Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống giám sát chất lượng mạng di động.

- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.
- 8 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG VÀ CÁC KPI CỦA MẠNG DI ĐỘNG.
- 9 1.1 Kiến trúc mạng thông tin di động GSM.
- 9 1.2 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G.
- 14 1.3 Các thông số chất lƣợng KPI chính của mạng di động.
- 28 2.1.3 Khối nguồn nuôi toàn bộ hệ thống.
- 30 2.1.5 Giao diện của antena GPS/GSM/WCDMA.
- 32 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 2 2.1.6 Giao tiếp Virtual USB.
- 36 2.3.2 Tập lệnh AT thực hiện điều khiển Module SIM 5218.
- 50 3.3.2 Thực hiện tìm kiếm và xuất dữ liệu.
- 51 CHƢƠNG IV : THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG.
- 54 4.1 Mục tiêu, yêu cầu của việc thử nghiệm hệ thống.
- 54 4.1.1 Mục tiêu của việc thử nghiệm hệ thống.
- 54 4.1.2 Yêu cầu của việc thử nghiệm hệ thống.
- 56 4.2 Quá trình thử nghiệm hệ thống.
- 56 4.3 Kết quả thử nghiệm hệ thống.
- 67 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 3 LỜI CAM ĐOAN Trƣớc hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong Viện Điện tử- viễn thông , Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo môi trƣờng tốt để tôi học tập và nghiên cứu.
- Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS.TS Vũ Văn Yêm đã tận tình hƣớng dẫn và giúp tôi hoàn thành luận văn này.
- Tôi cam đoan nội dung trong luận văn này hoàn toàn là do tôi tìm hiểu, nghiên cứu và viết ra.
- Tất cả đều đƣợc tôi thực hiện cẩn thận và có định hƣớng của giáo viên hƣớng dẫn.
- Tôi xin chịu trách nhiện với những nội dung trong luận văn này.
- Tác giả Nguyễn Đình Nhất Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 4 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Global Position Systems Hệ thống định vị toàn cầu GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý OMC Operation & Maintenance Center Trung tâm điều hành và bảo dƣỡng BSS Base Station System Phân hệ trạm gốc OMS Operation and Maintenance SubSystem Phân hệ vận hành và sửa chữa SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ tin nhắn đa phƣơng tiện WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng mạng đơn giản.
- SGSN Serving GPRS Support Node Là một phần tử trong mạng lõi GPRS nhằm nối kết giữa mạng truy nhập và gateway GGSN Gateway GPRS Support Node là một gateway giữa mạng GPRS/UMTS và các mạng ở ngoài (nhƣ Internet Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 5 hoặc các mạng GPRS khác) VLR Visited Location Register bộ đăng kí định vị tạm trú HLR Home Location Register bộ đăng kí định vị thƣờng trú CDMA Code Division Multiple Access Phƣơng thức Đa truy cập phân chia theo mã TDMA Time Division Multiple Access Phƣơng thức đa truy cập phân chia theo thời gian SIM Subscriber Identity Module Thẻ chứa thông tin định dạng W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập theo mã băng rộng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 6 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 : Hệ thống di động GSM.
- 14 Hình 4 : Sơ đồ cấu trúc của hệ thống giám sát M2000.
- 24 Hình 8 : Sơ đồ khối của thiết bị đầu cuối.
- 28 Hình 11 : Sơ đồ nguyên lý khối nguồn nuôi hệ thống.
- 49 Hình 27: Giao diện tìm kiếm của Server.
- 51 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 7 Hình 28: Giao diện Server hiển thị kết quả tìm kiếm.
- 52 Hình 29: Giao diện tìm kiếm Server hiển thị kết quả (2.
- 57 Hình 32: Server thực hiện kết nối Internet và lắng nghe kết nối.
- 58 Hình 34: Vi điều khiển kiểm tra kết nối tới SIM 5218.
- 59 Hình 35: Vi điều khiển thực hiện lấy IMSI SIM.
- 59 Hình 36: Thông tin IMSI của SIM.
- 60 Hình 37: Vi điều khiển thực hiện lấy thông tin trạm.
- 60 Hình 38: Thông tin trạm thu được.
- 62 Hình 41Thiết bị đầu cuối kết nối đến SERVER.
- 63 Hình 43: Server nhận được thông tin thiết bị đầu cuối gửi lên.
- 64 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 8 MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay công nghệ ngày càng phát triển.
- Nhu cầu thông tin liên lạc không chỉ dừng lại ở chỉ gọi và nhắn tin mà còn phải phát triển các dịch vụ gia tăng đi kèm với nó.
- Chính vì điều đó các nhà mạng di động ngày càng cố gắng phát triển mạng lƣới , đa dạng hóa các loại hình dịch vụ để đáp ứng đƣợc nhu cầu của ngừoi dân.
- Do đó đồng hành với việc phát triển là việc đo kiểm chất lƣợng sóng điện thoại và các chất lƣợng dịch vụ cũng phải đƣợc thực hiện theo các yêu cầu nghiêm ngặt hơn.
- Vì thế dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Vũ Văn Yêm em có thực hiện đề tài luận văn “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống giám sát chất lượng mạng viễn thông” với mong muốn cung cấp thêm một phƣơng pháp để hỗ trợ các nhà mạng cũng nhƣ các cơ quan quản lý để việc đo kiểm các tham số chất lƣợng mạng di động đƣợc dễ dàng và tập trung hơn, góp một phần nhỏ vào việc cải thiện chất lƣợng mạng di động tại Việt Nam.
- Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Vũ Văn Yêm đã tận tình giúp đỡ và hƣớng dẫn để em hoàn thành luận văn này.
- Trong quá trình thực hiện luận văn sẽ còn những thiếu sót rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của các thầy cô cũng nhƣ các bạn để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 9 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG VÀ CÁC KPI CỦA MẠNG DI ĐỘNG 1.1 Kiến trúc mạng thông tin di động GSM Mạng GSM gồm có 3 thành phần, đó là trạm di động cung cấp khả năng liên lạc, hệ thống trạm gốc điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động và hệ thống mạng có chức năng thực hiện chuyển mạch các cuộc gọi giữa các thuê bao di động.
- Trạm di động (Mobile Station) đƣợc ngƣời thuê bao mang theo.
- Hệ thống trạm gốc ( Base Station Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động.
- Hệ thống mạng (Network Subsystem), với bộ phận chính là Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC), thực hiện việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các thuê bao di động với thuê bao của mạng cố định.
- MSC cũng thực hiện các chức năng quản lý di động.
- Trạm di động và hệ thống trạm gốc giao tiếp thông qua giao diện Um, còn đƣợc gọi là giao diện không gian hoặc kết nối vô tuyến.
- Hệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A.
- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 10 Hình 1 : Hệ thống di động GSM Trạm di động (MS) bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác thực thuê bao (SIM).
- SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế ngƣời sử dụng có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ đã đăng ký.
- Mỗi điện thoại di động đƣợc phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International Mobile Equipment Identity).
- Card SIM chứa một số nhận dạng thuê bao di động IMSI (International Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, một mật mã để xác thực và các thông tin khác.
- IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân.
- Hệ thống trạm gốc gồm có hai phần Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều khiển gốc (BSC).
- Hai phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis, cho phép các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể "bắt tay" nhau đƣợc.
- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 11 Trạm thu phát gốc có bộ thu phát vô tuyến xác định một ô (cell) và thiết lập giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động.
- Nó thực hiện thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng.
- BSC là kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC.
- Thành phần trung tâm của hệ thống mạng là tổng đài chuyển mạch di động MSC.
- Nó hoạt động giống nhƣ một tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc ISDN thông thƣờng, và cung cấp tất cả các chức năng cần thiết cho một thuê bao di động nhƣ: đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng, định tuyến cuộc gọi tới một thuê bao roaming (chuyển vùng).
- MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định ( PSTN hoặc ISDN).
- Báo hiệu giữa các thành phần chức năng trong hệ thống mạng sử dụng Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7).
- Bộ ghi địa chỉ thƣờng trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) cùng với tổng đài chuyển mạch di động MSC cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi và roaming cho GSM.
- HLR bao gồm tất cả các thông tin quản trị cho các thuê bao đã đƣợc đăng ký của mạng GSM, cùng với vị trí hiện tại của thuê bao.
- Vị trí của thuê bao thƣờng dƣới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tƣơng ứng với trạm di động.
- Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) bao gồm các thông tin quản trị đƣợc lựa chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ thuê bao, cho các di động hiện đang ở vị trí mà nó quản lý.
- Mặc dầu các chức năng này có thể đƣợc triển khai ở các thiết bị độc lập nhƣng tất cả các nhà sản xuất tổng đài đều kết hợp VLR vào MSC, vì thể việc điều khiển vùng địa lý của MSC tƣơng ứng với của VLR nên Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 12 đơn giản đƣợc báo hiệu.
- Chú ý rằng MSC không chứa thông tin về trạm di động cụ thể- thông tin này đƣợc chứa ở bộ ghi địa chỉ..
- 1.2 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G 1.2.1 Tổng quan về mạng 3G – Công nghệ WCDMA Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, mang lại cho ngƣời dùng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp, giúp chúng ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (nhƣ e-mail và tin nhắn dạng văn bản), download âm thanh và hình ảnh với băng thông lớn.
- Các ứng dụng 3G thông dụng gồm hội nghị video di động.
- Chuyển giao cuộc gọi mới chỉ thực hiện đƣợc theo chiều từ UMTS sang GSM mà chƣa thực hiện đƣợc theo chiều ngƣợc lại.
- điều đó có thể thực hiện đƣợc ở khu vực đô thị nhƣng sẽ là không kinh tế ở khu vực nông thôn.
- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 14 Hình 2 : Quá trình phát triển của mạng UMTS 1.2.2 Kiến trúc mạng UMTS/WCDMA Rel.99: Hình 3 : Kiến trúc mạng UMTS Rel.99  UE (User Equipment.
- Thiết bị ngƣời sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp ngƣời sử dụng với hệ thống.
- Thiết bị di động (ME : Mobile Equipment.
- Là đầu cuối vô tuyến đƣợc sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 15 - Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM.
- Là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lƣu giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.
- UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến.
- Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu.
- RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
- Là thanh ghi định vị thƣờng trú lƣu giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của ngƣời sử dụng.
- Các thông tin này bao gồm : Thông tin về các dịch vụ đƣợc phép, các vùng không đƣợc chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổ sung nhƣ : trạng thái chuyển hƣớng cuộc gọi, số lần chuyển hƣớng cuộc gọi.
- Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó.
- VLR có chức năng lƣu giữ bản sao về lý lịch ngƣời sử dụng cũng nhƣ vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ.
- Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài.
- Có chức năng nhƣ MSC/VLR nhƣng đƣợc sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS.
- Có chức năng nhƣ GMSC nhƣng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
- Các mạng ngoài Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc Sĩ Học viên: Nguyễn Đình Nhất 16 - Mạng CS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh.
- Mạng PS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
- Các giao diện vô tuyến - Giao diện CU : Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME.
- Giao diện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh.
- Giao diện UU : Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.
- Giao diện IUb : Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC.
- IUb đƣợc tiêu chuẩn hóa nhƣ là một giao diện mở hoàn toàn.
- 1.3 Các thông số chất lƣợng KPI chính của mạng di động 1.3.1 Mức thu cường độ tín hiệu RxLev (dBm) Là mức cƣờng độ tín hiệu thu đƣợc tại thiết bị đầu cuối ( đƣờng xuống ) hoặc tại trạm thu phát sóng di động BTS ( đƣờng lên).
- Tham số RxLev dùng cho mạng di động 2G  Đơn vị : dBm hoặc W  RxLev càng có giá trị lớn thì thể hiện mức thu càng tốt tức tín hiệu càng mạnh và ngƣợc lại

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt