Công nghệ GSM tổng hợp(xem hiểu liền)hihihihi

TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

1.GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM
• Định nghĩa GSM
GSM(Global System of Mobile Communication): mạng thông tin di động toàn cầu-GSM là tiêu chuẩn chung cho các thuê bao di động di chuyển giữa các vị trí địa lý mà vẫn giữ được liên lạc
• Các mạng GSM ở Việt Nam:
Ở Việt Nam và các nước trên thế giới mạng điện thoại GSM vẫn chiếm đa số,Việt Nam có 3 mạng điện thoại GSM đó là:
Vietel : với 5 đầu số 097,098,0166,0168,0169
Vinaphone: với 4 đầu số 091,094,0123,0125
Mobiphone: với 5 đầu số 090,093,0121,0122,0126
• Công nghệ của mạng GSM
Các mạng điện thoại GSM sử dụng công nghệ TDMA(Time Division Multiple Access) : đa truy cập phân chia theo thời giannhằm phân chia thời gian sử dụng mỗi kênh cho nhiều người dùng.
Giải thích: đây là công nghệ cho phép 8 máy di động có thể sử dụng chung 1 kênh để đàm thoại nghĩa là lần lượt từng máy thu phát sau đó ngưng lại để các máy khác thu phát,mỗi máy sẻ sử dụng 1/8 khe thời gian(TS=1 kênh) để truyền và nhận thông tin.
• Công nghệ CDMA
Khác với công nghệ TDMA của các mạng GSM là công nghệ CDMA(Code Division Multiple Access : đa truy cập phân chia theo mã) của các mạng như:
Vietnamobile( tên mới là HT mobile) : sử dụng đầu số 092
Sphone : sử dụng đầu số 095
EVN.Telecom(điện lực) : sử dụng đầu số 0962,0963,0968
Beeline : sử dụng đầu số 0199
Giải thích: công nghệ CDMA sử dụng mã số cho mỗi cuộc gọi và nó không sử dụng một kênh để đàm thoại như công nghệ TDMA mà nó sử dụng cả một phổ tần(nhiều kênh cùng lúc) vì vậy công nghệ này có tốc độ truyền dẫn tín hiệu cao hơn công nghệ TDMA(đa truy cập phân chia theo thời gian).
• Cấu trúc cơ bản của mạng di động
Mỗi mạng điện thoại di động có nhiều tổng đài di động MSC(Mobile Service Switching Center) ở các khu vực khác nhau(ví dụ như tổng đài miền Bắc,tổng đài miền Trung,tổng đài miền Nam) và mỗi tổng đài có nhiều trạm thu phát vô tuyến gốc BTS(Base Transceiver Station)



Chú thích:
MS ( Mobile Station) : máy di động
BTS ( Base Transceiver Station) : trạm thu phát gốc
BSC (Base Station Controller) : bộ điều khiển trạm gốc
MSC (Mobile Service Switching Center) : tổng đài di động( trung tâm chuyển mạch di động)
BSS ( Base Station Subsystem) : phân hệ trạm gốc
PSTN ( Public Switch Telephone Network) : mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
PLMN (Public Land Mobile Network ) : mạng di động mặt đất công cộng
ISDN (Integrated Service Digital Network) : mạng số đa dịch vụ
PSPDN(Packet Switch Public Digital Network) : mạng số công cộng chuyển mạch gói
CSPDN (Channel Switch Public Digital Network) : mạng số công cộng chuyển mạch kênh





















NMS (Network Management Subsystem) : phân hệ quản lý mạng
MS ( Mobile Station) : máy di động
-BSS ( Base Station Subsystem) : phân hệ trạm gốc
+BTS(Base Transceiver Station) : trạm thu phát gốc
+ BSC( Base Station Controller ) : bộ điều khiển trạm gốc
+TRAU(Transcoder Rate Adaptor Unit) : đơn vị thích ứng tốc độ và chuyển mã
-SS ( Switching Subsystem) : phân hệ chuyển mạch
+MSC (Mobile Service Switching Center) : tổng đài di động
+VLR (Visitor Location Register) : bộ ghi định vị tạm trú
+HLR (Home Location Register) : bộ ghi định vị thường trú
+GMSC (Gate Mobile Service Switching Center) : tổng đài di động cổng
+AUC (Authentication Center) : trung tâm nhận thực
+EIR (Equipment Identification Register) : bộ ghi nhận dạng thiết bị

PSTN ( Public Switch Telephone Network) : mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
PLMN (Public Land Mobile Network ) : mạng di động mặt đất công cộng
ISDN (Integrated Service Digital Network) : mạng số đa dịch vụ
PSPDN(Packet Switch Public Digital Network) : mạng số công cộng chuyển mạch gói
CSPDN (Channel Switch Public Digital Network) : mạng số công cộng chuyển mạch kênh
• Băng tần của GSM 900Mhz
-Nếu bạn đang sử dụng thuê bao di động mạng Vietel(097,098,0166,0168,0169),Vinaphone(091,094,0123,0125),Mobilephone(090,093,0121,0122,0126) là bạn đang sử dụng công nghệ GSM
Công nghệ GSM được chia làm 3 băng tần:
-Băng tần GSM 900Mhz
-Băng tần GSM 1800Mhz
-Băng tần GSM 1900Mhz
-Tất cả các mạng điện thoại GSM ở Việt Nam(Vietel,Vinaphone,Mobilephone) hiện đang sử dụng ở băng tần 900Mhz và 1800Mhz,các nước trên thế giới sử dụng băng tần 900Mhz,Mỹ sử dụng băng tần 1900Mhz
-Tất cả các mạng điện thoại CDMA(Vietnamobile,EVN-Telecom,Sphone,Beeline) ở Việt Nam hiện nay sử dụng băng tần ở 800Mhz




-Với băng tần GSM 900Mhz : Điện thoại di động thu tín hiệu ở dải sóng 935960Mhz và phát tín hiệu ở dải sóng 890915Mhz
- Khoảng cách đường lên(MS phát-BTS thu) và đường xuống(BTS phát-MS thu) của băng GSM 900Mhz luôn là 45Mhz
-Độ rộng mỗi kênh trong GSM 900Mhz là 200Khz=0.2Mhz
-Khi MS thu tín hiệu từ đài phát(BTS) trên một tần số nào đó(nằm trong dãi 935960Mhz) thì nó sẻ trừ đi 45Mhz để lấy ra tần số phát.
• Băng tần GSM 1800Mhz




-Với băng tần 1800Mhz,điện thoại thu tín hiệu(BTS phát-MS thu) ở dải sóng 18051880Mhz và phát tín hiệu(MS phát-BTS thu) ở dải sóng 17101785Mhz
-Khoảng cách đường lên(MS phát-BTS thu) và đường xuống(BTS phát-MS thu) của băng tần GSM 1800 là 95Mhz
-Độ rộng kênh là 200Khz=0.2Mhz
-Khi MS thu tín hiệu từ đài phát(BTS) trên một tần số nào đó (nằm trong dải 18051880Mhz ) thì nó sẻ trừ đi 95Mhz để lấy ra tần số phát.
Nhận xét:
-Băng tần GSM 900Mhz và GSM 1800Mhz thực chất là giống nhau
-
Đặc trưng GSM 900Mhz GSM 1800Mhz
-Băng tần 890960Mhz 17101880Mhz
-Số kênh tần 124 kênh 374 kênh
-Độ rộng kênh 200 Khz 200 Khz
-Phương thức truy cập TDMA TDMA
-Công suất phát 0.8 / 2 / 5W 0,25 / 1 W

• Tái sử dụng tần số trong GSM
-Vì sao phải tái sử dụng tần số?
• Bởi vì tài nguyên tấn số cho mạng di động là rất giới hạn
• Các thuê bao khác nhau phải sử dụng cùng một tần số tại các vị trí khác nhau
• Tuy nhiên chất lượng của đường truyền phải được đảm bảo

-Toàn bộ dải tần phát(MS phát- BTS thu) cho mạng GSM 900Mhz chỉ có từ 890915Mhz tức là : 915-890=25Mhz,độ rộng của mỗi 1 kênh chiếm một khe tần số là 200Khz=0,2Mhz Như vậy toàn bộ dải tần phát 25Mhz của công nghệ GSM 900Mhz sẻ có 125 kênh thoại có thể sử dụng cùng một lúc
-Mỗi kênh thoại(1 byte=8 bit) được chia làm 8 khe thời gian(TS=time slot),trong đó 1/8 khe thời gian dùng cho tín hiệu điều khiển,7/8 khe thời gian còn lại dành cho 7 thuê baonhư vậy tổng số thuê bao có thể liên lạc trong một thời điểm là : 125 kênh x 7 = 875 thuê bao



-875 thuê bao có thể liên lạc trong một thời điểm cho một mạng di độngđây là con số quá ít không đáp ứng được nhu cầu sử dụng của con người,vì vậy tái sử dụng tần số là phương pháp để làm tăng số thuê bao di động có thể liên lạc trong một thời điểm lên tới con số hàng triệu.
Các phương pháp tái sử dụng tần số
-Người ta chia một thành phố ra thành nhiều ô hình lục giác gọi là Cellular(Cell),mỗi Cell được đặt một trạm BTS để thu phát tín hiệu,các Cell không liền kề có thể phát chung một tấn số(như hình dưới thì các ô màu xanh,vàng,đà có thể phát chung tần số)


-Với phương pháp trên người ta có thể chia toàn bộ dải tần(25Mhz=125 kênh=875 thuê bao) ra làm 3 để phát trên các ô không liền kề như 3 màu trên,và như vậy mỗi ô(Cell) có thể phục cho 875/3 = khoảng 291 thuê bao
-Trong một thành phố có thể có hàng trăm trạm thu phát sóng BTS vì vậy nó có thể phục vụ được hàng chục ngàn thuê bao có thể liên lạc trong cùng một thời điểm.
• Phát tín hiệu trong mỗi Cell
Tín hiệu trong mỗi Cell được phát theo một trong hai phương pháp:
-Phát đẳng hướng
-Phát có hướng theo góc 1200(Cell dải quạt 120o)


Cell đẳng hướng và Cell dải quạt 1200
2.CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠNG DI ĐỘNG GSM

Chú thích:
- PSTN ( Public Switch Telephone Network) : mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
- MSC (Mobile Service Switching Center) : tổng đài di động( trung tâm chuyển mạch di động)
- BSC (Base Station Controller) : bộ điều khiển trạm gốc
- BTS ( Base Transceiver Station) : trạm thu phát gốc(trạm thu phát vô tuyến)
- MS ( Mobile Station) : máy di động
- : Đường truyền vô tuyến được thực hiện giữa MS với trạm BTS
- : Đường truyền hữu tuyến

• Máy cầm tay di động MS
Trong mỗi máy di động cầm tay khi thực hiện liên lạc,nhà quản lý điều hành mạng sẽ quản lý theo hai mã số.
- Số SIM(Subscriber Identity Module) là mã nhận dạng thuê bao di động dựa vào mã số này mà nhà quản lý có thể quản lý được các cuộc gọi cũng như các dịch vụ gia tăng khác.
- Số IMEI (International Mobile Equipment Identity) là số nhận dạng thiết bị di động quốc tế,số này được nạp vào bộ nhớ ROM của điện thoại khi điện thoại được xuất xưởng,mỗi máy điện thoại có một số IMEI duy nhất.Số IMEI được sử dụng trong mạng GSM để nhận dạng sự hợp pháp của máy đầu cuối(MS).
- Với các công nghệ tiên tiến ngày nay,nếu bạn bật máy điện thoại lên người ta có thể biết bạn đang đứng ở đâu chính xác tới phạm vi 10m2 đó là công nghệ định vị toàn cầu.
-Số IMEI làm được gì?
Các mạng di động ở nước ngoài thường có một thiết bị gọi là EIR( Equipment Identification Register : bộ ghi nhận dạng thiết bị).EIR cho phép kiểm soát và có thể khống chế các ĐTDĐ với số IMEI nằm trong một danh sách cho trước(gọi là danh sách đen-blacklist).Điều này rất hữu ích nếu bạn bị mất máy,bạn chỉ cần thông báo với nhà cung cấp dịch vụ mạng và ĐTDĐ bị mất sẻ không thể sử dụng trong mạng đó nữa.Ở Việt Nam chúng ta do chưa có thiết bị EIR nên chưa có cách nào hữu hiệu để khống chế các máy bị mất cắp hoặc các máy không hợp pháp.
-Cách xem số IMEI trên điện thoại
Vì đây là số nhận thiết bị di động quốc tế nên tất cả các loại máy di động đều sử dụng chung một code để xem
+Cách 1: Bạn bấm *#06#
+Cách 2: Mở nắp Pin,trong thân máy sẻ in dòng IMEI : [ số ]
• Ý nghĩa số IMEI

TAC (Type Approval Code) được kiểm soát bởi trung tâm kiểm soát thiết bị quốc tế
FAC (Final Assembly Code).Do nhà sản xuất ấn định
SNR (Serial Number) : Số SN của máy
SP : Spare-không sử dụng

• Cách để kiểm tra tính hợp lệ của số IMEI
Thuật toán để tính toán số này như sau:
Bước 1: Nhân đôi giá trị của những số ở vị trí lẻ(là các số ở vị trí 1,3,5....,13),trong đó số thứ 1 là số ngoài cùng phía bên phải của chuổi số IMEI
Bước 2: Cộng dồn tất cả các chữ số riêng lẻ của các số thu được ở bước 1,cùng với các số ở vị trí chẵn(là các số ở vị trí 2,4,6…14) trong chuổi số IMEI
Bước 3: Nếu kết quả ở bước 2 là một số chia hết cho 10 thì số A sẽ bằng 0.Còn nếu kết quả ở bước 2 không chia hết cho 10 thì A sẻ bằng số chia hết cho 10 lớn hơn gần nhất trừ đi chính kết quả đó.
Ví dụ : số IMEI là 538008-01-910523-A,trong đó A là số kiểm tra cần phải tính toán.
Bước 1 : 10,16,0,0,18,0,4
Bước 2 : ( 1+0+1+6+0+0+1+8+0+4)+(3+0+8+1+1+5+3)=42
Bước 3 : A = 50-42=8
Như vậy số IMEI hợp lệ phải là : 538008-01-910523-8
• Ý nghĩa số SIM
-SIM(Subcriber Identity Module) là một thẻ thông minh nhỏ gọn chứa cả chương trình và thông tin.
-Các SIM có thể được sử dùng để lưu trữ thông tin của người dùng được định nghĩa như mục danh bạ.
-Một trong những thuận lợi của kiến trúc GSM là SIM có thể di chuyển từ một MS sang MS khác.Điều này làm cho việc nâng cấp rất đơn giản cho người sử dụng điện thoại GSM.







Một IMSI là gì ?
IMSI(International Mobile Subcriber Identity) là một dãy số gồm 15 chữ số được sử dụng để xác định một người sử dụng cá nhân trên mạng GSM
IMSI này bao gồm 3 thành phần:
• MCC(Mobile Coutry Code) :Mã di động quốc gia
• MNC(Mobile Network Code) :Mã mạng di động
• MSIN(Mobile Subsriber Identification Number): Số thuê bao di động

Số thuê bao IMSI

http://didongcdma.vn/forum/archive/index.php/t-2137.html

MCC : Mobile Coutry Code - Mã điện thoại quốc gia,bao gồm 3 số
Ví dụ : Mã điện thoại quốc gia của Việt Nam là “452”
MNC : Mobile Network Code - Mã mạng di động,bao gồm 2 số.
Ví dụ : MNC của Vinaphone là “09”
MSIN : Mobile Subcriber Identification Number- Số thuê bao di động
Ví dụ : 13361818
NMSI : National Mobile Subcriber Identification-Số điện thoại trong nước đầy đủ do MNC và MSIN tạo thành
Ví dụ : 09-13361818
Các giao diện vô tuyến

• Kênh vật lý và kênh logic
-Kênh vật lý là kênh tần số dùng để truyền tải thông tin
Ví dụ : Kênh tần số 890Mhz là kênh vật lý
-Kênh logic là kênh do kênh vật lý chia tách.Trong GSM một kênh vật lý được chia ra làm 8 kênh logic
1 kênh vật lý =8 kênh logic

- Một kênh logic chiếm 1/8 khe thời gian của kênh vật lý
- Kênh vật lý là kênh có tần số xác định,có dải thông là 200Khz
- Thông tin được mang trong một kênh logic được gọi là “Burst” ( cụm)
• Kênh đàm thoại
Lưu lượng các kênh đàm thoại sẽ được truyền đi trên các kênh logic,mỗi kênh vật lý có thể hổ trợ 7 kênh đàm thoại và 1 kênh điều khiển.
• Kênh điều khiển
Mỗi kênh vật lý sử dụng 1/8 khe thời gian làm kênh điều khiển,và 7/8 kênh đàm thoại.Kênh điều khiển sẻ gửi từ đài phát đến máy thu các thông tin điều khiển của tổng đài.

• Điều khiển công suất phát của máy di động
Vì sao phải điều khiển công suất phát của máy di động ?
-Để giảm công suất phát của máy di động khi không cần thiết để tiết kiệm năng lượng tiêu thụ cho pin
-Giảm được nhiễu cho các kênh tần số lân cận
-Giảm ảnh hưởng sức khỏe cho người sử dụng


Ghi chú :
-Công suất phát của máy di động trên xe bus là : 8W
-Công suất phát của máy di động trên xe Taxi là : 5W
-Công suất phát của máy di động bình thường là : 0.8W
• Khi ta bật nguồn Mobile,kênh thu sẻ thu tín hiệu quảng bá của đài phát,tín hiệu thu được đối chiếu với dữ liệu trong bộ nhớ SIM để Mobile có thể nhận ra mạng chủ của mình,sau đó Mobile sẽ phát tín hiệu điều khiển về đài phát(khoảng 34 giây),tín hiệu này được thu qua các trạm BTS và được truyền về tổng đài MSC,tổng đài sẽ ghi lại vị trí của Mobile vào trong Database.
• Sau khi phát tín hiệu về tổng đài,Mobile của bạn sẽ chuyển sang chế độ nghĩ(không phát tín hiệu) và sau khoảng 15 phút nó mới phát tín hiệu điều khiển về tổng đài 1 lần.
• Thu tín hiệu ngắt quảng
- Đài phát phát đi các tín hiệu quảng bá nhưng tín hiệu này cũng phát xen kẽ với các khoảng thời gian rỗi và thời gian phát tin nhắn.


- Khi không có cuộc gọi thì điện thoại sẽ thu được tín hiệu ngắt quảng đủ cho điện thoại giữ được sự liên lạc với tổng đài.
• Khi thuê bao di chuyển giữa các Cell
- Khi bạn đang đứng trong Cell thứ nhất,bạn bật máy và tổng đài thu được tín hiệu trả lời tự động từ điện thoại của bạntổng đài sẽ lưu vị trí của bạn vào trong Database.
-Khi bạn di chuyển sang một Cell khác,nhờ tín hiệu thu được từ kênh quảng bá mà điện thoại của bạn hiểu rằng tín hiệu thu từ trạm BTS thứ nhất đang yếu dần và có một tín hiệu thu từ một trạm BTS khác đang mạnh dần lên.Đến một thời điểm nhất định điện thoại của bạn sẽ tự động phát tín hiệu điều khiển về đài phát để tổng đài ghi lại vị trí mới của bạn
-Khi có một ai đó cầm máy gọi cho bạn,ban đầu nó sẽ phát đi một yêu cầu kết nối đến tổng đài,tổng đài sẽ tìm dấu vết thuê bao của bạn trong cơ sở dữ liệunếu tìm thấy nó sẽ cho kết nối đến trạm BTS mà bạn đang đứng để phát tín hiệu tìm thuê bao của bạn.
-Khi tổng đài nhận được tín hiệu trả lời sẵn sàng kết nối(do máy của bạn phát lại tự động) tổng đài MSC sẽ điều khiển các trạm BTS tìm kênh rỗi để thiết lập cuộc gọilúc này máy của bạn mới có rung và chuông.
3-Các công nghệ vô tuyến

• Các kỹ thuật điều chế tín hiệu
Điều biên - Amplitude Modulation(AM)
Điều tần -Frequency Modulation(FM)
Điều pha-Phase Modulation(PM)
o Kỹ thuật điều(Amplitude Modulation= AM)


Kỹ thuật điều biên làm thay đổi biên độ tín hiệu theo tín hiệu số

o Kỹ thuật điều tần(Frequency Modulation=FM)

Kỹ thuật điều tần làm thay đổi tần số tín hiệu theo tín hiệu số
o Kỹ thuật điều pha (Phase Modulation=PM)





Kỹ thuật điều pha làm thay đổi pha tín hiệu theo tín hiệu số

Công nghệ di động sử dụng kỹ thuật điều pha,đây là kỹ thuật thường được sử dụng cho mạch điều chế số