Luận án Qui trình kiểm tra chất lượng trạm BTS

Giáo viên hướng dẫn : Lê Quốc Đán Sinh viên thực hiện : Bùi Nguyên Thế MSSV : 103101103 ĐỀ TÀI : QUI TRÌNH KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG TRẠM BTS Luận án tốt nghiệp của em gồm 5 chương. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC TRẠM BTS CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TEMS CHƯƠNG 4: CÁC NỘI DUNG KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG TRẠM BTS CHƯƠNG 5: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG THOẠI BẰNG PHẦN MỀM TEMS INVESTIGATION CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GSM GSM là từ viết tắt của Global System for Mobile Communications (Hệ thống thông tin di động toàn cầu ), trước đây có tên là Group Spécial Mobile. GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915 MHz và 935-960 MHz, hiện nay là 1.8 GHz. Cấu trúc của mạng GSM (Xem hình 1.1) Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM gồm có : Trạm di động (Mobile Station_MS). Hệ thống con trạm gốc (Base Station Subsystem_BSS). Mạng và hệ thống con chuyển mạch (Network Switching Subsystem_NSS). Hệ thống vận hành và bảo dưỡng (Operation and Maintenance_OMS). Ngoài ra còn có mạng lõi GPRS (General Packet Radio Service).
Hình 1.1 - Cấu trúc của mạng GSM. LIÊN KẾT VÔ TUYẾN Băng thông được chỉ định cho mạng GSM là: 890-915 MHz (dành cho uplink) và 935-960 MHz (dành cho downlink). Toàn bộ băng thông là 2x25MHz. GSM chọn phương pháp kết hợp đa truy cập FDMA và TDMA. Nghĩa là: FDMA chia tần số băng thông 25MHz thành 124 tần số sóng mang, mỗi sóng mang cách nhau 200KHz. TDMA chia kênh vô tuyến 200KHz thành 8 khe thời gian, tạo thành khung TDMA dài 4.615ms, mỗi khe là 0.577ms. Mỗi kênh logic được định nghĩa bởi tần số và số khe thời gian của khung TDMA. GSM phân biệt 2 loại kênh: kênh lưu lượng TCH và kênh điều khiển CCH. Kênh lưu lượng (Traffic Channel_TCH) Kênh lưu lượng dùng để chuyển âm thoại và dữ liệu. Kênh lưu lượng dùng cấu trúc đa khung 26 khung. Trong 26 khung đó thì 24 khung dùng để lưu thông, một khung dùng cho kênh điều khiển liên kết chậm (Slow Associated Control Channel_SACCH) và một khung chưa dùng. (Xem hình 1.7).
Hình 1.7 - Cấu trúc khung TDMA. Kênh điều khiển (Control Channel_CCH) bao gồm các kênh phục vụ cho việc điều khiển chung trong quá trình kết nối. Bao gồm: Kênh điều khiển quảng bá (Broadcast Control Channel_BCCH). Kênh hiệu chỉnh tần số (Frequency Correction Channel_FCCH) và kênh đồng bộ (Synchronisation Channel_SCH). Kênh tìm gọi (Paging Channel_PCH). Kênh truy cập ngẫu nhiên (Random Access Channel_RACH). Kênh cho phép truy nhập (Access Grant Channel_AGCH). Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình (Standalone Dedicated Control Channel_SDCCH). Kênh điều khiển liên kết chậm (Slow Associated Control Channel_SACCH). Kênh điều khiển liên kết nhanh (Fast Associated Control Channel_FACCH). Nhận thực và bảo mật Nhận thực gồm hai phần là SIM card trong máy di động và trung tâm nhận thực AuC. Trong SIM card có những dữ liệu sau: số IMSI, mã nhận thực thuê bao riêng Ki, những thuật toán A3 và A8. Trong AuC cũng có những dữ liệu này và chúng được mã hóa và lưu trữ ở AuC, nơi dùng để tính toán những thông số cho việc nhận thực. (Xem hình 1.17).
Hình 1.17 - Dữ liệu trong SIM card và AuC. Một bộ ba bao gồm 3 thông số: RAND, Kc, và SRES. RAND: là một số ngẫu nhiên. Kc: là một khóa mã hóa, ví dụ như là khóa dùng để mã hóa kênh vô tuyến. SRES: là đáp ứng báo hiệu, như là thông số tham khảo cho việc nhận thực. Việc tính toán bộ ba Triple ở AuC. AuC luôn phát vài bộ ba trên một thuê bao di động. (Xem hình 1.18).
Hình 1.18 - Sơ đồ mã hóa bộ ba Triple. Một mức độ của việc bảo mật là thực hiện trên thiết bị di động, không phải thuê bao di động. Mỗi thiết bị đầu cuối nhận dạng bằng chỉ số IMEI duy nhất. Một danh sách IMEI trong mạng lưu trong thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR. Trạng thái trả về EIR tương ứng với số IMEI nằm trong ba dạng sau: Danh sách trắng: thiết bị cho phép kết nối vào mạng. Danh sách xám: thiết bị có một số vấn đề cần được mạng giám sát. Danh sách đen: thiết bị được báo mất cắp hoặc không được chấp thuận. Thiết bị không cho phép kết nối vào mạng. Nguyên lý của cập nhật vị trí thuê bao di động Khi MS được gắn một SIM card vào, quá trình cập nhật vị trí sẽ bắt đầu. (Xem hình 1.21). Cuối quá trình cập nhật, VLR sẽ lưu trữ dữ liệu thuê bao, và gán một số nhận dạng thuê bao tạm thời TMSI tới MS, số TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) sẽ được mã hóa và được gửi đến MS, nơi mà nó sẽ được lưu trong SIM card cùng với LAI (Location Area Identity) mới. Khi thuê bao di chuyển sang vùng VLR mới, quá trình cập nhật sẽ lập lại. (Xem hình 1.21).
Hình 1.21 - Hoàn tất quá trình Location Update. CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC TRẠM BTS CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG BTS: (Xem hình 2.2). Bao gồm Khối SUMA Khối TRE Khối AN
Hình 2.2 - Kiến trúc các khối chức năng của hệ thống BTS. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TEMS Chương này giới thiệu tổng quát về các phần mềm và ứng dụng TEMS. Song song là đi vào tìm hiểu một số đặc tính chủ yếu của TEMS Investigation. Khoảng 20 nhà khai thác mạng thông tin di động lớn nhất thế giới đang sử dụng thiết bị TEMS của Ericsson. Theo hãng này, khi các mạng thông tin di động thế hệ 2G phát triển thành mạng thoại và dữ liệu băng rộng, các sản phẩm TEMS sẽ là giải pháp chắc chắn, dễ sử dụng, giúp kiểm soát và quản lý hiệu quả mạng thông tin di động. Dòng sản phẩm TEMS sẽ hỗ trợ cho các chuẩn 2.5G và 3G mà mạng thông tin di động sẽ phát triển tới trong tiến trình tạo ra một thế giới Internet di động mới. Một số phần mềm và ứng dụng như sau: TEMS POCKET TEMS INVESTIGATION GSM TEMS AUTOMATIC.... TEMS CELLPLANNER CHƯƠNG 4: CÁC NỘI DUNG KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG TRẠM BTS Chương này đi vào tìm hiểu một số qui tắc kiểm tra chất lượng của trạm BTS, như: Nguồn Công suất phát. Thực hiện việc đo công suất phát của trạm BTS với việc ứng dụng mô hình đo công suất cao tần. (Xem hình 4.3).
Hình 4.3 - Đo công suất cao tần thông qua Circulator và Crystal Detector. Kiểm tra hoạt động của thiết bị BTS. Trong đó gồm: kiểm tra cuộc gọi trên từng kênh bằng phần mềm TEMS. (Xem hình 4.5), kiểm tra hoạt động của các card trong BTS như: SUMA, TRE và ANC.
Hình 4.5 - Dùng phần mềm TEMS kiểm tra cuộc gọi trên từng kênh. CHƯƠNG 5: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG THOẠI BẰNG PHẦN MỀM TEMS INVESTIGATION Quá trình kết nối thiết bị: Đầu tiên, kết nối về mặt vật lý cho thiết bị di động và PC. (Xem hình 5.1).
Hình 5.1 - Kết nối TEMS Investigation Mobile và PC. Nhận dạng dò tìm thiết bị: Khi đã kết nối thiết bị về vật lý, ta chạy phần mềm TEMS trên máy tính. Giao diện chương trình được hiện ra. (Xem hình 5.2).
Hình 5.2 - Giao diện chương trình. Ta tới thẻ Configuration để cấu hình cho thiết bị bên ngoài. Ta có thể chỉ dẫn cho TEMS quét hết tất cả cổng COM để phát hiện những thiết bị được gắn. Tất cả những thiết bị được quét thấy sau đó sẽ được cho phép trong ứng dụng. Ta nhấp vào
(Identify Equipment) trên Port Configuration hoặc trên Equipment Control toolbar. Hộp thoại hiện ra.
Tìm hiểu các giá trị Logfile thu được Khi ta mở một Logfile đã được ghi, xem lại nó ở chế độ phân tích. Ta biết được các thông số của cell mà thiết bị đang quét và thu sóng về. Quan sát các cửa sổ ta biết được các giá trị và thông số cần thiết cho việc kiểm tra chất lượng của GSM. (Xem hình 5.3). Các cửa sổ này có thể được tùy chọn xuất hiện hoặc không trong workspace tùy theo người dùng.
Hình 5.3 - Cửa sổ kênh hiện hành Current Channel. Các thông số vô tuyến được liệt kê như trong cửa sổ (Xem hình 5.4).
Hình 5.4 - Cửa sổ thông số vô tuyến Radio Parameters. Cửa sổ Line Chart hiển thị các thông số về tín hiệu thu được cũng như chất lượng thoại và quá trình quét trạm và các hành vi của quá trình kết nối. (Xem hình 5.5).
Hình 5.5 - Biểu đồ Line Chart của hệ thống GSM.