ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN

ĐỀ TÀI : TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
VÀ GIAO DIỆN VÔ TUYẾN Um
Giảng Viên Hướng Dẫn : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Sinh Viên Thực Hiện : ĐOÀN VĂN TUẤN
TRẦN NGỌC ANH
LÊ NGỌC CHUNG
Đà Nẵng, Tháng 6 năm 2012
CHƯƠNG I

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
TỔNG QUAN THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile tiếng Anh:
Global System for Mobile Communications; viết tắt GSM) là một công nghệ dùng cho mạng
thông tin di động. Dịch vụ GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên 212 quốc gia và vùng lãnh
thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming (chuyển vùng) với nhau do đó
những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều
nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả năng phủ
sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế giới, cho phép người sử
dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân
của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế
hệ thứ hai (second generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd
Generation Partnership Project (3GPP).
Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn,
giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khai
thiết bị từ nhiều người cung ứng. GSM cho phép nhà điều hành mạng có thể kết hợp chuyển vùng
với nhau do vậy mà người sử dụng có thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.

I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG GSM
1.1 Lịch sử hình thành mạng thông tin di động GSM
Vào cuối thế kỷ 19, các thí nghiệm của nhà bác học người ITALYA Marconi Guglielmo
(1874-1937, đạt giải Nobel Vật Lý năm 1909) đã cho ta thấy thông tin vô tuyến có thể thực hiện
liên lạc được giữa các máy thu phát di động ở xa nhau. Loại mã sử dụng thời đó là mã Morse và
đến năm 1928 hệ thống vô tuyến truyền thanh được thiết lập lần đầu tiên cho cảnh sát.
Đến năm 1933 sở cảnh sát Bayone New Jersy thiết lập được một hệ thống điện thoại di động
tương đối hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới. Các thiết bị thời đó sử dụng rất cồng kềnh, nặng, đầy
tạp âm và rất tốn nguồn do sử dụng đèn điện tử, chất lượng mạng di động kém. Tần số sóng vô
tuyến sử dụng trong dải thấp của băng VHF lên chỉ có thể liên lạc được trong khoảng cách vài
chục dặm. Tuy vậy thời đó quân đội đã ứng dụng nó một cách rất hiệu quả trong quá trình triển
khai và chiến đấu và trong đời sống như: Cảnh sát, cứu thương, cứu hỏa, hàng hải, hàng không
Đến năm 1947 Bell Laboratories đã nảy ra ý đồ hình thành một mạng di động tế bào. Nhưng
công nghệ điện tử thời đó chưa phát triển lắm lên mãi đến năm 1981 thì hệ thống vô tuyến di động
tế bào đầu tiên ở Châu Âu được lắp đặt đầu tiên ở khu vực bán đảo Scan-đi-na-vơ, thoạt đầu chỉ
dùng cho vài chục ngàn thuê bao. Hệ thống này ra đời nhờ sự phát triển của các mạch tổ hợp và
tích hợp như: Các bộ vi xử lý, các mạch tổng hợp tần số, các chuyển mạch nhanh dung lượng lớn
và thường được gọi là mạng vô tuyến di động mặt đất công cộng PLMRN (Public Land Mobile
Radio Network), làm việc ở dải tần UHF.
Tháng 12-1971 đưa ra hệ thống cellular kỹ thuật tương tự, FM, ở dải tần số 850Mhz. Kết hợp
các vùng phủ sóng riêng lẻ với nhau và đã giải quyết được bài toán khó về dung lượng.
Do đó năm 1982 tại Hội Nghị Bưu Chính Viễn Thông Châu Âu CEPT (Conference of Post
and Telecommunications) đã thành lập được nhóm chuyên môn về thông tin di động GSM (Groupe
Speciale Mobile). Nhóm này có nhiệm vụ xác định một hệ thống thông tin di động công cộng tiêu
chuẩn cho toàn Châu Âu hoạt động trên băng tần 900MHz. Nhóm đã quyết định xây dựng hệ thống
toàn cầu cho thông tin di động GSM (Global System for Mobile Communications - hệ thống toàn
cầu cho thông tin di động). Các thí nghiệm và các mô phỏng đã được tiến hành ở nhiều nước Châu
Âu trên nhiều hệ thống với nhiều nguyên tắc và các chuẩn khác nhau.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 2
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG

Dựa trên công nghệ đã được phát triển đến năm 1983, mạng điện thoại di động AMPS
(Advance Mobile Phone Service) phục vụ thương mại đầu tiên tại Chicago, nước Mỹ. Sau đó hàng
loạt các chuẩn thông tin di động ra đời như: Nordic Mobile Telephone (NTM), Total Access
Communication System (TACS).
Tới năm 1986 thì có 9 đề nghị về chuẩn cho một hệ thống GSM toàn Châu Âu và đã được
thử nghiệm tại hội nghị diễn ra ở Pari. Hội nghị được tiến hành bỏ phiếu với 15 nước Châu Âu để
chọn ra cấu hình chuẩn của hệ thống GSM căn cứ theo các yêu cầu sau: Hiệu quả phổ, chất lượng
âm thanh, giá thành máy di động, giá trạm cố định, tính tiện lợi, khả năng phục vụ với các dịch vụ
mới và khả năng cùng hoạt động với các mạng hiện hành.
Ngày 27 tháng 3 năm 1991, cuộc gọi đầu tiên sử dụng công nghệ GSM được thực hiện bởi
mạng Radiolinja ở Phần Lan (mạng di động GSM đầu tiên trên thế giới).
Cho đến năm 1992 thì toàn Châu Âu đã có 6 mạng tế bào khác nhau tại 16 nước phục vụ cho
1,2 triệu thuê bao. Lúc đó thì các thuê bao di động của các mạng không tương thích nhau, dẫn đến
giá thành thiết bị và giá sử dụng dịch vụ rất cao dẫn đến số lượng thuê bao rất ít.
Hệ thống GSM cho phép các trạm di động (MS) trong mạng không những liên lạc được với
nhau mà còn liên lạc được với bất kỳ thuê bao nào nối tới các mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng PSTN (Public Switched Telephone Network), các mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN
(Intergrated Services Digital Network) Các dịch vụ chủ yếu khi mạng GSM ra đời là: Truyền
thoại, truyền số liệu, truyền fax, truyền các bản tin ngắn SMS….
Ở nước ta, mạng thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1992 với khoảng 5.000 thuê bao.
Hai nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn là Mobifone (VMS) ra đời năm 1993 – liên doanh
giữa công ty bưu chính viễn thông VN (VNPT) và tập đoàn COMVIK (Thụy Điển) và Vinafone
của trung tâm dịch vụ viễn thông (GPC) thuộc VNPT ra đời năm 1996. Đến năm 2002 Sfone của
tập đoàn TELECOM của Hàn Quốc và tháng 6/2004, Viettel của công Ty Viễn Thông Quân Đội
cùng bước vào cuộc. Cuộc chạy đua của các nhà khai thác làm cho giá cước giảm xuống và các
dịch vụ càng đa dạng.
1.2 CÁC THẾ HỆ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
1.2.1.Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất
Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)
và chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu

thoại của mỗi người sử dụng .Với FDMA , khách hàng được cấp phát một kênh trong tập hợp có
trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Sơ đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS
bật nguồn để hoạt động thì nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này,
MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người
dùng . Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì một số người
bị chặn lại không được truy cập.
Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng được dãi tần đã
gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều đoạn. Phổ tần số quy định cho
liên lạc di dộng được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, và được cách nhau bằng một dải tần phòng
vệ. Mỗi dải tần số được gán cho một kênh liên lạc. N dải kế tiếp dành cho liên lạc hướng lên, sau
một dải tần phân cách là N dải kế tiếp dành riêng cho liên lạc hướng xuống.
Đặc điểm :
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 3
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến .
Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể .
BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS .
Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced Mobile
phone System - AMPS).
Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản. Tuy nhiên
hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung lượng và tốc độ. Vì
các khuyết điểm trên mà nguời ta đưa ra hệ thống thông tin di động thế hệ 2 ưu điểm hơn thế
hệ 1 về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp.
1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và chất lượng, hệ thống
thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa
trên công nghệ số. Thế hệ 2 sử dụng chuyển mạch kênh ( Circuit Switching ).
Bổ sung thêm các dịch vụ di động mới như SMS, Fax và dịch vụ bổ sung cho thoại …
Hệ thống di động số tế bào được cải thiện đáng kể như : Dung lượng tăng, chất lượng thoại
tốt hơn, hỗ trợ các dịch vụ số liệu (data)

Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số .Và chúng sử dụng 3 phương
pháp đa truy cập:
 Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA).
 Đa truy cập phân chia theo tần số (Frequency Division Multiple Access - FDMA).
 Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA).
1.2.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba
Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn trung gian là
thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng
công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần
mới, bao gồm các mạng đã được đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ
thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có
khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động
băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động
băng rộng.
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được đề xuất, trong
đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận và đưa vào hoạt động trong
những năm đầu của những thập kỷ 2000. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều
này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di
động thế hệ 3.
- W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của các hệ thống
thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS-136.
- CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ
CDMA: IS-95.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 4
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Hình 1.1 Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính
 Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3:
Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào phục vụ từ
năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời bảo
đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2.

- Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:
+ 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng.

+ 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.
- Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G):
+ Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:
Đường lên : 1885-2025 MHz.
Đường xuống : 2110-2200 MHz.
+ Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến:
Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.
+ Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài đường, trên xe,
vệ tinh.
+ Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) trên cơ sở
mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu.
Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 5
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch
theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.
+ Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
1.2.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là thế hệ 3,5 có
tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA. Thế hệ 4 là công nghệ truyền thông
không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1
cho đến 1.5 Gb/giây. Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây. Các
nghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100
Mb/giây khi di chuyển và tới 1 Gb/giây khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền
lên hình ảnh động chất lượng cao. Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền

thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội
bộ (WLAN) và các ứng dụng khác.
Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là kỹ thuật nhiều
tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần số khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có
một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số). Thiết bị
4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử
dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời. Tổng đài chuyển mạch mạng 4G
chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu.
II. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA MẠNG GSM
Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao trong châu Âu,
có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng của nước khác khi di chuyển qua biên giới.
Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin tại bất cứ nơi
nào trong vùng phủ sóng quốc tế.
• Về khả năng phục vụ :
- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được trong tất cả các nước 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 tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN).
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tầu viễn dương như một mạng mở
rộng cho các dịch vụ di động mặt đất.
• Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật:
- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ thống di động
tương tự trước đó trong điều kiện vân hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnh hưởng gì đến hệ
thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không dùng đến khả năng này.
• Về sử dụng tần số:
- Hệ thống cho phép mức độ cao về hiệu quả của dải tần mà có thể phục vụ ở vùng thành
thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển.
- Dải tần số hoạt động là 890-915 và 935-960 Mhz.
- Hệ thống GSM 900Mhz phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng
900Mhz trước đây.

• Về mạng:
- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT (International Consulative
Committee for Telegraphy and Telephony : Ủy Ban tư vấn Quốc Tế về điện thoại và điện báo).
- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được dùng trong các
mạng khác nhau.
- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo hiệu được tiêu
chuẩn hoá quốc tế.
- Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng phải được cung cấp
trong hệ thống.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 6
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
III. CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA MẠNG GSM
Một hệ thống thông tin di động để trở thành hệ thống thông tin hữu hiệu khi chúng có đầy đủ các
chức năng sau:
a. Định vị và theo dõi
Dù đang trong thời gian liên lạc hay trong trạng thái chờ, do người sử dụng luôn hoạt động
nên hệ thống phải luôn thay đổi thông tin về vị trí của người sử dụng mới có thể đảm bảo liên lạc
không bị ngắt quãng khi người sử dụng thay đổi vị trí. Cũng như đảm bảo đáp ứng kịp thời nhu cầu
thông tin sau khi người sử dụng đến địa chỉ mới. Do vậy, hệ thống phải có khả năng điều khiển
thiết bị đầu cuối di động.
b. Đảm bảo truy nhập tốt nhất
Thông thường, thuê bao bị vây bọc giữa nhiều tín hiệu trạm cơ sở, do đó dù xét trên phương
diện hệ thống hay người sử dụng thì việc tìm điểm truy nhập tốt nhất vẫn là yêu cầu cơ bản. Chỉ có
như vậy, chất lượng hệ thống mới được đảm bảo tin cậy.
1.3.1 Các đặc tính chủ yếu của hệ thống GSM
• Có thể phục vụ được số lớn các dịch vụ và tiện ích cho thuê bao cả trong thông tin di động
thoại và truyền số liệu.
• Đối với thoại có thể có các dịch vụ:
- Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện

- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế.
- Giữ cuộc gọi.
- Thông báo cước phí.
- Nhận dạng số chủ gọi.
• Đối với dịch vụ số liệu:
- truyền số liệu
- Dịch vụ nhắn tin: các gói thông tin có kích cỡ 160 ký tự có thể lưu giữ.
1.3.2. Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng sẵn có
• PSTN ( Publich Switched Telephone Network - Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng).
• ISDN ( Intergrated Service Digital Network – mạng số tổ hợp dịch vụ).
Cho phép các thuê bao lưu động ở các nước với nhau có cùng sử dụng hệ thống GSM một cách
hoàn toàn tự động. Nghĩa là thuê bao có thể mang máy di động đi mọi nơi và mạng sẽ tự động cập
nhật thông tin về vị trí của thuê bao đồng thời thuê bao có thể gọi bất cứ nơi nào mà không cần
thiết thuê bao khác đang ở đâu.
- Sử dụng băng tần 900 MHz với hiệu quả cao bởi sự kết hợp giữa 2 phương pháp TDMA,
FDMA.
- Giải quyết sự hạn chế dung lượng: thực chất việc dung lượng sẽ tăng lên nhờ việc
sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật chia ô nhỏ, do vậy số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên.
- Tính linh động cao nhờ sử dụng các loại máy thông tin di động khác nhau: máy cầm
tay, máy xách tay, máy đặt trên ô tô…
- Tính bảo mật: Mạng kiểm tra sự hợp lệ của mỗi thuê bao GSM bởi thẻ đăng kí SIM
(Subcirber identity Module). Thẻ Sim sử dụng mật khẩu PIN (Persnal Identity Number) để bảo vệ
quyền sử dụng của người sử dụng hợp pháp. SIM cho phép sử dụng nhiều dịch vụ và cho phép
người dùng truy nhập vào các PLMN(Public Land Mobile Network) khác nhau. Đồng thời trong hệ
thống GSM còn có trung tâm nhận thực AuC, trung tâm còn cung cấp mã bảo mật chống nghe
trộm cho từng đường vô tuyến và thay đổi cho từng thuê bao.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 7
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG

IV. ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN SÓNG TRONG MẠNG GSM
Đặc tính truyền sóng trong thông tin vô tuyến di động là tín hiệu thu được ở máy thu bị thay
đổi so với tín hiệu đã phát ở máy phát về tần số, biên độ, pha và thời gian giữ chậm. Các thay đổi
này có tính chất rất phức tạp và sự tác động của chúng ảnh hưởng tới chất lượng liên lạc hay truyền
dữ liệu. Nó phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như: Địa hình, khoảng cách liên lạc, dải tần, khí
quyển, mật độ thuê bao…Tuy vậy ta có thể cơ bản chia ảnh hưởng của chúng thành: Ảnh hưởng
của hiệu ứng Dopler, tổn hao đường truyền, hiệu ứng pha-đinh và hiện tượng trải trễ.
Tổn hao đường truyền: Là lượng suy giảm của mức điện thu so với mức điện đã phát đi. Mức
điện trung bình của tín hiệu thu giảm dần theo khoảng cách, do công suất của tín hiệu trên một diện
tích của mặt cầu sóng tới giảm dần theo khoảng cách giữa anten phát và anten thu, hấp thụ của môi
trường truyền sóng…Tổn hao đường truyền phụ thuộc vào: Tần số bức xạ, địa hình, mật độ thuê
bao, mức độ di động của chướng ngại vật, loại anten được sử dụng…Trong mạng tế bào thì tổn hao
này tăng tỷ lệ với lũy thừa của khoảng cách, tuân theo luật mũ 4.
Tổn hao đường truyền hạn chế kích thước của tế bào và cự ly thông tin, do đó ta có thể lợi
dụng nó để phân chia hiệu quả các tế bào, cho phép tái sử dụng tần số một cách hiện hữu, làm tăng
hiệu quả sử dụng tần số.
Ảnh hưởng của hiệu ứng Dopler: Là sự thay đổi của tần số tín hiệu thu so với tần số tín hiệu
được phát gây bởi chuyển động tương đối giữa máy thu và phát trong quá trình truyền sóng. Giả sử
tần số thu được tại máy thu là:
f = f
c
+ f
m
*cosα
i
→ f = f
c
*(1+(v/c) * cosα
i
) (1.1)

Trong đó:
f là tần số tín hiệu thu được ở đầu vào máy thu.
f
c
là tần số sóng mang phát không bị điều chế.
f
m
là lượng dịch tần Dopler.
α
i
góc của tia sóng tới thứ i so với hướng chuyển động của máy thu.
c là vận tốc ánh sáng mà f
m
= v *f
c
/c.
Khi máy thu đứng yên so với máy phát (v = 0) hoặc máy thu chuyển động vuông góc với góc
tới của tín hiệu phát (α
i
= 90
0
) thì tần số của tín hiệu thu mới không bị thay đổi. Ngược lại thì bị
thay đổi và hiệu ứng xảy ra mạnh nhất khi máy thu chuyển động theo phương của tia sóng tới (α
i
=
0
0
; 180
0
) như: Anten phát bố trí dọc theo quốc lộ còn máy thu đặt trên xe chuyển động trên xa lộ

đó…
Hiện tượng pha-đinh: Ở một khoảng cách ngắn nào đó thì mức tín hiệu thu trung bình không
đổi, khi mức điện tức thời của tín hiệu thu tại anten có thể thay đổi nhanh hoặc chậm (pha-đinh
nhanh hoặc pha-đinh chậm), nhưng khi khoảng cách giữa MS và BTS tăng thì mức điện thu trung
bình giảm.
Nguyên nhân gây ra pha đinh là: Sự truyền lan theo nhiều tia của sóng vô tuyến trong môi
trường di động như: Nhiễu xạ, tán xạ và phản xạ từ các chướng ngại vật hay người ta còn gọi là
pha đinh đa đường. Pha đinh gọi là phẳng nếu mức tín hiệu thu trung bình xảy ra như nhau với mọi
tần số làm việc của kênh trong suốt dải tần. Pha đinh tần số là pha đinh xảy ra đối với tất cả các tần
số trong suốt dải tần. Khi pha-đinh rất sâu xảy ra thì tín hiệu thu được có thể giảm tới không, tỷ số
tín hiệu/tạp âm nhỏ hơn không (S/N<0) thì đầu ra của máy thu hoàn toàn phụ thuộc vào nhiễu của
kênh.
Hiện tượng trải trễ: Đối với thông tin di động số thì việc truyền dẫn tín hiệu theo nhiều tia
sóng trong môi trường di động dẫn đến sự trải trễ và độ trải trễ có thể xem như độ dài của xung khi
xung cực hẹp được phát đi.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 8
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Hiện tượng trải trễ làm hạn chế tốc độ truyền tin và khi lưu lượng trải trễ càng lớn thì tốc độ
truyền tin càng nhỏ. Đối với hệ thống thông tin di động trong nhà thì tốc độ tối đa có thể đạt được
khoảng 2 Mb/s mà không cần bộ san bằng kênh. Còn đối với thông tin di động tế bào lớn muốn
truyền tin với tốc độ cao thì nhất thiết phải có bộ san bằng kênh hoặc là chia nhỏ kích thước của tế
bào (thực chất của bộ san bằng kênh là mạch lọc). Do đó kích thước của tế bào có ảnh hưởng rất
lớn đến đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động.
V. CẤU TRÚC ĐỊA LÝ CỦA MẠNG
Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi 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 trong mạng. Trong hệ thống GSM, mạng được phân chia thành các phân
vùng sau (hình 1.1):
Hình 1.1 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM
Hình 1.2 Phân vùng và chia ô

Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 9
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
1.5.1 Vùng phục vụ PLMN
Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành viên nên
những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều
nơi trên thế giới.
Phân cấp tiếp theo là vùng phục vụ PLMN, đó có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc
gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ.
Kết nối các đường truyền giữa mạng di động GSM/PLMN và các mạng khác (cố định hay di
động) đều ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Tất cả các cuộc gọi vào hay ra mạng
GSM/PLMN đều được định tuyến thông qua tổng đài vô tuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile
Service Switching Center). G-MSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN.
1.5.2 Vùng phục vụ MSC
MSC (Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động, gọi tắt là tổng đài di động). Vùng
MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê
bao di động. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới thuê bao di động hiện đang trong vùng phục
vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR.
Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.
1.5.3 Vùng định vị LA
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị LA. Vùng định vị là một
phần của vùng phục vụ MSC/VLR, mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do mà không
cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị này. Vùng định vị
này là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm một thuê bao di động bị
gọi. Vùng định vị LA được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI
(Location Area Identity):
LAI = MCC + MNC + LAC
MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia
MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động
LAC (Location Area Code) : mã vùng định vị (16 bit)

1.5.4 Cell ( tế bào )
Vùng định vị được chia thành một số ô mà khi MS di chuyển trong đó thì không cần cập
nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là đơn vị cơ sở của mạng, là một vùng phủ sóng vô tuyến
được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu (CGI). Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc
BTS.
CGI = MCC + MNC + LAC + CI
CI (Cell Identity): Nhận dạng ô để xác định vị trí trong vùng định vị.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 10
LA
4
LA
3
LA
1
LA
2
Cell
MS
VLR
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Hình 1.5.4 Phân vùng một vùng phục vụ MSC thành các vùng định vị và các ô
Trạm di động MS tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base
Station Identification Code).
VI. BĂNG TẦN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG GSM
Các mạng di động GSM hoạt động trên 4 băng tần. Hầu hết hoạt động ở băng 900 MHz và
1800 MHz. Vài nước ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850 MHz và 1900 MHz do băng 900 MHz và
1800 MHz ở nơi này đã bị sử dụng trước.
Và cực kỳ hiếm có mạng nào sử dụng tần số 400 MHz hay 450 MHz chỉ có ở Scandinavia sử
dụng do các băng tần khác đã bị cấp phát cho việc khác.
Ở một số nước, băng tần chuẩn GSM900 được mở rộng thành E-GSM, nhằm đạt được dải tần

rộng hơn. E-GSM dùng 880–915 MHz cho đường lên và 925–960 MHz cho đường xuống. Như
vậy, đã thêm được 50 kênh (đánh số 975 đến 1023 và 0) so với băng GSM-900 ban đầu. E-GSM
cũng sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (time division multiplexing), cho phép
truyền 8 kênh thoại toàn tốc hay 16 kênh thoại bán tốc trên 1 kênh vô tuyến. Có 8 khe thời gian
gộp lại gọi là một khung TDMA. Các kênh bán tốc sử dụng các khung luân phiên trong cùng khe
thời gian. Tốc độ truyền dữ liệu cho cả 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu kỳ của một khung là 4.615
m.
Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watt đối với băng GSM 850/900
MHz và tối đa là 1 watt đối với băng GSM 1800/1900 MHz.
1.6.1 Băng tần GSM900
Hệ thống GSM của Việt Nam và một số nước trên thế giới làm việc trong băng tần 890 – 960
MHz. Băng tần này được chia làm 2 phần:
- Băng tần lên (uplink band): 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm di động MS đến
hệ thống tram thu phát gốc BTS.
- Băng tần xuốn (downlink band): 935 – 960 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm thu phát BTS
gốc đến trạm di động MS.
Mỗi băng rộng 25MHz , được chia làm 125 kênh, trong đó kênh đầu tiên được dùng để bảo vệ
nên chỉ sử dụng tối đa là 124 kênh. Các sóng mang cạnh nhau cách nhau 200KHz. Mỗi kênh sử
dụng 2 tần só riêng biệt, một cho đường lên, một cho đường xuống. các kênh này được gọi là kênh
song công. Tần số thu và phát của máy di động là do tổng đài điều khiển. Khi điện thoại di động
thu từ đài phát trên một tần số nào đó (trong giải 935MHz đến 960MHz) nó sẽ trừ đi 45MHz để lấy
ra tần số phát, khoảng cách giữa tần số thu và phát của băng GSM 900 luôn là 45MHz và được gọi
là khoảng cách song công. Kênh vô tuyến này được chia làm 8 TS (time slot) khe thời gian , mỗi
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 11
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
khe thời gian là một kênh vật lý để trao đổi thông tin giữa trạm thu phát và trạm di động. Ngoài
băng tần trên GSM còn mở rộng băng tần DCS (Digital Cellular System). Công suất phát tối đa của
GSM900 là 0.8/2/5W.
1.6.2 Băng tần GSM 1800
Ở băng 1800M, thiết bị điện thoại MS thu ở dải sóng 1805MHz đến 1880MHz và phát ở dải

sóng 1710MHz đến 1785MHz.
Khi điện thoại di động thu từ đài phát trên một tần số nào đó (trong giải 1805MHz đến
1880MHz) nó sẽ trừ đi 95MHz để lấy ra tần số phát, khoảng cách giữa tần số thu và phát của băng
GSM 1800 là 95MHz. Với mỗi băng rộng 95MHz, được chia làm 374 kênh cho mỗi băng tần
đường lên và xuống, khoảng cách các sóng mang là 200KHz. Có công suất phát cực đại là
0.25/1W.
VII. PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Ở giao diện vô tuyến, MS và BTS liên lạc với nhau bằng sóng vô tuyến. Để sử dụng tài
nguyên tần số có hiệu quả, ngoài việc sử dụng lại tần số, số kênh vô tuyến được dùng theo kiểu
kênh trung kế. Hệ thống trung kế vô tuyến là hệ thống vô tuyến có số kênh sẵn sàng phục vụ ít hơn
số người dùng khả dĩ. Phương thức sử dụng các kênh gọi là phương pháp đa truy nhập. Người
dùng khi có nhu cầu thì được đảm bảo về sự truy nhập vào trung kế. Có ba phương pháp chia kênh
chính là : FDMA,TDMA, CDMA.
1.7.1 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
Với phương pháp truy cập TDMA thì nhiều người sử dụng một sóng mang và trục thời gian
được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều người sử dụng sao cho không có sự
chồng chéo. Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi
dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian
trong chu kỳ một khung. Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê
bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung .
Mạng TDMA
Đặc điểm :
-Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số.
-Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một
băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động và một băng
tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc. Việc phân chia tần như
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 12
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can
nhiễu nhau.

-Giảm số máy thu phát ở BTS.
-Giảm nhiễu giao thoa.
Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for
Mobile Communications - GSM).
-Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA. Hệ thống
xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong 01
giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây.
Nhận xét :
Với phương pháp trên người dùng được cấp phát một khe thời gian. Và nếu người dùng không sử
dụng khe thời gian này để truyền dữ liệu thì thời gian sẽ bị lãng phí.
1.7.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frquency Division Multiple Access): phục vụ các
cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau. Người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp các
kênh trong lĩnh vực tần số. Phổ tần số được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng
bảo vệ. Mỗi dải tần số được gán một kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải dành
cho liên lạc hướng xuống.
Ví dụ : Một mạng có sáu trạm, các trạm 1, 3, 4 có dữ liệu cần truyền, các trạm 2, 5, 6 nhàn
rỗi.
Mạng FDMA
Nhận xét
• Do mỗi người dùng được cấp một băng tần riêng, nên không có sự đụng độ xảy ra. Khi chỉ
có số lượng người dùng nhỏ và ổn định, mỗi người dùng cần giao tiếp nhiều thì FDMA chính là cơ
chế điều khiển truy cập đường truyền hiệu quả.
• Tuy nhiên, khi mà lượng người gởi dữ liệu là lớn và liên tục thay đổi hoặc đường truyền
vượt quá khả năng phục vụ thì FDMA bộc lộ một số vấn đề. Nếu phổ đường truyền được chia làm
N vùng và có ít hơn N người dùng cần truy cập đường truyền, thì một phần lớn phổ đường truyền
bị lãng phí. Ngược lại, có nhiều hơn N người dùng có nhu cầu truyền dữ liệu thì một số người dùng
sẽ phải bị từ chối không có truy cập đường truyền vì thiếu băng thông. Tuy nhiên, nếu lại giả sử
rằng số lượng người dùng bằng cách nào đó luôn được giữ ổn định ở con số N, thì việc chia kênh
truyền thành những kênh truyền con như thế tự thân là không hiệu quả. Lý do cơ bản ở đây là: nếu

có vài người dùng rỗi, không truyền dữ liệu thì những kênh truyền con cấp cho những người dùng
này bị lãng phí.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 13
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
• Có thể dễ dàng thấy được hiệu năng nghèo nàn của FDMA từ một phép tính theo lý thuyết
xếp hàng đơn giản. Bắt đầu là thời gian trì hoãn trung bình T trong một kênh truyền có dung lượng
C bps, với tỉ lệ đến trung bình là λ khung/giây, mỗi khung có chiều dài được chỉ ra từ hàm phân
phối mũ với giá trị trung bình là 1/µ bit/khung. Với các tham số trên ta có được tỉ lệ phục vụ là µC
khung/giây. Từ lý thuyết xếp hàng ta có :
Ví dụ : nếu C = 100 Mbps, 1/µ = 10000 bits và λ = 5000 khung/giây thì T = 200 µs.
Bây giờ nếu ta chia kênh lớn này thành N kênh truyền nhỏ độc lập, mỗi kênh truyền nhỏ có
dung lượng C/N bps. Tỉ lệ trung bình các khung đến các kênh truyền nhỏ bây giờ là λ/N. Tính toán
lại T chúng ta có :
Thời gian chờ đợi trung bình trong các kênh truyền con sử dụng FDMA là xấu hơn gấp N lần
so với trường hợp ta sắp xếp cho các khung được truyền tuần tự trong một kênh lớn.
1.7.3 Kết hợp giữa FDMA và TDMA
Trong giao diện vô tuyến GSM , hai kỹ thuật TDMA và FDMA thường được kết hợp sử dụng
với nhau. Với mỗi một sóng mang vô tuyến, một cách tiêu biểu thì trục thời gian được chia thành các
khung TDMA đều nhau, mỗi khung gồm 8 khe thời gian, mỗi thuê bao truy nhập mạng trên tần số
sóng mang đó sẽ phân biệt nhau về khe thời gian mà chúng sử dụng, nghĩa là theo phương thức đa
truy nhập TDMA. Tuy nhiên, trong một mạng GSM lại sử dụng nhiều sóng mang khác nhau, các
thuê bao đang truy nhập trên sóng mang này sẽ được phân biệt với các thuê bao trên sóng mang khác
về tần số dùng phương thức đa truy nhập FDMA.
Kết hợp giữa TDMA và FDMA
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 14
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Các điện thoại di động TDMA sử dụng các kênh 30 KHz, mỗi kênh lại được chia thành ba
khe thời gian. Một thiết bị cầm tay sử dụng một khe thời gian cho việc gởi và một khe khác cho
việc nhận dữ liệu. Chẳng hạn như các hệ thống: Cingular (Nokia 8265, TDMA 800/ 1900 MHz,
AMPS 800 mHz ), AT&T Wireless. Hệ thống GSM sử dụng các kênh 200 KHz được chia thành 8

khe thời gian. Một thiết bị cầm tay sẽ sử dụng một khe thời gian trong hai kênh khác nhau để gởi
và nhận thông tin. Các hệ thống Cingular, T-Mobile, AT&T đang chuyển sang dùng kỹ thuật này.
1.7.4 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA
Với phương pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người
sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi mà không sợ
gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một
mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell
trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu
nhiên (Pseudo Noise - PN).
Đặc điểm của CDMA:
-Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
-Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
-Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống
fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA
-Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến
đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển
dung lượng cell rất linh hoạt.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 15
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
CHƯƠNG II
CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
I. CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
Hình 2.1 : Cấu trúc mạng thông tin di động GSM
Chú thích:
Chữ viết tắt
Tiếng Anh Tiếng Việt
GSM
Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di động toàn cầu

SIM
Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao
ME
Mobile Equipment Thiết bị di động đầu cuối
MS
Mobile Station Trạm di động
Um
Um Air Interface Giao diện vô tuyến giữa MS và BTS
BTS
Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
BSS
Base Station System Hệ thống trạm gốc
BSC
Base Station Controller Trạm điều khiển gốc
Abis
Abis Interface Giao diện giữa BTS và BSC
A
A Interface Giao diện giữa BSC và MSC
OSS
Operation & Support System
Hệ thống hỗ trợ và điều hành
NMC
Network Management Center Trung tâm quản lý mạng
OMC
Operation & Mainternance Subsystem Trung tâm quản lý và khai thác
MSC
Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động
VLR
Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 16

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
HLR
Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú
EIR
Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
AuC
Authentication Centre Trung tâm nhận thực thuê bao
SMSG
Short Message Service Gateway Cổng dịch vụ nhắn tin ngắn
SMSC
Short Message Service Center Trung tâm dịch vụ nhắn tin ngắn
GMSC
Gateway Mobile Switching Centre Cổng trung tâm chuyển mạch di động
ISDN
Intergrated Services Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN
Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
PSPDN
Packet Switched Packet Data Network Mạng dữ liệu gói chuyển mạch gói
PLMN
Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
TRAU
Transcoder Rate Adapter Unit Khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã
• Phân hệ chuyển mạch NSS bao gồm các khối chức năng:
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Switching Center)
- Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register)
- Bộ ghi định vị tạm trú VLR (Visitor Location Register)
- Trung tâm nhận thực AuC (Authentication Center)
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register)
- Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GMSC (Gateway Mobile Switching

Center).
• Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm các khối chức năng:
- Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Center)
- Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station)
• Hệ thống khai thác và hỗ trợ OSS bao gồm các khối chức năng:
- Trung tâm quản lý mạng NMC (Network Management Center)
- Trung tâm quản lý và bảo dưỡng OMC (Operation & Maintenance Center)
• Trạm di động MS:
- Thiết bị di động ME (Mobile Equipment)
- Modul nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module)
II. CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG GSM
Hệ thống thông tin di động gồm nhiều phần tử chức năng. Mạng GSM được chia thành các
phân hệ :
 Trạm di động MS ( Mobile Station)
 Phân hệ trạm gốc BSS ( Base Station Subsystem)
 Phân hệ chuyển mạch NSS ( Network Switching Subsystem)
 Phân hệ khai thác và hỗ trợ OSS ( Operation and Support Subsystem)
2.1 Trạm di động MS
Trạm di động là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhìn thấy của hệ
thống. MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên ô tô. Ngoài việc chứa các chức
năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với
người sử dụng (như micrô, loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với môt
số các thiết bị khác (như giao diện với máy tính cá nhân, Fax…). Trong đầu cuối di động có một
Modul thông minh dùng để xác nhận thuê bao SIM (Subscriber Identity Module) mà thiếu SIM thì
thiết bị di động không thể truy nhập mạng GSM được ngoại trừ các số khẩn cấp như: Cảnh sát, cứu
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 17
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
thương… Thực tế MS có rất nhiều hình dáng, kích thước và chức năng khác nhau, điều này tuỳ
thuộc vào các nhà sản xuất hay các dịch vụ của mạng GSM. Hiện nay, người ta đang cố gắng sản
xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động.

Ba chức năng chính của MS:
- Thiết bị đầu cuối thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng GSM.
- Kết cuối trạm di động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền đẫn ở giao diện vô
tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiêt bị đầu cuối với kết cuối di
động.
Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn
ISDN để đấu nối đầu cuối, còn thiết bị đầu cuối lại có thể giao diện đầu cuối – modem.
Máy di động MS gồm hai phần: Module nhận dạng thuê bao SIM ( Subscriber Identity
Module) và thiết bị di động ME (Mobile Equipment).
2.1.1 ME ( Mobile Equipment – Thiết bị di động )
Là thiết bị phần cứng được điều khiển bằng phần mềm dùng để thuê bao truy cập vào mạng
GSM. Nói cách khác ME chính là điện thoại di động liên lạc hàng ngày của chúng ta. ME chứa kết
nối di động (MT) phụ thuộc vào ứng dụng và các dịch vụ, có thể kết hợp các nhóm chức năng thích
ứng đầu cuối (TA) và thiết bị đầu cuối (TE) khác nhau.
2.1.2 SIM ( Subcriber Identity Module - Module nhận dạng thuê bao )
Là một bộ phận để quản lý thuê bao, có thể tháo rút để cắm vào mỗi khi làm việc với các ME
khác nhau. SIM là một card điện tử thông minh được cắm vào ME để nhận dạng thuê bao và bảo
vệ các loại dịch vụ mà thuê bao đó đã đăng ký. Nó có phần cứng và phần mềm cần thiết với bộ nhớ
có thể lưu trữ thông tin. Có hai loại thông tin là thông tin cố định và thông tin thay đổi:
+ Thông tin cố định:
Bao gồm số nhận dạng thuê bao MSISDN, IMSI, số Seri, trạng thái SIM và các loại khóa
bảo mật. Thuê bao sẽ được kiểm tra tính hợp lệ trước khi được truy nhập vào mạng thông qua số
nhận dạng IMSI được thực hiện bởi trung tâm nhận thực AuC và mã khóa các nhân Ki ( Subcriber
Authentication Key).
+ Thông tin thay đổi:
Bao gồm các số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI ( Location Area Identifier) và số nhận
dạng thuê bao tạm thời TMSI ( Temporary Mobile Station Identity). Một số TMSI sẽ tương ứng
với một IMSI được cấp phát tạm thời để tăng tính bảo mật cho quá trình báo hiệu giữa MS và hệ
thống. TMSI sẽ thay đổi khi MS cập nhật lại vị trí.


Các loại SIM thường dùng:
SIM card IC là một modul giao tiếp với bên ngoài theo tiêu chuẩn ISO về các card IC. SIM
card IC có thể là một bộ phận của card đa dịch vụ có tích hợp viễn thông di động GSM.
SIM dạng cắm là một modul riêng hoàn toàn được tiêu chuẩn hóa trong hệ thống GSM. Nó
được lắp đặt bán cố định ở ME ( Máy di động không có SIM).
SIM sẽ đảm bảo các chức năng sau nếu nó nằm trong khai thác của mạng GSM:
 Lưu trữ thông tin bảo mật liên quan đến thuê bao và thực hiện các cơ chế nhận thực
và tạo khóa mật mã.
 Khai thác mã số nhận dang cá nhân PIN ( Personal Identification Number ) của người
sử dụng và quản lý.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 18
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
 Quản lý thông tin thuê bao liên quan đến thuê bao di động khai thác mạng GSM khi
SIM có số IMSI hợp lệ.
SIM phải có khả năng quản lý một số nhận dạng cá nhân PIN, ngay cả khi không sử dụng
SIM đó. Mã PIN bao gồm 4 đến 8 chữ số. Số PIN ban đầu có thể nạp bởi bộ hoạt động dịch vụ ở
thời điểm đăng ký. Người sử dụng có thể thay đổi mã PIN cũng như có quyền sử dụng mã PIN để
tăng tính bảo mật.
Nếu mã PIN nhập sai quá 3 lần thì SIM đó bị chặn tạm thời kể cả khi rút SIM ra hay tắt MS.
Lúc này để hủy bỏ việc chặn cần phải có mã PUK ( Personal Unblocking Key – Khóa giải mã chặn
cá nhân) gồm có 8 chữ số. Mã này không thay đổi được do tổng đài của nhà cung cấp dịch vụ quản
lý. Sau 10 lần nhập sai liên tiếp thì SIM đó sẽ bị chặn mãi mãi ngay cả khi rút SIM ra hay tắt MS.
2.2 Phân hệ trạm gốc BSS
BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua giao diện vô
tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch NSS. Tóm lại,
BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di
động với những người sử dụng viễn thông khác. Do vậy BSS phải phối ghép với NSS bằng các
thiết bị BSC và BSS được điều khiển thông qua việc đấu nối với phân hệ vận hành và bảo dưỡng
OSS. BSS bao gồm hai thiết bị: BTS giao tiếp với MS, BSC giao tiếp với MSC. Phân hệ trạm gốc

BSS bao gồm:
 BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc.
 BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc.
 TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ.
2.2.1 Khối BTS (Base Tranceiver Station)
Một BTS bao gồm các thiết bị thu/phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten, bộ khuếch đại tần và bộ
phận mã hóa và giải mã giao tiếp với BSC. BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị
thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến như : Phát quảng bá các thông tin
của hệ thống, thực hiện thu phát một cuộc gọi…BTS được kết nối với BSC thông qua giao diện A-
bis (sử dụng đường truyền vi ba hoặc cáp quang với tốc độ truyền dẫn trên dưới 100 Mb/s). Về mặt
vật lý BTS phải được đặt gần ănten để đạt sự bao phủ vô tuyến cần thiết. Mỗi BTS làm việc ở tập
hợp kênh vô tuyến khác với kênh vô tuyến ở ô lân cận để chống nhiễu giao thoa đồng kênh. Ngoài
ra BTS còn có chức năng mã hoá và giải mã tiếng nói (kênh), sửa lỗi, điều khiển công suất phát,
Các BTS tạo ra một hay một số khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell).
Tóm lại BTS có các chức năng chính sau:
- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến
- Quản lý giao thức cho liên kết số liệu giữa MS và BSC
- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS
- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A-bis.
2.2.2 Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit)
Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyến (16
Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s) trước khi chuyển đến tổng đài.
TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến
hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ
phận quan trọng của BTS, nhưng nó cũng có thể được đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt giữa
BSC và MSC.
2.2.3 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller)
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 19
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
BSC là khối chức năng điều khiển và giám sát các BTS và các liên lạc vô tuyến trong hệ

thống. Vai trò chủ yếu của BSC là điều khiển công suất, quản lý chuyển giao, quản lý các kênh
trong 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 lý chuyển giao. BSC được nối với BTS ở một phía và MSC ở
phía NSS. BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán nhất định. Một BSC có thể quản lý được
hàng chục BTS tạo thành một trạm gốc. Một tập hợp các trạm gốc được gọi là phân hệ trạm gốc.
Khả năng quản lý số lượng BSC phụ thuộc vào lưu lượng của BTS. Giao diện giữa BSC và MSC
là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện Abis.
Các chức năng chính của BSC:
- Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh logic của
chúng. Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc và xử lý, chẳng hạn như lưu lượng
thông tin ở một cell, môi trường vô tuyến, số lượng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành
công và thất bại
- Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước khi đưa vào khai thác, BSC lập cấu hình của BTS ( số
máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm ). Nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến
dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.
- Điều khiển nối thông các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đấu nối
tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC giám sát. Cường độ tín hiệu, chất
lượng cuộc đấu nối được ở máy di động và TRX gửi đến BSC. Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định
công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc đấu nối. BSC cũng
điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang
cell khác, nhằm đạt được chất lượng cuộc gọi tốt hơn. Trong trường hợp chuyển giao sang cell của
một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển
chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cell này sang kênh của cell khác trong trường
hợp cell này bị nghẽn nhiều.
- Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đường truyền dẫn tới MSC
và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin. Trong trường hợp có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự
động điều khiển tới một tuyến dự phòng.
2.3 Hệ thống chuyển mạch (NSS - Network Switching Subsystem)
Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như các cơ
sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của hệ

thống chuyển mạch là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM và các mạng khác.
Phân hệ chuyển mạch NSS có các khối chức năng sau:
 Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC
 Thanh ghi định vị thường trú HLR
 Thanh ghi định vị tạm trú VLR
 Trung tâm nhận thực AuC
 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR
2.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC
Tổng đài di động MSC (Mobile services Switching Center) thường là một tổng đài lớn điều
khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. MSC thực hiện các chức năng chuyển
mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của
GSM, một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài
cổng GMSC (Gateway MSC).
Chức năng chính của tổng đài MSC:
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 20
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
 Xử lý cuộc gọi (Call Processing)
 Điều khiển chuyển giao (Handover Control)
 Quản lý di động (Mobility Management)
 Tương tác mạng IWF(Interworking Function): qua GMSC
 Tạo ra CDRs (charning data records) : tính cước thuê bao.
Hình 2.3.1 Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC
(1): Khi chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kết của thuê bao di
động, sẽ có hai trường hợp xảy ra :
• (1.a) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khi phân tích số
thoại sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động. Cuộc gọi sẽ được định tuyến đến tổng đài
cổng GMSC gần nhất.
• (1.b) – Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di động trực
thuộc sẽ nhận được bản tin thiết lập cuộc gọi từ MS thông qua BTS có chứa số thoại của thuê bao
di động bị gọi.

(2): MSC (hay GMSC) sẽ phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN) của thuê bao bị
gọi để tìm ra HLR nơi MS đăng ký.
(3): MSC (hay GMSC) sẽ hỏi HLR thông tin để có thể định tuyến đến MSC/VLR quản lý
MS.
(4): HLR sẽ trả lời, khi đó MSC (hay GMSC) này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC
cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS. Như vậy có thể nối
thông một cuộc gọi ở mạng GSM, đó là chức năng xử lý cuộc gọi của MSC.
Để kết nối MSC với một số mạng khác, cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM
với các mạng này. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác IWF (Interworking
Function) bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. Nó cho phép kết nối với các
mạng: PSPDN (Packet Switched Public Data Network: mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói),
hay CSPDN (Circuit Switched Public Data Network: mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh),
nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được thực hiện
trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai thì giao tiếp giữa MSC và
IWF được để mở.
Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến
đến một tổng đài cổng GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài
cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang
quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú). Để vậy trước hêt các tổng đài cổng phải dựa
trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này. Tổng đài cổng có
một giao diện với các mạng bên ngoài với mạng GSM. Về phương diện kinh tế, không phải bao
giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 21
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
2.3.2 Cổng trung tâm chuyển mạch di động GMSC
Tổng đài GMSC là một cổng MSC ( Gate MSC). GMSC được xem như là phần tử trung gian
để nối tổng đài di động MSC đến các mạng PSTN,PLMN,ISDN. 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 chức năng được gọi là chức năng cổng. Tổng đài này được gọi là
tổng đài cổng GMSC. GMSC sẽ tìm ra vị trí MS cần kết nối bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký.

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.
Trong mạng GSM tất cả các cuộc gọi kết nối di động đều được định tuyến đến GMSC. Chức
năng chủ yếu của GMSC là chức năng định tuyến cuộc gọi.
Để thiết lập một cuộc gọi phải định tuyến đến tổng đài mà không cần biết vị trí hiện thời của
thuê bao. GMSC 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. GMSC có giao diện báo hiệu số 7 để có thể tương
tác với các phần tử khác của hệ thống chuyển mạch.
2.3.3 Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register)
HLR là một cơ sở dữ liệu quan trọng trong mạng có chức năng quản lý thuê bao. Trong hệ
thống GSM có thể có một hoặc nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao.
Bất kể MS ở đâu, HLR đều lưu trữ 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 có khả năng quản lý hàng
trăm ngàn thuê bao, nhưng không có chức 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).
Các chức năng chính của HLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN.
 Các thông tin về thuê bao
 Danh sách các dịch vụ mà MS được sử dụng và bị hạn chế
 Số hiệu VLR đang phục vụ MS
HLR lưu lại hai loại số gán cho mỗi thuê bao di động, đó là:
+ MSISDN: số danh bạ (số thuê bao)
Cấu trúc: MSISDN = CC + NDC + SN
CC: Mã quốc gia (Việt Nam: 84)
NDC: Mã mạng ( Viettel: 98, Vinaphone: 91, Mobiphone: 90)
SN: Số thuê bao trong mạng (gồm 7 số)
Ví dụ: 84.91.3000934
+ IMSI: Số nhận dạng thuê bao dùng để báo hiệu trong mạng
Cấu trúc: IMSI = MCC + MNC + MSIN
MCC: Mã quốc gia (Việt Nam: 452)

MNC: Mã mạng (Viettel: 04, Vinaphone: 02, Mobiphone: 01)
MSIN: Số thuê bao trong mạng (gồm 7 số)
Ví dụ: 84.91.3000934 – 452.02.3000934
Như vậy, với một số MSISDN sẽ tương ứng với một số IMSI và chỉ tồn tại một số IMSI duy
nhất trong toàn bộ hệ thống GSM. IMSI được sử dụng để MS truy nhập vào cơ sở dữ liệu. Cơ sở
dữ liệu chứa các thông tin sau:
- Thông tin thuê bao dịch vụ thoại và phi thoại mạng (bearer service)
- Giới hạn dịch vụ (giới hạn roaming)
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 22
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
- Các dịch vụ hỗ trợ. HLR chứa các thông tin dịch vụ này, tuy nhiên nó còn có thể được
lưu trong card thuê bao.
Khi mạng có thêm một thuê bao mới, thì các thông tin về thuê bao sẽ được đăng kí trong
HLR.
2.3.4 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)
VLR là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của một
hoặc nhiều MSC. Mỗi MSC có một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC. VLR được thực
hiện trong cùng một hệ chuyển mạch MSC. Ngay cả khi MS di chuyển vào một vùng MSC mới.
VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng
MS đang ở vùng MSC nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các
thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể coi VLR như một HLR
phân bố. VLR chứa số liệu thông tin chính xác hơn HLR về vị trí MS ở vùng MSC. MSC/VLR
thực hiện chuyển mạch các cuộc gọi và trạm 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 với mạng GSM chịu trách nhiệm lưu giữ và cập nhật số liệu thuê bao.
MSC/VLR coi tất cả các thuê bao tạm trú cổng MSC (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 chức năng định tuyến lại cuộc gọi đến trạm di động theo thông tin nhận được từ việc hỏi

nói trên.
Bên cạnh đó VLR là cơ sở dữ liệu lớn thứ hai trong mạng, lưu trữ tạm thời số liệu thuê bao
hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và lưu trữ số liệu về vị trí của thuê bao.
Khi MS vào một vùng định vị mới, nó phải thực hiện thủ tục đăng ký. MSC quản lý vùng này sẽ
tiếp nhận đăng ký MS và truyền số nhận đạng vùng định vị (LAI) nới có mặt thuê bao tới VLR.
Một VLR có thể phụ trách một hoặc nhiều vùng MSC.
Các thông tin cần để thiết lập và nhận một cuộc gọi của MS được lưu trong cơ sở dữ liệu của
VLR. Đối với một số dịch vụ hỗ trợ, VLR có thể truy vấn các thông tin từ HLR: IMSI ( nhận dạng
máy di động quốc tế ), MSISDN ( ISDN của máy di động), MSRN ( số chuyển vùng của thuê bao
MS ), TMSI ( số nhận dạng thuê bao di động tạm thời ), LMSI ( số nhận dạng thuê bao di động nội
bộ ) và vùng định vị nơi đăng ký MS. VLR cũng chứa các thông số gán cho mỗi MS và được nhận
từ VLR.
Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin về thuê bao
trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR. Khi thuê bao tắt máy hay
rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới thuê bao cũng hết giá trị.
Chức năng chính của VLR bao gồm:
 Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI.
 Số hiệu nhận dạng vùng định vị đang phục vụ MS
 Danh sách các dịch vụ mà MS được và bị hạn chế sử dụng
 Trạng thái của MS ( bận: busy; rỗi: idle)
2.3.5 Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR - Equipment Identity Register)
Các thiết bị di động trong mạng GSM được kiểm soát bởi EIR. Để ngăn chặn sự đánh cắp và
những dạng không được phê chuẩn mà MS sẽ dùng. EIR được nối với MSC thông qua đường báo
hiệu. Nhờ vậy MSC có thể kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị. Bằng cách này có thể cấm MS có dạng
không được phê chuẩn. EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng
di động quốc tế (IMEI-International Mobile Equipment Identity) và chứa các số liệu về phần cứng
của thiết bị.
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 23
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
Một ME sẽ có số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:

- Nếu ME thuộc danh sách trắng ( White List ) thì nó được quyền truy nhập và sử dụng
các dịch vụ đã đăng ký.
- Nếu ME thuộc danh sách xám ( Gray List ), tức là có nghi vấn và cần kiểm tra. Danh
sách xám bao gồm những ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất thiết bị) nhưng không nghiêm
trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống.
- Nếu ME thuộc danh sách đen ( Black List ), tức là bị cấm không cho truy nhập vào hệ
thống, những ME đã thông báo mất máy.
2.3.6 Khối trung tâm nhận thực AuC (Aunthentication Center)
AuC được nối đến HLR, chức năng của AuC là cung cấp cho HLR các tần số quản lý thông
tin nhận thực và các khoá nhận dạng bí mật Ki liên quan đến từng cá nhân thuê bao dùng cho mục
đích bảo mật. Đường vô tuyến cũng được AuC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này
được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao. Khoá này được lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ
nhớ ở MS. Bộ nhớ này có dạng Simcard có thể rút ra và cắm lại được. AuC có thể được đặt trong
HLR hoặc MSC hoặc độc lập với cả hai. Cơ sở dữ liệu của AuC còn ghi nhiều thông tin cần thiết
khác khi thuê bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp
dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép.
Khi đăng ký thuê bao, khoá nhận thực Ki được ghi nhớ vào Simcard của thuê bao cùng với
IMSI của nó. Đồng thời khoá nhận thực Ki cũng được lưu giữ ở trung tâm nhận thực AUC để tạo
ra bộ ba thông số cần thiết cho quá trình nhận thực và mật mã hoá:
- Số ngẫu nhiên RAND
- Mật khẩu SRES được tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật toán A3
- Khoá mật mã Kc được tạo ra từ Ki và số ngẫu nhiên RAND bằng thuật toán A8
2.4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)
OSS thực hiện chức năng khai thác, bảo dưỡng và quản lý toàn hệ thống. Hệ thống OSS
được nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC.
OSS (Operation and Support System) thực hiện 3 chức năng chính:
1) Khai thác và bảo dưỡng mạng.
2) Quản lý thuê bao và tính cước.
3) Quản lý thiết bị di động.
2.4.1.1 Khai thác và bảo dưỡng mạng

 Khai thác
Là hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như tải của hệ thống,
mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai cell.v.v Nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được
toàn bộ chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời nâng cấp. Khai thác còn
bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vẫn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị
tăng lưu lượng trong tương lai và mở rộng vùng phủ sóng. Ở hệ thống viễn thông hiện đại, khai
thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm.
 Bảo dưỡng
Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc, nó có một số quan hệ với
khai thác. Các thiết bị ở hệ thống viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số các sự cố
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 24
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG GVHD : Th.S VÕ THỊ HƯƠNG
hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra. Bảo dưỡng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay
thế các thiết bị có sự cố, cũng như việc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa.
Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý của TMN
(Telecommunication Management Network - Mạng quản lý viễn thông). Lúc này, một mặt hệ
thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (MSC, HLR, VLR,
BSC, và các phần tử mạng khác trừ BTS). Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối tới
máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người - máy. Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là
trung tâm vận hành và bảo dưỡng (OMC - Operation and Maintenance Center).
2.4.1.2 Quản lý thuê bao và tính cước
Bao gồm các hoạt động đăng ký quản lý thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xóa thuê bao
khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ sung. Nhà
khai thác phải có thể thâm nhập vào tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác
của nhà khai thác là tính cước các cuộc gọi. Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản lý
thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối
HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao. SIM card cũng
đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
2.4.1.3 Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện. EIR lưu giữ tất cả

các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm
tra sự được phép của thiết bị. Một thiết bị không được phép sẽ bị cấm. Trong hệ thống GSM, EIR
được coi là hệ thống con SS.
2.4.2 Trung tâm điều hành mạng NMC ( Network Management Center)
NMC được đặt tại trung tâm của hệ thống, chịu trách nhiệm cung cấp chức năng quản lý cho
toàn bộ mạng.
Chức năng của NMC bao gồm :
- Giám sát các nút trong mạng
- Giám sát các trạng thái bộ phận của mạng
- Giám sát trung tâm bảo dưỡng và khai thác OMC của các vùng và cung cấp thông
tin đến các bộ phận OMC.
- Xử lý một số sự cố trong mạng.
2.4.3 Trung tâm quản lý và khai thác OMC
OMC cung cấp chức năng chính để điều khiển và giám sát các bộ phận trong mạng ( các
BTS, MSC, các cơ sở dữ liệu,…). OMC còn có các chức năng: quản lý cảnh báo, quản lý sự cố,
quản lý chất lượng, quản lý cấu hình, quản lý bảo mật.
II. CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG GSM
Khi một thuê bao di động thực hiện một cuộc gọi, MS sẽ tìm kiếm một BTS đang cung cấp một
mức tín hiệu mà MS thu thấy đủ lớn trên sóng mang của kênh điều khiển phát thanh. Sau đó MS sẽ
đồng bộ với nó và báo cho BTS biết quá trình truy nhập này là để thiết lập cuộc gọi đi. Tiếp đến
BTS sẽ đặt một kênh báo hiệu hai chiều, đồng thời thiết lập một đường nối tới MSC. MSC sử dụng
số nhận diện IMSI nhận được từ trạm di động để hỏi đăng kí thường trú của thuê bao. Số liệu về
thuê bao nhận được từ bộ ghi định vị thường trú sau đó sẽ được chuyển đến bộ ghi định vị tạm trú
khu vực. Sau khi được mạng chấp nhận, MS xác định loại dịch vụ mong muốn và cung cấp số thuê
bao bị gọi. BTS phục vụ tế bào sẽ đặt kênh liên lạc và MSC sẽ nối tuyến cuộc gọi tới thuê bao
được gọi. Nếu MS di chuyển sang một tế bào khác thì nó sẽ được gán cho BTS khác và quá trình
chuyển giao hand-over xảy ra. Nếu cả hai BTS cùng tham gia vào quá trình chuyển giao này và
Nhóm 3 : Đoàn Văn Tuấn – Trần Ngọc Anh – Lê Ngọc Chung Trang 25