Luận án Khảo sát hệ thống GSM

Trước GSM, các quốc gia Châu Âu đã sử dụng cáctiêu chuẩn cellular khác nhau trên toàn lục địa và chính điều này đã cản trở khi một khách hàng muốn sử dụng một đơn vị thuê bao duy nhất trên toàn Châu Âu.GSM được phát triển để phục vụ mạng cellular trên toàn Châu Âu và hứa hẹn nhiều dịchvụ về mạng thông qua mạng số liên kết dịch vụ ISDN. Sự thành công củamạng GSM đã vượt quá sự mong đợi của mọi người và hiện tại bây giờ là chuẩn phổ biến nhất trên thế giới cho các thiết bị liên lạc cá nhân và vô tuyến cellular mới. Người ta ước tính đến năm 2000 sẽ có khoảng 20 tới 50 triệu thuê bao của mạng GSM trên toàn thế giới. Nhiệm vụ xác định rõ hệ thống thông tin liên lạc di động chung cho Châu Âu trên băng tần 900 MHz được đảm nhiệm bởi một Uỷ ban của CEPT (Conference of European Postal and Telecommunications Administrations _ Hội nghị các cơ quan quản lý Viễn thông và Bưu chính Châu Âu). Việc thiết lập các tiêu chuẩn cho mạng GSM được thực hiện bởi EISI (European Technical Standard Institute). GSM được giới thiệu trên thị trường Châu Âu vào năm 1991. Đến cuối năm 1993, nhiều quốc gia ở Nam Mỹ, Châu Ávà Úc đã chấp nhận GSM và một hệ thống khác tương đương về mặt kỹ thuật là DCS1800, hệ thống này hỗ trợ thêm các dịch vụ liên lạc cá nhân (PCS _ Personal Communication Services)trên các băng tần từ 1.8 ÷2.0 GHz. Mạng GSM được chia thành 2 hệ thống chính là Hệ thống chuyển mạch (SS) và Hệ thống trạm gốc (BSS). Mỗi hệ thống này lại chứa một số các đơn vị chức năng, là nơi thực hiện các chức năng của hệ thống. Các chức năng này được thực hiện bằng các thiết bị phần cứng. - Cell Hệ thống được xem như là một mạng lưới của các cell vô tuyến cạnh nhau. Các cell này kết hợp với nhau để đảm bảo cho việcphủ sóng toàn bộ vùng phục vụ. - Trạm vô tuyến gốc (Base Transceiver Station _BTS) Mỗi cell có một trạm vô tuyến gốc BTS hoạt động trên mộttập các kênh vô tuyến. Các kênh vô tuyến củacell này sẽ khác với các kênh vô tuyến của các cell bên cạnh để tránh hiện tượng can nhiễu. - Bộ điều khiển trạm gốc (Base Station Controller _ BSC) Một nhóm các trạm vô tuyến gốc BTS sẽ được điều khiển bởi một bộ điều khiển trạm gốc BSC. Bộ điều khiển trạm gốc BSC có nhiệm vụ quản lý các chức năng như chuyển giao (Handover)và điều khiển công suất. - Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động (Tổng đài di động) (Mobile Services Switching Centre _ MSC) Một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC được phục vụ bởi một tổng đài di động MSC. Tổng đài di động MSC này có chức năng kiểm soát các cuộc gọi tới cũng như từ mạng điện thoạivà các hệ thống liên lạcdữ liệu khác chẳng hạn như Luận án tốt nghiệp Chương 1:Tổng quan về hệ thống GSM mạng chuyển mạch công cộng PSTN, mạng số liên kết dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PLMN, các mạng dữ liệu công cộng cũng như các mạng cá nhân khác. - Các cơ sở dữ liệu (Databases) Tất cả các đơn vị chức năng đã đượcđề cập ở trên đều liên quan đến việc thiết lập cuộc gọi giữa mộttrạm di động MS và một thuê bao khác, ví dụ một thuê bao trong mạng PSTN, là một mạng cố định. Nếu không thể thực hiệnmột cuộc gọi tới MS, ta sẽ không cần bất cứ thiết bị nào nữa. Vấn đềnảy sinh khi ta muốn thực hiện cuộc gọi tới một MS, khiđó người khởi đầu cuộc gọi (Originator)sẽ hầu như không xác định đượcvị trí hiện tại của MS. Do bởi điều này nên ta cần một số các cơ sở dữ liệu trong mạng để theo dõi MS, từ đó có thể biết được vị trí hiện thời của MS. Thành phần quan trọng nhất của các cơ sở dữ liệu là Bộ ghi định vị thường trú (Home Location Register _ HLR). Khi một người nào đó mua một đăng kí thuê bao từ một hãng khai thác mạng GSM thì người này sẽ được đăng kí trong HLR của hãng khai thác đó. Bộ ghi định vị thường trú chứa đựng các thông tin về thuê bao, chẳng hạn như các dịch vụ phụ trợ (Supplementary Services)và các thông số nhận thực. Ngoài ra còn có thông tin về vị trí hiện thời của MS, có nghĩa là vùng MSC mà MS đang có mặt trong đó. Thông tin này sẽ thay đổi khi MS diđộng. MS sẽ gởi thông tin về vị trí (thông qua MSC/VLR) tới Bộ ghi định vị thường trú HLR của mình, vì vậy luôn đảm bảo phương tiện để thu được một cuộc gọi. Một đơn vị được gọi là Trung tâm nhận thực (Authentication Centre _ AUC) được kết nối tới Bộ ghi định vị thường trú HLR. Chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các thông số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho các mục đích bảo mật. Bộ ghi định vị tạm trú (Visitor Location Register _VLR)là một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin về cácMS đang có mặt trong vùng do MSC quản lý. Ngay khi MS lưu động vào vùng MSC mớithì VLR, mà kết nối với MSC đó, sẽ yêu cầu HLR cung cấp dữ liệu về MS đó.Đồng thời thì HLR sẽ được thông báo cho biết về vị trí hiện tại của MS đang nằm trong vùng do MSC nàoquản lý. Sau đó, nếu như MS muốn thực hiện cuộc gọi thì Bộ ghi định vị tạm trú VLR đã có đầy đủ các thông tin cần thiết cho việc thiết lập cuộc gọi mà không cầnphải truy xuất tới HLR.