TR

I H C QU C GIA HÀ N I

NG

I H C CỌNG NGH

ng Hoàng Long

CHUY N GIAO C NG TRONG THỌNG
TIN DI
NG KHI XÉT
N TR

LU N V N TH C S

HƠ n i- 2008


L IC M

N

Em mu n c m n sâu s c t i PGS.TS Nguy n Vi t Kính– th y giáo h
Th y đã t n tình h

ng d n.

ng d n, g i ý cho em hoàn thành lu n v n th c s này. C m n

nh ng l i nh n xét quý giá c a th y.
Em xin c m n chân thành t i các th y cô giáo trong Tr

ng

i h c Công ngh -

i h c Qu c Gia Hà N i đã giúp đ , góp ý cho em trong quá trình th c hi n lu n v n.
Em xin c m t i toàn th các thành viên c a l p K11 2 – Tr

ng đ i h c Công

ngh đã t o đi u ki n giúp đ và có nh ng l i khuyên b ích giúp đ em trong quá trình
th c hi n đ tài này.
Em xin g i l i c m n t i gia đình và b n bè, nh ng ng

i đã có nhi u đ ng viên,

khuy n khích em trong cu c s ng c ng nh trong h c t p.
Cu i cùng, em mu n g i l i c m n t i t t c nh ng ng

i đã h tr và giúp đ

em trong quá trình hòan thành quy n lu n v n th c s này.
Hà N i, tháng 8 n m 2007
ng Hoàng Long


M CL C
DANH M C CỄC CH


VI T T T ....................................................................... 6

DANH M C CỄC HỊNH V ................................................................................... 9
M
CH

U ....................................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
NG I. C

B N H TH NG GSMERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

1.1. VƠi nét v h th ng t ong ................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.1. Lý thuy t dung l ng h th ng và tái s d ng t n s Error! Bookmark not
defined.
1.1.1.1 Dung l ng h th ng t bào ................. Error! Bookmark not defined.
1.1.1.2 Tái s d ng t n s và kho ng cách tái s d ng t n s Error! Bookmark
not defined.
1.1.2.1 Các lo i m u tái s d ng t n s ........... Error! Bookmark not defined.
1.1.2. C s v L u l ng và hi u su t h th ng. Error! Bookmark not defined.
1.1.2.1 ải u su t s d ng kênh ........................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2.2 ải u su t ph t n: ................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2.3 L u l ng ............................................. Error! Bookmark not defined.
1.1.2.4 Xác su t ngh n - C p đ ph c v GoS . Error! Bookmark not defined.
1.1.2.5 L u l ng kênh logic ............................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2.6 Các tham s hi u su t c b n c a O&MError! Bookmark not defined.
1.2. T ng quan v h th ng Thông tin Di đ ng GSMError! Bookmark not defined.
1.2.1 C u trúc t ng quan h th ng GSM ............. Error! Bookmark not defined.
1.2.1.1Tr m di đ ng (MS) ................................ Error! Bookmark not defined.
1.2.1.2 Phân h tr m g c (BSS) ....................... Error! Bookmark not defined.

1.2.1.3 Phân h chuy n m ch (SS) ................... Error! Bookmark not defined.
1.2.1.4 Phân h v n hành, khai thác và b o d ng (OSS)Error! Bookmark not
defined.
1.2.2 Giao ti p vô tuy n trong GSM .................... Error! Bookmark not defined.
1.2.2.1 T ch c t n s và c u trúc kênh v t lý . Error! Bookmark not defined.
1.2.2.2 Các kênh logic ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.2.2.1 Các kênh l u l ng ........................ Error! Bookmark not defined.
1.2.2.2.2 Các kênh báo hi u - đi u khi n...... Error! Bookmark not defined.
1.2.3 Các giao di n. ............................................ Error! Bookmark not defined.
1.2.4 Các ph ng pháp truy nh p trong GSM. .... Error! Bookmark not defined.
1.2.4.1. đa truy nh p phân chia theo t n s (FDMA) .... Error! Bookmark not
defined.
1.2.4.2. a truy nh p phân chia theo th i gian TDMA . Error! Bookmark not
defined.
1.2.5 Báo hi u trong GSM.................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.5.1 Nhi m v báo hi u các l p: .................. Error! Bookmark not defined.


1.2.5.1.1 L p báo hi u 1 ............................... Error! Bookmark not defined.
1.2.5.1.2 L p báo hi u 2 .............................. Error! Bookmark not defined.
1.2.5.1.3 L p báo hi u 3 ............................... Error! Bookmark not defined.
1.2.5.2 M t s giao th c c b n trong báo hi u:Error! Bookmark not defined.
1.2.5.2.1 Ph n truy n b n tin MTP .............. Error! Bookmark not defined.
1.2.5.2.2 Ph n đi u khi n và n i thông báo hi u( SCCP)Error! Bookmark not
defined.
1.2.5.2.3 Ph n ng d ng các kh n ng giao d ch TCAPError! Bookmark not
defined.
1.2.5.2.4 Ph n ng d ng h th ng tr m g c BSSAP . Error! Bookmark not
defined.
1.2.5.2.5 Ph n ng d ng di đ ng MAP ........ Error! Bookmark not defined.

1.2.6 M t s th t c trong GSM ........................... Error! Bookmark not defined.
1.2.6.1 C p nh t v trí ....................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.6.2 Tìm g i .................................................. Error! Bookmark not defined.
1.2.6.3 Chuy n giao .......................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.6.4 S đ nh th i s m và đi u khi n công su tError! Bookmark not defined.
CH
NG 2. CHUY N GIAO TRONG M NG DI
BOOKMARK NOT DEFINED.

NG KHỌNG DỂYERROR!

2.1. Vai trò c a chuy n giao: ................................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Các ki u chuy n giao: ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.3. Kh i t o chuy n giao: ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1 C ng đ tín hi u t ng đ i: ...................... Error! Bookmark not defined.
2.3.2 C ng đ tín hi u t ng đ i so v i ng ng:Error! Bookmark not defined.
2.3.3 C ng đ tín hi u t ng đ i k đ n tr : ..... Error! Bookmark not defined.
2.3.4 C ng đ tín hi u t ng đ i k đ n tr và ng ng: . Error! Bookmark not
defined.
2.3.5 Nh ng ph ng pháp d đoán: .................... Error! Bookmark not defined.
2.4 Quy t đ nh chuy n giao:.................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.1 Chuy n giao đ c đi u khi n b i m ng: .... Error! Bookmark not defined.
2.4.2 Chuy n giao đ c h tr m i MS: .............. Error! Bookmark not defined.
2.4.3 Chuy n giao đ c đi u khi n b i MS: ....... Error! Bookmark not defined.
2.5 Các s đ chuy n giao: ...................................... Error! Bookmark not defined.
2.5.1 Mô hình l u l ng: ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.5.1.1 Mô hình l u l ng ảong và Rappaport ( Two-Dimensional): ... Error!
Bookmark not defined.



2.5.1.2 Các mô hình l u l ng El-Dolil et al (m t chi u).Error! Bookmark not
defined.
2.5.1.3 Mô hình Steele và Nofat (hai chi u):.... Error! Bookmark not defined.
2.5.1.4 Mô hình l u l ng c a Xie và Kuek (m t và hai chi u):Error! Bookmark
not defined.
2.5.1.5 Mô hình l u l ng x p x c a Zeng và đ ng nghi p (b t k chi u nào):
.......................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.5.2 S đ chuy n giao trong các h th ng đ n l u l ng:Error! Bookmark not
defined.
2.5.2.1 S đ không u tiên: ............................. Error! Bookmark not defined.
2.5.2.2 S đ u tiên: ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.5.2.3 S đ hàng đ i cho các cu c g i chuy n giao: . Error! Bookmark not
defined.
2.5.2.4 S đ hàng đ i các cu c g i chuy n giao và các cu c g i kh i th o:Error!
Bookmark not defined.
2.5.3 S đ chuy n giao trong h th ng đa l u l ng (d ch v ):Error! Bookmark
not defined.
2.5.3.1 S đ chuy n giao không có quy n u tiên tr c:Error! Bookmark not
defined.
2.5.3.2 S đ chuy n giao có quy n u tiên:.... Error! Bookmark not defined.
CH
NG 3. THU T TOỄN CHUY N GIAO C NG V I C S B
NH
TH I HI U QU CAO TRONG M NG T ONG ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
3.1. Gi i thi u: .......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Thu t toán chuy n giao d a trên hi n t ng tr Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Mô hình truy n : ......................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.Trung bình theo s m ................................. Error! Bookmark not defined.
3.2.3. n đ nh Cell: .............................................. Error! Bookmark not defined.

3.3 Thu t toán chuy n giao d a trên b đ nh th i Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Trung bình c c b . ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. B đ nh th i gian r t cu c g i. .................. Error! Bookmark not defined.
3.4. Phơn tích hi u qu chuy n giao ....................... Error! Bookmark not defined.
3.4.1. Vi c gán cell và xác su t chuy n giao. ...... Error! Bookmark not defined.
3.4.2. S đo hi u n ng quá trình chuy n giao...... Error! Bookmark not defined.
3.4 K t qu tính toán s ........................................... Error! Bookmark not defined.
K T LU N ...............................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
TÀI LI U THAM KH O ....................................................................................... 11


DANH M C CỄC CH VI T T T

Tên vi t t t
A
ARFCN
AGCH
ABIS
AUC
AMPS
B
BER
BCCH
BSS
BCH

Tên ti ng Anh

Tên ti ng Vi t


Absolute Radio Frequency
Channel Number
Access Grant Channel
Basic Abis interface and
protocol
Authentication Center
Advanced mobile phone
service

S kênh t n tuy t đ i

Bit Error Rate
Broadcast control channel
Base Station Susystem
Broadcast Channel

T s l i bít
Kênh thông tin báo hi u qu ng bá
Phân h tr m g c
Kênh qu ng bá

Kênh cho phép truy c p
Th t c thâm nh p đ ng truy n
Trung tâm nh n th c
H th ng đi n tho i di đ ng tiên
ti n


BTS
BSIC

BSSAP
BS
C
CCCH
CCS7
CM
D
DUP
E
ETSI
EIR
E-GSM
F
FDMA

Base Tranceiver Station
Base Station Identity Code
Base Station System
Application Part
Base Station

Tr m thu phát g c
Mã nh n d ng tr m g c
Ph n ng d ng h th ng tr m g c

Common Control Channel
Common Channel Signaling 7
Connection Management

Kênh đi u khi n chung

H th ng báo hi u kênh chung
L p qu n lý n i thông

Data User Part

Ph n ng

Eutopean Telecommunication
Standardisation Institute
Equipment Identity Register
Extended Global System for
Mobile Communications

Vi n chu n hoá vi n thông Châu
Âu
Thanh ghi nh n d ng thi t b
GSM m r ng

Frequency Division Multiple
Access

Tr m c s

i s d ng s li u

a truy nh p phân chia theo t n
s
Kênh hi u ch nh t n s

FCCH


Frequency Common Control
Channel

FACCH

Fast Associated Cotrol
Channel

Kênh đi u khi n liên k t nhanh

FIFO
G
GoS
GSM

First In First Out

Gi i thu t vào tr

Grade of Service
Global System for Mobile
Communications

C p đ ph c v
H th ng thông tin di đ ng toàn
c u

Home Location Register


Thanh ghi đ nh v th

Integrated Servises Digital

M ng s đa d ch v

H
HLR
I
ISDN

c ra tr

c

ng trú

Network
IMEI
ISUP
L
LAPD
M

International Mobile
Equipment Identity
ISDN User Part

S nh n di n ph n c ng c a thi t
b di đ ng

Ph n ng i s d ng ISDN

Link Access Procedures on
the D channel

Th t c truy c o liên k t trên
kênh D


MAC

Media Access Control

MS
MSC

Mobile station
Mobile Services Switching
Center
Mobile Asisted Handover

MAHO
MAP
MM
MTP
O
OSS
OMC
OSI
P

PSTN
PLMN
PIN
PCH
R
RACH
RR
S
SE
SS
SIM
SCH
SACCH
SDCCH
SCCP
T
TDMA
TCH
TS

Mobile Application Part
Mobile Management
Message Transfer Protocol

L p đi u khi n truy nh p ph ng
ti n
Tr m di đ ng
Trung tâm chuy n m ch d ch v
di đ ng
Chuy n giao có tr giúp thi t b

di đ ng
Ph n ng d ng di đ ng
L p qu n lý di đ ng
Ph n truy n b n tin

Operation Station Susystem
Phân h khai thác và b o d ng
Operation and Maintenance
Trung tâm khai thác b o d ng
Center
Open Systems Interconnection Mô hình 7 l p
Public Switched Telephone
Network

M ng đi n tho i chuy n m ch
công c ng

Public Land Mobile Network
Personal Identity Number
Paging Channel

M ng di đ ng m t đ t công c ng
S nh n d ng cá nhân
Kênh tìm g i

Random Access Channel

Kênh truy c p ng u nhiên
L p qu n lý tài nguyên vô tuy n


Radio Regulation
Spectrum efficiency
Switching Subsystem
Subcriber identification
module
Synchronization Channel
Slow Associated Cotrol
Channel
Stand alone Dedicated Control
Channel
Signaling Connection Control
Part

Hi u su t ph
Phân h chuy n m ch
Modul nh n d ng thuê bao

Time Division Multiple
Access

a truy nh p phân chia theo th i
gian
Kênh l u l ng
Khe th i gian

Traffic Channel
Time Slot

Kênh đ ng b
Kênh đi u khi n liên k t ch m

Kênh báo hi u thi t l p cu c g i
Ph n đi u khi n và n i thông báo
hi u


TCH/F
TCH/H
TDM
TUP
TCAP
TACS
U
UP
V
VLR

Kênh toàn t c
Kênh bán t c
Ghép kênh phân chia theo th i
gian
Telephone User Part
Ph n ng i s d ng đi n tho i c
đ nh
Transaction Capabilities
Ph n ng d ng các kh n ng giao
Application Part
d ch
Total Access Communications H th ng thông tin truy c p toàn
Systems
di n

Full-rate channel
Half-rate channel
Time Division Multiple

User part

Ph n ng

i s d ng

Visiting Location Register

Thanh ghi đ nh v t m trú

DANH M C CÁC HÌNH V

Hình v

Tên hình v

S trang

Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7


M u tái s d ng t n s K=3 và K=4
Quan h gi a các lo i l u l ng
C u trúc t ng quan h th ng GSM
T ch c t n s và th i gian trong GSM 900MHz
a truy nh p phân chia theo t n s
a truy nh p phân chia theo t n s
Phân l p báo hi u trong GSM

12
15
20
23
24
29
30

Hình 1.8

Ho t đ ng c a 1 MS trong ch đ truy n tho i ho c
s li u dùng 1 TS
Ho t đ ng c a 1 MS trong ch đ truy n tho i ho c
s li u dùng 1 TS

32

Hình 1.9

38



Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3

Chuy n giao c ng gi a MS và BSs
Kh n ng chuy n giao ph thu c vào c ng đ tín
hi u và đ tr gi a hai tr ng s li n k
Mô hình h th ng chuy n giao thông th ng

40
42
49

S đ chuy n đ i tr ng thái
49
51
Mô hình h th ng v i chuy n
giao có u tiên
Hình 2.6 S đ chuy n đ i tr ng thái
51
Hình 2.7 Mô hình h th ng v i u tiên và hàng đ i cho chuy n 53
giao
Hình 2.8 S đ chuy n đ i tr ng thái
54
Hình 2.9 Mô hình h th ng
55
Hình 2.10 S đ chuy n đ i tr ng thái
56
61
Hình 2.11 Mô hình h th ng v i 02 hàng

đ i cho chuy n giao
Hình 3.1
ng cong xác su t gán
80
Hình 3.2
ng cong xác su t chuy n giao
81
Hình 3.3 S cu c chuy n giao trung bình theo giá tr tr
82
Hình 3.4 Các đi m chuy n giao theo tham s tr
82
Hình 3.5 S k t h p các đi m chuy n giao theo tham s tr
84
trong môi tr ng micro cell
Hình 2.4
Hình 2.5


TÀI LI U THAM KH O
Tài li u ti ng Vi t:
1. V

c Th (1997), “Thông tin di đ ng s Cellular”.

2. Nguy n Ph m Anh D ng (1999), “Thông tin Di đ ng GSM”.
Tài li u ti ng Anh:
3. M. Gudmundson, “Analysis of handover algorithms”, Proc. IEEE VTC ’91, pp. 537–
542, May 1991.
4. V. Kapoor, G. Edwards, and R. Snkar, “Handoff criteria for personal communication
networks”, Proc. IEEE ICC ’94, pp. 1297–1301, May 1994.

5. G. P. Pollini, “Trends in handover design”, IEEE Commun. Magazine, pp. 82–90,
March 1996.
6. N. D. Tripathi, J. H. Reed, and H. F. Vanlandingham, “Handoff in Cellular Systems”,
IEEE Personal Commun, December 1998.
7. D. Hong and S. S. Rappaport, “Traffic model and performance analysis for cellular
mobile radio telephone systems with prioritized and nonprioritized handoff procedures”,
IEEE Trans. Veh. Technol., Vol. VT-35, No. 3, pp. 448–461, August 1986.
8. S. A. El-Dolil, W. C. Wong, and R. Steele, “Teletraffic performance of highway
microcells with overlay macrocell”, IEEE J. Select. Areas in Commun., Vol. 7, No. 1, pp.
71–78, January 1989.
9. R. Steele and M. Nofal, “Teletraffic performance of microcellular personal
communication networks”, IEE PROCEEDINGS-I, Vol. 139, No. 4, August 1992.
10. H. Xie and S. Kuek, “Priority handoff analysis”, Proc. IEEE VTC ’93, pp. 855–858,
1993.
11. Q-A. Zeng, K. Mukumoto, and A. Fukuda, “Performance analysis of mobile cellular
radio systems with two-level priority reservation handoff procedure”, IEICE Trans.
Commun., Vol. E80-B, No. 4, pp. 598–604, April 1997.
12. S. Tekinay and B. Jabbari, “A measurement-based prioritization scheme for
handovers in mobile cellular networks”, IEEE J. Select. Areas in Commun., Vol. 10, No.
8, Oct. 1992.


13. Q-A. Zeng, K. Mukumoto, and A. Fukuda, “Performance analysis of mobile cellular
radio systems with priority reservation handoff procedures”, Proc. IEEE VTC ’94, Vol.
3, pp. 1829–1833, June 1994.
14. R. B. Cooper, “Introduction to Queueing Theory”, 2nd ed. New York: Elsevier North
Holland, 1981.
15. J. D. Wells, “Cellular system design using the expansion cell layout method”, IEEE
Trans. Veh. Technol., Vol. VT-33, May 1984.
16. H. Akimaru and R. B. Cooper, “Teletraffic Engineering”. Ohm, 1985.

17. Q-A. Zeng and D. P. Agrawal, “Performance analysis of a handoff scheme in
integrated voice/data wireless networks”, Proc. IEEE VTC 2000 Fall, Vol. 4, pp. 1986–
1992, September 2000.
18. Q-A. Zeng and D. P. Agrawal, “An analytical modeling of handoff for integrated
voice/data wireless networks with priority reservation and preemptive priority
procedures”, Proc. ICPP 2000 Workshop on Wireless Networks and Mobile Computing,
pp. 523–529, August 2000.
19. R. Beck and H. Panzer, “Strategies for handover and dynamic channel allocation in
micro-cellular mobile radio systems,” in Proc. ẤEEE VTC ’89,1989, pp. 178-185.
20. B. Gudmundson and O. Grimlund, “Handoff in microcellular based personal
telephone systems,” in Proc. WINLAB Workshop ’90, East Brunswick, NJ, Oct. 1990.
21. W.R.Mende, “On the hand-over rate in future cellular systems,” inProc.IEEE VTC
’88, 1998, pp. 358-361.
22. W.R.Mende, “Evaluation of aproposed handover algorithm for the GSM cellular
system,” in Proc. IEEE VTC ’90, 1990, pp. 264-269.
23. R. Vijayan and J. M. Holtzman, “A Model for Analyzing ảandoff Algorithms,” IEEE
Trans. on Vehicular Technology, vol. 42, no. 3, pp. 351-356, Aug. 1993.
24. N.ZhangandJ.M.Holtzman, “Analysis of handoff algorithms using both absolute and
relative measurements,” IEEE Trans. on Vehicular Technology, vol. 45, no. 1, pp. 174179, Feb. 1996.
25. A. E. Leu and B. L. Mark, “Discrete-time Modeling and Analysis of Handoff


Algorithms for Cellular Networks: Hard Handoff,” preprint, May 2002.
26. A. E. Leu and B. L. Mark, “Modeling and Analysis of Fast Handoff Algorithms for
Microcellular Networks,” in Proc. IEEE MASCOTS ’2002, Fort Worth, Texas, Oct.
2002 (to appear).
27. K. Pahlavan et al., “Handoff in Hybrid Mobile Data Networks,” IEEE Personal
Communications, pp. 34-47, April 2000.
28. K. D. Wong and D. C. Cox, “Handoff in Hybrid Mobile Data Networks”, IEEE J.
Selected Areas in Comm., vol. 18, no. 7, pp. 1301-1312, July 2000.

29. P. Harley, “Short distance attenuation measurements at 900 MHz and 1.8 GHz using
low antenna heights for microcells,” IEEE J. Selected Areas in Comm., vol. 7, pp. 5-11,
January 1989.
30. O. Grimlund and B. Gudmundson, “Handoff strategies in microcellular systems,” in
Proc. IEEE VTC ’91, 1991, pp. 505-510.
31. M. Gudmundson, “Correlation model for shadowing fading in mobile radio
systems,” Electron. Letters, vol. 27, no. 23, pp. 2145-2146, Nov.1991.
32. G. L. St¨uber, Principles of Mobile Communication, Kluwer Academic Press, 1996.
33. M. D. Austin and G. L. Stuber, “Velocity adaptive handoff algorithms for
microcellular systems,”
August 1994.

IEEE Trans. Vehicular Technology, vol. 43, pp. 549-561,