Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
Phần I :Tổng quan mạng thông tin
di động GSM
Chơng 1
Cấu trúc mạng GSM
1.1 Tổng quan mạng GSM
Cấu hình mạng GSM :
Trong đó:
SS : Switching System - Hệ thống chuyển mạch
AUC : Trung tâm nhận thực
VLR : Bộ ghi định vị tạm trú
HLR : Bộ ghi định vị thờng trú
4
MS
SS
OSS
VLR HLR
AUC
MSC
EIR
BSS
BSC
BTS
ISDN
PSPDN
CSPDN
PSTN
PLMN
Truyền báo hiệu
Truyền lu lợng
Hình 1.1 Cấu trúc mạng GSM

Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
EIR : Equipment Identified Reader - Bộ ghi nhận dạng thiết bị
MSC : Mobile Switching Central - Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di
động
BSS : Base Station System - Hệ thống trạm gốc
BTS : Base Television Station - Đài vô tuyến gốc
BSC : Base Station Control - Đài điều khiển trạm gốc
MS : Máy di động
OSS :Operating and Surveilance System - Hệ thống khai thác và giám sát.
OMC : Operating and Maintaining Central - Trung tâm khai thác và bảo dỡng
ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ
PSTN : Mạng điện thoại mặt đất công cộng
CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch
PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng
MS : Máy di động

Hệ thống GSM đợc chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) và hệ thống
trạm gốc (BSS). Hệ thống đợc thực hiện nh một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh
nhau để cùng đảm bảo toàn bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ. Mỗi ô có một
trạm vô tuyến gốc (BTS) làm việc ở một tập hợp các kênh vô tuyến. Các kênh này
khác với các kênh đợc sử dụng ở các ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa. Một bộ
điều khiển trạm gốc (BSC) điều khiển một nhóm BTS. BSC điều khiển các chức
năng nh chuyển giao và điều khiển công suất. Một trung tâm chuyển mạch các
nghiệp vụ di động (MSC) điều khiển một số BSC. MSC điều khiển các cuộc gọi
đến và từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN), mạng số liên kết đa
dịch vụ (ISDN), mạng di động mặt đất công cộng (PDN) và có thể là các mạng
riêng. ở mạng cũng có một số các cơ sở dữ liệu để theo dõi nh :
Bộ đăng ký định vị thờng trú (HLR) chứa các thông tin về thuê bao nh các
dịch vụ bổ sung, các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS.
Trung tâm nhận thực (AUC ) đợc nối đến HLR. Chức năng của AUC là

cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng
cho bảo mật.
Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) : là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả
các MS hiện đang phục vụ của vùng MSC. Mỗi MSC có một VLR.
Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) đợc nối với MSC qua một đờng báo
hiệu. Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị.
Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS) đợc nối đến tất cả các thiết bị ở hệ thống
chuyển mạch và nối đến BSC.
5
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
1.2 Cấu trúc địa lý của mạng
Mọi mạng điện thoại đều cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi
vào đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Trong mạng di động
cấu trúc này rất quan trọng do tính lu thông của các thuê bao trong mạng.
Về mặt địa lý một mạng di động gồm :
Vùng mạng.
Vùng phục vụ.
Vùng định vị.
Ô (Cell).
1. Vùng mạng
Các đờng truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các
mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế. Trong một
mạng GSM/PLMN tất cả các cuộc gọi kết cuối di động đều đợc định tuyến đến
một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc nh một tổng đài trung kế
vào cho GSM/PLMN. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho
các kết cuối di động.
2. Vùng phục vụ : MSC / VLR
Vùng phục vụ là bộ phận của mạng đợc một MSC quản lý. Để định tuyến một
cuộc gọi đến thuê bao di động, đờng truyền qua mạng sẽ nối đến MSC ở vùng
phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở.

Vùng phục vụ là bộ phận của mạng đợc định nghĩa nh một vùng mà ở đó có thể
đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này đợc ghi lại ở một bộ ghi tạm trú,
Một vùng mạng GSM/PLMN đợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/
VLR.
3. Vùng định vị (LA: Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đợc chia thành một số vùng định vị. Vùng định vị
là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự
6
Hình 1.2 Vùng mạng GSM/PLMN : Các đờng truyền
giữa các mạng khác nhau và mạng GSM/PLMN
GMSC
GMSC_PLMN
X X
ISDN
PLMN
X
PSTN
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
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 vùng mà ở đó một thông báo tìm gọi sẽ đợc
phát quảng bá để tìm MS bị gọi. Vùng định vị có thể có một số ô và phụ thuộc vào
một hay vài BSC nhng nó chỉ thuộc một MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng
vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area
Identity). Vùng định vị đợc hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng
thái hoạt động.
4. Ô (Cell)
Vùng định vị đợc chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô tuyến đợc
mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI - Cell Global Identity).
Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc
(BSIC - Base Station Identity Code).

Các vùng ở GSM có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Mối quan hệ giữa các vùng
của GSM đợc thể hiện ở hình 1.3.
Vùng phục vụ GSM (tất cả các nớc thành viên)
Vùng phục vụ PLMN (một hay nhiều vùng ở một nớc)
Vùng phục vụ MSC (vùng đợc điều khiển bởi một MSC)
Vùng định vị (Vùng định vị và tìm gọi)
Cell (ô)
(vùng có một trạm gốc riêng)
1.3 Hệ thống chuyển mạch (SS - Switching Subsystem)
Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM
cũng 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 là quản lý thông tin giữa những ngời sử dụng
mạng GSM với nhau và với mạng khác.
7
Hình 1.3 Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của mạng
di động cellular (GSM)
Nguyễn Hà Dơng - Lớp ĐTVT4 - Khoá 41 Đồ án tốt nghiệp
1.3.1 Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC - Mobile Service
Switching Centre)
ở SS chức năng chính 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 mạng GSM.
Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài
đợc gọi là MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho
những ngời sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng ( các chức năng tơng tác
IWF :Interworking Function ). SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng
các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của ngời sử
dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng GSM. Chẳng hạn SS có thể sử
dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS 7), mạng này đảm bảo hoạt động tơng
tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM. MSC thờng là một
tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc (BSC). Một

tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân c vào khoảng một
triệu (với mật độ thuê bao trung bình ).
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 đợc gọi là các chức năng tơng
tác. IWF ( Interworking Function ) bao gồm một số thiết bị để thích ứng giao thức
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 theo
mạch) , nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF
có thể đợc thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở tr-
ờng hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF đợc để mở.

1.3.2 Bộ ghi định vị thờng trú (HLR - Home Location Register)
Ngoài MSC, SS bao gồm cả các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến việc
cung cấp các dịch vụ viễn thông đợc lu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vị trí
hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời
của thuê bao. Thờng HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển
mạch nhng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức năng con của
HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiệm vụ của trung tâm này là
quản lý an toàn số liệu của các thuê bao đợc phép.
1.3.3 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR - Visitor Location Register)
VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó đợc nối với một hay nhiều
MSC và có nhiệm vụ lu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang
nằm trong vùng phục vụ của MSC tơng ứng và đồng thời lu giữ số liệu về vị trí
của các thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Mỗi MSC có một VLR.
Ngay khi MS lu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu
số liệu về MS này từ HLR. Đồng thời HLR sẽ đợc thông báo là MS đang ở vùng
phục vụ nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các
8