1 - Giới
thiệu mạng di động GSM
Định
nghĩa GSM
GSM
là viết tắt của từ
" The
Global
System
for Mobile
Cpommunication" - 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 khác nhau mà vẫn giữ
được liên lạc .
Các
mạng điện thoại 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 :
- Mạng
Vinaphone : 091 => 094...
- Mạng
Mobiphone : 090 => 093...
- Mạng Vietel 098...
Công
nghệ của mạng GSM
Các mạng điện thoại GSM sử
dụng công nghệ TDMA -
TDMA là viết tắt
của từ " Time
Division
Multiple
Access
" - Phân chia các truy cập theo thời gian .
Giải
thích :
Đây là công nghệ cho phép 8 máy di động có thể sử dụng chung 1 kênh để đàm
thoại , mỗi máy sẽ sử dụng 1/8 khe thời gian để truyền và nhận thông tin.
Công
nghệ CDMA .
Khác với công nghệ TDMA
của các mạng GSM là công nghệ CDMA của các mạng như
- Mạng Sphone 095...
- Mạng EVN.Telecom
096...
- Mạng HTL 092...
-
CDMA
là viết tắt của
" Code
Division
Multiple
Access
" -
Phân chia các truy cập theo
mã .
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 sử dụng cả một phổ tần (nhiều
kênh một lúc)
vì
vậy công nghệ này có tốc độ truyền dẫn tín hiệu cao hơn công nghệ TDMA
Cấu
trúc cơ bản của mạng di động .
Mỗi mạng điện thoại di động
có nhiều tổng đài chuyển mạch MSC ở các khu vực khác nhau ( Ví dụ như tổng
đài miền Bắc, miền Trung, miền Nam) và mỗi Tổng đài lại có nhiều trạm thu
phát vô tuyến BSS
Băng tần GSM 900
MHz .
- Nếu bạn sử dụng thuê bao
mạng Vinaphone, Mobiphone hoặc Vietel 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
- Và băng tần GSM 1900MHz
Tất cả các mạng điện thoại ở
Việt Nam hiện đang phát ở băng tần 900MHz , các
nước trên Thế giới sử dụng băng tần 1800MHz, Mỹ sử dụng băng tần 1900MHz .
Băng tần GSM 900MHz
Với
băng GSM 900MHz , Điện thoại di động thu ở dải
sóng 935MHz đến 960MHz và phát ở dải sóng 890MHz đến 915MHz
Khi
điện thoại dd thu từ đài phát trên một tần số nào đó
(trong giải 935MHz đến 960MHz) nó sẽ trừ đi 45MHz để lấy ra tần số
phát, khoảng cách giữa tần số thu và phát của băng GSM 900 luôn luôn là
45MHz .
Tần số thu và phát của máy di
động là do tổng đài điều khiển .
Băng tần GSM 1800
MHz .
Băng tần GSM 1800 MHz
Ở
băng 1800M, Điện thoại dđ thu ở dải sóng 1805MHz
đến 1880MHz và phát ở dải sóng 1710MHz đến 1785MHz
Khi
điện thoại dd thu từ đài phát trên một tần số nào đó (
trong giải 1805MHz đến 1880MHz ) nó sẽ trừ đi 95MHz để lấy ra tần số
phát , khoảng cách giữa tần số thu và phát của băng GSM 1800 là 95MHz .
So
sánh 2 băng tần .
Băng tần GSM 900MHz và băng
tần GSM 1800MHz
Tái
sử dụng tần số .
Toàn
bộ dải tần phát cho mạng GSM 900M chỉ có từ 890MHz đến 915MHz tức là có
25MHz, mỗi kênh chiếm một khe tần số 200KHz => như vậy có khoảng 125 kênh
thoại có thể sử dụng một lúc, mỗi kênh thoại được chia thành 8 khe thời gian
trong đó 1/8 thời gian giành cho tín hiệu điều khiển, 7/8 khe thời gian còn
lại dành cho 7 thuê bao và như vậy tổng số thuê bao có thể liên lạc trong
một thời điểm là 125 x 7 = 875.
875
thuê bao có thể liên lạc đồng thời trong một thời điểm cho một mạng di động,
đây là con số quá ít không đáp ứng được nhu cầu sử dụng, vì vậy tái sử dụng
tần số là phương pháp làm tăng số thuê bao di động có thể liên lạc trong một
thời điểm lên tới con số hàng triệu .
Phương
pháp tái sử dụng tần số .
-
Người ta chia một Thành phố
ra thành nhiêu ô hình lục giác => gọi là Cell , mỗi ô có một trạm BTS để thu
phát tín hiệu, các ô không liền nhau có thể phát chung một tần số ( như hình
dưới thì các ô có cùng mầu xanh hay mầu vàng có thể phát chung tần số )
- Với phương pháp trên người
ta có thể chia toàn bộ giải tần ra làm 3 để phát trên các ô không liền kề
như 3 mầu dưới đây, và như vậy mỗi ô có thể phục vụ cho 875 / 3 = khoảng 290
thuê bao .
- Trong một Thành phố có thể
có hàng trăm trạm thu phát BTS vì vậy nó có thể phục vụ được hàng chục ngàn
thuê bao có thể liên lạc trong cùng một thời điểm .
Thành phố được chia thành
nhiều ô hình lục giác, mỗi ô được đặt một trạm thu phát
BTS .
Phát
tín hiệu trong mỗi ô
Tín hiệu trong mỗi ô được
phát theo một trong hai phương pháp
- Phát đẳng hướng
- Phát có hướng
theo góc 120o
2 - Các
thành phần của mạng di động
Mạng
Điện thoại di động GSM
Máy
cầm tay MS ( Mobile Station )
Trong mỗi máy di động cầm tay
khi liên lạc, nhà quản lý điều hành mạng sẽ quản lý theo hai mã
số .
- Số SIM đây là mã nhận dạng
di động thuê bao Quốc tế, 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 đây là số nhận dạng
di động Quốc tế, số này được nạp vào bộ nhớ ROM khi điện thoại được xuất
xưởng, mỗi máy điện thoại có một số IMEI duy nhất, ở các nước trên thế giới
- số IMEI được các nhà cung cấp dịch vụ quản lý, vì vậy ở nước ngoài nếu một
điện thoại di động bị đánh cắp thì chúng cũng thể sử dụng được
- 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 .
Ý
nghĩa số IMEI
Ý
nghĩa số SIM
Số thuê bao IMSI
Hệ
thống tổng đài
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.
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
200KHz
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 200KHz
Kênh
đàm thoại .
Lưu lượng kênh đàm thoại sẽ
được truyền đi trên các kênh Logic, mỗi kênh vật lý có thể hỗ trợ 7 kênh đàm
thoại và một kênh điều khiển .
Kênh
điều khiển
Mỗi kênh vật lý sử dụng 1/8
thời gian làm kênh điều khiển, kênh điều khiển sẽ gửi từ Đài phát đến máy
thu các thông tin điều khiển của tổng đài .
3 - Các
công nghệ vô tuyến
Các kỹ thuật điều chế tín
hiệu .
Kỹ
thuật điều biên :
Kỹ thuật điều biên làm thay
đổi biên độ tín hiệu theo tín hiệu số
Kỹ
thuật điều tần .
Kỹ thuật điều tần làm thay
đổi tần số tín hiệu theo tín hiệu số
Kỹ thuật điều
pha
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 .
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 khoẻ
cho người sử dụng .
Khi
ta bật nguồn Mobile, kênh thu sẽ 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 được thu qua các trạm BTS và được truyền về tổng
đài MSC, tổng đài sẽ ghi lại vị trí của Mobile vào trong
Data
Base.
Sau
khi phát tín hiệu điều khiển về tổng đài, Mobile của bạn sẽ chuyển sang chế
độ nghỉ (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 quãng
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 quãng đủ cho điện
thoại giữ được sự liên lạc với tổng đài .
Khi
thuê bao di chuyển giữa các ô ( Cell )
Khi bạn 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
trong Data Base. Khi bạn di chuyển sang một Cell khác, nhờ tín hiệu thu 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 sẽ điều khiển các trạm. BTS tìm kênh còn rỗi để thiết lập cuộc gọi
=> lúc này máy của bạn mới có rung và chuông.
