Tài liệu Tổng quan hệ thống gsm ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

TỔNG QUAN HỆ THỐNG GSM Lecturer: M.Eng. P.T.A. Quang Nội dung      Giới thiệu thông tin di động và GSM Cấu trúc hệ thống GSM Kênh truyền Sơ đồ khối thu phát và điều chế trong GSM Quy hoạch tần số Giới thiệu  Lịch sử:    1G: hệ thống thông tin tương tự, dịch vụ hạn chế và không cho phép roaming 2G (GSM): hệ thống thông tin số tăng cường băng thông và chất lượng dịch vụ. Nhu cầu Internet  2.5G (GPRS). Ngoài ra còn có chức năng định vị, tin nhắn, các hệ thống báo hiệu 3G: cải tiến công nghệ vô tuyến nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ Giới thiệu 3500 Subscribers (Millions) Global mobile-phone subscribers hit 3B (Oct 08) 3000 2500 Global mobile-phone subscribers hit 2B (Oct 05) 2000 1500 More mobiles than fixed phones in France (Oct 01) 1000 1000 UMTS 250 Million 400 500 1997 11/12/2012 2000 2003 [email protected] 2005 2007 UMTS 4 100 Million 2008 Cấu trúc hệ thống GSM  Mạng GSM được chia làm 2 hệ thống:   Hệ thống chuyển mạch (switching system-SS) Hệ thống trạm gốc (base station system-BSS)  SS thực hiện việc xử lí cuộc gọi và các chức năng liên quan đến thuê bao: Mobile services switching center (MSC) – trung tâm chuyển mạch di động Home Location Register (HLR) – bộ ghi vị trí thường trú Visitor Location Register (VLR) – bộ ghi vị trí tạm trú Authentication Center (AUC) – trung tâm nhận thực Equipment Identity Register (EIR) – bộ ghi nhận dạng thiết bị  BSS thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn vô tuyến: Base Station Controller (BSC) Base Transceiver Station (BTS) Cấu trúc hệ thống GSM Các thành phần SS và BSS  SS gồm:       MSC: thực hiện chức năng chuyển mạch HLR: trung tâm dữ liệu lưu trữ toàn bộ thông tin của các thuê bao trong mạng VLR: chứa thông tin của các thuê bao trong vùng phục vụ của MSC VLR chứa 1 phần thông tin của HLR AUC: cấp phép cho các thuê bao sử dụng mạng, kết nối với HLR EIR: thông tin thiết bị  chặn cuộc gọi từ các thiết bị mất cắp BSS gồm   BSC: quản lý chức năng thông tin vô tuyến trong mạng GSM: handover, cấp phát tần số, thông tin cấu hình cell BTS: điều khiển truyền thông vô tuyến với các MS. BSC điều khiển 1 nhóm BTS Trung tâm giám sát mạng (NMC)   Operation and Maintenance center (OMC): là trung tâm giám sát kết nối với MSCs và BSCs qua mạng X.25 hoặc TCP/IP Network Management Center (NMC): NMC tập trung giám sát toàn bộ hệ thống trong thời gian dài, trong khi OMC tập trung giám sát thời gian ngắn và địa phương GSM-TDMA/FDMA Cấu trúc burst (4 loại) Normal burst: truyền thông tin  TB CD S TS S CD TB GP 3 57 1 26 1 57 3 8.25 TB (tail bits): đánh dấu bắt đầu và kết thúc của burst gồm các bit 0 CD (coded data): thông tin người dùng S (stealing flag): cờ chiếm, báo hiệu burst bị FACCH chiếm TS (training sequence): chuỗi huấn luyện, dùng cho đầu thu ước lượng kênh truyền GP (guard period): khoảng bảo vệ giữa 2 burst liên tiếp • Access burst: khi MS truy cập kênh lần đầu TB SS CD TB 8 41 36 3 SS (synchronisation sequence): chuỗi bit huấn luyện dài GP 68.25 Cấu trúc burst  Frequency Correction Burst: tất cả các bit =0 TB Fixed bits 3 TB GP 3 8.25 142 • Synchronization Burst: burst đầu tiên mà MS giải điều chế  TS dài 64 bit TB CD TS CD TB GP 3 39 64 39 3 8.25 Cấu trúc khung 1 hyperframe = 2048 superframes = 2715648 TDMA frames 0 1 2 …… 3 2044 2045 2046 2047 3 h 28 min 53.76 s 1 superframe = 51 (26 Frames) multiframes OR 26 (51 Frames) multiframes 6.12 s 0 1 0 2 ………. 3 47 48 ………. 1 49 24 50 25 26 * 51 = 1326 TDMA Frames 1 trafic multiframe = 26TDMA frames T0 T1 … T1 S .. ms 1 120 T1 … 2 .. 0 T2 4 1 control multiframe = 51TDMA frames I 1 slot burst … T1 T2 T3 . T0 ... 577 µs 6 … .. 7 TDMA Frame … T4 T4 T5 .. 235.4 8 9ms0 4.615 ms Kênh truyền      Tần số Các vấn đề truyền sóng vô tuyến Giải pháp Kênh vật lí và kênh logic Kênh lưu lượng và kênh báo hiệu Tần số Các vấn đề truyền dẫn   Suy hao: phụ thuộc vào khoảng cách giữa Tx và Rx ngay cả khi không có vật cản. Shadowing: xảy ra khi có vật cản giữa BTS và MS làm giảm tín hiệu thu. Khi MS di động, mức tín hiệu sẽ dao động phụ thuộc vào các vật cản giữa MS và BTS Các vấn đề truyền dẫn   Carrier to interference C/I: xảy ra do tái sử dụng tần số. (can nhiễu đồng kênh) Carrier to adjacent C/A: xảy ra do các sóng mang kề cận tác động lên nhau (can nhiễu cận kênh) Các vấn đề truyền dẫn  Suy hao đa đường (multipath fading): xảy ra khi có nhiều hơn 1 đường truyền phát giữa MS và BTS  có nhiều hơn 1 tín hiệu tại đầu thu   Rayleigh fading Time dispersion (tán xạ thời gian) Các vấn đề truyền dẫn  Rayliegh fading: xảy ra khi vật cản nằm gần đầu thu. Tín hiệu thu là tổng của nhiều tín hiệu khác nhau về pha và biên độ. Các vấn đề truyền dẫn  Time dispersion:   tín hiệu phản xạ đến từ vật thể nằm xa anten thu. Gây ra ISI Các vấn đề truyền dẫn  Time alignment:  MS được cấp 1 timeslot để truyền thông tin đến BTS. Nếu lượng thông tin đó tràn sang slot kế cận  can nhiễu