Báo cáo Hệ thống thông tin di động CDMA

Mục lục Trang Chương i Tổng quan về thông tin di động i.1. tổng quan về các hệ thống thông tin di động 1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động Điện thoại di động ra đời từ những năm 1920, khi đó điện thoại di động được sử dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vị cảnh sát Mỹ. Mặc dù các khái niệm tổ ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại khác đã được biết đến hơn 50 năm trước đây, dịch vụ điện thoại di động mãi đến đầu những năm 1960 mới xuất hiện ở các dạng sử dụng được và khi đó nó chỉ là các sửa đổi thích ứng của các hệ thống điều vận. Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này ít tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay. Cuối cùng, các hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công được sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự không loại bỏ được nhu càu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của các hệ thống này (1) phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp; (2) tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trường pha đinh đa tia; (3) không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng; (5) không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi; (6) không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở nước khác. Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới. Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu Âu và có tên gọi là GSM. Ban đầu hệ thống này được gọi là “Nhóm đặc trách di động” (Group Special Mobile) the tên gọi của một nhóm được CEPT (Conference of European Postal and Telecommunications Administrations – Hội nghị các cơ quan quản lý viễn thông và bưu chính châu Âu) cử ra để nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM được gọi là “Hệ thống thông tin di động toàn cầu” (GSM: Global System for Mobile communications). GSM được phát triển từ năm 1982 khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thong chung châu Âu ở băng tần 900MHz. Lúc đầu vào những năm 1982 – 1985 người ta bàn luận về việc nên xây dựng một hệ thống số hay tương tự. Năm 1985 hệ thống số được quyết định. Bước tiếp theo là chọn lựa giải pháp băng rộng hay băng hẹp, năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã được tổ chức tại Paris, các hãng đã đua tài với các giải pháp của mình. Tháng 5 năm 1986 giải pháp TDMA băng hẹp đã được lựa chọn. Đồng thời 13 nước (ở Anh hai hãng khai thác) đã ký vào biên bản ghi nhớ (MoU: Memorandum of Understanding) thực hiện các quy định, như vậy đã mở ra môt thị trường di động số có tiềm năng lớn. Tất cả các hãng khai thác ký MoU hứa sẽ có một hệ thống GSM vận hành vào 01/7/1991. Một số nước đã công bố kết quả phủ sóng các vùng rộng lớn ngay từ đầu, trong khi đó một số nước khác sẽ bắt đầu phục vụ ở bên trong và xung quanh thủ đô. ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993, hiện nay đang được công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả. ở Mỹ khi hệ thống APMS tương tự sử dụng phương thức FDMA được triển khai vào giữa những năm 1980, các vấn đề về dung lượng đã phát sinh ở các thị trường di động chính thức như: New York, Los Angeles và Chicago, Mỹ đã có chiến lược nâng cấp hệ thống này thành hệ thống số: chuyển tới hệ thống TDMA được Liên hiệp công nghiệp viễn thông – TIA (TIA: Telecommunications Industry Association) ký hiệu là IS-54. Cuối những năm 1980 mọi việc trở nên rõ ràng là IS-54 tốt hơn. Tất nhiều hãng của Mỹ lạnh nhạt với TDMA. AT&T là hãng lớn duy nhất sử dụng TDMA. Hãng này đã phát triển ra một phiên bản mới: IS-136, còn được gọi là AMPS số (d-AMPS). Nhưng không giống như IS-54, GSM đã đạt được các thành công. Có lẽ sự thành công này là ở chỗ các nhà phát triển ra hệ thống GSM đã dám thực hiện một hy sinh lớn để tìm kiếm các thị trường ở Châu Âu và châu á họ không thực hiện tương thích giao diện vô tuyến giữa GSM và AMPS. Nhờ vậy các hãng Ericssion và Nokia trở thành các hãng dẫn đầu ở cơ sở hạ tầng vô tuyến số và bỏ lại sau các hãng Motorola và Lucent. Tình trạng trên đã tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một phương án thông tin di động số mới. Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động số mới người ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập theo mã (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ trước đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự được thành lập vào năm 1985. Qualcom, sau đó được gọi là “thông tin Qualcom” (Qualcom Communication) đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này. Lúc đầu công nghệ này được đón nhận một cách dè dặt do quan niệm truyền thông vô tuyến là mỗi cuộc thoại đòi một kênh vô tuyến riêng. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị ở bắc Mỹ, Qualcom đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là IS-95A. Các mạng CDMA thương mại đã được đưa vào khai thác tại Hàn Quốc và Hồng Kông, CDMA cũng đã được mua hoặc đưa vào thử nghệm ở ác hentina, Braxin, Chile, Trung Quốc, Đức, Ixraen, Pêru, Philippin, Thái Lan và mới đây tại Nhật Bản, Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam cũng đã có kế hoạch thử nghiệm CDMA. ở Nhật Bản vào năm 1993, NTT đưa ra tiêu chuẩn thông tin di động số đầu tiên của nước này: JPS (Japaness Personal Digital Cellular System – Hệ thống tổ ong số của Nhật Bản). Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của các hệ thống này đang được chuyển từ vùng 800 – 900 MHz vào vùng 1,8 – 1,9 GHz. Một số nước đã đưa vào sử dụng cả hai tần số (Dual Band). Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong nói trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mang nội hạt sử dụng máy cầm tay không dây số (Digital Cordless Phone) cũng được nghiên cứu pht. Hai hệ thống điển hình cho loại thông tin này là DECI (Digital Enhanced Cordless Telecommunication – Viễn thông không dây số tăng cường) của châu Âu và PHS (Personal Handyphone System – Hệ thống máy điện thoại cầm tay cá nhân) của Nhật Bản cũng đã được đưa vào thương mại. Ngoài các hệ thống trồng trọt di động mặt đất, các hệ thống thông tin di động vệ tinh: Global Star và Iridum cũng được đưa vào thương mại trong năm 1998. Như vậy sự kết hợp giữa các hệ thống thông tin di động nói trên sẽ tạo nên một hệ thống thông tin di động cá nhân (PCS: Personal Communication System) cho phép mỗi cá nhân có thể thông tin ở mọi thời điểm và ở bất cứ nơi nào mà họ cần thông tin. Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn thông về các dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ ba (thế hệ một: thông tin di động tương tự; thế hệ thứ hai: thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2Mpbs. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay các hệ thống thông tin di động thế hệ ba được gọ là cá hệ thống thông tin di động băng rộng. ở Việt Nam, GPC và VMS hiện đang khai thác hai mạng thông tin di động số Vinaphone và MobiFone theo tiêu chuẩn GSM. Công ty SPT liên doanh với công ty SLD dự kiến sẽ đưa vào khai thác hệ thống thông tin di động theo tiêu chuẩn IS-2000 1x (pha 1 của CDMA 2000) vào cuối năm 2001. Hiện nay số thuê bao di động ở Việt Nam đã chiếm hơn 20% tổng số thuê bao toàn quốc. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng thuê bao di động đã dẫn đến nảy sinh vấn đề về dung lượng hệ thống. Để giải quyết vấn đề này cần có các giải pháp sau: Quy hoạch tối ưu cho mạng hiện có: quy hoạch hợp lý vùng phủ sóng, thu nhỏ ô, sử dụng biện pháp nhảy tần (cho GSM), tăng dung lượng tổng đài.. Chuyển sang sử dụng băng tần cao hơn (1800 MHz). Ngoài ra đê đáp ứng các dịch vụ mới nhất là các dịch vụ truyền số liệu, các hãng khai thác dịch vụ thông tin di động ở Việt Nam đang nghiên cứu chuyển dần sang thông tin di động thế hệ ba. Trứơc mắt các công nghệ thông tin di động thế hệ 2,5 được đưa vào sử dụng. Hai nhà khai thác mạng Vinaphone và MobileFone đã đưa vào mạng của họ công nghệ WAP và GPRS, còn SPT sử dụng ngay từ đầu tiêu chuẩn IS-20001x. Các công nghệ này cho phép tăng dung lượng truy nhập lên đến 144 kbps và truy nhập trực tiếp vào mạng Internet. 1.1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động. Ngoài nhiệm vụ phải cung cấp các dịch vụ như mạng điện thoại cố định thông thường, các mạng thông tin di động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng thông tin được để đảm bảo thông tin mọi nơi mọi lúc. Để đảm bảo được các chức năng nói trên các mạng thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản chung sau đây: 1. Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao do sự hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động. 2. Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu. Do truyền dẫn được thực hiện bằng vô tuyến là môi trường truyền dẫn hở, nên tín hiệu dễ bị ảnh hưởng của nhiễu và phadinh. Các hệ thống thông tin di động phải có khả năng hạn chế tối đa các ảnh hưởng này. Ngoài ra để tiết kiệm băng tần ở mạng thông tin di động số chỉ có thể sử dụng các Codec tốc độ thấp. Nên phải thiết kế các Codec này theo công nghệ đặc biệt để được chất lượng truyền dẫn cao. 3. Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất. Môi trường truyền dẫn vô tuyến là môi trường rất dễ bị nghe trộm và sử dụng trộm đường truyền nên cần phải có biện pháp đặc biệt để đảm bảo an toàn thông tin. Để đảm bảo quyền lợi của người thuê bao cần giữ bí mật số nhân dạng thuê bao và kiểm tra tính hợp lệ của mỗi người sử dụng khi họ truy nhập mạng. Để chống nghe trộm cần mật mã hoá thông tin của người sử dụng. ở các hệ thống thông tin di động mỗi người sử dụng có một khoá nhận dạng bí mật riêng được lưu giữ ở bộ nhớ an toàn. ở hệ thống GSM SIM-CARD được sử dụng SIM-CARD có kích thước như một thể tín dụng. Người thuê bao có thể cắm thể này vào máy di động của mình và chỉ có người này có thể sử dụng nó. Các thông tin lưu giữ ở SIM-CARD cho phép thực hiện các thủ tục an toàn thông tin. 4. Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ sóng này sang vùng phủ sóng khác. 5. Cho phép phát triển các dịch vụ mới, nhất là dịch vụ phi thoại 6. Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế (International Roaming). 7. Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tiêu thụ ít năng lượng. 1.1.3. Giới thiệu chung xu thế phát triển của mạng thông tin di động. Tổng kết quá trình và xu thế phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới được cho ở hình 1.1. Hình vẽ cho thấy sự phát triển của hệ thống điện thoại di động tổ ong (CMTS: Cellular Mobile Telephone System) và nhắn tin (PS: Paging System) tiến tới một hệ thống chung toàn cầu tương lai. Để đại diện cho các hệ thống thông tin di động hình vẽ 1.1 chỉ đưa ra các hệ thống điển hình nhất. Các hệ thống thông tin di động tổ ong tương tự thế hệ một được đưa ra trên hình vẽ bao gồm: Amps Advanced Mobile Phone Service – dịch vụ điện thoại di động tiên tiến Namps Narrow AMPS – AMPS băng hẹp Tacs Total Access Communication System - Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ Etacs Extended TACS - TACS mở rộng Nmt 450 Nordic Mobile Telephone 450 - Hệ thống điện thoại đông Bắc Âu băng tần 450MHz Nmt 900 - Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900MHz Ntt Nippon Telegraph and Telephone - Hệ thống do NTT phát triển Jtacs Japanese TACS Ntacs Narrow TACS Các hệ thống thông tin di động tổ ong số thế hệ hai được đưa ra trên hình vẽ bao gồm Is – 54b tdma Is – 136 tdma Is – 95 cdma Gsm Global System for Mobile Communications - Hệ thống thông tin di động toàn cầu Pcn Personal Communication Network - Mạng thông tin cá nhân ct – 2 Cordless Phone - 2 - Điện thoạ không dây 2 Dect Digital Enhaced Cordless Telecommunication - Viễn thông không dây số tăng cường Pdc Personal Digital Cellular - Hệ thống tổ ong cá nhân Các hệ thống nhắn tin trên hình vẽ bao gồm: Pocsag Post Office Code Standarization Advisory Group - Nhóm cố vấn tiêu chuẩn hoá mã bưu điện ermes European Radio Message System - Hệ thống nhắn tin vô tuyến châu Âu Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ hai cộng. Để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ thông tin di động ngay từ các năm đầu của những năm 1990 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 (trước đây là FPLMTS). ở châu Âu, ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System – Hệ thống viễn thông di động toàn cầu). Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2GHz. Nó sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số liệu thấp hiện nay cho đến các dịch vụ số liệu cao, video và truyền thanh. Tốc độ cực đại của người sử dụng sẽ đến 2Mpbs. Tốc độ cực đại này sẽ chỉ có ở các ô pico trong nhà, còn các dịch vụ mới tốc độ 14,4 Kbps sẽ được đảm bảo cho di động thông thường ở các ô mảcco. Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ bốn có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2Mbps. ở hệ thống di động băng rộng MBS (Mobile Broadband System) dự kiến nâng tốc độ của người sử dụng đến STM-1. Đối với MBS các sóng mang được sử dụng ở các bước sóng mm và độ rộng băng tần 64GHz. Dưới đây liệt kê một số tính năng đạt được ở thế hệ hai cộng (GSM): Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD: High Speed Circuit Switched Data), dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS: General Packed Radio Service) và số liệu 14,4 Kbps. Các tính năng liên quan đến dịch vụ tiếng như: Codec tiếng toàn tốc tăng cường (EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng. Các dịch vụ bổ sung như: chuyển hướng cuộc gọi, hiện tên chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn (SMS: Short Message Service) như: móc nối các SMS, mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS. Các công việc liên quan đến tính cước như: các dịch vụ trả tiền thoại trước, tính cước nóng và hỗ trợ cho ưu tiên vùng gia đình Tăng cường công nghệ SIM Dịch vụ mạng thông minh như CAMEL Các cải thiện chung như: chuyển mạng GSM – AMPS, các dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu. Hệ thống thông tin di động thế hệ ba sẽ phải là thế hệ thông tin di động cho các dịch vụ di động truyền thông cá nhân đa phương tiện. Hộp thư thoại sẽ được thay thế bằng bưu thiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc gọi thoại thông thường trước đây sẽ được bổ sung các hình ảnh để trở thành thoại có hình…. dưới đây là một số yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin được thế hệ ba này: Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện. Nghĩa là mạng phải đảm bảo được tốc độ bit của người sử dụng đến 2Mbps Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần (dung lượng) theo yêu cầu. Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau. Ngoài ra cần đảm bảo đường truyền có tuyến không đối xứng với: tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên. Mạng phải cung cấp thời gian truyền theo yêu cầu. Nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho tiếng, các dịch vụ video và các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu. Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ mạng cố định, nhất là đối với tiếng Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là bao gồm cả phần tử thông tin vệ tinh WARC-92 (The World Administrative Radio Conference Hel in 1992) đã dành các băng tần 1885 – 2025 MHz và 2110 – 2200 MHz cho IMT-2000. Hiện nay châu Âu và những người sử dụng GSM cùng với Nhật Bản đang phát triển W-CDMA (Wide Band Code Division Multiple Access - Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) trên cơ sở UMTS còn Mỹ thì tập trung phát triển thế hệ hai (IS-95) và mở rộng tiêu chuẩn này đến IS-2000. Các tiêu chuẩn di động băng rộng mới được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp TDMA. 1.2. cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động 1.2.1. Mô hình tham khảo hệ thống thông tin di động. Một hệ thống di động bao gồm nhiều phần tử vật lý, chúng có thể là các bộ phận riêng rẽ hay đặt cùng với các phần tử logic khác. Tuy nhiên các phần tử này phải tương tác với nhau để kết hợp hoạt động. Để tương tác, các bản tin phải được phát đi trên các giao diện giữa hai phần tử. Nếu hai bộ phận chức năng tách biệt và nếu giao diện được chuẩn hoá thì nhà cung cấp dịch vụ có thể đảm bảo hoạt động tốt vì tiêu chuẩn liên kết này có thể không bao hàm được tất cả các khía cạnh khai thác. Phần này sẽ trình bày các bộ phận chức năng và các giao diện đã được chuẩn hoá giữa các bộ phận này. Mô hình tham khảo hệ thống thông tin di động được cho ở hiình 1.2 Hình 1.2. Mô hình tham khảo hệ thống thông tin di động Các phần tử của mô hình tham khảo như sau: * Trạm di động, MS MS (Mobile Station) là thiết bị duy nhất mà người sử dụng có thể thường xuyên nhìn thấy hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt trong ô tô hay thiết bị xách tay hoặc thiết bị cầm tay. Loại thiết bị nhỏ cầm tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất. Ngoài việc chứa các chức năng về tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như: micro, loa, màn hiển thị, bàn phím quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị khác (như: giao diện với máy tính cá nhân, FAX…). Hiện nay người ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với trạm di động. Việc lựa chọn các thiết bị đầu cuối hiện để mở cho các nhà sản xuất. Chức năng chính của các thiết bị đầu cuối gồm: Thiết bị đầu cuối (TE) thực hiện các chức năng không liên quan đến mạng di động: FAX, máy tính Kết cuối trạm di động (MT) thực hiện các chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. Bộ thích ứng đầu cuối (TAF) làm việc như một cửa nói thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động. Cần sử dụng bộ thích ứng đầu cuối khi giao diện ngoài trạm di động tuân theo tiêu chuẩn ISDN để đấu nối đầu cuối còn thiết bị đầu cuối lại có giao diện đầu cuối – modem. * Trạm thu phát gốc, BTS Một BTS (Base Transceiver Station) bao gồm các thiết bị phát thu và anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến. Có thể coi BTS là các modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năng khác. một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder/Adapter Rate Unit – Khối chuyển đổi mã và tốc độ). TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho hệ thống di động được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt nó cách xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp nó được đặt giữa BSC và MSC. *Bộ điều khiển trạm gốc, BSC BSC (Base Station Controller) có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC được nối với BTS còn phái kia nối với MSC. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao. Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này. BTS cũng có thể kết hợp chung với BSC vào một trạm gốc. * Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động, MSC ở hệ thống thông tin di động chức năng chuyển mạch chính được thực hiện bởi MSC (Mobile Services Switching Center), nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến các người sử dụng mạng thông tin di động. Một mặt MSC giao diện với BSC, mặt khác nó giao diện với mạng ngoài. MSC làm nhiệm vụ giao diện với mạng ngoài được gọi là MSC cổng (GMSC: Gate MSC). Việc giao diện với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho các người sử dụng mạng thông tin di động đòi hỏi cổng thích ứng IWF (IWF – InterWorking Function – Các chức năng tưong tác). Mạng thông tin di động cũng cần giao diện với mạng ngoài để sử dụng các khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hoặc báo hiệu giữa các phần tử của mạng. Chẳng hạn mạng thông tin di động có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7 (CCS No7), mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử trong một hay nhiều mạng thông tin di động. 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 người (với mật độ thuê bao trung bình). Để kết nối MSC với một số trạm khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng thông tin di động với các mạng này. Các thích ứng này được gọi là các chức năng tương tác (IWF: IterWorking Function). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và 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 kênh), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thầun là PSTN (Public Switched Telephone Network – mạng điện thoại chuyển mạch công cộng) hay ISDN (Intergrated Serivces Digital Network – Mạng số liên kết đa dịch vụ). IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng. ở trường hơp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở. * Bộ ghi định vị thường trú, HLR. Ngoài MSC mạng thông tin di động bao gồm cả các cơ sở dung lượng. Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR (Home Location Register) 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. Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch và có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực AUC, nhiệm vụ của trung tâm này quản lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép. * Bộ ghi định vị trạm trú, VLR. VLR (Visitor Loaction Register) là cơ sở dung lượng thứ hai trong mạng thông tin di động. Nó được nối với một hay nhiều MSC và có nhiệm 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 xác hơn HLR. Các chức năng VLR thường được liên kết với các chức năng MSC. * MSC cổng, GMSC. Mạng thông tin di động có thể chứa nhiều MSC, VLR, HLR. Để thiết lập một cuộc gọi từ mạng ngoài đến người sử dụng thông tin di động, trước hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng được gọi là GMSC mà không cần biết đến hiện thời thuê bao vào 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 thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này. Tổng đài cổng có một giao tiếp với các mạng bên ngoài, thông qua giao tiếp này nó làm nhiệm vụ cổng để kết nối các mạng bên goài với mạng thông tin di động. Ngoài ra tổng đài này cũng có giao diện báo hiệu số 7 (CCS No7) để có thể tương tác với các phần tử khác của mạng thông tin di động. Về phương diện kinh tế không phải bao giờ tổng đài cổng cũng đứng riêng mà nó thường được kết hợp với MSC. * Khai thác và bảo dưỡng mạng Hệ thống khai thác OS (Operation System) thực hiện khai thác và bảo dưỡng tập trung cho mạng thông tin di động. Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao (handover) giữa hai ô… nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sta được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố. Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, tăng vùng phủ. Việc thay đổi mạng có thể thực hiện “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số chuyển giao để thay đổi biên giới tương đối giữa hai ô), hoặc thực hiện cứng đòi hỏi sự can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung lượng truyền dẫn hay lắp đặt một trạm mới). ở hệ thống viễn thông hiện đại khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm. Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố, hỏng hóc. Nó có một số quan hệ với khai thác. Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua tự kiểm tra. Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để thiết bị sự cố