Báo cáo tốt nghiệp “Hệ thống thông tin di động” MỤC LỤC Báo cáo tốt nghiệp “Hệ thống thông tin di động” 1 MỤC LỤC 2 LỜI NÓI ĐẦU Một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người trong thời gian khoảng thập niên 80 là việc con người đã phát minh ra điện thoại di động. Điện thoại di động đem lại lợi ích vô cùng lớn cho con người, trong mọi lĩnh vực thông tin liên lạc, nó giúp con người xích lại gần nhau không phân biệt khoảng cách xa gần, xóa bỏ khoảng cách không gian về địa lý mọi người đều có thể trực tiếp nói chuyện với nhau điều này góp phần to lớn trong việc trao đổi buôn bán giao lưu kinh tế nó tham gia một cách tích cực vào cuộc sống của con người .kể từ khi điện thoai di động ra đời nó đã trở thành thiết bị mang tính chuyên biệt rồi trở thành vật dụng thiết yếu đối với mỗi con người trong cuộc sống và sinh hoạt. Qua II thập kỷ gần đây với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ di động nói riêng đã có những bước tiến đáng kể nó đã đáp ứng được rất nhiều các dịnh vụ mà con người cần thiết Ví dụ: từ các dịch từ đơn thuần như nghe gọi, nhắn tin,cho đến các dịch vụ cao hơn như GPRS, VIDEO CALL, MOBI INTERNET v.v Với những dịch vụ ngày càng phong phú cộng với giá cước ngày càng trở nên bình dân hơn. ngày nay số lượng thuê bao di động ngày một tăng nhanh ,Vào khoảng những năm 2000 ở châu âu có trên 220 triệu thuê bao di động và trên toàn cầu có trên 580 triệu thuê bao, ở Anh cứ 2 người thì lại có 1 thuê bao di động , rong khi ở phần Lan con số người sử dụng di động đã vươt quá số lượng thuê bao cố định .Ở việt Nam tính đến ngày 31/1/2010 số lượng thuê bao di động đã gấp 6 lần thuê bao cố định, với 8 nhà cung cấp dịch vụ di động.Điều này cho thấy nghành di động đang phát triển với 1 tốc độ chóng mặt. Sự phát triển của điện thoại di động đã trải qua 3 thế hệ 1G, 2G, 3G với rất nhiếu các dịch vụ đa dạng như GPRS,lướt wet,xem tivi qua di động … với tốc độ truy suất dữ liệu cao.hiện nay các nhà khoa học đang trong quá trình nghiên cưu thế hệ di động thứ tư 4G cho tốc độ dữ liệu cực cao 2MB/s và có khả năng lên đến 155MB/s trong 1 số môi trường nhất định . Ở nước ta cùng với sự hòa nhập của công nghệ di động hiện nay công nghệ 3G cũng đang được sử dụng rộng rãi kể từ giữa năm 2009 với 3 nhà cung cấp dịch vụ 3G đó là viettell, mobiphone, vinaphone. Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Chính sự quan trọng của công nghệ di động đối với cuộc sống và sự đam mê đối với nghành công nghệ còn khá mới mẻ này. Là một sinh viên khoa điện tử viễn thông em đã quyết định chọn đề tài “hệ thống thông tin di động” để nghiên cứu. Phần I: LÝ THUYẾT Nội dung nghiên cứu đề tài của em gồm 3 chương: Chương I : Tổng quan về hệ thống GSM Chương II : Truyền sóng trong thông tin di động Chương III : Sử dụng tần số trong GSM Phần II: THỰC TẾ Nội dung thực tập và những kết quả đạt được trong qua trình đi thực tập của em gồm 3 phần: I. Giới thiệu các trang thiết bị được cung cấp của tổng đài viễn thông Cẩm Thủy. II. Cách thức đấu nối cáp đồng vào hộp cáp, cách đếm dây. III. Cách thức lắp đặt và xử lý một thuê bao ADSL bị mất tín hiệu Internet. IV. Quy trình xử lý một thuê bao điện thoại bị mất tín hiệu. Phần III: SẢN PHẨM THỰC HIỆN Về nội dung em đã trình bày 1 cách ngắn gọn, dễ hiểu mang đến một cái nhìn tổng quan về hệ thống thông tin di động nói chung và hệ thống GSM nói riêng. Do thời gian hoàn thành đề tài có hạn, nguần tài liệu tìm hiểu chưa được phong phú cộng với khả nang bản thân còn hạn chế do vậy bày làm của em sẽ không thể thóat khỏi những thiếu sót mong thầy cô cùng các bạn xem xet đánh giá gúp để em có thể hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Em xin chân thành cảm cac thầy cô đã giảng dậy tận tình, đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô Ngô Thị Lành giảng viên khoa kỹ thuật điện tử đã trực tiếp giúp em hoàn thành bài báo cáo. EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!!! Sv thực hiện giảng viên hướng dẫn Nguyễn Đăng Huy Ngô Thị lành Phần I: LÝ THUYẾT I. Tổng quan Hình 1.1. CẤU TRÚC MẠNG GSM Trong đó: SS: Swithching system – hệ thống chuyển mạch AUC: Trung tâm nhận thực VLR: Bộ ghi định vị tạm trú HLR: Bộ ghi định vị thường trú EIR: Equipment Identifed Reader – Bộ ghi nhận dạng thiết bị MSC: Mobile Switching Central –trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động BTS: Base station system –hệ thống trạm 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 dưỡng 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 được chia thành hệ thống chuyển mạch (SS hay NSS) và hệ thống trạm gốc (BSS). Hệ thống được thực hiện như 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 được sử dụng ở các ô lân cận để tránh giao thoa nhiễu. Một bộ điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhóm BTS. BSC điều khiển các chức năng như một trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC điều khiển một số trạm BTS. 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 như: - Bộ đăng ký định vị thường trú HLR chứa thông tin về thuê bao như các dịch vụ bổ xung các thông số nhận thực và thông tin về vị trí của MS. - Trung tâm nhận thực AUC được nối đến HLR. Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã để sử dụng cho các khóa 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 được nối với MSC qua một đường báo hiệu nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị,chuyển giao, điều khiển công suất. 1. Cấu trúc địa lý của mạng Mọi mạng điện thoại đều có một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi 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 lưu thông của các thuê bao trong mạng. Về mặt địa lý một mạng di động bao gồm : - Vùng mạng. - Vùng phục vụ. - Vùng định vị. - Ô (Cell). Hình 1.2. Ví dụ về phân cấp cấu trúc địa lý của mạng di động cellular (GSM) a. Vùng mạng Các đường 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 được định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng (GMSC). GMSC làm việc như 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 Hình 1.3 Vùng mạng GSM/PLMN b. Vùng phục vụ: MSC/VLR Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được MSC quản lý. Để định tuyến cuộc gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC ở vùng phục vụ MSC nơi thuê bao đang ở. Vùng phục vụ là bộ phận của mạng được định nghĩa như một vùng mà ở đó có thể đạt đến một trạm di động nhờ việc trạm MS này được ghi lại ở một bộ ghi tạm trú, một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/LVR. c. Vùng định vị (LA: Location Area ) Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị. Vùng định vi là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR mà ở đó một MS có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí tổng đài MSC/VLR. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng đinh vị LAI. Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao Đang ở trạng thái hoạt động. d. Ô (Cell) Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI –Cell Global Identity). Trạm di động tự nhận dạng ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BISC Base station Identity Code ). Các vùng ở GSM có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Mối quan hệ giữa các vùng của GSM (được thể hiện ở hình 1.3). 2. Hệ thống chuyển mạch (ss- swictching subsytem) Hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như 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 quản lý thông tin giữa những người sử dụng của mạng GSM với nhau và với mạng khác. a. Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (MSC –Mobile service switching centre) Ở SS chức năng chính chuyển mạch chính được MSC thực hiện, nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những người sử dụng mạng GSM. Một mặt BSC giao tiếp với hệ thống con BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài được gọi là MSC cổng. Việc giao tiếp với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho những người sử dụng mạng GSM đòi hỏi cổng thích ứng. SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tai số liệu của người 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 (CCS7), mạng này bảo đảm hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong nhiều hay một mạng GSM. MSC thường 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 cư 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 được gọi là các chức năng tương tác. IWF bao gồm một số thiết bị để thích ứng giao tiếp truyền dẫn. Nó cho phép kết kết nối với các mạng: PSTPDN (Packet swictched public dât network: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay CSPDN (Circuit siched public daat network: Mạng số liệu chuyển mạch công cộng chuyển mạch theo mạch), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là PSTN hay ISDN. IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở. b. Bộ ghi định vị thường trú ( HLR –Home Location Register) Ngoài MSC, SS bao gồm các cơ sở dữ liệu. Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR cũng chứ các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiêm vụ của trung tâm này là quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép. c. Bộ ghi định vị tạm trú (VRL-Lisitor –location register) VRL là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng GSM. Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiện vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao của các thuê bao hiện đang nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí của các thuê bao nói trên ở mức độ chính sác hơn HLR. Mỗi MSC có một HLR. Ngay khi MS lưu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầ số liệu về MS này từ HLR. Đồng thời HLR sẽ thông báo là MS đang ở vùng phục vụ nào. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VRL sẽ có tất cả thông tin cần thiết để thiết lập cuộc gọi mà không cần hỏi HLR. Có thể coi VLR như một HLR phân bố. - Dữ liệu bổ xung được lưu giữ ở HLR gồm: + Tình trạng của thuê bao (bận, rỗi, không trả lời…) + Nhận dạng vùng định vị (LAI). + Nhận dạng của thuê bao di động tam thời (TMSI). + Số lưu động của trạm di động (MSRN). Các chứ năng VLR thường được liên kết với chức năng MSC. d. Tổng đài di động cổng (GMSC – Gate MSC) SS có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến tổng đài cổng được gọi là GSMC mà không cần biết hiện thời thuê bao đang ở đâu. Các tổng đài cổng có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú). Để vậy, trước hết các tổng đài cổng phải dựa trên số danh bạ của thêu bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này. Tổng đài cổng có một giao diện với một mạng bên ngoài thông qua giao diện này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các các mạng bên ngoài với mạng GSM. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu đường dây số 7 (CCS7) để có thể tương tác với các phần tử khác của SS. Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cũng đứng riêng mà thường được kết hợp với MSC. e. Trung tâm nhận thực (AUC-Authentication Center) Trung tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khóa mật mã. Trung tâm nhận thực liên tục cung cấp các bộ ba cho từng thuê bao. Các bộ ba này được coi như là số liệu liên quan đến thuê bao. Một bộ ba (RAND, SRES, khóa mật mã (Ks) được sử dụng để nhận thực một cuộc gọi để tránh trường hợp Card thuê bao (card thông minh) bị mất. Ít nhất phải luôn có bộ ba mới (cho một thuê bao) ở HLR để luôn có thể cung cấp bộ ba này theo yêu cầ của MSC/VLR. AUC chủ yếu chứa một số các máy tính cá nhân gọi là PC- AUC để tạo ra các bộ ba và cung cấp chúng đến HLR. PC- AUC được coi như thiết bị vào/ra (I/O). Trong AUC các bước sau đây để tạo ra bộ ba: - Một số ngẫu nhiên không thể đoán trước được (RAND) được tạo ra. [...]... mất thông tin cho một số khối thông tin như: - Số seri: Là số đơn vị xác định SIM và chứa thông tin về nhà sản suất, thế hệ điều hành, số SIM,… - Trạng thái SIM (chặn hay không) - Khóa nhận thực - Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (IMSI) - Khóa mật mã - Số trình tự khóa mật mã - Nhận dạng số thuê bao di động tạm thời (TMSI) - Loại điều khiển thâm nhập thuê bao - Số nhận dạng cá nhân (PIN) 5 Hệ thống. .. ngột Hiện tượng này gọi chung là fading Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng fading phụ thuộc vào tốc độ chuyển động, địa hình môi trường và tần số phát Đây là những nguyên nhân chính gây giảm đáng kể chất lượng thông tin Có hai loại pha đinh chính đáng quan tâm: fading rayleigh và fading chuẩn loga - Fading nhanh (hay còn gọi là fading thời hạn ngắn) Đây là loại fading rất nhanh xảy ra khi anten mobile... vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao c Quản lý thiết bị di động Quản lý thiết bị di động được đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equiment Identity Register) thực hiện EIR lưu giữa tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR Chứa số liệu phần cứng của của thiết bị đó là nhận dạng thiết bị di động quốc tế ( IMEI) IMEI là duy nhất đối với một thiết bị di động (ME) nhưng nó không phải... động thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao di n vô tuyến - Bộ thích ứng đầu cuối làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao di n ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối – modem Cấu trúc của một máy di động: Máy di động gồm thiết bị di động ME (Mobile equipment) và modun nhận dạng thuê bao SIM... nút đứng riêng hay kết hợp với MSC 3 Hệ thống trạm gốc BSS Có thể nói BSS là một hệ thống các thiết bị đặc thù riêng cho các tính chất tổ ong vô tuyến của GSM BSS giao di n trực tiếp với các trạm di động (MS) thông qua giao di n vô tuyến Vì thế nó bao gồm các thiết bị phát và thu đường truyền vô tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khác BSS thực hiện giao di n với các tổng đài SS Tóm lại BSS thực... này Giao di n giữa BSC với MSC được gọi là giao di n A, còn giao di n giữa nó với BTS được gọi là giao di n Abis BSC có các chức năng chính sau: - Giám sát các trạm vô tuyến gốc - Quản lý mạng vô tuyến - Điều khiển nối thông đến các máy di động - Định vị và chuyển giao - Quản lý tìm gọi - Khai thác bảo dưỡng của BSS - Quản lý mạng truyền dẫn - Chức năng chuyển đổi máy (gồm cả ghép 4 kênh lưu thông GSM... Ki) Kc = A8 (RAND, Ki) - RAND, SRES và Kc cũng được đưa đến HLR như một bộ ba - Qúa trình nhận thực sẽ luôn di n ra mỗi lần thuê bao truy cập vào mạng của hệ thống Qúa trình nhận thực di n ra như sau: VLR có tất cả thông tin yêu cầu để thực hiện quá trình nhận thực (Kc, SRES, RAND) Nếu các thông tin này không sẵn có ở VLR thì VLR sẽ yêu cầu chúng từ HLR/AUC 1 Bộ ba (Kc, SRES, RAND) được lưu giữ nó trong... vượt trội, thì loại fading không đáng kể hơn trong khu đô thi Loại fading ngắn hạn này có biên độ phân bố theo phân bố rayleigh nên còn được gọi là fading rayleigh Loại fading này gây tác động lớn đối với chất lượng tín hiệu nên cần phải xử lý hạn chế fading này Giải pháp đầu tiên và đơn giản nhất là sử dụng đủ công suất phát để cung cấp một khoảng dự trữ fading Hình 2.5 Dự trữ fading chậm Một giải pháp... trình bày cụ thể như sau: I GIỚI THIỆU CÁC TRANG THIẾT BỊ ĐƯỢC CUNG CẤP CỦA TỔNG ĐÀI VIỄN THÔNG CẨM THỦY Bao gồm các thiết bị sau: * Các thiết bị phụ trợ để bảo đảm cho tổng đài hoạt động tốt bao gồm: điều hòa, quạt thông gió, hệ thống, hút ẩm, hệ thống điện sinh hoạt, hệ thống chống sét … - Chức năng: giúp cho hệ thống tổng đài hoạt động ổn định, bảo đảm an toàn cho trang thiết bị làm việc * Các thiết... QUANG BÁO Để thiết kế một mạch quang báo thì có nhiều phương án để lựa chọn như: dùng EEPROM, dùng máy tính điều khiển trực tiếp, dùng vi xử lý, vi điều khiển Khi sử dụng EEPROM để lưu trữ thông tin hiển thị kết hợp với các IC giải đa hợp (Demultiplexer) để điều khiển qua trình hiển thị trên màn hình ưu điểm của EEPROM là thông tin không bị mất khi không có nguồn cấp và khi muốn thay đổi nội dung bản tin . Báo cáo tốt nghiệp “Hệ thống thông tin di động” MỤC LỤC Báo cáo tốt nghiệp “Hệ thống thông tin di động”. .1. đề tài “hệ thống thông tin di động” để nghiên cứu. Phần I: LÝ THUYẾT Nội dung nghiên cứu đề tài của em gồm 3 chương: Chương I : Tổng quan về hệ thống GSM