Nghiên cứu lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động Mobifone từ GSM sang 3G WCDMA

Lêi më ®Çu Th«ng tin di ®éng lµ mét dÞch vô th«ng tin ®Æc biÖt. Nã cho phÐp ng­êi sö dông trao ®æi th«ng tin ngay c¶ khi ®ang di chuyÓn. Ngoµi ra nã cßn cã nhiÒu dÞch vô tiÖn Ých kh¸c mµ hÖ thèng th«ng tin kh¸c kh«ng thÓ cã .V× thÕ th«ng tin di ®éng hiÖn nay ®· trë nªn phæ biÕn vµ kh«ng ngõng ph¸t triÓn. DÞch vô th«ng tin di ®éng ®· cã tõ nh÷ng n¨m 1940s víi nh÷ng hÖ thèng th«ng tin di ®éng t­¬ng tù sö dông kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè FDMA. Vµo ®Çu nh÷ng n¨m 1980 ë mét sè n­íc ch©u ¢u ®· xuÊt hiÖn c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng sè víi kü thuËt ®a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA). Tuy nhiªn, c¸c hÖ thèng nµy kh«ng t­¬ng thÝch víi nhau lµm cho m¹ng th«ng tin di ®éng chØ bã hÑp ë tõng quèc gia. GSM lµ tiªu chuÈn ®iÖn tho¹i di ®éng sè toµn chau ¢u do ESTI (Europe Telecommunication Standard Institute) thµnh lËp víi c¸c h×nh thøc khuyÕn nghÞ lÊy c¸c tiªu chuÈn lµm c¬ së cho m¹ng th«ng tin di ®éng. Nh÷ng tiªu chuÈn nµy ®· gi¶i quyÕt ®­îc vÊn ®Ò: t­¬ng thÝch vÒ thiÕt bÞ, t¨ng dung l­îng m¹ng nhê viÖc sö dông tÇn sè hiÖu qu¶ h¬n. HÖ thèng GSM ra ®êi ®· nhanh chãng ph¸t triÓn trªn toµn thÕ giíi. §©y lµ hÖ thèng th«ng tin tÕ bµo sè tÝch hîp vµ toµn diÖn. M¹ng ®­îc thiÕt kÕ phï hîp víi hÖ thèng IDSN vµ c¸c m¹ng sè liÖu c«ng céng kh¸c. Trong giai ®o¹n hiÖn nay, khi vÊn ®Ò internet toµn cÇu vµ c¸c hÖ thèng m¹ng th«ng tin c¸ nh©n ph¸t triÓn nhanh c¶ vÒ dung l­îng, tèc ®é vµ c¸c lo¹i h×nh dÞch vô còng ®Æt ra mét yªu cÇu ph¸t triÓn víi t­¬ng ®­¬ng ®èi víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng. Liªn minh ViÔn th«ng Quèc tÕ ®· b¾t tay vµo viÖc ph¸t triÓn mét nÒn t¶ng chung cho c¸c hÖ thèng viÔn th«ng di ®éng. KÕt qu¶ lµ mét s¶n phÈm ®­îc gäi lµ th«ng tin di ®éng toµn cÇu 2000 (IMT-2000). IMT-2000 kh«ng chØ lµ mét bé dÞch vô, nã ®¸p øng ­íc m¬ liªn l¹c tõ bÊt cø n¬i ®©u vµ vµo bÊt cø lóc nµo. §Ó ®­îc nh­ vËy, IMT-2000 t¹o ®iÒu kiÖn tÝch hîp c¸c m¹ng mÆt ®Êt vµ /hoÆc vÖ tinh. H¬n thÕ n÷a, IMT-2000 còng ®Ò cËp ®Õn Internet kh«ng d©y, héi tô c¸c m¹ng cè ®Þnh vµ di ®éng, qu¶n lý di ®éng (chuyÓn vïng), c¸c tÝnh n¨ng ®a ph­¬ng tiÖn di ®éng, ho¹t ®éng xuyªn m¹ng vµ liªn m¹ng.. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 2 ®­îc x©y dùng theo tiªu chuÈn GSM, IS-95, PDC, IS-38 ph¸t triÓn rÊt nhanh vµo nh÷ng n¨m 1990. Trong h¬n mét tû thuª bao ®iÖn tho¹i di ®éng trªn thÕ giíi, kho¶ng 863, 6 triÖu thuª bao sö dông c«ng nghÖ GSM, 120 triÖu dïng CDMA vµ 290 triÖu cßn l¹i dïng FDMA hoÆc TDMA. Khi chóng ta tiÕn tíi 3G, c¸c hÖ thèng GSM vµ CDMA sÏ tiÕp tôc ph¸t triÓn trong khi TDMA vµ FDMA sÏ ch×m dÇn vµo quªn l·ng. Con ®­êng GSM sÏ tíi lµ CDMA b¨ng th«ng réng (WCDMA) trong khi CDMA sÏ lµ cdma2000. T¹i ViÖt Nam, thÞ tr­êng di ®éng trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y còng ®ang ph¸t triÓn víi tèc ®é t­¬ng ®èi nhanh. Cïng víi hai nhµ cung cÊp dÞch vô di ®éng lín nhÊt lµ Vinaphone vµ Mobifone, C«ng Ty ViÔn th«ng Qu©n ®éi (Vietel), S-fone vµ míi nhÊt lµ C«ng ty cæ phÇn ViÔn th«ng Hµ Néi vµ ViÔn Th«ng §iÖn Lùc tham gia vµo thÞ tr­êng di ®éng ch¾c h¼n sÏ t¹o ra mét sù c¹nh tranh lín gi÷a c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô, ®em l¹i mét sù lùa chän phong phó cho ng­êi sö dông. V× vËy, c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô di ®éng ViÖt Nam kh«ng chØ sö dông c¸c biÖn ph¸p c¹nh tranh vÒ gi¸ c¶ mµ cßn ph¶i nç lùc t¨ng c­êng sè l­îng dÞch vô vµ n©ng cao chÊt l­îng dÞch vô ®Ó chiÕm lÜnh thÞ phÇn trong n­íc . §iÒu ®ã cã nghÜa r»ng h­íng tíi 3G kh«ng ph¶i lµ mét t­¬ng lai xa ë ViÖt Nam. Trong sè c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô di ®éng ë ViÖt Nam, ®ang cã 3 nhµ cung cÊp dÞch vô ¸p dông c«ng nghÖ GSM lµ Vinaphone, Mobifone vµ Vietel, hiÖn ®ang cung cÊp dÞch vô cho phÇn lín thuª bao di ®éng ë ViÖt Nam. V× vËy khi tiÕn lªn 3G, ch¾c ch¾n h­íng ¸p dông c«ng nghÖ truy nhËp v« tuyÕn WCDMA ®Ó x©y dùng hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 3 ph¶i ®­îc xem xÐt nghiªn cøu. §å ¸n nµy nghiªn cøu lé tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng Mobifone tõ GSM sang 3G WCDMA víi néi dung gåm 4 phÇn: PhÇn I : Sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu. PhÇn II : M¹ng th«ng tin di ®éng GSM. PhÇn III : DÞch vô v« tuyÕn gãi chung GPRS. PhÇn IV : C«ng nghÖ 3G WCDMA / IMT 2000. PhÇn V : Lé tr×nh triÓn khai n©ng cÊp m¹ng lªn 3G cña VMS-Mobifone. Em xin tr©n thµnh c¸m ¬n thÇy gi¸o T.s Ph¹m C«ng Hïng ®· nhiÖt t×nh h­íng dÉn vµ chØ b¶o gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Do kiÕn thøc vµ kinh nghiÖm thøc tÕ cßn h¹n chÕ lªn kh«ng thÓ tr¸nh khái thiÕu xãt trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn, v× vËy em mong nhËn ®­îc ý kiÕn gãp ý tõ thÇy c« vµ c¸c b¹n. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Sinh viªn thùc hiÖn: NguyÔn Ngäc Th¨ng PhÇn I: Sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu Th«ng tin di ®éng ®Çu tiªn ra ®êi vµo cuèi n¨m 1940, khi ®ã nã chØ lµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng ®iÒu vËn. §Õn nay, th«ng tin di ®éng ®· tr¶i qua nhiÒu thÕ hÖ. ThÕ hÖ thø nhÊt lµ thÕ hÖ th«ng tin di ®éng t­¬ng tù, sö dông c«ng nghÖ truy nhËp ph©n chia theo tÇn sè (FDMA). TiÕp theo lµ thÕ hÖ thø hai vµ hiÖn nay lµ thÕ hÖ thø ba ®ang ®­îc chuÈn bÞ ®­a vµo ho¹t ®éng. ThÕ hÖ thø t­ còng ®ang ®­îc nghiªn cøu. Th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø hai sö dông kü thuËt sè víi c¸c c«ng nghÖ ®a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA) vµ ph©n chia theo m· (CDMA). §©y lµ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng b¨ng hÑp víi tèc ®é bÝt th«ng tin cña ng­êi sö dông lµ 8-13 kbit/s. Hai th«ng sè quan träng ®Æc tr­ng cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng sè lµ tèc ®é bÝt th«ng tin cña ng­êi sö dông vµ tÝnh di ®éng, ë c¸c thÕ hÖ tiÕp theo c¸c th«ng sè nµy ngµy cµng ®­îc c¶i thiÖn. Th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba cã tèc ®é bÝt lªn tíi 2Mbit/s. ThÕ hÖ thø t­ cã tèc ®é lªn tíi 34Mbit/s vµ cao h¬n n÷a. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø hai ®­îc x©y dùng theo c¸c tiªu chuÈn nh­ : GSM, IS-95, PDC, IS-96 ph¸t triÓn rÊt nhanh nh÷ng n¨m 1990. C¸c yªu cÇu vÒ dÞch vô míi cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng, nhÊt lµ c¸c dÞch vô truyÒn sè liÖu ®ßi hái c¸c nhµ khai th¸c ph¶i ®­a ra ®­îc c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng míi. Trong bèi c¶nh ®ã, ITU ®· ®­a ra ®Ò ¸n tiªu chuÈn ho¸ hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 víi tªn gäi IMT-2000 víi môc tiªu: Tèc ®é truy nhËp cao ®Ó b¶o ®¶m c¸c dÞch vô b¨ng réng nh­ truy nhËp Internet nhanh hoÆc c¸c dÞch vô ®a ph­¬ng tiÖn Linh ho¹t ®Ó b¶o ®¶m c¸c dÞch vô míi nh­ ®¸nh sè c¸ nh©n toµn cÇu vµ ®iÖn tho¹i vÖ tinh. C¸c tÝnh n¨ng nµy sÏ cho phÐp më réng ®¸ng kÓ tÇm phñ sãng cña c¶ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng T­¬ng thÝch víi c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng hiÖn cã ®Ó b¶o ®¶m sù ph¸t triÓn liªn tôc cña th«ng tin di ®éng NhiÒu tiªu chuÈn cho hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3 IMT-2000 ®· ®­îc ®Ò xuÊt trong ®ã cã hai hÖ thèng WCDMA vµ CDMA-2000 ®· ®­îc ITU chÊp thuËn vµ sÏ ®­a vµo ho¹t ®éng trong nh÷ng n¨m ®Çu cña thËp kû 2000. C¸c hÖ thèng nµy ®Òu sö dông c«ng nghÖ CDMA do vËy cho phÐp thùc hiÖn tiªu chuÈn toµn thÕ giíi cho giao diÖn v« tuyÕn cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø 3. WCDMA sÏ lµ sù ph¸t triÓn tiÕp theo cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø hai sö dông c«ng nghÖ TDMA nh­ GSM, PDC, IS-136 cßn CDMA-2000 sÏ lµ sù ph¸t triÓn tiÕp theo cña hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø hai sö dông céng nghÖ CDMA: IS-95. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tæ ong t­¬ng tù thÕ hÖ thø nhÊt: AMPS: Advanced Mobile Phone Service: DÞch vô ®iÖn tho¹i di ®éng tiªn tiÕn. NAMPS: Narrow AMPS: AMPS b¨ng hÑp. TACS: Total Access Communication System: HÖ thèng th«ng tin truy nhËp toµn bé. ETACS: Extended TACS: TACS më réng. NMR 450: Nordic Mobile Telephone 450: HÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng B¾c ¢u b¨ng tÇn 450 MHz. NMT900: HÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng B¾c ¢u b¨ng tÇn 900MHz. NTT: Nippon Telegraph and Telephone: HÖ thèng do NTT ph¸t triÓn. JTACS: Japanish TACS. NTACS: Narrow TACS. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tæ ong thÕ hÖ hai IS- 54B TDMA IS-136 TDMA IS-95 CDMA GSM: Global System for Mobile Communicatiãn: HÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu. PCN: Personal Communication Network: M¹ng th«ng tin c¸ nh©n. CT-2: Cordless Phone –2: §iÖn tho¹i kh«ng d©y. DECT: Digital Enhanced Cordless Telecommunication: ViÔn th«ng kh«ng d©y sè tiªn tiÕn. PDC: Personal Digital Cellular: HÖ thèng tæ ong sè c¸ nh©n.. C¸c hÖ thèng nh¾n tin POCSAG: Post Office Code Standardization Advisory Group: Nhãm cè vÊn tiªu chuÈn ho¸ m· B­u ®iÖn. ERMES: European Radio Message System: HÖ thèng nh¾n tin v« tuyÕn ch©u ¢u. C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng sè hiÖn nay ®ang ë giai ®o¹n chuyÓn tõ thÕ hÖ hai céng sang thÕ hÖ ba. §Ó ®¸p øng c¸c nhu cÇu ngµy cµng t¨ng vÒ c¸c dÞch vô th«ng tin di ®éng, ngay tõ nh÷ng n¨m ®Çu cña thËp niªn 90 ng­êi ta ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu ho¹ch ®Þnh hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ ba. ITU-R ®ang tiÕn hµnh c«ng t¸c tiªu chuÈn hãa cho hÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu ITM mµ tr­íc ®©y lµ FPLMTS. T¹i Ch©u ¢u, ViÖn tiªu chuÈn viÔn th«ng ch©u ¢u (ETSI) ®ang tiÕn hµnh tiªu chuÈn ho¸ phiªn b¶n cña hÖ thèng nµy víi tªn gäi lµ UMTS (Univesal Mobile Telecommunication System): HÖ thèng viÔn th«ng di ®éng toµn cÇu. HÖ thèng míi nµy sÏ lµm viÖc ë d¶i tÇn 2 GHz. Nã sÏ cung cÊp rÊt nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô bao gåm tõ c¸c dÞch vô tho¹i vµ sè liÖu thÊp hiÖn nay cho ®Õn c¸c dÞch vô sè liÖu tèc ®é cao, video vµ truyÒn thanh. Tèc ®é cùc ®¹i cña ng­êi sö dông sÏ lªn ®Õn 2MbÝt/s. Tèc ®é cùc ®¹i nµy sÏ chØ cã ë c¸c pic« trong nhµ, cßn c¸c dÞch vô víi tèc ®é 14,4 kbit/s sÏ ®­îc ®¶m b¶o cho di ®éng th«ng th­êng ë c¸c « macro. Ng­êi ta còng ®ang tiÕn hµnh nghiªn cøu c¸c hÖ thèng v« tuyÕn thÕ hÖ thø t­ cã tèc ®é cho ng­êi sö dông lín h¬n 2 Mbit/s. HÖ thèng di ®éng b¨ng réng MBS (Mobile Broadband System) dù kiÕn n©ng tèc ®é cña ng­êi sö dông ®Õn STM-1. §èi víi MBS c¸c sãng mang ®­îc sö dông ë c¸c b­íc sãng mm vµ ®é réng b¨ng tÇn 64 GHz. Mét sè ­u thÕ mµ thÕ hÖ hai céng (GSM) ®· ®¹t ®­îc C¸c dÞch vô m¹ng míi vµ c¶i thiÖn c¸c dÞch vô liªn quan tíi truyÒn sè liÖu nh­ nÐn sè liÖu cña ng­êi sö dông, sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh tèc ®é cao (HSCSD: High Speed Circuit Switched Data), dÞch vô v« tuyÕn gãi ®a n¨ng (GPRS: General Packet Radio Service) vµ sè liÖu 14,4 kbit/s. C¸c c«ng viÖc liªn quan tíi dÞch vô tho¹i nh­: Codec tiÕng toµn tèc c¶i tiÕn (EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec ®a tèc ®é thÝch øng vµ khai th¸c tù do ®Çu cuèi c¸c Codec tiÕng. C¸c dÞch vô bæ sung nh­ : chuyÓn h­íng cuéc gäi, hiÓn thÞ tªn chñ gäi, chuyÓn giao cuéc gäi vµ c¸c dÞch vô cÊm gäi míi. C¶i thiÖn liªn quan ®Õn dÞch vô b¶n tin ng¾n (SMS: Short Message Service) nh­ mãc nèi c¸c SMS, më réng b¶ng ch÷ c¸i, më réng t­¬ng t¸c gi÷a c¸c SMS. C¸c c«ng viÖc liªn quan tíi tÝnh c­íc nh­: dÞch vô tr¶ tiÒn tr­íc, tÝnh c­íc nãng vµ hç trî ­u tiªn vïng gia ®×nh. T¨ng c­êng c«ng nghÖ SIM, tÝch hîp thªm c¸c chøc n¨ng më réng cho SIM. DÞch vô m¹ng th«ng minh nh­ CAMEL. C¸c c¶i thiÖn chung nh­ chuyÓn m¹ch m¹ng GSM- AMPS, c¸c dÞch vô ®Þnh vÞ, t­¬ng t¸c víi c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng vÖ tinh vµ hç trî ®Þnh tuyÕn tèi ­u. Th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba sÏ ph¶i lµ thÕ hÖ th«ng tin di ®éng cho c¸c dÞch vô di ®éng truyÒn th«ng c¸ nh©n ®a ph­¬ng tiÖn. Hép th­ tho¹i sÏ ®­îc thay thÕ b»ng b­u thiÕp ®iÖn tö ®­îc lång ghÐp víi h×nh ¶nh vµ c¸c cuéc tho¹i th«ng th­êng tr­íc ®©y sÏ ®­îc bæ sung c¸c h×nh ¶nh ®Ó trë thµnh tho¹i cã h×nh.... Sau ®©y lµ mét sè yªu cÇu chung ®èi víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ ba: M¹ng ph¶i lµ m¹ng b¨ng réng vµ cã kh¶ n¨ng truyÒn th«ng ®a ph­¬ng tiÖn. NghÜa lµ m¹ng ph¶i ®¶m b¶o tèc ®é bÝt cña ng­êi sö dông ®Õn 2 Mbit/s. M¹ng ph¶i cã kh¶ n¨ng cung cÊp ®é réng b¨ng tÇn (dung l­îng) theo yªu cÇu. §iÒu nµy xuÊt ph¸t tõ viÖc thay ®æi tèc ®é bÝt cña c¸c dÞch vô kh¸c nhau. Ngoµi ra cÇn ®¶m b¶o ®­êng truyÒn v« tuyÕn kh«ng ®èi xøng ch¼ng h¹n víi: tèc ®é bit cao ë ®­êng xuèng vµ tèc ®é bÝt thÊp ë ®­êng lªn vµ ng­îc l¹i. M¹ng ph¶i cung cÊp thêi gian truyÒn dÉn theo yªu cÇu. NghÜa lµ ®¶m b¶o c¸c kÕt nèi chuyÓn m¹ch cho tho¹i, c¸c dÞch vô video vµ c¸c kh¶ n¨ng sè liÖu gãi cho c¸c dÞch vô sè liÖu. ChÊt l­îng dÞch vô ph¶i kh«ng thua kÐm chÊt l­îng dÞch vô m¹ng cè ®Þnh, nhÊt lµ ®èi víi tho¹i. M¹ng ph¶i cã kh¶ n¨ng sö dông toµn cÇu, nghÜa lµ bao gåm c¶ th«ng tin vÖ tinh. WARC-92 (The World Administrative Radio Conference held in 1992) ®· dµnh b¨ng tÇn 1885-2025 MHz vµ 2110-2200 MHz cho IMT-2000. HiÖn nay ch©u ¢u vµ c¸c quèc gia sö dông GSM cïng víi NhËt ®ang ph¸t triÓn W- CDMA (Wide Band Code Division Multiple Access- §a truy nhËp ph©n chia theo m· b¨ng réng) trªn c¬ së UMTS, cßn Mü th× tËp trung ph¸t triÓn thÕ hÖ thø hai (IS-95) vµ më réng tiªu chuÈn nµy ®Õn IS-2000. C¸c tiªu chuÈn di ®éng b¨ng réng míi ®­îc x©y dùng trªn c¬ së CDMA hoÆc CDMA kÕt hîp TDMA. C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba Bé phËn tiªu chuÈn cña ITU-R (International Telecommunication Union Radio Sector: Liªn minh viÔn th«ng quèc tÕ- bé phËn v« tuyÕn) ®· x©y dùng c¸c tiªu chuÈn cho IMT-2000 (International Mobile Telecommunications - 2000: ViÔn th«ng di ®éng quèc tÕ -2000). ITM-2000 ®· më réng ®¸ng kÓ kh¶ n¨ng cung cÊp dÞch vô vµ bao phñ mét vïng réng lín c¸c m«i tr­êng th«ng tin. Môc ®Ých cña IMT-2000 lµ ®­a ra nhiÒu kh¶ n¨ng míi nh­ng còng ®ång thêi ®¶m b¶o sù ph¸t triÓn liªn tôc cña th«ng tin di ®éng thÕ hÖ 2 (2G) vµo nh÷ng n¨m 2000. Th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba (3G) x©y dùng trªn c¬ së ITM-2000 sÏ ®­îc ®­a vµo phôc vô tõ n¨m 2001. C¸c hÖ thèng 3G sÏ cung cÊp rÊt nhiÒu dÞch vô viÔn th«ng bao gåm: tho¹i, sè liÖu tèc ®é bÝt thÊp vµ bÝt cao, ®a ph­¬ng tiÖn, video cho ng­êi sö dông lµm viÖc c¶ ë m«i tr­êng c«ng céng lÉn t­ nh©n (vïng c«ng së, vïng d©n c­, ph­¬ng tiÖn vËn t¶i...). C¸c tiªu chÝ chung ®Ó x©y dùng ITM-2000 nh­ sau. Sö dông d¶i tÇn quy ®Þnh quèc tÕ 2GHz nh­ sau. - §­êng lªn: 1885 - 2025 MHz. - §­êng xuèng: 2110-2200 MHz. Lµ hÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu cho c¸c lo¹i h×nh th«ng tin v« tuyÕn. - TÝch hîp c¸c m¹ng th«ng tin h÷u tuyÕn vµ v« tuyÕn. - T­¬ng t¸c víi mäi lo¹i dÞch vô viÔn th«ng. Sö dông c¸c m«i tr­êng khai th¸c kh¸c nhau. - Trong c«ng së. - Ngoµi ®­êng. - Trªn xe. - VÖ tinh. Cã thÓ hç trî c¸c dÞch vô nh­. - M«i tr­êng th«ng tin nhµ ¶o (VHE: Virtual Home Environment) trªn c¬ së m¹ng th«ng minh, di ®éng c¸ nh©n vµ chuyÓn m¹ng toµn cÇu. - §¶m b¶o chuyÓn m¹ng quèc tÕ. - §¶m b¶o c¸c dÞch vô ®a ph­¬ng tiÖn ®ång thêi cho tho¹i, sè liÖu chuyÓn m¹ch theo kªnh vµ sè liÖu chuyÓn m¹ch theo gãi. DÔ dµng hç trî c¸c dÞch vô míi. M«i tr­êng ho¹t ®éng cña IMT-2000 ®­îc chia thµnh bèn vïng víi c¸c tèc ®é bit Rb phôc vô nh­ sau: H×nh 1: C¸c khu vùc dÞch vô cña IMT 2000 Vïng 1: trong nhµ, « pico Rb £ 2Mbit/s Vïng 2: thµnh phè, « micro Rb £ 384 kbit/s Vïng 3: ngo¹i «, « macro Rb £ 144 kbit/s Vïng 4: toµn cÇu Rb =9,6 kbit/s KiÓu Ph©n lo¹i DÞch vô chi tiÕt DÞch vô di ®éng DÞch vô di ®éng Di ®éng ®Çu cuèi/ di ®éng c¸ nh©n/di ®éng dÞch vô. DÞch vô th«ng tin ®Þnh vÞ Theo dâi di ®éng/theo dâi di ®éng th«ng minh DÞch vô viÔn th«ng DÞch vô ©m thanh - DÞch vô ©m thanh chÊt l­îng cao (16-64 kbit/s) - DÞch vô truyÒn thanh AM (32-64 kbit/s) - DÞch vô truyÒn thanh FM (64-384 kbit/s) DÞch vô sè liÖu - DÞch vô sè liÖu tèc ®é trung b×nh (64-1444 kbit/s) - DÞch vô sè liÖu tèc ®é t­¬ng ®èi cao (144kbit/s -2 Mbit/s) - DÞch vô sè liÖu tèc ®é cao (³ 2Mbit/s) DÞch vô ®a ph­¬ng tiÖn - DÞch vô Video (384 kbit/s) - DÞch vô ¶nh ®éng (384 kbit/s- 2 Mbit/s) - DÞch vô ¶nh ®éng thêi gian thùc (³ 2Mbit/s) DÞch vô Internet DÞch vô Internet ®¬n gi¶n D - DÞch vô truy nhËp Web (384 kbit/s-2 Mbit/s) DÞch vô Internet thêi gian thùc D - DÞch vô Internet (384 kbit/s-2 Mbit/s) DÞch vô Internet ®a ph­¬ng tiÖn D - DÞch vô Website ®a ph­¬ng tiÖn thêi gian thùc (³ 2Mbit/s) PhÇn II : M¹ng th«ng tin di ®éng GSM I. CÊu tróc hÖ thèng vµ c¸c thµnh phÇn cña m¹ng : 1.1.CÊu tróc hÖ thèng: H×nh 2: CÊu tróc hÖ thèng GSM 1.1.1 Ph©n hÖ v« tuyÕn (RSS) 1.1.1.1. Tr¹m di ®éng (MS - Mobile Station ) MS lµ mét ®Çu cuèi di ®éng, cã thÓ ®­îc ®Æt trªn « t« hay x¸ch tay. T¹i MS cã mét khèi nhá gäi lµ module nhËn d¹ng thuª bao ( SIM - Subscriber Identity Module ). §ã lµ mét khèi vËt lý t¸ch riªng, ch¼ng h¹n lµ mét IC Card hoÆc cßn gäi lµ card th«ng minh. SIM cïng víi thiÕt bÞ tr¹m ( ME - Mobile Equipment ) hîp thµnh tr¹m di ®éng. Kh«ng cã SIM, MS kh«ng thÓ th©m nhËp ®Õn m¹ng trõ tr­êng hîp gäi khÈn. Khi liªn kÕt ®¨ng ký thuª bao víi card SIM chø kh«ng ph¶i víi MS. §¨ng ký thuª bao cã thÓ cã thÓ sö dông tr¹m MS kh¸c nh­ cña chÝnh m×nh. §iÒu nµy lµm n¶y sinh vÊn ®Ò MS bÞ lÊy c¾p, v× kh«ng cã biÖn ph¸p ®Ó chÆn ®¨ng ký thuª bao nÕu bÞ lÊy c¾p th× khi ®ã sÏ cÇn mét c¬ së d÷ liÖu chøa sè liÖu phÇn cøng cña thiÕt bÞ: thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ EIR ( nh­ng hiÖn nay ë ViÖt Nam th× ng­êi ta kh«ng dïng thiÕt bÞ nµy n÷a bëi v× khi cã EIR th× nã yªu cÇu m¸y cã chØ tiªu chÊt l­îng tèt vµ do vËy gi¸ thµnh cao vµ kh«ng ph¶i ai còng cã thÓ mua mét m¸y cã chÊt l­îng ®¹t yªu cÇu ). EIR ®­îc nèi víi MSC qua mét ®­êng b¸o hiÖu. Nã cho phÐp MSC kiÓm tra tÝnh hîp lÖ cña thiÕt bÞ. B»ng c¸ch nµy cã thÓ ng¨n chÆn mét MS kh«ng ®­îc th©m nhËp m¹ng. 1.1.1.2. HÖ thèng tr¹m gèc ( BSS - Base Station System ) BSS lµ mét hÖ thèng ®Æc thï riªng cho tÝnh chÊt tæ ong v« tuyÕn cña GSM. BSS giao tiÕp trùc tiÕp víi c¸c tr¹m di ®éng MS th«ng qua giao diÖn v« tuyÕn, v× thÕ nã bao gåm c¸c thiÕt bÞ thu/ph¸t ®­êng v« tuyÕn vµ qu¶n lý c¸c chøc n¨ng nµy. MÆt kh¸c BSS thùc hiÖn giao tiÕp víi c¸c tæng ®µi ë ph©n hÖ chuyÓn m¹ch SS. Tãm l¹i, BSS thùc hiÖn ®Êu nèi c¸c MS víi tæng ®µi vµ nhê vËy ®Êu nèi nh÷ng ng­êi sö dông c¸c tr¹m di ®éng víi nh÷ng ng­êi sö dông viÔn th«ng kh¸c. BSS còng ph¶i ®­îc ®iÒu khiÓn, do ®ã nã ®­îc ®Êu nèi víi ph©n hÖ vËn hµnh vµ b¶o d­ìng OMS. BSS bao gåm hai lo¹i thiÕt bÞ lµ: BTS giao diÖn víi MS vµ BSC giao diÖn víi MSC. a. Khèi BTS ( Base Tranceiver Station ): Mét BTS bao gåm c¸c thiÕt bÞ thu/ph¸t, anten vµ bé xö lý tÝn hiÖu ®Æc thï cho giao diÖn v« tuyÕn. BTS lµ thiÕt bÞ trung gian gi÷a m¹ng GSM vµ thiÕt bÞ thuª bao MS, trao ®æi th«ng tin víi MS qua giao diÖn v« tuyÕn. Cã thÓ coi BTS lµ c¸c Modem v« tuyÕn phøc t¹p cã thªm mét sè c¸c chøc n¨ng kh¸c. Mçi BTS t¹o ra mét hay mét sè khu vùc vïng phñ sãng nhÊt ®Þnh gäi lµ tÕ bµo ( cell ). Mét bé phËn quan träng cña BTS lµ khèi chuyÓn ®æi m· vµ thÝch øng tèc ®é ( TRAU - Transcode/Rate Adapter Unit ). TRAU lµ thiÕt bÞ mµ ë ®ã qu¸ tr×nh m· ho¸ vµ gi¶i m· tiÕng ®Æc thï riªng cho GSM ®­îc tiÕn hµnh, t¹i ®©y còng thùc hiÖn thÝch øng tèc ®é trong tr­êng hîp truyÒn sè liÖu. TRAU lµ mét bé phËn cña BTS, nh­ng còng cã thÓ ®­îc ®Æt c¸ch xa BTS vµ thËm chÝ cßn ®Æt trong BSC vµ MSC. b. Khèi TRAU ( Transcode/Rate Adapter Unit ) Khèi thÝch øng vµ chuyÓn ®æi m· thùc hiÖn chuyÓn ®æi m· th«ng tin tõ c¸c kªnh v« tuyÕn ( 16 Kb/s ) theo tiªu chuÈn GSM thµnh c¸c kªnh tho¹i tiªu chuÈn ( 64 Kb/s ) tr­íc khi chuyÓn ®Õn tæng ®µi. TRAU th­êng ®­îc ®iÒu khiÓn bëi BTS. c. Khèi BSC ( Base Station Controller ) BSC cã nhiÖm vô qu¶n lý tÊt c¶ giao diÖn v« tuyÕn th«ng qua c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn tõ xa. C¸c lÖnh nµy chñ yÕu lµ lÖnh Ên ®Þnh, gi¶i phãng kªnh v« tuyÕn vµ chuyÓn giao. Mét phÝa BSC ®­îc nèi víi BTS, cßn phÝa kia nèi víi MSC cña ph©n hÖ SS. Trong thùc tÕ, BSC ®­îc coi nh­ lµ mét tæng ®µi nhá, cã kh¶ n¨ng tÝnh to¸n ®¸ng kÓ. Vai trß chÝnh cña nã lµ qu¶n lý c¸c kªnh ë giao diÖn v« tuyÕn vµ chuyÓn giao. Giao diÖn gi÷a BSC vµ MSC lµ giao diÖn A, cßn giao diÖn gi÷a BTS vµ BSC lµ giao diÖn A.bis. C¸c chøc n¨ng chÝnh cña BSC: Qu¶n lý m¹ng v« tuyÕn: viÖc qu¶n lý v« tuyÕn chÝnh lµ qu¶n lý c¸c cell vµ c¸c kªnh logic cña chóng. C¸c sè liÖu qu¶n lý ®Òu ®­îc ®­a vÒ BSC ®Ó ®o ®¹c vµ xö lý, ch¼ng h¹n nh­ l­u l­îng th«ng tin ë mét cell, m«i tr­êng v« tuyÕn, sè l­îng cuéc gäi bÞ mÊt, c¸c lÇn chuyÓn giao thµnh c«ng vµ thÊt b¹i... Qu¶n lý tr¹m v« tuyÕn gèc BTS: tr­íc khi ®­a vµo khai th¸c, BSC lËp cÊu h×nh cña BTS ( sè m¸y thu/ph¸t TRX, tÇn sè cho mçi tr¹m... ). Nhê ®ã mµ BSC cã s½n mét tËp c¸c kªnh v« tuyÕn dµnh cho ®iÒu khiÓn vµ nèi th«ng cuéc gäi. §iÒu khiÓn nèi th«ng c¸c cuéc gäi: BSC chÞu tr¸ch nhiÖm thiÕt lËp vµ gi¶i phãng c¸c ®Êu nèi tíi m¸y di ®éng MS. Trong qu¸ tr×nh gäi, sù ®Êu nèi ®­îc BSC gi¸m s¸t. C­êng ®é tÝn hiÖu, chÊt l­îng cuéc ®Êu nèi ®­îc ë m¸y di ®éng vµ TRX göi ®Õn BSC. Dùa vµo ®ã mµ BSC sÏ quyÕt ®Þnh c«ng suÊt ph¸t tèt nhÊt cña MS vµ TRX ®Ó gi¶m nhiÔu vµ t¨ng chÊt l­îng cuéc ®Êu nèi. BSC còng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh chuyÓn giao nhê c¸c kÕt qu¶ ®o kÓ trªn ®Ó quyÕt ®Þnh chuyÓn giao MS sang cell kh¸c, nh»m ®¹t ®­îc chÊt l­îng cuéc gäi tèt h¬n. Trong tr­êng hîp chuyÓn giao sang cell cña mét BSC kh¸c th× nã ph¶i nhê sù trî gióp cña MSC. Bªn c¹nh ®ã, BSC còng cã thÓ ®iÒu khiÓn chuyÓn giao gi÷a c¸c kªnh trong mét cell hoÆc tõ cell nµy sang kªnh cña cell kh¸c trong tr­êng hîp cell nµy bÞ nghÏn nhiÒu. Qu¶n lý m¹ng truyÒn dÉn: BSC cã chøc n¨ng qu¶n lý cÊu h×nh c¸c ®­êng truyÒn dÉn tíi MSC vµ BTS ®Ó ®¶m b¶o chÊt l­îng th«ng tin. Trong tr­êng hîp cã sù cè mét tuyÕn nµo ®ã, nã sÏ tù ®éng ®iÒu khiÓn tíi mét tuyÕn dù phßng. 1.1.2.Ph©n hÖ chuyÓn m¹ch ( SS - Switching Subsystem ) Ph©n hÖ chuyÓn m¹ch ( SS ) bao gåm c¸c chøc n¨ng chuyÓn m¹ch chÝnh cña m¹ng GSM còng nh­ c¸c c¬ së d÷ liÖu cÇn thiÕt cho sè liÖu thuª bao vµ qu¶n lý di ®éng cña thuª bao. Chøc n¨ng chÝnh cña SS lµ qu¶n lý th«ng tin gi÷a nh÷ng ng­êi sö dông m¹ng GSM víi nhau vµ víi m¹ng kh¸c. SS còng cÇn giao tiÕp víi m¹ng ngoµi ®Ó sö dông kh¶ n¨ng truyÒn t¶i cña c¸c m¹ng nµy cho viÖc truyÒn t¶i sè liÖu cña ng­êi sö dông hay b¸o hiÖu gi÷a c¸c phÇn tö cña m¹ng GSM. Ch¼ng h¹n SS cã thÓ sö dông m¹ng b¸o hiÖu kªnh chung sè 7, m¹ng nµy ®¶m b¶o ho¹t ®éng t­¬ng t¸c gi÷a c¸c phÇn tö cña SS trong mét hay nhiÒu m¹ng GSM. 1.1.2.1.Trung t©m chuyÓn m¹ch di ®éng (MSC - Mobile Switching Center) MSC th­êng lµ mét tæng ®µi lín ®iÒu khiÓn vµ qu¶n lý mét sè c¸c bé ®iÒu khiÓn tr¹m gèc BSC. Mét tæng ®µi MSC thÝch hîp cho mét vïng ®« thÞ vµ ngo¹i « cã d©n c­ vµo kho¶ng mét triÖu ( víi mËt ®é thuª bao trung b×nh ). MSC thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng chuyÓn m¹ch chÝnh, nhiÖm vô chÝnh cña MSC lµ t¹o kÕt nèi vµ xö lý cuéc gäi ®Õn nh÷ng thuª bao cña GSM, mét mÆt MSC giao tiÕp víi ph©n hÖ BSS vµ mÆt kh¸c giao tiÕp víi m¹ng ngoµi qua G-MSC. 1.1.2.2. Bé ghi ®Þnh vÞ th­êng tró (HLR - Home Location Register ) HLR l­u gi÷ c¸c sè liÖu cè ®Þnh cña thuª bao di ®éng trong m¹ng nh­ SIM, c¸c th«ng tin liªn quan tíi viÖc cung cÊp c¸c dÞch vô viÔn th«ng, kh«ng phô thuéc vµo vÞ trÝ hiÖn thêi cña thuª bao vµ chøa c¸c th«ng tin vÒ vÞ trÝ hiÖn thêi cña thuª bao. Th­êng HLR lµ mét m¸y tÝnh ®øng riªng, kh«ng cã kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch nh­ng cã kh¶ n¨ng qu¶n lý hµng tr¨m ngµn thuª bao. Mét chøc n¨ng con cña HLR lµ nhËn d¹ng trung t©m nhËn thùc thuª bao AUC. 1.1.2.3. Bé ghi ®Þnh vÞ t¹m tró ( VLR - Visitor Location Register ) Lµ mét c¬ së d÷ liÖu chøa th«ng tin vÒ tÊt c¶ c¸c MS hiÖn ®ang ë vïng phôc vô cña MSC. Mçi MSC cã mét VLR, th­êng thiÕt kÕ VLR ngay trong MSC. Ngay c¶ khi MS l­u ®éng vµo mét vïng MSC míi. VLR liªn kÕt víi MSC sÏ yªu cÇu sè liÖu vÒ MS tõ HLR. §ång thêi HLR sÏ ®­îc th«ng b¸o r»ng MS ®ang ë vïng MSC nµo. NÕu sau ®ã MS muèn thùc hiÖn mét cuéc gäi, VLR sÏ cã tÊt c¶ c¸c th«ng tin cÇn thiÕt ®Ó thiÕt lËp mét cuéc gäi mµ kh«ng cÇn hái HLR cã thÓ coi VLR nh­ mét HLR ph©n bè. VLR chøa th«ng tin chÝnh x¸c h¬n vÒ vÞ trÝ MS ë vïng MSC. Nh­ng khi thuª bao t¾t m¸y hay rêi khái vïng phôc vô cña MSC th× c¸c sè liÖu liªn quan tíi nã còng hÕt gi¸ trÞ. V× vËy, cã thÓ gäi HLR lµ hÖ thèng l­u gi÷ “ Hé khÈu t¹m tró ” cña c¸c thuª bao v·ng lai. 1.1.2.4. Thanh ghi nhËn d¹ng thiÕt bÞ ( EIR - Equipment Identity Register ): EIR cã chøc n¨ng kiÓm tra tÝnh hîp lÖ cña ME th«ng qua sè liÖu nhËn d¹ng di ®éng quèc tÕ ( IMEI - International Mobile Equipment Identity ) vµ chøa c¸c sè liÖu vÒ phÇn cøng cña thiÕt bÞ. ME thuéc mét trong ba danh s¸ch sau: NÕu ME thuéc danh s¸ch tr¾ng ( White List ) th× nã ®­îc quyÒn truy nhËp vµ sö dông c¸c dÞch vô ®· ®¨ng ký. NÕu ME thuéc danh s¸ch x¸m ( Gray List ), tøc lµ cã nghi vÊn vµ cÇn kiÓm tra. NÕu ME thuéc danh s¸ch ®en ( Black List ), tøc lµ bÞ cÊm kh«ng cho truy nhËp vµo m¹ng. 1.1.2.5 Trung t©m nhËn thùc (AUC – AUthentication Center) §­îc nèi ®Õn HLR, chøc n¨ng cña AUC lµ cung cÊp cho HLR c¸c tÇn sè nhËn thùc vµ c¸c kho¸ mËt m· ®Ó sö dông cho b¶o mËt. §­êng v« tuyÕn còng ®­îc AUC cung cÊp m· b¶o mËt ®Ó chèng nghe trém, m· nµy ®­îc thay ®æi riªng biÖt cho tõng thuª bao. C¬ së d÷ liÖu cña AUC cßn ghi nhiÒu th«ng tin cÇn thiÕt kh¸c khi thuª bao ®¨ng ký nhËp m¹ng vµ ®­îc sö dông ®Ó kiÓm tra khi thuª bao yªu cÇu cung cÊp dÞch vô, tr¸nh viÖc truy nhËp m¹ng mét c¸ch tr¸i phÐp. 1.1.2.6. Tæng ®µi di ®éng cæng G-MSC: TÊt c¶ c¸c cuéc gäi vµo cho m¹ng GSM/PLMN sÏ ®­îc ®Þnh tuyÕn cho tæng ®µi v« tuyÕn cæng Gateway-MSC. NÕu mét ng­êi nµo ®ã ë m¹ng cè ®Þnh PSTN muèn thùc hiÖn mét cuéc gäi ®Õn mét thuª bao di ®éng cña m¹ng GSM/PLMN. Tæng ®µi t¹i PSTN sÏ kÕt nèi cuéc gäi nµy ®Õn MSC cã trang bÞ mét chøc n¨ng ®­îc gäi lµ chøc n¨ng cæng. Tæng ®µi MSC nµy gäi lµ MSC cæng vµ nã cã thÓ lµ mét MSC bÊt kú ë m¹ng GSM. G-MSC sÏ ph¶i t×m ra vÞ trÝ cña MS cÇn t×m. §iÒu nµy ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch hái HLR n¬i MS ®¨ng ký. HLR sÏ tr¶ lêi, khi ®ã MSC nµy cã thÓ ®Þnh tuyÕn l¹i cuéc gäi ®Õn MSC cÇn thiÕt. Khi cuéc gäi ®Õn MSC nµy, VLR sÏ biÕt chi tiÕt h¬n vÒ vÞ trÝ cña MS. Nh­ vËy cã thÓ nèi th«ng mét cuéc gäi ë m¹ng GSM cã sù kh¸c biÖt gi÷a thiÕt bÞ vËt lý vµ ®¨ng ký thuª bao. 1.1.2.7.