Giới Thiệu Tổng Quan Về Mạng Thông Tin Di Động Toàn Cầu Gsm

1.2.2. Phân loại cảm biến

a) Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích

Bảng 1.1. Chuyển đổi đáp ứng kích thích.

Hiện tượng

Chuyển đổi và đáp ứng kích thích

Vật lý

Nhiệt điện. Quang điện. Quang từ.

Điện từ. Quang đàn hồi.

Nhiệt từ; …

Hóa học

Biến đổi hóa học. Biến đổi điện hóa.

Phân tích phổ; …

Sinh học

Biến đổi sinh hóa.

Hiệu ứng trên cơ thể sống.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

b) Phân loại theo kích thích

Bảng 1.2. Phân loại theo dạng kích thích

Âm thanh

Biên pha, phân cực. Phổ.

Tốc độ.

Điện

Điện tích, dòng điện. Điện thế, điện áp.

Điện trường.

Điện dẫn, hằng số điện môi.

Từ

Từ trường.

Từ thông, cường độ điện trường. Độ từ thẩm.

Quang

Biên, pha, phân cực, phổ. Độ truyền.

Hệ số phát xạ, khúc xạ.

Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ.

Cơ

Vị trí.

Lực, áp suất. Gia tốc, vận tốc.

Ứng suất, độ cứng. Moment.

Khối lượng tỷ trọng.

Vận tốc chất lưu, độ nhớt …

Nhiệt

Nhiệt độ. Thông lượng.

Nhiệt dung, tỷ nhiệt.

Bức xạ

Kiểu.

Năng lượng. Cường độ.

c) Phân loại theo phạm vi xử dụng

 Khả năng quá tải

 Tốc độ đáp ứng

 Độ ổn định

 Tuổi thọ

 Điều kiện lựa chọn

 Kích thước, trọng lượng

 Công nghiệp

 Nghiên cứu khoa học

 Môi trường, khí tượng

 Thông tin, viễn thông

 Nông nghiệp

 Dân dụng

 Vũ trụ

 Quân sự

d) Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế

 Cảm biến tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dòng (NPN, PNP, …).

 Cảm biến thụ động được đặc trưng bởi các thông số R, L, C, M … tuyến tính hoặc phi tuyến.

 Đường cong chuẩn của cảm biến là đường cong được biểu diễn phụ thuộc vào đại lượng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo (M) ở đầu vào.

1.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến

Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt. Khi các tác động này vượt quá ngưỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặt trưng làm việc của cảm biến. Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, người sử dụng cần phải biết rò các giới hạn này.

Vùng làm việc danh định

Vùng làm việc danh định tương ứng với những điều kiện sử dụng bình thường của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngưỡng mà các đại lượng đo, các đại lượng vật lý có liên quan đến đại lượng đo hoặc các đại lượng ảnh hưởng có thể thường xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các đặc trưng làm việc danh định của cảm biến.

Vùng không gây nên hư hỏng

Vùng không gây nên hư hỏng là vùng mà khi các đại lượng đo hoặc các đại lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng làm việc danh định nhưng cẫn còn nằm trong phạm vi không gây nên hư hỏng, các đặc trưng của cảm biến có thể bị thay đổi nhưng những thay đổi này mang tính thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng của cảm biến lấy lại giá trị ban đầu của chúng.

Vùng không phá hủy

Vùng không phá hủy là vùng mà khi các đại lường đo hoặc các đại lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng không gây nên hư hỏng nhưng vẫn còn nằm trong phạm vi không bị phá hủy, các đặc trưng của cảm biến bị thay đổi và những thay đổi này mang tính không thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng của cảm biến không thể lấy lại giá trị ban đầu của chúng. Trong trường hợp này cảm biến vẫn còn sử dụng được, nhưng phải tiến hành chuẩn lại cảm biến.

1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM

1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM

GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM là một công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (Second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lượng cao với các băng tần khác nhau: 400MHz, 900MHz, 1800MHz và 1900MHz, được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. GSM là một công nghệ cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, người ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau. Do đó hầu như công nghệ GSM có mặt khắp mọi nơi trên thế giới khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình ở bất cứ nơi đâu.

Hệ thống thông tin di động GSM sử dụng kết hợp phương pháp đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) và phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access), trong đó mỗi MS (Mobile Station) được cấp phát một cặp tần số và một khe thời gian để truy cập vào mạng.

1.3.2. Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM

Dịch vụ thoại:

- Chuyển hướng các cuộc gọi vô điều kiện.

- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận.

- Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được MS.

- Chuyển hướng cuộc gọi khi tắc nghẽn vô tuyến.

- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nước PLMN (Public Lan Mobile Network) thường trú.

- Giữ cuộc gọi.

- Đợi gọi.

- Chuyển tiếp cuộc gọi.

- Thông báo phí cước.

- Nhận dạng số chủ gọi.

Dịch vụ bản tin nhắn

Có 2 loại dịch vụ bản tin nhắn:

- Dịch vụ bản tin nhắn truyền điểm – điểm (giữa hai thuê bao). Loại này được chia thành 2 loại nhỏ:

 Dịch vụ bản tin nhắn kết nối di động, điểm – điểm. Cho phép người sử dụng GSM nhận các bản tin nhắn.

 Dịch vụ bản tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm. Cho phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác.

- Dịch vụ bản tin nhắn phát quảng bá: cho phép bản tin nhắn gửi đến máy di động trên một vùng địa lý nhất định.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM:

Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao trong khu vực Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể xâm nhập sang mạng của các nước khác khi di chuyển sang biên giới. Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin ở bất cứ nơi nào phủ sóng quốc tế.

1.3.3. Cấu trúc địa lý của mạng GSM

Mỗi một mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định, để định tuyến các cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao cần gọi. Trong mạng di động thì cấu trúc này rất quan trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. Trong hệ thống GSM thì cấu trúc có thể được chia thành các phân vùng sau:

Hình 1.4. Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM

Vùng phục vụ PLMN (Public Lan Mobile Network):

Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.

Phân cấp theo vùng phục vụ PLMN, có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc gia tùy theo kích thước của vùng phục vụ.

Vùng phục vụ MSC (Mobile Switching Service Center)

Vùng phục vụ MSC là một phần của mạng được một MSC quản lý, để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến đến thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR. Một vùng mạng GSM/PLMN được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.

Vùng định vị LA (Location Area):

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị LA. Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, khi có cuộc gọi đến, hệ thống sẽ phát quảng bá một thông báo tìm thuê bao cần gọi. Vùng định vị LA được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.

Ô (cell):

Vùng định vị được chia thành một số ô. Ô là đơn vị nhỏ nhất của mạng, là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng chỉ số nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity). Mỗi ô được quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS.

1.3.4. Cấu trúc mạng GSM

Hệ thống GSM có thể chia thành nhiều hệ thống con.

Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem), hệ thống con trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), hệ thống khai thác và bảo dưỡng mạng OMC (Operations & Maintenance Center).

Hình 1.5. Mô hình hệ thống GSM

Chú thích:

- SS: Hệ thống chuyển mạch

- AUC: Trung tâm nhận thực

- VLR: Bộ định vị tạm trú

- HLR: Bộ định vị thường trú

- EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

- MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (tổng đài vô tuyến)

- BSS: Hệ thống trạm gốc

- BTS: Trạm thu phát gốc

- BSC: Hệ thống điều khiển trạm gốc

- MS: Trạm di động

- OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

- ISDN: Mạng liên kết đa dịch vụ

- PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói

- PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

- PLMN: Mạng di động công cộng mặt đất

Cấu trúc mạng di động số GSM theo khuyến nghị của GSM thì mạng GSM được chia thành chuyển mạch (SS) và hệ thống trạm gốc BSS. Mỗi một hệ thống chứa một số khối chức năng và các khối này được thực hiện ở các phần cứng khác nhau.

1.3.5. Các thành phần chức năng trong hệ thống

Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land Mobile Network) theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính: phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem), trạm di động MS (Mobile Station), phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem).

1.3.5.1. Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

Hệ thống BSS được chia thành hai khối chức năng chính: Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller), ngoài ra còn có các khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã TRAU (Transcoder Rate Adaptor Unit).

Phân hệ trạm gốc BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch SS. BSS thực hiện giao diện với tổng đài và nhờ vậy kết nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác. BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với các phân hệ điều hành và bảo dưỡng OSS.

Hình 1.6. Cấu trúc của trạm gốc BSS.

Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station).

BST thực hiện chức năng vô tuyến trực tiếp đến các thuê bao di động MS thông qua giao diện vô tuyến. BTS bao gồm các thiết bị thu, phát, anten và các khối xử lý tín hiệu. BTS được coi là một module vô tuyến phức tạp thực hiện các chức năng sau:

- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến.

- Quản lý giao thức liên kết số liệu giữa MS với BSC.

- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS.

- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp.

- Mã hóa và giải mã.

- Điều chế và giải điều chế.

Bộ phận quan trọng nhất trong BTS chính là bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit). TRAU thực hiện chuyển đổi tín hiệu thoại thành luồng tốc độ số 64kbit/s để truyền từ BCS đến MSC. TRAU tiếp nhận các khung số liệu 16kbit/s từ giao diện Abis giữa BSC đến MSC, và nó định dạng lại thông tin của mỗi luồng số liệu thành dạng A-TRAU để truyền đi trên giao diện giữa BSC và MSC. TRAU thường được đặt cùng vị trí với BSC.