Trong khuôn khổ đồ án này, em tập trung nghiên cứu công nghệ Mobile IP và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động. Nội dung của đồ án gồm 6 chương:
Chương 1: Chương này giới thiệu tổng quát về cấu trúc và thành phần mạng GSM; về sự phân vùng địa lý và các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM. Giới thiệu về dịch vụ truyền số liệu gói, kiến trúc cũng như các thành phần chính của mạng GPRS.
Chương 2: Tổng quan về công nghệ IP, về giao thức TCP/IP, các vấn đề về định tuyến trong mạng IP.
Chương 3: Khái quát chung về giao thức Mobile IP.
Chương 4: Tập trung vào giao thức Mobile IPv4 với các nội dung như: cấu trúc bản tin dùng trong giao thức, các thủ tục tìm kiếm, đăng ký và định tuyến gói tin.
Chương 5: Giới thiệu về hoạt động của các trạm sử dụng giao thức IPv6 có hỗ trợ khả năng di động (hay Mobile IPv6), với mục đích tìm hiểu về nguyên lý hoạt động và các đặc trưng cơ bản của giao thức so sánh với giao thức Mobile IPv4.
Chương 6: Ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động.
112 trang |
Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 3615 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Công nghệ Mobile IP, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC.
MỤC LỤC. 1
CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN. 5
LỜI NÓI ĐẦU. 7
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 8
CHƯƠNG 1: SƯ BÙNG NỔ THÔNG TIN DI ĐỘNG 10
1.1 Khái quát mạng điện thoại di động: 10
1.2 Tìm hiểu mạng di động GSM: 12
1.2.1.Tiêu chuẩn GSM: 12
1.2.2 Hoạt động của GSM: 12
1.2.3 Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM: 14
a. Sử dụng giao diện vô tuyến: 14
b. Sử dụng phương pháp đa truy nhập: 14
1.2.4 Các tiêu chuẩn đang được phát triển: 16
1.3 DỊCH VỤ TRUYỀN SỐ LIỆU GÓI: 18
1.3.1 Kiến trúc hệ thống GPRS: 20
a.Thiết bị đầu cuối số liệu – TE: 21
b. Đầu cuối di động: 21
c. Trạm di động – MS: 21
d. Hệ thống trạm gốc BSS: 22
e. Bộ đăng ký định vị thường trú – HLR: 23
g. Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động – SGSN: 23
h. Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng – GGSN: 24
1.3.2 Hoạt động của GPRS: 25
1.3.3 Các lựa chọn cấu hình triển khai: 28
a. Kết nối trực tiếp: 29
b. Kết nối gián tiếp: 30
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ IP 32
2.1 Giới thiệu: 32
2.2 Bộ giao thức TCP/IP: 32
2.2.1 Ưu điểm của bộ giao thức TCP/IP: 33
2.2.2 Mô hình tham chiếu TCP/IP: 34
2.2.3 Tầng mạng: 38
2.2.4 Tầng Internet: 39
a.Gói tin IP: 39
b.Gói tin ICMP: 42
c.Gói tin ARP: 43
2.2.5 Tầng giao vận: 43
a.Giao thức không kết nối UDP: 44
b. Giao thức điều khiển truyền tin TCP: 46
2.2.6 Tầng ứng dụng: 49
a.Dịch vụ tên miền DNS: 49
b. Đăng nhập từ xa Telnet: 49
c.Thư điện tử Email: 49
d.Giao thức truyền tệp FTP: 50
2.2.7 Cơ chế địa chỉ Internet: 50
a. Địa chỉ lớp A: 51
b.Địa chỉ lớp B: 51
c. Địa chỉ lớp C: 51
2.2.8 Subnet và Subnet Mask: 52
2.3 Vấn đề định tuyến trong mạng IP: 53
2.3.1 Định tuyến trực tiếp: 53
2.3.2 Định tuyến gián tiếp: 54
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP 56
3.1 Giới thiệu về công nghệ Mobile IP: 56
3.2 Các khái niệm và thuật ngữ cơ bản dùng trong giao thức: 57
3.3 Các yêu cầu và mục tiêu của Mobile IP: 59
3.2.1 Các yêu cầu mà Mobile IP phải đáp ứng: 59
3.2.2 Các mục tiêu của Mobile IP: 60
3.4 Tổng quan về Mobile IP: 60
3.4.1 Các thành phần chính của mạng Mobile IP: 61
3.4.2 Các đặc tính của Mobile IP: 62
CHƯƠNG 4: HOẠT ĐỘNG CỦA MOBILE IPv4 64
4.1 Tổng quan về giao thức Mobile IP: 64
4.1.1 Khái niệm địa chỉ care – of: 64
4.1.2 Nguyên lý hoạt động của Mobile IPv4: 65
4.1.3 Cấu trúc chung của các bản tin sử dụng trong giao thức. 67
4.2 Phương pháp phát hiện đại lý. 68
4.2.1 Quảng cáo đại lý. 68
a.Mở rộng quảng cáo đại lý di động. 70
b. Mở rộng độ dài tiền tố: 72
c. Byte đệm mở rộng: 73
4.2.2 Tìm kiếm đại lý. 73
4.2.3 Hoạt động của đại lý di động. 74
4.2.4 Hoạt động của trạm di động. 75
a. Đăng ký khi có yêu cầu: 75
b. Trở về mạng gốc: 76
4.2.5 Thông tin liên lạc với đại lý ngoại: 76
4.3 Đăng ký với đại lý gốc: 77
4.3.1 Thủ tục đăng ký với đại lý gốc: 77
4.3.2 Cấu trúc bản tin đăng ký. 79
a.Các trường IP: 79
b. Các trường UDP: 79
c. Các trường Mobile IP: 80
4.4 Quá trình truyền và nhận gói tin. 81
4.4.1 Vấn đề đi qua hai lần. 82
4.4.2 Tối ưu hoá đường đi: 83
CHƯƠNG 5: GIAO THỨC MOBILE IPv6 85
5.1 Giới thiệu về IPv6: 85
5.2 Tổng quan về Mobile IPv6. 87
5.2.1 Các đặc tính của Mobile IPv6: 87
5.2.2 Các bản tin điều khiển. 89
5.2.3 Cấu trúc dữ liệu: 90
5.3 Hoạt động của Mobile IPv6: 91
5.3.1 Phát hiện sự di chuyển: 91
5.3.2 Đăng ký với đại lý gốc: 91
5.3.3 Định tuyến tam giác: 92
5.3.4 Tối ưu hoá đường đi: 93
5.3.5 Quản lý liên kết: 94
5.3.6 Cơ chế phát hiện đại lý gốc: 95
5.4 So sánh Mobile IPv4 và Mobile IPv6: 97
CHƯƠNG 6:ỨNG DỤNG CỦA MOBILE IP VÀO VIỆC TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 100
6.1 Triển khai Mobile IP trong mạng CDMA 2000: 100
6.2 Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS: 102
6.2.1 Bước 1 - Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP: 103
6.2.2 Bước 2 - Tối ưu hoá đường đi. 106
6.3 Kết luận: 107
KẾT LUẬN 109
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO 112
CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN.
Hình 1. 1: Mô hình lặp tế bào điển hình 11
Hình 1. 2: Cấu trúc của một mạng GSM. 13
Hình 1. 3: Tần số sóng mang GSM và các khung TDMA. 16
Hình 1. 4: Các phần tử và giao diện chính của một mạng GPRS 20
Hình 1. 5: Quyền sở hữu toàn trình và các khả năng kết nối 29
Hình 2. 1: Tương ứng giữa các lớp của OSI và TCP/IP. 34
Hình 2. 2: Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP. 36
Hình 2. 3: Quá trình truyền dữ liệu qua các lớp. 37
Hình 2. 4: Quá trình đóng gói gói tin qua các lớp mô hình TCP/IP. 38
Hình 2. 5: Cấu trúc gói tin IP. 40
Hình 2. 6: Gói tin đi qua Gateway. 41
Hình 2. 7: Cấu trúc gói tin ICMP. 42
Hình 2. 8: Gói tin ARP. 43
Hình 2. 9: Cấu trúc gói tin UDP. 44
Hình 2. 10: Quá trình phân kênh. 45
Hình 2. 11 : Cấu trúc gói tin TCP. 48
Hình 2. 12: Các lớp địa chỉ IP. 51
Hình 2. 13: Quá trình chuyển giao địa chỉ động. 54
Hình 3. 1: Một trạm di chuyển và không thay đổi địa chỉ IP. 57
Hình 3. 2: Thiết bị di động sang mạng khác và được cấp địa chỉ tạm. 61
Hình 3. 3: Các thành phần của Mobile IP và mối quan hệ của chúng. 61
Hình 3. 4: Tính trong suốt của Mobile IP. 62
Hình 4. 1: Mô hình định tuyến gói tin trong IPv4. 66
Hình 4. 2: Cấu trúc của mở rộng TLV. 67
Hình 4. 3: Cấu trúc bản tin quảng cáo đại lý. 69
Hình 4. 4: Mở rộng quảng cáo đại lý di động. 71
Hình 4. 5:Mở rộng độ dài tiền tố. 73
Hình 4. 6: Cấu trúc bản tin tìm kiếm đại lý. 74
Hình 4. 7: Đăng ký thông qua đại lý ngoại. 78
Hình 4. 8: Cấu trúc của bản tin đăng ký. 79
Hình 4. 9: Cấu trúc bản tin yêu cầu đăng ký. 81
Hình 4. 10: Quá trình chuyển và nhận gói tin IP. 82
Hình 4. 11: Vấn đề đi qua hai lần. 83
Hình 4. 12: Tối ưu hoá đường đi. 84
Hình 5. 1: Đăng ký với đại lý gốc trong Mobile IPv6. 92
Hình 5. 2: Định tuyến tam giác. 93
Hình 5. 3: Phát hiện địa chỉ của đại lý gốc động. 95
Hình 5. 4: Hoạt động của Mobile IPv6. Error! Bookmark not defined.
Hình 6. 1: Mô hình mạng CDMA 2000 1x với Mobile IP. 101
Hình 6. 2: Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP. 104
Hình 6. 3: Thủ thục đăng ký Mobile IP trong GPRS. 106
Hình 6. 4: Các trường hợp chuyển vùng trong GPRS. 108
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội phát triển như hiện nay, với ngành công nghệ Điện tử thay đổi theo từng ngày, nhu cầu trao đổi và nắm bắt thông tin là vô cùng quan trọng. Các hình thức trao đổi thông tin cũng ngày càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi chất lượng cao hơn. Một đất nước muốn phát triển thì việc phát triển cơ sở hạ tầng của việc thông tin liên lạc của quốc gia đó là tối quan trọng. Và với nước ta cũng không ngoại lệ, Internet và thông tin di động là hai yếu tố phát triển mang tính chất toàn cầu. Cùng với các thông tin quan trọng, các dịch vụ và công nghệ điện tử mới hiện nay thường được triển khai nhanh chóng trên mạng Internet. Do đó với các thiết bị thông tin di động thì việc kết nối Internet là rất cần thiết.
Trong khuôn khổ báo cáo này thì em tập trung nghiên cứu công nghệ Mobile IP và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động. Mục đích của quyển đồ án này là đưa ra cái nhìn tổng quan về công nghệ Mobile IP và ứng dụng của nó trong mạng di động.
Do sự hạn chế về thời gian cũng như sự hiểu biết chưa được đầy đủ, quyển đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được thầy cô và bạn bè đóng góp ý kiến.
Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều tập thể và cá nhân. Trước hết em xin chân thành cảm ơn TS.Phạm Văn Bình, giảng viên khoa Điện Tử Viên Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ em thực hiện đồ án này. Thầy cũng đã dành nhiều thời gian quý báu của mình để đọc và góp ý cho đồ án được hoàn thiện hơn. Em cũng xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên giúp đỡ trong quá trình làm đồ án.
Vinh tháng 5 năm 2009.
Sinh Viên:
Quan Chế Linh
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Trong khuôn khổ đồ án này, em tập trung nghiên cứu công nghệ Mobile IP và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động. Nội dung của đồ án gồm 6 chương:
Chương 1: Chương này giới thiệu tổng quát về cấu trúc và thành phần mạng GSM; về sự phân vùng địa lý và các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM. Giới thiệu về dịch vụ truyền số liệu gói, kiến trúc cũng như các thành phần chính của mạng GPRS.
Chương 2: Tổng quan về công nghệ IP, về giao thức TCP/IP, các vấn đề về định tuyến trong mạng IP.
Chương 3: Khái quát chung về giao thức Mobile IP.
Chương 4: Tập trung vào giao thức Mobile IPv4 với các nội dung như: cấu trúc bản tin dùng trong giao thức, các thủ tục tìm kiếm, đăng ký và định tuyến gói tin.
Chương 5: Giới thiệu về hoạt động của các trạm sử dụng giao thức IPv6 có hỗ trợ khả năng di động (hay Mobile IPv6), với mục đích tìm hiểu về nguyên lý hoạt động và các đặc trưng cơ bản của giao thức so sánh với giao thức Mobile IPv4.
Chương 6: Ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động.
THE SUMMARISATION OF PROJECT
In the framework of this project, I focus on studying Mobile IP technology and Mobile IP applications in data transmission in a mobile information system. The content includes six chapters in total.
Chapter 1: General introduction of structure and elements of a GSM network; geographical placement anh technical characteristics of a GSM system. Introduction of services data packet transmission; structure and elements of a GPRS network.
Chapter 2: Overview of IP technology, TCP/IP protocol, and routing in a IP network.
Chapter 3: General introduction of Mobile IP Protocol.
Chapter 4: Focusing on Mobile IPv4 with content: Structure of message, searching procedures, information packet registration and routing.
Chapter 5: Introduction of operation of station using IPv6 protocol with mobile ability, or Mobile IPv6, in order to study operation principles and its basic characterisations compared to Mobile IPv4 protocol.
Chapter 6: Mobile IP applications in data transmission in a mobile information system.
CHƯƠNG 1: SỰ BÙNG NỔ THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1 Khái quát mạng điện thoại di động:
Tốc độ phát triển mạng điện thoại di động là đáng ghi nhận. Trong vòng hơn 20 năm nó đã trở thành đối thủ cạnh tranh với mạng cố định đã phát triển 100 năm để đạt tới trạng thái hiện nay.Và con người ngày càng phải di chuyển nhiều hơn, xa hơn nên thiết bị di động ngày càng trở thành một phương tiện không thể thiếu được trong công việc cũng như trong cuộc sống. Người ta dự báo sẽ có khoảng 1 tỷ máy điện thoại di động được sử dụng vào năm 2003.
Sự phát triển nhanh như mạng điện thoại di động - với tốc độ phát triển điển hình là 40% năm - chắc chắn các dịch vụ mới sẽ phát triển cho cộng đồng rất nhiều người sử dụng. Chính điều đó là động lực để phát triển dịch vụ dịch vụ dữ liệu vào khả năng thoại hiện có. Để hiểu điều này sẽ xảy ra như thế nào, ta hãy xem bức tranh về mạng hiện tại và cho thấy mạng đó sẽ phát triển như thế nào để hỗ trợ dịch vụ dữ liệu di động.
Hai yếu tố hạn chế của bất kì hệ thống nào dựa trên truyền dẫn vô tuyến là: Nguồn tài nguyên phổ tần số là hữu hạn công nghệ hiện có để khai thác nguồn tài nguyên phổ tần số này. Giới hạn đầu tiên đã được khắc phục phần nào khi viện nghiên cứu Bell (Bell labs) phát minh ra kĩ thuật sử dụng lại tần số vào những năm 1950. Nhưng phải đến đầu những năm 1980 với sự ra đời của bộ vi sử lý phát minh này mới được triển khai trong các mạng và thiết bị thực tế.
Công nghệ tế bào cho phép sử dụng có hiệu quả phổ tần số bằng cách chia vùng phủ sóng địa lý thành các vùng nhỏ ( hoặc tế bào), mỗi vùng có trạm gốc riêng. Các tế bào được ghép nhóm vào thành các cụm (cluster) và các kênh vô tuyến được phân bổ cho mỗi cụm tương ứng với một quy luật không đổi, lặp đi lặp lại trong vùng phủ sóng.
Số lượng các tế bào trong cụm càng nhỏ thì số kênh và tuyến trong một cụm càng lớn và do đó khả năng truyền tải lưu lượng của các tế bào càng lớn. Song có một nhược điểm là trong khoảng cách giữa các cụm càng gần thì nhiễu giữa các cụm càng lớn. Tỉ số giữa khoảng cách lặp trên bán kính tế bào và của cường độ tín hiệu nhiễu đối với mỗi cấu hình được trình bày hình dưới và bảng 1.1.
Hình 1. 1: Mô hình lặp tế bào điển hình
Bảng 1.1: Hướng dẫn lập quy hoạch cho các mô hình lặp tế bào.
Số lượng các tế bào
4
7
12
Khoảng cách lặp/bán kính tế bào
3,5
4,6
6,0
Tín hiệu nhiễu (dB)
13,7
19,4
24,5
Do không có điểm kết nối cố định tới một mạng di động và để hỗ trợ chuyển vùng giữa các tế bào, tất cả các mạng di động cần triển khai một số hình thức quản lý vị trí. Các mạng tế bào được chia thành các miền quản lý gọi là các vùng định vị nhận dạng ( tương đối ) khu vực mà người gọi đang đứng. Miền quản lý sẽ giữ các bản ghi thuê bao của một khách hàng trong một cơ sở dữ liệu thưòng trú ( home database ) và cơ sở dữ liệu này được sử dụng cho cả việc kết nối cuộc gọi và thanh toán. Bất cứ sự chuyển giao nào cần thiết giữa các tế bào trong một cuộc gọi được giải quyết bằng việc xử lý cuộc gọi trong phạm vi mạng.
Một số công nghệ hệ thống vô tuyến hiện đang được sử dụng. Các hệ thống tương tự cũ bao gồm hệ thống truyền thông truy nhập toàn bộ ( TACS – Total Access Communication System ) và hệ thống điện thoại di động tiên tiến ( APMS – Advanced Mobile Phone System ). Các hệ thống số được đưa ra gần đây bao gồm hệ thống truyền thông di động toàn cầu ( GSM – Global System for Mobile Communication ) và DSC – 1800 ( hiện nay gọi là GSM – 1800 ). GSM cũng xuất hiện trên băng tần 1900MHz ( GSM – 1900 ) ở Bắc Mỹ, Chilê, gần đây đã được quy định cho băng tần 450MHz ở một số nơi. GSM chịu sự cạnh tranh của các hệ thống IS-136 và IS-95. Tiêu chuẩn IS-136 triển khai kỹ thuật vô tuyến giống GSM, còn IS-95 khai thác kỹ thuật vô tuyến trải phổ. Ở đây chúng ta sử dụng GSM vì có rất nhiều nhu cầu về dịch vụ dữ liệu di động dựa trên công nghệ GSM, cho tới nay đây là công nghệ di động tế bào số quan trọng nhất.
Cũng như mạng điện thoại di động thì mạng Internet hiện nay cũng phát triển với một tốc độ chóng mặt. Người ta tính rằng, cứ mỗi năm thì số lượng thuê bao internet lại tăng gấp đôi so với năm trước đó. Cùng với đó, giao thức TCP/IP đã trở thành giao thức sử dụng để trao đổi dữ liệu phổ biến nhất trên thế giới. Và do sự phát triển kể trên đã đặt ra một nhu cầu tất yếu là kết hợp hai hướng phát triển này nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của khách hàng.
1.2 Tìm hiểu mạng di động GSM:
1.2.1.Tiêu chuẩn GSM:
GSM sử dụng độ rộng băng tần 200KHz cho mỗi kênh độc lập và trong phạm vi mỗi kênh cho tốc độ bít là 270kbit/s. Luồng bit được chia thành chuỗi các khung với một mẫu lặp với tốc độ 270 lần/s. Mỗi khung có khe thời gian. Mỗi khe thời gian có độ dài 0.577 m/s và tương đương với 156.25 bit.
Các bit chứa trong mỗi khe thời gian được bổ xung một số bit mào đầu (overhead bits ), một vài mẫu cố định và theo chu kỳ các bit được phân bổ cho bản thân tín hiệu. Các mẫu cố định cho phép các bộ điều chỉnh trong phạm vi toàn hệ thống thích ứng các đặc tính của tín hiệu vô tuyến còn các bit mào đầu cho phép kiểm soát cuộc gọi từ máy cầm tay tới trạm gốc.
GSM mã hoá tín hiệu tiếng nói tại tốc độ 13kbit/s và tín hiệu này bảo vệ chống lỗi bằng cách cho thêm một số bit bổ xung vào luồng tín hiệu truyền dẫn. kết quả tốc độ dữ liệu toàn bộ là 22,8 kbit/s.
Tần số phân bổ cho toàn bộ hệ thống GSM là từ 900 đến 960 MHz cho các trạm gốc và 890 đến 915 MHz cho các máy cầm tay. Các băng tần 1800 đến 1880 MHz cho các trạm gốc và 1710 đến 1785 MHz cho các máy cầm tay đã giành cho việc triển khai GSM – 1800.
1.2.2 Hoạt động của GSM:
Một thiết bị GSM hoạt động giống như hệ thống tương tự đã được thiết lập (hình trên). Thứ nhất, máy cầm tay liên lạc với trạm gốc gần nhất và sau đó là bộ điều khiển trạm gốc. Bộ điều khiển trạm gốc này xác định vị trí hiện tại của máy cầm tay này ở đâu. Bộ điều khiển trạm gốc được kết nối với một trung tâm chuyển mạch di động có thể liên lạc với các trung tâm chuyển mạch khác cũng như mạng cố định. Trong một tiến trình gọi, liên lạc đến máy cầm tay được duy trì thông qua một trạm gốc phù hợp. Tính liên tục của cuộc gọi được thể hiện thông qua thanh ghi định vị tạm trú, đảm bảo tất cả các cuộc gọi đang đàm thoại được theo dõi và kết nối tới các trạm gốc phù hợp. Bản thân các trạm gốc được triển khai trong một tổ chức tế bào theo địa lý sao cho máy cầm tay có thể được liên lạc liên tục.
Hình 1. 2: Cấu trúc của một mạng GSM.
Ngoài các khía cạnh giám sát của hệ thống, một số các hình thức kiểm soát khác cũng được triển khai. Một thanh ghi nhận dạng thiết bị đươc duy trì sao cho hệ thống biết cái gì có thể hoặc không thể được kết nối tới mạng. Một bộ thanh ghi nhận thực chứa đựng chi tiết các mô-đun nhận dạng thuê bao có thể chấp nhận được ( có các thể được đưa vào các máy cầm tay ). Một bộ đăng kí vị trí thường trú chứa các thông tin về lớp dịch mà một khách hàng cụ thể được pháp sử dụng.
1.2.3 Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM:
a. Sử dụng giao diện vô tuyến:
Trong mỗi ô, trạm BTS liên lạc với nhiều trạm di động. Qua giao diện vô tuyến trạm di động có thể thiết lập và thực hiện cuộc gọi với bất kỳ thuê bao nào khác, bao gồm các thuê bao di động cũng như các thuê bao của mạng cố định PSTN, ISDN,….Việc phân chia các kênh liên lạc cho mỗi trạm di động được gọi là kỹ thuật đa truy nhập.
Ưu điểm của việc sử dụng giao diện vô tuyến là có thể xây dựng được một hệ thống đa truy nhập. Điều đó có nghĩa là, trong vùng phủ sóng bất kỳ thuê bao nào ở bất kỳ vị trí nào đều có thể truy nhập vào mạng.
Hạn chế của việc sử dụng giao diện vô tuyến chính là sự giới hạn về băng tần. Với hệ thống GSM, tốc độ truyền số liệu bị hạn chế ở mức 9,6kbit/s; GPRS cho phép thay đổi tốc độ linh hoạt hơn, từ 9,6 đến 179kbit/s (trường hợp sử dụng đồng thời cả 8 khe thời gian). Tuy nhiên không thể tăng tốc độ lên quá lớn vì sẽ ảnh hưởng đến lưu lượng của các thuê bao khác. Tốc độ 9,6 nhỏ hơn rất nhiều so với mạng dial – up 56kbit/s dành cho các máy PC truy cập Internet qua đường điện thoại. Tốc độ 56kbit/s vẫn được xem là chậm so với sự phát triển nhanh chóng và đa dạng của các loại hình dịch vụ trên Internet và tạm thời được chấp nhận để truyền tải dự liệu đơn thuần như các trang Web, hình ảnh, âm thanh,….
Tỷ lệ lỗi bit trên đường truyền vô tuyến cao hơn nhiều so với các phương tiện truyền hữu tuyến hiện có. Điều đó dẫn tới chất lượng đường truyền vô tuyến thấp. Trong các kênh vô tuyến, tạp âm lớn, trực tiếp là tạp âm KTB, tiếp đến là tạp âm do giao thoa giữa các kênh. Tín hiệu trên đường truyền vô tuyến chịu tác động nhiều bởi điều kiện môi trường như mưa, che chắn địa hình, nhà cửa,…Ngoài ra, do việc sử dụng lại tần số, công suất của máy phát cũng bị hạn chế để tránh ảnh hưởng đến các vùng khác cũng như ảnh hưởng đến các tần số lân cận.
b. Sử dụng phương pháp đa truy nhập:
Trong GSM, giao diện vô tuyến sử dụng kết hợp hai phương thức đa truy nhập là FDMA và TDMA. Như hình 1.3, trong hệ thống GSM 900MHz, hai dải tần số của tuyến lên và tuyến xuống cách nhau 45MHz.Dải tần số 890 – 915 MHz được sử dụng cho các kênh kết nối trạm di động với hệ thống trạm gốc - tuyến lên; Còn dải tần số 935 – 960MHz được sử dụng để truyền dẫn từ trạm gốc tới trạm di động - tuyến xuống. Như vậy độ rộng của mỗi băng tần cho tuyến lên và tuyến xuống là 25MHz.Mỗi băng tần kể trên được chia thành 124 sóng mang tương ứng với 124 kênh tần số (FCH – Frequency Channel) khác nhau. Mỗi kênh tần số có độ rộng là 200KHz. Mỗi ô trong hệ thống GSM sẽ được phân bổ một số lượng nhất định các kênh kể trên.
Mỗi kênh tần số FCH được chia thành 8 khe thời gian (TS – Time Slot) hay 8 kênh vật lý khác nhau. Thông tin được phát đi trong một khe thời gian được gọi là một cụm (burst). Như vậy số kênh vật lý trong hệ thống GSM là 124 x 8 = 992 kênh. Phương pháp phân chia kênh như vậy được gọi là phương pháp đa truy cập phân chia theo thơi gian – TDMA.
Tám khe thời gian này tạo thành một khung TDMA. Mỗi khe thời gian trong khung TDMA có độ rộng là 156,25 lần chiều dài bit (tương ứng với 577µs). Do vậy, một khung TDMA sẽ có chiều dài là 4,615 ms. Hệ thống GSM sử dụng cùng một khe thời g