›
›

Bài giảng Thông tin di dộng - Chương 3: GSM 2G

pdf 150 trang phuongnguyen 150
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thông tin di dộng - Chương 3: GSM 2G", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_thong_tin_di_dong_chuong_3_gsm_2g.pdf

Nội dung text: Bài giảng Thông tin di dộng - Chương 3: GSM 2G

  1. THƠNG TIN DI ð NG Ch ươ ng 3: GSM 2G 1. Cu trúc tng quát mng GSM 2. Hat đ ng & dch v mng GSM 3. Băng tn vơ tuy n mng GSM 4. Lp vơ tuy n 5. Mã hĩa ti ng và kênh trong GSM 6. Giao th c trong GSM 7. Ví d GSM: Global System for Mobile Telecommunication Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 1 15:17:14 1
  2. Quá trình phát tri n mng di đ ng 1 G 2
  3. 1G Tri n khai vào nh ng năm 1980 ðiu ch Analog: FM ða truy cp: FDMA Ch yu th ai Khơng cĩ kh năng roaming gi a các mng Lp vơ tuy n khơng bo mt Ch t lư ng kém AMPS: Analogue Advanced Mobile Phone System: S dng ti bc m, băng tn 800MHz TACS: Total Access Communication System: Anh, băng tn 900MHz JTACS: Japan Total Access Communication System: s dng băng tn 900MHz C-450: ð c, băng tn 450MHz Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 3 15:17:14 3
  4. 2G Tri n khai vào nh ng năm 1990 ðiu ch s: GPSK ða truy cp: FDMA /TDMA/CDMA Th ai và data tc đ th p (9.6kbps) Kh năng roaming qu c t Lp vơ tuy n bo mt Tươ ng thích vi mng ISDN S dng ph vơ tuy n hi u qu hơn 1G Cho phép Microcell và Macrocell Phát khơng liên tc ðiu khi n cơng su t phát Ch t lư ng dch v QoS Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 4 15:17:14 4
  5. 2G (2) GSM: k thu t đa truy c p TDMA và song cơng FDD. Tc đ phát tri n rt nhanh và là m t chu n di đ ng đư c tri n khai r ng rãi trên th gi i. IS-136: D-AMPS (Digital-AMPS), s d ng k thu t đa truy c p TDMA và song cơng TDD. Cơng ngh này đư c tri n khai nhi u M và Canada CDMAone : ITU IS -95, s dng năm 1996. Tc đ data lên đ n 115kps, chip rate 1.2288Mcps Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 5 15:17:14 5
  6. 2.5G (Evolved Second Generation) Các dch v s li u ci ti n : Tc đ bit data cao hơn. H tr kt ni Internet. Ph ươ ng th c chuy n mch: Chuy n mch gĩi - Packet Switching GPRS - General Packet Radio Services: Nâng cp t mng GSM nh m h tr chuy n mch gĩi (172 kbps). EDGE - Enhance Data rate for GSM Evolution, H tr tc đ bit cao hơn GPRS trên nn GSM (384 kbps) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 6 15:17:14 6
  7. 3G Third Generation H tr các dch v s li u gĩi tc đ cao: Di chuy n trên các ph ươ ng ti n (Vehicles): 144 kbps - Macro Cell ði b, di chuy n ch m (Pedestrians): 384 kbps – Micro cell Văn phịng ( Indoor, stationary users) 2 Mbps - Pico cell Dch v đa ph ươ ng ti n, kt ni qua Internet, ví d nh ư: Video Streaming, video conference, web browsing, email, navigational maps . . GSM GPRS WCDMA UMTS CDMA IS-95 CDMA2000 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 7 15:17:14 7
  8. 4G Fourth Generation Hi n nay đang xây dng chu n. Ci ti n v dch v d li u: 20 – 100 Mb/s. Ph ươ ng th c điu ch : OFDM, MC-CDMA Xu hư ng kt hp: mng lõi IP + mng truy nh p di đ ng (3G) và truy nh p vơ tuy n Wimax & Wi-Fi ! Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 8 15:17:14 8
  9. Cu trúc mng GSM Mng thơng tin di đ ng mt đ t cơng cng PLMN (Public Land Mobile Network) theo chu n GSM đư c chia thành 3 phân h chính sau: Phân h vơ tuy n - RSS = BSS + MS Radio SubSystem Phân h chuy n mch – NSS : Network Switching Subsystem. Phân h vn hành và bo dư ng - OMS Operation and Service Subsystem Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 9 15:17:14 9
  10. Ưu đim chính ca GSM Truy n thơng: Di đ ng khơng dây h tr voice + Data Di đ ng tịan cu: 1 s thuê bao, di chuy n bt c nơi nào cĩ GSM (cĩ roaming) Dung lươ ng cao: S dng hi u qu băng tn, cell nh QoS : Ch t lư ng th ai tt, h tr di chuy n lên đ n 300Km/h Bo mt: ðiu khi n truy cp, mt mã qua SIM card Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 10 15:17:14 10
  11. Nh ư c đim ca GSM Khơng bo mt end-to-end: Data rate < ISDN (64Kbps) Bc x sĩng đin t noice, sc kh e Cĩ th l d li u cá nhân H th ng ph c tp cao Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 11 15:17:14 11
  12. Cu trúc theo cp bc mng GSM PLMN: Public Land Mobile Network Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 12 15:17:14 12
  13. Cu trúc mng GSM tng quát Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 13 15:17:14 13
  14. Thu t ng - t vi t tt Mobile Station (MS) Mobile Equipment (ME) Subscriber Identity Module (SIM) Base Station Subsystem (BBS) Base Transceiver Station (BTS) Base Station Controller (BSC) Transcoding and Rate Adaption Unit (TRAU) Switching Subsystem Mobile Switching Center (MSC) Home Location Register (HLR) Visitor Location Register (VLR) Authentication Center (AUC) Equipment Identity Register (EIR) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 14 15:17:14 14
  15. Mobile Station (MS) MS = ME (Mobile Equipment) + SIM (Subscriber Identity Module) ME ðư c to ra bi nhi u nhà sn xu t Tt c các MS ph i tuân theo các tiêu chu n chung c a ngành Mi mt ME đư c nh n dng duy nh t bi s IMEI (International Mobile Equipment Identity). IMEI đư c s d ng cho các đin tho i mng GSM 6 digits 2 digits IMEI 6 digits 1 digit Type Approval Final Assembly Serial Number Code Code SPare Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 15 15:17:14 15
  16. Mobile Station (MS) (2) SIM (Subscriber Identity Module) Là m t card ch a IMSI (International Mobile Subscriber Identity) S MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) Khĩa xác th c (K) và gi i thu t đ ki m tra xác th c ðư c bo v b i password hay mã PIN Cĩ th tháo ráp cho nh ng máy khác nhau Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 16 15:17:14 16
  17. IMEI IMEI (International Mobile Equipment Identity) IMEI do nhà s n xu t đin tho i di đ ng c p phát, cĩ 15 ch s đư c s dng bi EIR EIR (Equipment Identity Register ) c ĩ ch c n ăng ki m tra tính h p l c a thi t b di đ ng (ME) thơng qua IMEI và ch a các s li u v ph n c ng c a thi t b . Mi ME thu c m t trong ba danh sách sau: Danh sách tr ng: t c nĩ đư c quy n truy nh p và s dng các d ch v đã đă ng ký. Danh sách xám: t c là cĩ nghi v n và c n ki m tra. Danh sách đen: t c là b c m ho c b l i khơng cho phép truy nh p vào m ng EIR th ư ng đư c tích h p trên HLR ð bi t s IMEI ca đin tho i di đ ng nh n *#06#. Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 17 15:17:14 17
  18. IMSI IMSI (International mobile subscriber identity) Lưu trong SIM S dng Max 15 digit theo cu trúc: Mobile Country Code (MCC), 3 digits, chu n qu c t Mobile Network Code (MNC), 2 digits, Nh n dng Mng mobile trong 1 qu c gia Mobile Subscriber Identification Number (MSIN), Max 10 digits, s nh n dng ca thuê bao trong mng MCC (Mobile country code) c a Vi t Nam là 452, MNC (Mobile network code) c a Mobifone là 01, c a Vinaphone là 02 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 18 15:17:14 18
  19. MSISDN S mà ta v n b m đ g i máy di đ ng đư c g i là MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network number) Là s c a thuê bao đin tho i di đ ng đánh s theo quy đ nh cho m ng ISDN s dng SS#7. ISDN (Integrated Services Digital Network) mng đa dch v s ( Max data bit ~ 2Mbit/s) MSISDN = CC + NDC + SN Country Code (CC), Ti đa 3 digits (Quy đ nh qu c t) Area code / National Destination Code (NDC): 2 / 3 digits; Subscriber Number (SN): Ti đa 10 digits. Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 19 15:17:14 19
  20. TMSI TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) - s nh n dng tr m di đ ng t m th i là s nh n d ng mà m ng cung c p cho thuê bao m t khi thuê bao m máy. TMSI cĩ chi u dài 4 octet, đư c t o ra m t cách ng u nhiên và ch mang tính c c b trong m t vùng đ nh v . Khi thuê bao di chuy n sang vùng khác,TMSI s đư c cp nh t. TMSI cĩ th đư c thay đ i b t c lúc nào vì m c đích bo m t. Nh n d ng TMSI đư c dùng đ trao đ i gi a UE và tr m g c thay vì dùng nh n d ng IMSI. Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 20 15:17:14 20
  21. LMSI LMSI (Local Mobile Subscriber Identity) S nh n di n thuê bao di đ ng c c b Là s nh n di n mà VLR trong m ng GSM cung c p cho các thuê bao t m trú. Mc đích là giúp VLR tìm ki m m t cách nhanh chĩng d li u liên quan đ n thuê bao t m trú Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 21 15:17:14 21
  22. LAI (Location Area Identity) 3 digits 2 digits 2 Bytes Mobile Mobile country Location Area Network Code Code (MCC) Code (LAC) (MNC) LAI: Nhn d ng vùng đ nh v , là nh n d ng duy nh t ca m t vùng đ nh v trong m t m ng LAI đư c qu ng bá (broadcast) th ư ng xuyên bi BTS thơng qua kênh qu ng bá (BCCH) Cell là nh n dng duy nh t trên kênh vơ tuy n và MS cĩ th xác nh n v trí thơng qua LAI MS s l ưu gi LAI trong SIM Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 22 15:17:14 22
  23. BSS (Base Station Subsystem): Tng quan Radio subsystem Mobile Station BSS = BTS + BSC Giao di n Um: Giao di n vơ tuy n Abis: Chu n, giao di n m, 16Kbps A: Giao di n m, 64Kbps Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 23 15:17:14 23
  24. BSS (Base Station Subsystem) BSS = nBTS + BSC, n=1, 2, 3 BTS (Base Tranceiver Station) BSS BSC (Base Station Controllers) BTS th c hi n: Thu phát vơ tuy n Ánh x kênh logic kênh vt lý Mã hĩa gi i mã ti ng ðiu ch /gi i điu ch BTS bao gm: B phát/thu vơ tuy n TRX X lý tín hi u và điu khi n thi t b Anten và cable Ngu n AC/DC Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 24 15:17:14 24
  25. BSS (Base Station Subsystem) BSC: Chuy n mch và điu khi n các BTS Kh i to các kt ni Qu n lý tài nguyên vơ tuy n Kt ni đ n MSC, OMC và BTS MSC BSC TRAU Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 25 15:17:14 25
  26. BSC Network topology (1) Chain: R, d th c hi n Nu cĩ 1 link b hư, mt liên lc 1 vài BTS BSC Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 26 15:17:14 26
  27. BSC Network topology (3) Ring: Dư th a Khĩ th c hi n, ring ph i BSC khép kín Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 27 15:17:14 27
  28. BSC Network topology (2) Star: Cu hình trong th c t ð t ti n D phịng cao BSC Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 28 15:17:14 28
  29. Transcoding and Rate Adaption Unit (TRAU) Th c hi n chuy n đ i lu ng s 64kbps (voice, data) t MSC thành lu ng cĩ t c đ th p phù hp giao ti p vơ tuy n. Mt b MUX bên trong TRAU th c hi n ghép 4 lu ng 16kbps thành m t lu ng 64kbps. Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 29 15:17:14 29
  30. Transcoding and Rate Adaption Unit (TRAU) TRAU : Transcoding and Rate Adaption Unit LPC: 13 Kbps + header: 3 Kbps PCM: 64 Kbps 1 TS (64kbps) 4 kênh (16kbps) 1 chuy n MSC 2 đ i BSC 3 MUX mã 4 1 TS 1 kênh Tc đ 1 kênh Ghép kênh: tho i: 64 kbps tho i: 16 Kbps 4*(3+13) = 64 Kbps Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 30 15:17:14 30
  31. NSS (Network Switching System) MSC (Mobile Services Switching Center) IWF (Interworking Functions) ISDN (Integrated Services Digital Network) PSTN (Public Switched Telephone Network) PSPDN (Packet Switched Public Data Network) CSPDN (Circuit Switched Public Data Network) Databases HLR (Home Location Register) VLR (Visitor Location Register) EIR (Equipment Identity Register) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 31 15:17:14 31
  32. MSC (Mobile Switching Center ) Chuy n mch cu c gi ðiu khi n cu c gi Nh t ký cu c gi Giao ti p vi mng PSTN, ISDN, Qu n lý di đ ng ca MS qua mng vơ tuy n và qua mng khác Qu n lý tài nguyên vơ tuy n – handover gi a các BSC Thơng tin tính cư c 32
  33. VLR ( Visitor Location Registers ) Mi MSC cĩ 1 VLR VLR b đ nh v tm trú lưu tr t m th i các thơng tin v thuê bao trong vùng ph c v c a MSC. Thơng tin trong VLR th ư ng xuyên đư c c p nh t m i khi thuê bao di chuy n trong vùng ph c v gi a các tr m gc ho c các BSC c a cùng MSC Tìm thuê bao khi cĩ cu c gi đ n D li u thuê bao Routing, tracking info. IMSI MSRN MSIDN TMSI Thơng s dch v LMSI Thơng tin thi t b ca thuê bao LAI / LA D li u xác th c Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 33 15:17:14 33
  34. HLR ( Home Location Registers ) Home Location Registers (HLR) b đ nh v th ư ng trú là c ơ s d li u tham chi u lưu gi lâu dài các thơng tin v thuê bao: IMSI MSISDN D li u Dch v ph c v thuê bao Dch v hn ch (vd: roaming, ) D li u xác th c Mobile Station Roaming Number (MSRN) Tracking ð a ch hi n hành VLR nu cĩ routing ð a ch hi n hành MSC nu cĩ info. LMSI (Local Mobile Sub. Identity) nu cĩ Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 34 15:17:14 34
  35. HLR ( Home Location Registers ) (2) HLR th c hi n ki m tra tính hp l ca MS và các dch v ph c v 1 HLR trong mng, cĩ th chia ra theo vùng ph c v Khơng cĩ kh năng chuy n mch (PC) Cĩ th đ nh v by kỳ trong mng SS7 Kt hp vi AuC AuC HLR Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 35 15:17:14 35
  36. AuC (Authentication Center) AuC: Trung tâm nh n th c Qun lý các thơng tin nh n th c và m t mã liên quan đ n t ng thuê bao d a trên m t khố bí m t Ki Khi đă ng ký thuê bao, khố nh n th c Ki đư c ghi nh vào Simcard c a thuê bao cùng v i IMSI Khố nh n th c Ki c ũng đư c l ưu gi trung tâm nh n th c A uC đ t o ra b ba thơng s c n thi t cho quá trình nh n th c và m t mã hố: S ng u nhiên RAND Mt kh u SRES đư c t o ra t Ki và s ng u nhiên RAND b ng thu t tốn A3. Khố m t mã Kc đư c t o ra t Ki và s ng u nhiên RAND b ng thu t tốn A8 Thu t tĩan mã hĩa data A5 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 36 15:17:14 36
  37. Quá trình xác th c: Ki m tra SRES Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 37 15:17:14 37
  38. To key và mã hĩa d li u Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 38 15:17:14 38
  39. EIR (Equipment Identity Register ) EIR Là cơ s d li u lưu tr s IMEI ca ME EIR ki m sĩat truy cp mng = cách tr v tr ng thái ca thuê bao ng vi IMEI ca mi ME thu c m t trong ba danh sách sau: Danh sách tr ng (While Listed): t c nĩ đư c quy n truy nh p và s d ng các d ch v đã đă ng ký. Danh sách xám (Grey Listed): t c là cĩ nghi v n/cĩ li và c n ki m tra. Danh sách đen (Black Listed): t c là b c m ho c b li khơng cho phép truy nh p vào m ng S dng EIR là tùy ch n Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 39 15:17:14 39
  40. GMSC (gateway MSC) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 40 15:17:14 40
  41. GMSC (gateway MSC) ð nh tuy n & kt ni cu c gi đi/đ n PSTN/ISDN GSMC truy cp đ n HLR đ tìm v trí ca thuê bao cn tìm (GMSC khơng cĩ HLR) S dng MSC đ cu hình nh ư GMSC Cĩ th cĩ nhi u hơn GMSC trên mng Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 41 15:17:14 41
  42. Tính cư c MSC/GMSC cĩ thuê bao kh i đ ng cu c gi ph i lưu thơng tin tính cư c CDR (Call Detail Record) S thuê bao S gi Th i gian gi Ngày gi gi ð nh tuy n cu c gi (if any) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 42 15:17:14 42
  43. OSS (Operation Subsystem) OSS cho phép tp trung vi c qu n lý, điu hành các mng GSM con, Bao gm: OMC (Operation and Maintenance Center) Ki m sĩat / phân b tài nguyên vơ tuy n cho các mng GSM con Ch ng th c & bo mt Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 43 15:17:14 43
  44. THƠNG TIN DI ð NG Ch ươ ng 3: GSM 1. Cu trúc tng quát mng GSM 2. Dch v mng GSM 3. Băng tn vơ tuy n mng GSM 4. Lp vơ tuy n 5. Mã hĩa ti ng và kênh trong GSM 6. Giao th c trong GSM 7. Ví d GSM: Global System for Mobile Telecommunication Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 44 15:17:14 44
  45. 2. Hat đ ng & dch v mng GSM Dch v th ai – Chuy n mch kênh Dch v d li u FAX- Tc đ thay đ i Dch v tin nh n (SMS) – ð nh v Dch v qu ng bá: Multicast Dch v truy cp data – Internet (IP based) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 45 15:17:14 45
  46. Teleservice Dch v th ai và cu c gi kh n cp và dch v khác Dch v th ai : Th ai và cu c gi kh n cp Th ai: Truy n ti ng nĩi và các tone báo hi u ca mng c đ nh Gi kh n cp Bt bu c đ i vi GSM Cĩ th th c hi n t Mobile mà ko cn SIM Cĩ th th c hi n trong tr ng thái máy đang b khĩa Dch v khác DTMF Dual Tone Multi-Frequency FAX: Gi, nh n SMS Short Message Service (Text based) SMS Broatcast: Gi SMS đ n tt c thuê bao Voice mail Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 46 15:17:14 46
  47. Bearer service Truy n d li u đ ng b Truy n d li u bt đ ng b Chuy n mch gĩi Th ai và d li u Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 47 15:17:14 47
  48. Dch v b xung SMS (Max 160 char) Chuy n cu c gi Ch n cu c gi Ư c lư ng cư c Gi cu c gi (call hold) Cu c gi ch (Call waiting) ðàm th ai hi ngh (3~6) Push To Talk (PTT) Caller ID Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 48 15:17:14 48
  49. Roaming Cho phép thuê bao GSM đi sang mng khác, nhà cung cp khác, nư c khác nh ưng vn gi nguyên dch v ca nhà cung cp đang s dng Cư c tính cho nhà cung cp đang s dng Cĩ th a thu n gi a các operators: T l thanh tĩan, ph ươ ng th c thanh tĩan, Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 49 15:17:14 49
  50. Dch v data Truy n data chu n vi tc đ 9.6 kbit/s Nu s dng “advanced coding” max =14,4 kbit/s Khơng đ cho ng dng Internet & multimedia HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data) S dng mt vài TS đ đ t tc đ cao hơn AIUR (Air Interface User Rate, 57.6 kbit/s using 4 slots, 14.4/TS) Ưu: ðơ n gi n, d s dng , ch t lư ng n đ nh Nh ư c: Khơng s dng đc th ai khi truy n data Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 50 15:17:14 50
  51. THƠNG TIN DI ð NG Ch ươ ng 3: GSM 1. Cu trúc tng quát mng GSM 2. Hat đ ng & dch v mng GSM 3. Băng tn vơ tuy n mng GSM 4. Lp giao di n vơ tuy n 5. Mã hĩa ti ng và kênh trong GSM 6. Giao th c trong GSM 7. Ví d Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 51 15:17:14 51
  52. 3. Ph vơ tuy n GSM: P-GSM (Primary) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 52 15:17:14 52
  53. 3. Ph vơ tuy n GSM: P-GSM (Primary) ARFCN: Absolute Radio-Frequency Channel Number Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 53 15:17:14 53
  54. 3. Ph vơ tuy n GSM: P-GSM (Primary) S dng băng tn th p cho uplink và băng tn cao cho downlink Mi băng tn là 25MHz, kh ang cách gi a uplink và downlink là 45MHz Băng tn Uplink t 890MHz – 915MHz Băng tn Downlink t 935MHz -960MHz Băng tn cho 1 sĩng mang là 200KHz hay 0.2MHz và 1 sĩng mang đ bo v băng thơng Tng s sĩng mang = (25-0.2)/0.2=124 Tn s Uplink: F u(n) = 890+0.2n Tn s Downlink: Fd(n) = F u(n) + 45 Trong đĩ n = ARFCN: Absolute Radio-Frequency Channel Number Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 54 15:17:14 54
  55. 3. Ph vơ tuy n GSM: E-GSM (Extended) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 55 15:17:14 55
  56. 3. Ph vơ tuy n GSM: E-GSM (Extended) B xung thêm 10MHz cho mi băng, S ARFCN ca P- GSM gi nguyên, thêm s ARFCN t 975-1023 Mi băng tn là 35MHz, kh ang cách gi a uplink và downlink là 35MHz Băng tn Uplink t 880MHz – 915MHz Băng tn Downlink t 925MHz-960MHz Băng tn cho 1 sĩng mang là 200KHz hay 0.2MHz và 1 sĩng mang đ bo v băng thơng Tng s sĩng mang = (35-0.2)/0.2=174 Tn s Uplink: Fu(n) = 890+0.2n (0<=n<=124 Fu(n) = 890+0.2(n-1024) (975<=n<=1023) Tn s Downlink: Fd(n) = F u(n) + 45 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 56 15:17:14 56
  57. 3. Ph vơ tuy n GSM: DCS-1800 Digital Communication System (DCS) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 57 15:17:14 57
  58. 3. Ph vơ tuy n GSM: DCS-1800 Th ư ng s dng cho Microcell trong Macrocell 2 băng tn 75MHz, kh ang cách 95MHz Uplink: 1710-1785Mhz Downlink: 1805-1880MHz Tng s sĩng mang (ARFCNs) = (75-0.2)/0.2=374 Uplink: F u(n)= 1710.2+0.2(n -512) (512<=n<=885) Downlink: Fd(n)=F u(n)+95 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 58 15:17:14 58
  59. 3. Ph vơ tuy n GSM: PCS-1900 Personal Communication System (PCS) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 59 15:17:14 59
  60. 3. Ph vơ tuy n GSM: PCS-1900 PCS-1900 s dng ti USA và cung cp dch v nh ư GSM 2 băng tn 60MHz, kh ang cách 80MHz Uplink: 1850-1910Mhz Downlink: 1930-1990MHz Tng s sĩng mang (ARFCNs) = (60 -0.2)/0.2=299 Uplink: F u(n)= 1850.2+0.2(n-512) (512<=n<=810) Downlink: Fd(n)=F u(n)+80 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 60 15:17:14 60
  61. Băng tn ca 1 vài mng thơng dng VMS Uplink: 906.4-914.4MHz + 1723.5-1736.7MHz Downlink: 951.4-959.4MHz + 1818.5-1831.7MHz Viettel Uplink: 898.4-906.4Mhz + 1736.7-1749.9MHz Downlink: 943.4-951.4Mhz + 1831.7-1844.9Mhz Vinaphone Uplink: 890.4-898.4MHz + 1710.1-1723.5Mhz Downlink: 935.4-943.4MHz + 1805.1-1818.5Mhz SFONE Uplink: 829-837MHz Downlink: 874-882MHz Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 61 15:17:14 61
  62. Bài tp 1) Ph tn s ca E-GS M nh ư sau: 880 915 925 960 a) Tính tn s uplink và downlink ca ARFCN 0, 1, 124, 875 và 1023? b) ðáng du các ARFCN này vào sơ đ trên? 2) Nhà cung cp dch v di đ ng s dng băng tn DCS-1800 đư c cp ARFCN t 601 đ n 625. Tính tn s th p nh t và cao nh t s dng cho uplinks? Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 62 15:17:14 62
  63. THƠNG TIN DI ð NG Ch ươ ng 3: GSM 1. Cu trúc tng quát mng GSM 2. Hat đ ng & dch v mng GSM 3. Băng tn vơ tuy n mng GSM 4. Lp giao di n vơ tuy n 5. Giao th c trong GSM 6. Mãhĩati ng và kênh trong GSM 7. Ví d Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 63 15:17:14 63
  64. 4.1 Kênh trong GSM Kênh v t lý trong GSM s dng c FDMA và TDMA. Mi sĩng mang đư c chia thành 8 timeslot Kênh vt lý trong GSM là 1 timeslot Kênh logic là các thơng tin truy n trong mt kênh v t lý. C user data và các thơng tin báo hi u đ u là các kênh logic. 1 kênh vt lý cĩ th h tr nhi u kênh logic 1 frame = 4.615ms 1 2 3 4 5 6 7 8 1 burst (cm) = 0.577ms or 156.25 bits Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 64 15:17:14 64
  65. Kênh logic TCH (Traffic Control Channel (CCH) (Signalling) Channel) TCH/F TCH/H BCH CCCH DCCH BCCH SCH FCCH PCH RACH AGCH NCH CBCH Up and down link SDCCH SACCH FACCH Up link only Down link only 65
  66. TCH Traffic channels (TCH): Point-to-point tươ ng ng vi B- ISDN, chi m 1 timeslot cho full rate, thơng th ư ng TS t 1 đ n 7 nu TS0 s dng cho control TCH/F (F: Full Rate): 13kbps voice or 9.6kbps data TCH/H(H: Haft rate): 6.5Kbps voice or 4.8kbps data 1 time slot (1 kênh vt lý ) h tr 1TCH/F ho c 2TCH/H Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 66 15:17:14 66
  67. BCH (Broatcast Channel) BCH là downlink và truy n trên TS0 FCCH (Frequency Control Channel) : gi đ n tt c MS trong cell burst tt c bit 0 đ tinh ch nh tn s ca downlink SCH (Synchronisation Channel) : Gi giá tr Frame Number, chính là clock ni ca BTS cùng vi mã nh n dng tr m gc (BSIC (Base Station Identity Code) BCCH (Broacast Control Channel): gi bn tin điu khi n và qu n lý tài nguyên vơ tuy n (tn s ca cell, thơng tin nhà cung cp), mã qu n lý v trí, 1 s message đ n tt c MS trong cell, 1 s message ch đ n các MS ri Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 67 15:17:14 67
  68. CCCH (Common Control Channel) CCCH truy n các thơng tin kt ni là point-to-multipoint downlink (BTS vài MS) và Uplink random access channel CBCH (Cell Broatcast Channel) : là kênh tùy ch n cho thơng tin chung. VD: Kt xe, gi dư i dng SMS PCH (Paging Channel) : Gi tín hi u đ thơng báo MS cĩ cu c gi. BTS riêng MS RACH (Random Access Channel): MS BTS đ yêu cu kênh t BTS or ch p nh n handover sang cell khác. CH request là gi đ tr li bn tin PCH AGCH (Access Grant Channel) : ch th kênh SDCCH đ n MS NCH (Notify Channel) : Báo MS cĩ incoming group or call broatcast Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 68 15:17:14 68
  69. Kênh logic (Tĩm tt) Kênh Hư ng ng dng Kt ni TCH Traffic TCH/F BTS ↔MS User data By Network khi cĩ CH TCH/H yêu cu t MS BCH FCCH BTS MS Carrier synchronization Th ư ng tr c Broatcast SCH Frame Synchronization CH BCCH General network info. Cell info ( hi n hành & k cn) CCCH RACH BTS MS Y/C SCCCH cho báo Multiaccess vi Common hi u slot Control Y/C TCH cho handover Channel AGCH BTS MS Xác nh n SDCCH & Th ư ng tr c TCH PCH Gi tín hi u đ thơng báo MS cĩ cu c gi Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 69 15:17:14 69
  70. Kênh logic (tĩm tt) Kênh Hư ng ng dng Kt ni DCCH SDC BTS M ðă ng ký/cp nh p v trí By Network khi cĩ Dedicated CH S Th tc điu khi n call yêu cu t MS Control SAC Control info gi a MS & Kt hp vi TCH Channel CH BTS trong khi gi & or SDCCH setup cu c gi FAC Trao đ i thơng tin ð/K By network or MS CH trong khi gi (*) (*) Fast Location bng bit S trong TCH (Stealing bit tron TCH) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 70 15:17:14 70
  71. Kênh Burst Time slot Multifra Burst Capacity type me /MF TCH TCH/F Normal any 26 frame 24 24x114/120=22.8k Traffic CH TCH/H 114bit 120ms 12 12x24/120=11.4k BCH FCCH FC TS0 trên 51 frame 5 Broatcast SCH S kênh 235.38m CH TS0/2/4/6 s 5 BCCH Normal 4 4x114/235.4=1.94k CCCH RACH RA TS0 trên 51 frame Min: 27 Common kênh 235.38m TB: 51 Control AGCH NormalTS0/2/4/6 s Min: 12 12x144/235.4=5.8k Channel PCH DCCH SDCCH Normal TS0/CH* 51 frame 4 4x114/235.4=1.94k Dedicated TS0/2/4/6 Control SACCH Nt 2 2x114/235.4=0.97k Channel Gi ng TS 26 frame 1 1x114/120=0.95k TCH FACCH Bit stolen Gi ng Gi ng TCH t TCH TCH (*/ )Cell dung lư ng th p/cao; :4 bursts/2multiframe~2burst/multiframe 71
  72. Th i gian phát/thu MS và BTS MS khơng th phát/thu đ ng th i: ðơ n gi n ph n cng MS Truy n dn MS  BTS là: Half-duplex MS phát burst tr 3 timeslot so vi BTS burst Tr này cho phép MS so sánh ch t lư ng tín hi u ca các cell k cn Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 72 15:17:14 72
  73. Time Advance (TA) BTS ph i bi t chính xác th i gian phát ca uplink đ tránh trùng lp frame Kh ang cách khác nhau gi a MS-BTS ph i đư c bù H th ng s d ng 6 bit đ xác đ nh giá tr c a TA, do v y TA s cĩ 64 giá tr trong kho ng t 0 đ n 63. Mi bư c giá tr đ i di n cho 1 chu kỳ bit (~3.69 µs). Sĩng đin t lan truy n vi v = c 1 step đ i di n cho kh ang cách 1.1km t MS BTS và quay v MS. 1 bư c giá tr TA ~ 550m do đĩ: Ti đa: 63x550 = 35.2 Hay Max=35km. (1/2 x (577 µs/156.25) x 63 x c =35km Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 73 15:17:14 73
  74. Time Advance (TA) (2) MS kh i đ ng phát Access Burst đư c phát mà khơng cĩ TA Guard Period ca AB 68.25 bit cho phép path delay ~ 37km BTS đo path delay, và gi giá tr TA qua SACCH MS s dng giá tr TA này cho tt c các burst Adaptive control BTS giám sát burst và tính delay ca các burst so vi TA hi n hành Nu giá tr delay > 1 chu kỳ bit thì gán TA mi qua kênh SACCH Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 74 15:17:14 74
  75. Cu trúc khung FDMA/TDMA Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 75 15:17:14 75
  76. F: Frame Phân cp frame MF: Multi Frame SF: Super Frame HF: Hyper Frame F MF SF HF 1 HF = 2048 SF = 3gi 28phút 53.76 giây Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 76 15:17:14 76
  77. Cm (Burst) TB Data S TSS Data TBGB Normal burst 3 57 1 26 1 57 3 8.25 Frequency Correction 3 142 fixed bit 3 8.25 Synchrinizati on Burst 3 39 data 64 TS 39 Data 3 8.25 Dummy burst 3 26 TS 3 8.25 Access burst 3 41 TS 36data 3 68.25 156.25bit / 0.5769ms TB (Tail Bit) (0,0,0) giúp equalizer xác đ nh đ u/cu i mu bit S (Stealing Flags): là bit cho bi t Burst là traffic or báo hi u TS (Training Sequence): là mu bi t tr ư c cho phép ư c lư ng đ c đim kênh truy n đ cài đ t tham s cho b equalizer GB (Guard Period): Tránh trùng gi a các burst 77
  78. Normal burst Data/voice TB Data S TSS Data TBGB 3 57 1 26 1 57 3 8.25 Tail Bit: (0,0,0) giúp Guard Period: Tránh equaliser xác đ nh trùng gi a các burst đ u/cu i mu bit Training Sequence: là mu bi t tr ư c cho phép ư c lư ng đ c đim kênh Stealling flags: set 1 dành truy n đ cài đ t tham sơ cho báo hi u cho b equaliser Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 78 15:17:14 78
  79. FB & SB Frequency Burst (FB): s dng đ đ ng b tn s ca MS. FB đư c phát đ nh kỳ trên kênh BCCH cho phép đ ng b TDMA cũng nh ư tinh ch nh tn s sĩng mang. MS cĩ th đ nh kỳ đ ng b vi BTS s dng FCCH 3 142 fixed bit 3 8.25 Synchronization Burst (SB) : Phát thơng tin cho phép MS đ ng b vi BTS. Phát s TDMA Frame, RFN, BSIC. Frame Number (FN) s dng counter 22 bit và s reset sau 1 hyperframe, (sau 2048x26x51 = 2715648 frames) 3 39 data 64 TS 39 Data 3 8.25 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 79 15:17:14 79
  80. Access burst Access Burst (AB): cho phép truy cp ng u nhiên ti RACH mà khơng cn báo tr ư c TB SS 36 TB GB 3 57 26 3 68.25 Dummy Burst (DB): Phát trên 1 tn s ca CA khi ko cĩ burst khác phát. S dng cùng kênh ca BCCH. Mc đích đ MS đo mc cơng su t ca tín hi u ca BCCH 3 26 TS 3 8.25 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 80 15:17:14 80
  81. Multiframe ða khung cung cp cơ ch đ mapping kênh logic thành kênh vt lý (TS) Multiframe là chu i liên tc ca Timeslot c th liên ti p nhau GSM s dng multiframe ca 26 và 51 TS Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 81 15:17:14 81
  82. Traffic Channel Multiframe: 26 frames Ánh x 3 kênh: TCH, SACCH, FACCH 24 TCH frame cho data 1 Associated Control cho báo hi u SACCH data IDLE/AC tr ng (IDLE) trong TH TCH/F, TH TCH/H, Mang kênh báo hi u SACCH ca na kia D li u ca SACCH phát bng cách s dng 1 na bit trong 8 burst liên tc bng cách “stealling” nh ng bit này t TCH, khi đĩ SF ca Normal Burst đư c set FACCH th c hi n = cách steal TCH slot khi cĩ yêu cu Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 82 15:17:14 82
  83. Control Channel Multiframe: 51 frames Mapping các kênh sau: Downlink: FCCH, SCH, BCCH, CCCH (PCH+AGCH) Uplink: RACH Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 83 15:17:14 83
  84. THƠNG TIN DI ð NG Ch ươ ng 3: GSM 1. Cu trúc tng quát mng GSM 2. Hat đ ng & dch v mng GSM 3. Băng tn vơ tuy n mng GSM 4. Lp giao di n vơ tuy n 5. Mã hĩa ti ng và kênh trong GSM 6. Giao th c trong GSM 7. Ví d Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 84 15:17:14 84
  85. Tng quan Các kh i liên quan gi a phát – thu trong GSM Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 85 15:17:14 85
  86. Tng quan: Phát Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 86 15:17:14 86
  87. Mã hĩa ti ng Áp lc khí Dao đ ng Mi ng/mũi phát t ph i thanh qu n ra âm thanh Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 87 15:17:14 87
  88. Mã hĩa ti ng (2) GSM s dng điu ch s do đĩ, Th ai (voice) ph i chuy n sang tín hi u s Coder/decoder ph i hat đ ng cùng chu n PSTN s dng PCM: ly mu 125 µs, tc đ 1 kênh là 64kbps Tc đ ca PCM ko phù hp cho vơ tuy n vì Y/C BW cao GSM s dng mã hĩa da trên : Âm hu thanh (Voice) & âm vơ thanh (unvoice). Voice mang tính tu n hịan và cĩ chu kỳ ~ 20ms; unvoice khơng mang tính tu n hịan (gi ng noice) Ti ng nĩi cĩ dng sĩng đ c bi t Ti ng nĩi ng ư i: 12KHz Th ai: 300Hz đ n 3400Hz Tai ng ư i nghe: 20Hz~20KHz Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 88 15:17:14 88
  89. Ch c năng ca b mã hĩa ti ng Speech detector Speech Control Channel A/D encoder Process coder Background noice Speech detector: ðánh du nh ng kh i cĩ ti ng nĩi Speech encoder: Mã hĩa ti ng t tín hi u A/D Background noice: Gi ch đ “Silent suppression” Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 89 15:17:14 89
  90. Ch c năng ca b gi i mã ti ng Ni suy kh i ti ng Tai Channel Control Speech nghe coder Process decoder To Background noice Ni suy khung ti ng: Thay th khung mt khi truy n (bng khung tt cu i cùng) Speech decoder: Nh n tín hi u tc đ 13kbps To background noice: To nhi u nn t khung nhi u Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 90 15:17:14 90
  91. Mã hĩa ti ng trong GSM Analog 36+36+188 = 260bit/20ms = 13kbps Speech ADC 20ms LPC-RPE coder 8KHz x 13bit 160 sample 13kbps 64kbps Log-Linear RPE188bit LPC36bit convertor LTP36bit TRAU at BSC or MSC Channel coding Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 91 15:17:14 91
  92. - + 36 bit LPC Filter 36 bit Lc tng LTP hp 20ms speech Exitation 188 bit Analysis 1. LPC Linear Prediction Coding B lc d đĩan tuy n tính 2. LTE: Long-Term Prediction B lc d đĩan th i gian dài: Tính chu kỳ pitch và đ li pitch 4 ln, mi ln 5ms cung cp 7 và 2 bit cho h s pha và khuy ch đ i 4x(2+7)=36 bit 3. RPE Regular Pulse Excitation Coding: Mã hĩa kích thích bng xung đ u Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 92 15:17:15 92
  93. Tham s b lc Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 93 15:17:15 93
  94. Tham s b lc Bit/5ms Bit/20ms LPC 8 Tham s 36 Tham s tr 7 28 LTP Khuy ch đ i 2 8 Pha ca băng ph 2 8 RPE Biên đ cc đ i 6 24 13 mu 39 156 Tng cng 260 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 94 15:17:15 94
  95. Mã hĩa kênh ð tái to li ti ng, BER ph i nh hơn 0.1% Kênh vơ tuy n, BER thơng th ư ng là 1% Ph i mã hĩa đ sa li 2 ph ươ ng pháp sa li Sa li tr ư c (Forward Error Correction Sa li sau (Backward Error Correction) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 95 15:17:15 95
  96. Mã hĩa kênh Sa li sau (Automatic Repeat reQuest ARQ) Khơng phù hp cho voice Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 96 15:17:15 96
  97. Mã hĩa kênh Coding đư c đư a thêm vào data bit Cĩ kh năng phát hi n li và sa li mà khơng cn ph i truy n li Phù hp cho tho i Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 97 15:17:15 97
  98. Mã hĩa Kênh: Mã kh i B xung thêm lư ng thơng tin thích hp đ cĩ th tách và sa li Thơng tin B xung Gi đi 0 000 0000 1 111 1111 Kh i mã 0000 s đúng v i 0 và 1111 s đúng v i 1. T l là 1:4, b o v s x y ra nh ư sau: Thu đư c: 0000 0010 0110 0111 1110 Quy t đ nh: 0 0 x 1 1 Riêng c m 0110 khơng xác đ nh đư c c th , tr m 0111 và 1110 đư c phát hi n là l i và cĩ th s a Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 98 15:17:15 98
  99. Mã hĩa Kênh: Mã xo n GSM s dng mã block & mã xo n (convolution) Viterbi M bit input , N bit output, n>m Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 99 15:17:15 99
  100. Mã hĩa Kênh 456 bit/20ms =22.8kbps (data of 4 timeslot) 260bit/20ms 78 bit ít quan tr ng (0 mã hĩa) 4 tailbit Mã tích Interleave LPC-RPE 78 bit quan tr ng ch p tc đ 3 1/2 378 bit parity 50 bit rt quan tr ng bit 53 bit 53+78+4=135 bits Mơ hình mã hĩa này cho phép sa sai nh ng block li nh ưng khơng quá ph c tp đ đơ n gi n ph n cng cho MS Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 100 15:17:15 100
  101. Interleaving (Ghép xen) Mã hĩa kênh cho phép sa li nu li là ng u nhiên Th c t, kênh truy n vơ tuy n, li cĩ th xy ra thành cm cho nhi u burst liên ti p nhau nu truy n theo th t Ghép xen, to ra mơ hình gi ng u nhiên gi a các timeslot trong multiframe Block cn phát 1 2 3 4 5 6 Interleaving phát 1 5 2 6 3 4 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 101 15:17:15 101
  102. Interleaving: Block 456bit/20ms sau khi mã hĩa kênh Interleaving 456bit chia thành 8x57 bit (8 block) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 102 15:17:15 102
  103. Interleaving: Bit Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 103 15:17:15 103
  104. ðiu ch s trong GSM GSM s dng điu ch GMSK (Gaussian minimum shift keying) Phase thay đ i liên tc Cho ph tn hi u qu Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 104 15:17:15 104
  105. ðiu ch s trong GSM GMSK using a Gaussian filter Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 105 15:17:15 105
  106. Summary Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 106 15:17:15 106
  107. THƠNG TIN DI ð NG Ch ươ ng 3: GSM 1. Cu trúc tng quát mng GSM 2. Hat đ ng & dch v mng GSM 3. Băng tn vơ tuy n mng GSM 4. Lp giao di n vơ tuy n 5. Mã hĩa ti ng và kênh trong GSM 6. Giao th c trong GSM 7. Ví d Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 107 15:17:15 107
  108. THƠNG TIN DI ð NG 6. Giao th c trong GSM 6.1 Mơ hình ISO 7 lp 6.2 GSM Protocol layers 6.3 Cp nh p v trí 6.4 Mobile Terminated Call 6.5 Mobile Originated Call 6.6 Handover Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 108 15:17:15 108
  109. Review: SS#7 vs OSI OSI 7 Layers SS#7 Application INAP, MAP, IS-41 TCAP, CAP, ISUP Data Presentation Section Host layers Host Segment Transport Protocols Protocols Package Network MTP3+SCCP Frame Data link MTP2 Media layers Media Bit Physical MTP1 Network 1) Ti sao ph i phân chia thành nhi u layer ? Giao th c là gì? 2) Ti sao là 7 lp? 6 ho c 9 lp cĩ đư c khơng? Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 109 15:17:15 109
  110. Mơ hình ISO 7 Layers: Truy cp dch v Mi lp Y/C dch v t lp dư i, 1 lp cung cp n service Mi service là entity, mi entity truy su t qua đim truy cp dch v (Service Access Point SAP). Mi SAP cĩ 1 duy nh t nh n dng SAPI Ch ươ ng 3: GSM Trang 110 110
  111. Call processing SMS Supplementary Services LAPDm Logical channels TDMA frame Physical channels Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 111 15:17:15 111
  112. GSM Protocol cho báo hi u Radio interface SS HLR MM + CM MSC VLR RR BSC BTS SS (Supplementary Services MM: Mobile Management LAPDm CM: Call Management (CC, SMS) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 112 15:17:15 RR: Radio Resource 112
  113. Cu trúc khung ca LDAPm và LDAP LAPDm: m: Modifed from LDAP SAPI N(S) N(R) ADDRESS CONTROL INFORMATION 0-21 OCTETS LAPD: Link Access Protocol D-channel FLAG ADRESS CONTROL INFORMATION 0 – 260 OCT FCS FLAG SAPI TEI N(S) N(R) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 113 15:17:15 113
  114. LDAPm LAPDm: m: Modifed from LDAP SAPI N(S) N(R) ADDRESS CONTROL INFORMATION 0-21 OCTETS Khơng s dng c B qua ki m tra li (Th c hi n lp vt lý) SAPI (Service Access Point Identifier) SAPI=0 for signaling SAPI=3 for SMS SAPI=62 for OAM (Operation And Maintenance) SAPI=63 for layer 2 management on the Abis interface Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 114 15:17:15 114
  115. MTP2 MTP2: Message Transfer Part Level 2: Là 1 ph n ca SS#7. Ch c năng chính: ð m bo đ tin cy bao gm phát hi n và khơi ph c li. Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 115 15:17:15 115
  116. GSM Protocol layers cho báo hi u Um Abis A MS BTS BSC MSC CM CM MM MM BSSAP RR’ BSSAP RR RR’ BTSM BTSM SS7 LAPD m LAPD LAPD SS7 LAPD m radio radio PCM PCM PCM PCM 16/64 kbit/s 64 kbit/s / 2.048 Mbit/s Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 116 116
  117. GSM Protocol layers cho báo hi u CM (Connection Management) : ðK cu c gi, SMS và dch v b xung MM (Mobility Management): ðă ng ký, xác th c, qu n lý v trí và handover RR (Radio Resource Management) : Ch n/duy trì/b kênh vơ tuy n; điu khi n ch t lư ng truy n dn vơ tuy n LAPDm (“Link Access Protocol D -channel” modified) : S dng phiên bn ca giao th c ISDN LAPD cĩ sa đ i BTSM (Base Transceiver Station Management) : Bn tin ki m sĩat tài nguyên vơ tuy n gi a BSC và BTS BSSAP (Base Station System Application Part) : ðiu khi n gi a BSC và MSC Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 117 15:17:15 117
  118. GSM Protocol layers cho báo hi u BSC TRAU LAPD TS1 OAM Speech TS Transcoding Speech TS MSC CCS7 TS CCS7 TS X.25 TS2 X.25 TS2 OMC PCM LINK PCM LINK Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 118 15:17:15 118
  119. GSM Protocol layers cho báo hi u MS NSS CM CM M A P MM BTS BSC MM O BSSAP T R O BSSAP A R D B C R A S DTAP/ M R T S A M A M BSSMAP A P P L P L SCCP SCCP SCCP A A MTP3 MTP3 MTP3 P P D D MTP2 MTP2 MTP2 MTP1 Um A bis A Interface Interface Interface Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 119 15:17:15 119
  120. Activities Bt Mobile (IMSI attach) Tt Mobile (IMSI detach) Qu n lý di đ ng Cp nh p v trí Kh i to cu c gi (Call originated) Nh n cu c gi (Mobile terminated) ðo cell và handover Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 120 15:17:15 120
  121. Bt Mobile (IMSI attach) 1. Mobile ch n BTS tt nh t (cơng su t phát) 2. Mobile gi IMSI đ n MSC 3. MSC/VLR đư c cp nh p t HLR 4. D li u thuê bao bao gm v trí hi n hành đư c cp nh p vào VLR 5. MSC/HLR th c hi n xác th c s dng Ki 6. EIR ki m tra tr ng thái máy (white, grey, black listed) Tùy ch n Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 121 15:17:15 121
  122. Tt Mobile (IMSI detach) 1. Mobile thơng báo MSC vêc tt máy 2. HLR lưu v trí cu i cùng ca Mobile 3. VLR ghi nh n Mobile khơng tn ti trên mng 4. Mobile tt máy Nu Mobile tt máy đ t xu t (tháo pin) thì sao ? Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 122 15:17:15 122
  123. Cp nh p v trí Mobile 1. T đ ng cp nh p v trí: khi Mobile di chuy n sang v trí mi 2. Cp nh p v trí đ nh kỳ: Ki m tra mobile vn đang hat đ ng trong mng 3. Cp nh p v trí hi n ti vào VLR 4. Nu di chuy n sang MSC/VLR thì thơng báo HLR Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 123 15:17:15 123
  124. Location update fom mobile Mobile looks for BCCH after switching on RACH send channel request AGCH receive SDCCH SDCCH request for location updating SDCCH authenticate SDCCH authenticate response SDCCH switch to cipher mode SDCCH cipher mode acknowledge SDCCH allocate TMSI SDCCH acknowledge new TMSI SDCCH switch idle update mode 124
  125. Mobile nh n cu c gi (MTC) Khi Mobile nh n cu c gi t mng khác PSTN đ nh tuy n cu c gi đ n GMSC Tìm VLR hi n hành t HLR Mobile Subscriber Roaming Number đư c gi ti GMSC GSC đ nh tuy n cu c gi ti đúng MSC/VLR Cu c gi ni mng HLR cung cp MSC/VLR hi n hành VLR cung cp v trí (LA) ca Mobile BSS tìm Mobile trong LA Mobile tr li và BSS cung cp băng tn vơ tuy n cho BTS, MS đ nh n cu c gi Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 125 15:17:15 125
  126. ð nh tuy n cu c gi t PSTN đ n Mobile Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 126 15:17:15 126
  127. MSRN : The mobile Mobile Terminated Call (MT) station roaming number 1: calling a GSM subscriber 2: forwarding call to GMSC 3: signal call setup to HLR 4, 5: get routing info (MSRN) from VLR 6: forward routing info to GMSC 7: route call to current MSC 8, 9: get current status of MS (LAI+TMSI) 10, 11: paging of MS in location area 12, 13: MS answers paging and authentication request 14, 15: security checks 16, 17: set up connection Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 127 127
  128. MT: Channel activities at radio interface Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 128 15:17:15 128
  129. MT: Channel activities at radio interface (2) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 129 15:17:15 129
  130. Mobile kh i to cu c gi Khi Mobile kh i to cu c gi: BSS xác đ nh lai cu c gi: Th ai Gi kh n cp Dch v cng thêm? NSS xác đ nh nơi gi đ n: Mobile đ n Mobile cùng PLMN Mobile đ n Mobile khác PLMN Mobile đ n s mng c đ nh MSC/GMSC đ nh tuy n cu c gi và x lý báo hi u Nu mobile gi sang mng khác, MSC s đ nh tuy n cu c gi đ n GMSC đ chuy n sang gateway thích hp Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 130 15:17:15 130
  131. Mobile Originated Call (MO) 1, 2: connection and authentication request 3, 4: security check 5-8: check resources (free circuit) 9-10: set up call Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 131 15:17:15 131
  132. MO: Channel activities at radio interface (1) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 132 15:17:15 132
  133. MO: Channel activities at radio interface (2) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 133 15:17:15 133
  134. Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 134 15:17:15 134
  135. ðo lư ng Cell và Handover Mobile di chuy n và giám sát cơng su t tín hi u t 6 Cell li n k BSS xác đ nh khi nào cn chuy n giao da vào đo lư ng cell và ti traffic ca các cell k cn Handover cĩ th : Kênh khác trong cùng 1 cell Cell mi, cùng BSC Cell mi, BSC mi Cell mi, MSC/VLR mi Mobile ch liên lc vi 1 cell ti 1 th i đim Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 135 15:17:15 135
  136. ðo lư ng Cell và Handover Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 136 15:17:15 136
  137. ðo lư ng Cell và Handover Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 137 15:17:15 137
  138. Th tc Handover Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 138 15:17:15 138
  139. THƠNG TIN DI ð NG Ch ươ ng 3: GSM 2G 1. Cu trúc tng quát mng GSM 2. Hat đ ng & dch v mng GSM 3. Băng tn vơ tuy n mng GSM 4. Lp vơ tuy n 5. Mã hĩa ti ng và kênh trong GSM 6. Giao th c trong GSM 7. Ví d GSM: Global System for Mobile Telecommunication Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 139 15:17:15 139
  140. 7. T BTS, Anten Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 140 15:17:15 140
  141. 7. Sectors Vơ hư ng (Omni) Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 141 15:17:15 141
  142. 7. Sectors Sĩng mang cĩ băng thơng là 200KHz 1cell = 1sector, chính là h ư ng phát c a anten Lý thuy t: Anten (BTS) đ t tâm hình lc giác đ u Th c t: BTS đ t ti đim giao nhau gi a 3 hình l c giác li n k Mi hình l c giác là 1 cell hay 1 sector 1site = 1 tr m BTS , 1 BTS cĩ các cu hình cho 1, 2, 3 sector 1 sector cĩ th cĩ 1, 2, 3, 4 (n) b thu phát (TRX) 1TRX s dng 1 sĩng mang Trong WCDMA 1 sector cĩ th cĩ nhi u cell. Các cell trên các sector này s cĩ các t n s khác nhau. Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 142 15:17:15 142
  143. 7. Tính tĩan vùng ph sĩng (Planning) S tr m BTS ph thu c vào: ða hình Khu dân c ư Khu Vc 1 ðc đim dân c ư Kinh phí (if any) Khu Vc 3 Thơng th ư ng cĩ ph n mm chuyên dng đ mơ ph ng và tinh tĩan Khu Vc 2 Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 143 15:17:16 143
  144. 7. Cu hình BTS 1 site = 1 BTS, 1 BTS cĩ th cĩ nhi u tr m phát (TRX) và cĩ th cĩ nhi u sector Cu hình BTS th ư ng đư c vi t dư i dng: (S TRX) /(S TRX) /(STRX) Sector1 Sector2 Sector3 VD: BTS cĩ cu hình 1/1/1 : BTS này cĩ 3 sector, mi sector cĩ 1TRX BTS cĩ cu hình 1/2/1 là BTS cĩ cu hình 3 sector, sector 1 và sector 3 cĩ 1 TRX, sector 2 cĩ 2 TRX BTS cĩ cu hình 1/12: BTS s dng anten Omni (Vơ hư ng) cĩ 12 TRX Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 144 15:17:16 144
  145. 7. BTS: Dung lư ng BTS s kt ni v BSC bng lu ng E1 Mt TRX s dng 1 ARFCN. 1ARFCN s cĩ 8Timeslot (TS) 1 TS (#0) dành cho báo hi u 1 TS ph c v 1 user cho TCH/F và 2 user cho TCH/H Ph i cĩ ít nh t 1 BCCH trong 1 cell ( 1TRX) VD1 : Cell ch cĩ 1 TRX: TS0: Báo hi u: TS1~7: TCH/F, TCH/H, SACCH VD2: Cell 4 TRX: TS0: Báo hi u cho nhĩm: FCCH, SCH, BCCH, CCCH 2TS: báo hi u: SDCCH, SACCH 29TS: TCH/F, TCH/H, SACCH Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 145 15:17:16 145
  146. 7. BTS: Dung lư ng Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 146 15:17:16 146
  147. 7. TRX và TS th ai Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 147 15:17:16 147
  148. Cơng xu t phát BTS Power Class (Th ư ng 5~7) MS Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 148 15:17:16 148
  149. ð nh y b thu Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 149 15:17:16 149
  150. Tĩm tt Mơ t ch c năng tng quát mng GSM Các dch v GSM cung cp Tính đư c băng tn uplink/downlink Phân bi t kênh vt lý & kênh logic, frame, multi-frame Mơ t ch c năng kênh d li u và kênh điu khi n Th tc Bt / tt mobile Th tc modile nh n cu c gi / mobile kh i to cu c gi Th tc cp nh p v trí ca mobile Q &A ? Thơng Tin Di ð ng Ch ươ ng 4: GSM Trang 150 15:17:16 150