I. Tổng quan về mạng GSM :

Chữ GSM được viết tắt từ (Global System for Mobile Communications) tuy nhiên nguyên thuỷ của nó là : Groupe Spécial Mobile.

Đây là một trong những công nghệ về mạng điện thoại di động phổ biến nhất trên thế giới. Cho đến đầu năm 2007 công nghệ này có gần 2 tỷ thuê bao sử dụng trên phạm vi 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu.

Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau.
Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc độ cao hơn họ sử dụng EGDE.

Logo của công nghệ GSM.

II. Lịch sử mạng GSM

Vào đầu những năm 1980 tại châu Âu người ta phát triển một mạng điện thoại di động chỉ sử dụng trong một vài khu vực. Sau đó vào năm 1982 nó được chuẩn hoá bởi (CEPT : European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn Châu Âu.

Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi nhà khai thác Radiolinja ở Finland.

Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển cho viện viễn thong châu Âu (European Telecommunications Standards Institute (ETSI)), các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của công nghệ GSM được công bố vào năm 1990. Đến cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia.

III. Giao tiếp Radio

GSM là mạng điện thoại di động do đó các máy điện thoại di động kết nối với mạng bằng cách tìm kiếm, kết nối với các cell gần nó nhất. Các mạng di động GSM hoạt động trên 4 băng tần. Hầu hết thì hoạt động ở băng 900Mhz và 1800Mhz. Vài nước ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850Mhz và 1900Mhz do băng 900Mhz và 1800Mhz ở nơi này đã bị sử dụng trước.

Và cực kỳ hiếm có mạng nào sử dụng tần số 400Mhz hay 450Mhz chỉ có ở Scandinavia sử dụng do các băng tần khác đã bị cấp phát cho việc khác.
Các mạng sử dụng băng tần 900Mhz thì đường uplink sử dụng tần số trong dãi 890-915 MHz và đường downlink sử dụng tần số trong dãi 935-960 MHz. Họ chia các băng tần này thành 124 kênh với độ rộng băng thông 25Mhz, mỗi kênh cách nhau 1 khoảng 200Khz.

Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division multiplexing ) để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate . Có 8 khe thời gian gộp lại gọi thành một khung TDMA. Tốc độ truyền dữ liệu của một kênh là 270.833 kbit/s và khoảng thời gian của một khung là 4.615 m.

Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watts đối với băng GSM 850/900Mhz và tối đa là 1 watts đối với băng GSM 1800/1900Mhz.
Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3,1khz đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là Full rate (13kbps) và haft rate (6kbps). Để nén họ sử dụng hệ thống có tên là linear predictive coding (LPC).
Vào năm 1997 thì họ cải tiến thêm cho mạng GSM là bộ mã GSM-EFR sử dụng full rate 12,2kbps.

Có tất cả bốn kích thước cell site trong mạng GSM đó là macro, micro, pico và umbrella. Vùng phủ sóng của mỗi cell phụ thuộc nhiều vào môi trường. Macro cell được lắp trên cột cao hoặc trên các toà nhà cao tầng, micro cell lại được lắp ở các khu thành thị, khu dân cư, pico cell thì tầm phủ sóng chỉ khoảng vài chục mét trở lại nó thường được lắp để tiếp sóng trong nhà. Umbrella lắp bổ sung vào các vùng bị che khuất hay các vùng trống giữa các cell.

Bán kính phủ sóng của một cell tuỳ thuộc vào độ cao của anten, độ lợi anten thường thì nó có thể từ vài trăm mét tới vài chục km. Trong thực tế thì khả năng phủ sóng xa nhất của một trạm GSM là 32km ( 22 dặm).
Một số khu vực trong nhà mà các anten ngoài trời không thề phủ sóng tới như nhà ga, sân bay, siêu thị…thì người ta sẽ dùng các trạm Pico để chuyển tiếp sóng từ các anten ngoài trời vào.

IV. Cấu trúc mạng

Cấu trúc chung một mạng GSM.

Một mạng GSM để cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hang cho nên nó khá phức tạp vì vậy sau đây sẽ chia ra thành các phần như sau :

- Trạm gốc và các phần điều khiển nó Base Station Subsystem (BSS).
- Mạng và hệ thống chuyển mạch Network and Switching Subsystem (phần này gần giống với mạng điện thoại cố định). Đôi khi người ta còn gọi nó là mạng lõi (core network).
- Phần mạng GPRS (GPRS core network) Phần này là một phần lắp thêm để cung cấp dịch vụ truy cập internet.
- Và một số phần khác phục vụ việc cung cấp các dịch vụ cho mạng GSM như gọi, hay nhắn tin SMS…
- Máy điện thoại - Mobile Equipment .
- Thẻ SIM - Subscriber identity module

Tổng hợp Siengpv(nguồn thienlong.org)