức năng của VLR thờng đợc liên kết với chức
năng MSC.
MSC C ổng ( GMSC)
Tổng đài cổng MSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến
cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời( MSC tạm trú). Do
14
vậy trớc hết tổng đài cổng phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng
HLR cần thiết. Tổng đài cổng có một giao diện với các mạng bên ngoài thông qua
giao diện của nó nhiệm vụ cổng để kết nối với mạng bên ngoài. Ngoài ra tổng đài này
cũng có giao diện số 7(CCSN7) để có thể tơng tác với các phần tử khác của SS.
CCSN7 ( Báo hiệu số 7)
Phụ thuộc vào quy định của từng nớc, một hãng khai thác GSM có thể có mạng
báo hiệu số 7 riêng hay chung.
EIR ( Equipment Identity Register - Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị)
EIR bảo vệ mạng PLMN khỏi bị sự thâm nhập của các thuê bao trái phép bằng
cách so sánh số IMEI của thuê bao này gửi tới khi thiết lập thông tin với số IMEI lu
giữ trong EIR. Nếu không tơng ứng thuê bao sẽ không thể truy nhập vào mạng đợc.
EIR kiểm tra tính hợp pháp của ME thông qua số nhận dạng IMEI, ME phụ thuộc
vào 1 trong 3 danh sách sau đây:
- Danh sách trắng (White list)
ME đợc quyền truy nhập và sử dụng dịch vụ đăng ký.
- Danh sách xám (Gray list)
Nghi vấn kiểm tra.
- Danh sách đen (Black list)
Cấm không đợc truy nhập vào mạng.
AUC ( Authencation Center - Trung tâm nhận thực).
AUC là một bộ phận trong phần cứng của HLR, AUC có nhiều biện pháp an toàn
khác nhau để tránh sự sử dụng trái phép, cho phép bám và ghi lại cuộc gọi. Đờng vô
tuyến cũng đợc AUC cung cấp mã bảo mật chống lại sự nghe trộm, mã này đợc thay

đổi riêng biệt cho từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin quan
trọng khác về thuê bao và phải đợc bảo vệ chống lại mọi sự thâm nhập trái phép. Sử
dụng bộ mã khóa để nhận thực quyền sử dụng và dịch vụ của thuê bao, bộ ba(Triples)
bao gồm:
15
+ RAND (Random Number): Số ngẫu nhiên.
+ SRES ( Signed Response): Mật khẩu.
+ K
C
( Ciphering key): Số mã khóa.
+ K
I
( Subcriber Authentication key): Khóa nhận thực thuê bao.
2.2.2. Hệ thống con trạm gốc (BSS)
Ký hiệu:
RBS: Trạm vô tuyến gốc.
BSC: Đài điều khiển trạm gốc
Cấu hình hệ thống:

4
BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến
của GSM. BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động thông qua giao diện vô tuyến.
Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS. Tóm lại BSS thực hiện đấu nối
các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những ngời sử dụng các trạm di động với các
ngời sử dụng viễn thông khác. BSS cũng đợc điều khiển bởi OSS. BSS bao gồm hai
loại thiết bị là: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC.
BSS cũng điều khiển các mức công suất ở trạm điều khiển cũng nh trạm di động. BSS
chứa một trạm điều khiển gốc BSC(Base Stution Controller) và một hay nhiều trạm thu phát
16
BSC

AXE10
RBS200 RBS200
RBS200
Giao tiếp A
Giao tiếp A
SS
Hình I.5: Cấu trúc hệ thống trạm gốc BSS.
gốc BTS ( Base Tranferver Station). Khoảng cách giữa hai trạm BSC và BTS nhỏ hơn 10m
thì các kênh thông tin có thể nối trực tiếp (chế độ Combine), nếu khoảng cách này lớn hơn
thì thông tin truyền giữa BTS và BSC phải thông qua một giao diện Abis (chế độ Remote),
một BSC có thể quản lý nhiều BTS theo các cấu hình sau đây:
Cấu hình đẳng hớng hình sao (Star Omnidirectional Configuration)
Đây là cấu hình BSC điều khiển một số BTS đặt ở xa và dùng anten đẳng hớng.
Cấu hình này đợc sử dụng cho vùng có mật độ thấp.(hình I.6)
Cấu hình MultiDrop Loop.
Một số BTS có thể đợc nối với nhau, đồng bộ 2 hoặc 3 BTS là có thể đợc nếu nh
chúng đặt cách nhau không quá 100m. Cấu hình này cũng đợc sử dụng cho vùng có
mật độ, lu lợng thấp và cho một số giới hạn các BTS. Cấu hình này hơi d thừa về đờng
truyền, tuy nhiên trong trờng hợp đờng nối bị hỏng thì đờng lu thông có thể định
tuyến ngợc lại( hình I.7)
17
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
Hình I.6: Cấu hình đẳng hướng hình sao.
BTS
BTS
BTS

BTS
BTS
BTS
MultiDrop Loop
Hình I.7: Cấu hình MultiDrop Loop.
Cấu hình phân nhỏ hình sao (Star Sectorised Configuration)
Các BTS đặt kiểu định hớng đợc nối với một BSC, cấu hình này cho phép phục vụ
vùng có mật độ cao(hình I.8).
a. Chức năng và đặc tính của BSC
Bộ điều khiển trạm gốc (BSC) ở CME20 đợc thực hiện theo công nghệ AYE điều
này làm cho BSC thích hợp và linh hoạt, thích hợp với toàn bộ giải dung lợng từ các
ứng dụng nông thôn nhỏ đến thành phố lớn. Khi BSC đủ mạnh điều khiển số lợng lớn
RBS(đến 256 ô) nên nó quản lý hiệu quả các tiềm năng vô tuyến BSC ở CME20 đợc
ổn định các chức năng trách nhiệm chính.
Chức năng của BSC.
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển
từ xa BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến
và quản lý chuyển giao. Một phía của BSC đợc nối với BTS còn phía kia đợc nối với
MSC của SS. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ với vai trò chủ yếu là quản lý các
18
BTS BTS BTS
BSC
BTS BTS BTS
BTS BTS BTS
Hình I.8: Cấu hình phân nhỏ hình sao.
kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài
chục BTS phụ thuộc vào lu lợng của các BTS.
- Quản lý mạng vô tuyến: Mạng vô tuyến luôn luôn bị sức ép nặng nề về lu l-
ợng cũng nh tốc độ do việc thuê bao ngày càng tăng, nên đòi hỏi phải tổ chức
lại cấu hình để quản lý ngày càng tăng, cũng nh các thống kê khác nhau đợc

thu thập ở BSC thì các phép đo là số lợng của các cuộc gọi bị mất các chuyển
giao thành công và thất bại, lu lợng của một ô, môi trờng vô tuyến Các chức
năng này theo giải đặc biệt để theo dõi các sự kiện đợc sử dụng để phát hiện
các sự cố của mạng vô tuyến.
- Quản lý trạm vô tuyến: BSC quản lý các tiềm năng vô tuyến của RBS và điều
khiển chất lợng RBS bằng cách kiểm tra phần mềm và phần đầu P vòng ở đờng
tiến.
- Điều khiển nối thông máy di động: Thiết lập, nối thông, chuyển giao và giải
phóng các cầu nối.
- Quản lý mạng truyền dẫn: BSC lập cấu hình, dành và giám sát các mạch
64Kbit/s đến các trạm vô tuyến gốc, nó cũng điều khiển trực tiếp một chuyển
mạch ở xa nằm trong RBS để sử dụng hiệu quả các mạch 64Kbit/s. BSC chịu
trách nhiệm giám sát các mạch đến MSC và ra lệnh chặn các mạch bị sự cố.
- Tập trung lu lợng: BSC cũng có thể tự cân đối, phân bố của các tải giữa các ô
của mình.
Đặc tính của BSC.
Cấu hình của BSC cực đại phục vụ tới 512 máy thu ở 256 ô tơng đơng với
100.000 thuê bao. Một BSC với 30 TRX(Transceiver - máy thu phát là kích thớc tối
thiểu phù hợp đặt vào 3 tủ máy).
b. Chức năng và đặc tính của BTS
Một BTS bao gồm các thiết bị thu, phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao
diện vô tuyến. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU(Transcoder and Rate
19
Adaptation Unit). TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc
thù cho GSM đợc tiến hành.
Chức năng của BTS:
- Các chức năng tiềm năng chung (quảng bá qua thông tin hệ thống, tìm gọi yêu
cầu kênh từ MS, ấn định tức thời).
- Các chức năng tiềm năng riêng(đa kênh vào hoạt động, hủy hoạt động kênh
khởi đầu một mã, phát hiện chuyển giao).

- Các chức năng kênh mặt đất (chuyển đổi mã hóa tiếng, thích ứng tốc độ, điều
khiển trong băng tải của TRAU ở xa VAD/DTX, truyền dẫn không liên tục
DTX).
- Mã hóa và ghép kênh (ghép kênh ở cờng độ vô tuyến, mã hóa và ghép xen
kênh, mật mã, giải mã).
- Điều khiển hệ thống con vô tuyến(đo chất lợng, đo đồng bộ thời gian, điều
khiển công suất của TRS và MS, phát, thu, sự cố đờng truyền vô tuyến).
- Điều khiển TRX(LAPD, báo cáo lỗi, sự cố lỗi thông, chuẩn tần số, số khung).
- Khởi động hệ thống và nạp phần mềm(khởi động hệ thống, khởi động lại).
- Lập cấu hình (phát vô tuyến, thu vô tuyến, điều khiển vô tuyến, kết hợp kênh
lôgíc ấn định nhận dạng ô).
- Điều khiển bảo dỡng tại chỗ: chức năng này để khai thác, bảo dỡng tại chỗ có
thể sử dụng không cần nối với BSC.
Đặc tính của BTS:
- Tính tin cậy: Tính modul và chất lợng sản phẩm cao đảm bảo mức độ tin cậy
cao.
- Tính bảo dỡng: Tăng nên nhờ việc đánh dấu hợp lý các khối phòng ngừa đợc
và giữ ở mức tối thiểu nhờ hệ thống có giám sát tự động.
20
- Giá thành của chu kỳ tuổi thọ: việc giảm giá thành của chu kỳ tuổi thọ đạt đợc
nhờ sự kết hợp của giải pháp hệ thống với giám sát tự động, tính modul, tính
dự phòng và tính tin cậy cao.
2.2.3. Trạm di động (MS - Mobile Station)


Cấu hình của MS:
- Phần thao tác nó đợc thực hiên bởi MP đợc kết hợp với tổ hợp nghe nói, phần
này chứa bàn phím và màn hiển thị.
- Phần điều khiển có các chức năng sau:
+ Sigrathing số liệu ở đờng vô tuyến.

+ Điều khiển vô tuyến (chọn kênh, mở đờng kênh ).
+ Thông tin với phần thao tác.
- Phần vô tuyến gồm máy thu, máy phát, kênh khuyếch đại công suất có chức
năng nh phần vô tuyến cơ sở(giao tiếp vô tuyến tổng đài EIR, nguồn nuôi).
- Bộ lọc song công để sử dụng đồng thời thu phát chung một Anten.
- Loa và Micro có thể lắp bổ sung khi không nhấc máy.


Công suất - chế độ sử dụng:
21
Tổ hợp
nghe nói
Phần thao
tác
Loa Micro
Phần điều
khiển
Phần vô
tuyến
Bộ lọc sông
công
Hình I.9:Sơ đồ khối của MS.
- Trạm di động MS của GSM đợc phân ra thành 5 loại với công suất đỉnh danh
định nh sau:
Loại 1 20W Lắp trên xe - xách tay
Loại 2 8W Lắp trên xe - xách tay
Loại 3 5W Cầm tay
Loại 4 2W Cầm tay
Loại 5 0,8W Cầm tay
Các máy di động phải có khả năng giảm công suất ra của máy phải mỗi nấc 2dB

theo lệnh từ một trạm gốc.
- Trạm di động đợc chia làm 3 loại chính
+ Loại lắp trên xe: Loại này có anten lắp ngoài vỏ xe.
+ Loại xách tay: Loại này anten không gắn với phần thiết bị cha kết cuối di
động (Mobile Tepmination) loại này có thể thực hiện tất cả các mức công suất cần
thiết trong hệ thống.
+ Các máy cầm tay: Anten có thể gắn với phần thiết bị chứa kết cuối di động,
loại này có thể lắp trên ô tô với một bộ giao tiếp ở ô tô. Giao tiếp này cho phép nạp ắc
quy và nối ghép với anten lắp bên ngoài.
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà ngời sử dụng có thể thờng xuyên nhận thấy
của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô, thiết bị xách tay hoặc thiết bị cầm
tay. Loại thiết bị nhỏ cầm tay là phổ biến nhất có thể kết nối với máy tính cá nhân,
máy fax
Cấu trúc của MS : MS = ME + SIM
Thiết bị di động ME:
ME ( Mobile Equipment) đợc phân bố bằng IMEI.
IMEI = TAC + FAC + SNR + SP
TAC: Terminal Approval Code
FAC: Finally Assmbly Code
22
SNR: Serial Number
SP : Spare bit
Thiết bị di động là phần cứng đợc thuê bao sử dụng để truy nhập vào mạng nh
máy điện thoại, máy fax, máy tính Mỗi phần cứng l u giữa một số nhận dạng IMEI
(International Mobile Equipment Identity) duy nhất cho phép phát hiện ra thiết bị di
động khi bị đánh cắp.
ME thực hiện một số chức năng sau đây:
- Kết cuối truyền dẫn vô tuyến.
- Quản lý kênh truyền dẫn vô tuyến.
- Cung cấp giao tiếp ngời - máy cho ngời sử dụng.

- Mã hóa/giải mã thoại.
- Bảo vệ, chống lỗi cho tất cả các thông tin đợc gửi qua đờng vô tuyến.
- Điều khiển và sắp xếp báo hiệu của ngời sử dụng đến từ PLMN.
- Điều khiển số liệu ngời sử dụng và sắp xếp điều khiển luồng cho các dịch
vụ số liệu dị bộ xuyên suốt.
- Thích ứng giữa tốc độ kênh vô tuyến và tốc độ ngời sử dụng.
- Hỗ trợ đầu cuối.
- Quản lý di động.
Khối nhận dạng thuê bao(SIM - Subscriber Identity Module):
SIM là một card thông minh đợc chế tạo theo tiêu chuẩn ISO chứa các thông tin
liên quan đến thuê bao và bảo mật. Khi không có SIM thì MS không thể thâm nhập đ-
ợc vào mạng trừ trờng hợp cuộc gọi khẩn cấp đợc mạng cho phép. Một số định nghĩa
về SIM :
SIM card IC là một modul có một giao tiếp với bên ngoài theo tiêu chuẩn ISO
về 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.
23
SIM dạng cắm, một modul riêng hoàn toàn đợc tiêu chuẩn hóa trong hệ thống
GSM, nó đợc dự định lắp bán cố định ở ME.
ME di động không có SIM.
Khai thác mạng GSM là khai thác khi thiết lập hoạt động xóa một cuộc gọi ở
ME, SIM đảm bảo các chức năng sau khi nó nằm trong khai thác mạng GSM.
+ Lu giữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao thực hiện cơ chế nhận thực,
tạo khóa mật mã.
+ Khai thác quản lý PIN ngời sử dụng.
+ Quản lý thông tin liên quan đến thuê bao.
Quản lý PIN (Personal Identification Number - Số nhận dạng cá nhân): SIM
phải có khả năng xử lý một số nhận dạng cá thể quyết định có sử dụng chức
năng PIN bằng một chức năng cấm PIN - SIMME. Chức năng này có thể bị
chặn khi đăng ký thuê bao PIN sai nhiều lần làm chặn SIM cả khi rút SIM ra

hay tắt MS.
Chặn giải tỏa SIM: Khóa giải tỏa chặn có nhận là số có 8 chữ số. Nếu đa liên
tiếp 10 lần chữ sai vào, SIM bị chặn ngay cả khi rút SIM ra hay tắt MS .
Trong SIM lu giữ một số thông tin sau đây:
- Số sêri: là số đơn trị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản xuất, hệ điều hành.
- Trạng thái SIM ( chặn hay không chặn).
- Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMSI.
- Khóa nhận thực: mục đích của việc nhận thực là bảo vệ mạng chống lại
việc sử dụng trái phép.
- Khóa mật mã: khóa đợc tính khi diễn ra thủ tục nhận thực rồi đợc lu giữ ở
MS và BTS để mật mã/giải mật mã luồng bít trên kênh vô tuyến.
- Số trình tự khóa mật mã CKSN: đợc MSC/VLR cung cấp dùng để kiểm tra xem
có sự mâu thuẫn giữa khóa mật mã ở MS và khóa mật mã ở thiết bị mạng hay
không.
24
- Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời IMSI: đợc MSC/VLR tạo lập và
cung cấp cho mỗi IMSI khi một thuê bao di động yêu cầu mọi thủ tục để
đảm bảo an toàn do không phải giữ lại IMSI trên đờng truyền.
- Loại điều khiển thâm nhập thuê bao: cho biết khả năng thâm nhập vào
mạng của MS khi mạng bị quá tải.
- Mã số nhận dạng cá nhân PIN: ban đầu đợc nạp ở thời điểm đăng ký, sau
đó ngời sử dụng có thể thay đổi tùy ý để đảm bảo quyền sở hữu. Khi PIN bị
đa vào sai 3 lần liên tiếp thì SIM sẽ bị chặn.
- Số nhận dạng vùng định vị LAI: nhận dạng vùng định vị hiện thời của thuê bao.
- Số thuê bao di động MSISDN: bao gồm mã vùng, mã quốc gia và số máy thuê bao.
Tính năng máy di động(MS):
MS có 2 tính năng, tính năng bắt buộc và tính năng tùy chọn. Tính năng bắt
buộc phải đợc thực hiện chức năng chúng còn là tính năng của MS. Việc thực hiện
các tính năng tùy chọn đợc dành cho ý muốn của nhà sản xuất. Đối với mọi tính năng
MS nh hiện nay và trong tơng lai, các nhà sản xuất phải có trách nhiệm đảm bảo cho

các tính năng MS sẽ không gây mâu thuẫn với giao tiếp vô tuyến, cũng nh không gây
nhiễu đến mạng và các MS khác hay bản thân MS của mình, để sử dụng các tính năng
MS một cách đơn giản và thống nhất độc lập với kiểu MS mà hãng sản xuất MS cần
có sự phối hợp điều khiển tập hợp các tính năng phù hợp do các nhà sản xuất cùng kết
hợp lại với nhau.
- Các tính năng bắt buộc.
- Hiển thị số bị gọi.
- Hiển thị các tín hiệu trong quá trình tiến hành cuộc gọi.
- Chỉ thị quốc gia / mạng PLNM.
- Chọn quốc gia / mạng PLMN.
- Chỉ thị nghiệp vụ.
- Các tính năng tùy chọn.
25
- Quản lý nhận dạng đăng ký thuê bao.
- Chỉ thị thông báo ngắn.
- Gọi số thoại cố định.
- Lặp lại số thoại.
- Khai thác không nhấc máy.
- Cấm các cuộc gọi ra.
- Cấm sử dụng trái phép.
- Chỉ thị chất lợng thu.
- Máy đo các đơn vị tính các cuộc gọi.
- Máy di động nhiều ngời sử dụng(MNMS).
2.2.4. Hệ thống con khai thác và hỗ trợ (OSS)
OSS thực hiện 3 chức năng chính sau đây:
a. Khai thác và bảo dỡng mạng
Khai thác là các hoạt động cho phép các nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của
mạng nh tải của hệ thống, mức độ chặn, số lợng chuyển giao(Handover) giữa hai ô
Nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát đợc toàn bộ chất lợng của dịch vụ mà họ cung
cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố. ở hệ thống viễn thông hiện đại khai

thác đợc thực hiện bằng máy tính và đợc tập trung ở một trạm.
Bảo dỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố hỏng hóc. Nó có
một số quan hệ với khai thác, các thiết bị hiện đại có thể tự phát hiện một sự cố hay
dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra các công việc trên có thể thực hiện tự động.
Hệ thống khai thác và bảo dỡng có thể đợc xây dựng trên nguyên lý
TMN(Telecommunication Management Network). Lúc này một mặt hệ thống khai
thác và bảo dỡng đợc nối đến các phần tử của mạng viễn thông, mặt khác hệ thống
khai thác và bảo dỡng đợc nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp ngời máy
sử dụng phần mềm có khả năng xử lý mạnh, nhanh và chính xác. Theo tiêu chuẩn của
26