โทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบ Digital gsm 900
- 1. โทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบ DIGITAL GSM 900
ห ลัก ก า ร เ บื้อ ง ต้น ข อ ง ร ะ บ บ โ ท ร ศัพ ท์เ ค ลื่อ น ที่
DIGITAL
หลักการของ DIGITAL
ความต้องการในการใช้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบ
CELLULAR เติบโตอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่ง CAPACITY ของ
ระบบ CELLULAR แบบ ANALOG ไม่เพียงพอที่จะตอบสนอง
ความต้องการได้ และการเพิ่ม CAPACITY จะใช้การขยาย
ความถี่ออกไป ซึ่งเป็นการยากเนื่องจากต้องมีการแข่งขันกับผู้ใช้
ความถี่รายอื่น จึงได้มีการริเริมระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบ
DIGITAL ขึ้น และอยู่บนพื้นฐานของการส่งสัญญาณแบบ
DIGITAL ซึ่งมีข้อดี คือ
1. สัญญาณ DIGITAL จะอยู่ในรูปของสัญญาณเสียงพูดที่ถูกเข้า
รหัส ซึ่งจะทำาให้ความถี่คลื่นพาหะเดียวสามารถส่งสัญญาณเสียง
พูดได้เป็นจำานวนมาก
2. สัญญาณ DIGITAL มีความทนทานต่อการรบกวนเนื่องจาก
INTERFERENCE มากกว่า ทำาให้ระยะทางระหว่าง CELL ที่ใช้
ความถี่เดียวกันลดลงได้ส่งผลให้เพิ่มโอกาสในการนำาความถี่กลับ
มาใช้ใหม่ (FREQUENCY REUSE) ได้มากขึ้น
DIGITAL RADIO
ในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบ ANALOG ความถี่ที่ใช้งานจะถูก
แบ่งออกเป็นความถี่คลื่นพาหะหลาย ๆ ความถี่ โดยการติดต่อ
สนทนาครั้งหนึ่งจะใช้ความถี่ 2 ความถี่ ความถี่หนึ่งจะใช้ส่ง
สัญญาณจากโทรศัพท์เคลื่อนที่ไปยังสถานีฐาน (UPLINK) และอีก
ความถี่จะใช้ในการส่งสัญญาณจากสถานีฐานไปยังโทรศัพท์
เคลื่อนที่ (DOWNLING)
สำาหรับโทรศัพท์เคลื่อนที่ DIGITAL จะใช้เทคนิค TDMA (TIME
DIVISION MULTIPLE ACCESS) ซึ่งเป็นวิธีการที่ยอมรับเป็น
มาตรฐาน และใช้แก้ปัญหาในการใช้ความถี่อย่างไม่มี
ประสิทธิภาพของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่แบบ ANALOG ในระบบ
TDMA นั้น คลื่นพาหะแต่ละความถี่จะถูกแบ่งออกเป็น
TIMESLOT และแต่ละ TIMESLOT จะใช้เป็นช่องสัญญาณใน
การส่งสัญญาณเสียงและข้อมูลในการติดต่อครั้งหนึ่ง โดยเสียง
และข้อมูลจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนย่อย ๆ เรียกว่า BURST โดยใน
แต่ละ BURST อยู่บน TIMESLOT และต่อละ TIMESLOT จะส่ง
- 4. 1. SWICHING SYSTEM (SS) ประกอบไปด้วย 5 ส่วน ดังนี้
รูปแสดงภาพ Switching System
1.1 MOBILE SERVICE SWITCHING CENTER (MSC) คื อ
ชุมสายของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ GSM มีหน้าที่ควบคุมระบบ
และคิดเงินค่าใช้บริการ
1.2 HOME LOCATION REGISTER (HLR) เป็น DATABASE
ใช้เก็บข้อมูลเกี่ยวกับชื่อ และที่อยู่ของเจ้าของโทรศัพท์เพื่อใช้ใน
การเกิบเงินค่าบริการ นอกจากนี้ยังเก็บข้อมูลตำาแหน่งโทรศัพท์
เคลื่อนที่อยู่ใน MSC ไหน การติดตั้ง HLR อาจจะติดตั้งอยู่รวมกับ
MSC หรือแยกกันก็ได้
1.3 VISITOR LOCATION REGISTER (VLR) เ ป็ น
DATABASE ที่เก็บข้อมูลโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่เข้ามาอยู่ในชุมสายนี้
ในการติดตั้ง VLR ส่วนใหญ่จะติดตั้งรวมกับ MSC เสมอ
1.4 AUTHENTICATION CENTER (AUC) ใ ช้ สำา ห รั บ เ ก็ บ
AUTHENTICATION เพื่อตรวจสอบว่าผู้ใช้โทรศัพท์ได้ลง
ทะเบียนอย่างถูกต้องหรือไม่ และ ENCRYPTION PARAMETER
ซึ่งใช้สำาหรับระบบการป้องกันการดักฟัง
1.5 EQUIPMENT INDETITY REGISTER (EIR) เ ป็ น
DATABASE ที่เก็บข้อมูล IDENTITY ของเครื่องโทรศัพท์
เคลื่อนที่ เพื่อป้องกันไม่ให้โทรศัพท์เคลื่อนที่ที่ไม่ลงทะเบียน หรือ
ได้มาอย่าไม่ถูกต้องตามกฎหมาย เข้ามาใช้งานในระบบได้ การ
ติดตั้ง ELR ส่วนใหญ่จะอยู่รวมกับ AUC
2. BASE STATION SYSTEM (BSS)
- 5. 2.1 BASE STATION CONTROLLER (BSC)
2.2 BASE TATION TRANSCEIVER (BTS)
BASE STATION CONTROLLER (BSC) คือชุมสายหนึ่งที่ทำา
หน้าที่ควบคุมเกี่ยวกับคลื่นวิทยุในระบบ เช่น ควบคุมการ
HANDOVER จัดการเกี่ยวกับช่องสัญญาณวิทยุต่าง ๆ และเก็บ
ข้อมูลเกี่ยวกับ CELL นอกจากนี่ยังควบคุมกำาลังส่งสัญญาณของ
สถานีฐานและโทรศัพท์เคลื่อนที่
ในการทำางานนั้น MSC แต่ละ MSC จะควบคุม BSC 1 BSC หรือ
มากกว่า และในแต่
ละ BSC จะควบคุม BTS หลาย ๆ BTS
รูปแสดงภาพของ Base Station System
3. OPERATION & SUPPORT SYSTEM (OSS)
มีหน้าที่ในการควบคุมและรายงานสถานะภาพของอุปกรณ์ต่างๆ
ในระบบ เช่นตรวจเช็คว่ามีความผิดพลาดอะไรที่เกิดขึ้น และ
ความรุนแรงมากแค่ไหน จากนั้นจะส่ง ALARM ไปยัง OMC
(OPERATION AND MAINTENANCE CENTER)
โทรศัพท์เคลื่อนที่ (MS) สำาหรับโทรศัพท์เคลื่อนที่ของระบบ
DIGITAL ประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือ
1. อุปกรณ์โทรศัพท์ ซึ่งจะเก็บ IDENTITY CODE ที่เรียกว่า
INTERNATIONL MOBILE EQUIPMENT IDENTITY (IMEI)
2. SUBSCRIBER IDENTITY MODULE (SIM CARD) ซึ่งมี 2
แบบ คือ
2.1 ISO SMART CARD
- 6. 2.2 IC PLUG IN
ซึ่งจะใช้เก็บข้อมูลประจำาตัวผู้ใช้มีลักษณะเป็น IDENTITY CODE
ที่ เ รี ย ก ว่ า INTERNATIONAL MOBILE SUBSCRIBER
IDENTITY (IMSI)
ทั้งอุปกรณ์โทรศัพท์ และ SIM CARD จะแยกออกจากกัน นั่นคือ
เมื่อผู้ใช้โทรศัพท์ใส่ SIM CARD ในเครื่องโทรศัพท์ของผู้อื่น
โทรศัพท์เคลื่อนที่จะเหมือนโทรศัพท์ของเราทุกประการ และถ้า
โทรศัพท์และ SIM CARD ถูกขโมย เราสามารถที่จะไม่ให้ขโมย
ใช้เครื่องของเราได้ โดยการ BAR ทั้งเครื่องโทรศัพท์และ SIM
CARD ได้ที่ EIR และ HLR ตามลำาดับ
CHANNEL
ช่องสัญญาณในการส่งข้อมูลระหว่างสถานีฐานกับโทรศัพท์
เคลื่อนที่มีหลายประเภท โดยแต่ละประเภทจะมีหน้าที่แตกต่างกัน
(LOGICAL CHANNEL) และในการส่งข้อมูล และ SIGNALLING
ต่าง ๆ จะใช้ LOGICAL CHANNEL ส่งผ่านทาง PHYSICAL
CHANNEL ซึ่ งเ ป็ น CHANNEL ที่ บ่ง บอ กเ ป็ น TIMESLOT
NUMBER บน TDMA เฟรม
- 7. สามารถแบ่ง LOGICAL CHANNEL ออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ
คือ TRAFFIC CHANNELและ CONTROL CHANNEL
- TRAFFIC CHANNEL (TCH) ใช้สำาหรับส่งสัญญาณเสียงพูด
และข้อมูล
- CONTROL CHANNEL ใช้สำา หรับส่งข้อมูล SIGNALLING
ต่าง ๆ แบ่งออกเป็น
1. BROADCAST CHANNEL เป็น CHANNEL ที่สถานีฐานใช้
ในการส่งข้อมูลเกี่ยวกับระบบ เช่น LOCATION AREA,
IDENTITY CODE โดยจะส่งออกมาอย่างต่อเนื่อง
2. COMMON CONTROL CHANNEL ใช้สำา หรับการ PAGE
หาโทรศัพท์เคลื่อนที่เมื่อมีผู้โทรเข้าหาโทรศัพท์เคลื่อนที่ และใช้
เมื่อโทรศัพท์เคลื่อนที่ต้องการโทรออก
3. DEDICATE CONTROL CHANNEL ใช้สำา หรับทำา CALL
SET UP ในขณะที่โทรศัพท์เคลื่อนที่ต้องการโทรออก และใช้ส่ง
SIGNALLING เมื่อโทรศัพท์เคลื่อนที่ทำาการ HANDOVER
TRAFFIC CHANNEL
ในการสนทนาแต่ละครั้ง ต้องการ TRAFFIC CHANNEL 2
ทิศทาง และทันทีที่การ
สนทนาลิ้นสุดลง ช่องสัญญาณนั้นจะสามารถใช้สำาหรับการ
สนทนาครั้งต่อไป
รูปแสดงการส่งข้อมูลโดยใช้ Traffic Channel
CONTROL CHANNEL
เมื่อโทรศัพท์เคลื่อนที่เปิดเครื่องแต่ไม่มีการใช้งาน โทรศัพท์
เคลื่อนที่จะจับอยู่ที่ CONTROL CHANNEL อย่างต่อเนื่อง และ
ในขณะที่เคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ ภายใน CELL นั้น โทรศัพท์เคลื่อนที่
จะตรวจสอบดูคุณภาพของการเชื่อมต่อกับ CONTROL
CHANNEL อย่างต่อเนื่อง ถ้าคุณภาพของสัญญาณเริ่มแย่ลง
โทรศัพท์เคลื่อนทีจะจูนความถี่ไปยัง CONTROL CHANNEL อื่น
- 8. แทน โดยที่โทรศัพท์จะตรวจสอบคุณภาพของ CORTROL
CHANNEL ทุก CHANNEL ในสถานีฐานข้างเคียง
และเลือก CONTROL CHANNEL ที่มีคุณภาพสัญญาณดีที่สุด
รูปแสดงการทำางานของ Control Channel
รูปแสดงการวัดสัญญาณของ Control Channel ทั้งหมด
ในระบบ
เงื่อนไขในการใช้ TRAFFIC CHANNEL และ CONTROL
CHANNEL
1. โ ท ร ศั พ ท์ เ ค ลื่ อ น ที่ ไ ม่ ส า ม า ร ถ จู น ไ ป ยั ง CONTROL
CHANNEL และ TRAFFIC CHANNEL ในเวลาเดียวกันได้
2. ในตอนแรกจะใช้ CONTROL CHANNEL สำาหรับทำาการ
CALL SET UP ก่อน หลังจากนั้นจึงใช้ TRAFFIC CHANNEL
สำาหรับการติดต่อสนทนา
3. TRAFFIC CHANNEL ที่ใช้ในการสนทนาอยู่จะมีการตรวจ
สอบคุณภาพของสัญญาณตลอดเวลา
- 9. 4. ทุก ๆ CELL จะมี CONTROL CHANNEL อย่างน้อย 2
CHANNEL และจำานวน TRAFFIC CHANNEL จำานวนหนึ่ง ซึ่ง
จะมีความมากน้อยไปตามความหนาแน่นในการใช้โทรศัพท์ของ
แต่ละ CELL
5. CONTROL CHANNEL ควบคุมการส่ง SIGNALLING ต่าง ๆ
เพื่อที่ทำาให้เกิดการติดต่อสนทนาขึ้นที่ TRAFFIC CHANNEL
TRAFFIC CASE แบ่งได้ดังนี้
1. ก า ร เ ปิ ด เ ค รื่ อ ง (ATTACHED) / แ ล ะ ก า ร ปิ ด เ ค รื่ อ ง
(DETACHED) เมื่อโทรศัพท์เคลื่อนที่เปิดเครื่องจะส่งสัญญาณ
ATTACHED ไปยังชุมสายเพื่อบอกให้ทราบว่าขณะนี้ยังทำาการ
ติดต่อกับชุมสายอยู่ เมื่อมีการโทรเข้าหาโทรศัพท์เคลื่อนที่ก็จะ
ทำาการ PAGE หา แต่ถ้าโทรศัพท์เคลื่อนที่ปิดเครื่องหรือออกนอก
SERVICE AREA โทรศัพท์เคลื่อนที่จะส่งสัญญาณ DETACHED
ไปยังชุมสายเพื่อที่ว่าเมื่อมีการโทรเข้าหาจะไม่ต้องทำาการ PAGE
หา เพราะทราบแล้วว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่
ปิดเครื่องอยู่ในขณะนี้
รูปแสดงการทำางานของ Traffic Case
2. การ ROAMING และการ LOCATION UPDATE ขณะที่
โทรศัพท์เคลื่อนที่อยู่ในสภาพ IDLE (เปิดเครื่องแต่ไม่ได้ใช้งาน)
จะต้องตรวจสอบคุณภาพของสัญญาณตลอดเวลา ซึ่งเมื่อพบว่า
คุณภาพและระดับของสัญญาณในการติดต่อกับสถานีฐานหนึ่งเริ่ม
แย่กว่าสถานีฐานข้างเคียง โทรศัพท์เคลื่อนที่จะพยายามเปลี่ยน
การเชื่อมต่อไปยังสถานีฐานที่มีคุณภาพและระดับสัญญาณดีที่สุด
- 10. ขบวนการนี้เรียกว่าการ ROAMING ขณะเดียวกันถ้าโทรศัพท์
เคลื่อนที่ ROAMING ไปอยู่สถานีฐานที่อยู่ใน LA ใหม่แล้วจะต้อง
ทำาการ UPDATE ตำาแหน่งของโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่ชุมสาย เพื่อที่
เมื่อมีการโทรเข้ามาหาโทรศัพท์เคลื่อนที่จะได้เชื่อมต่อไปยังสถานี
ฐานที่โทรศัพท์เคลื่อนที่ติดต่ออยู่ได้อย่างถูกต้อง ขบวนการนี้เรียก
ว่าการ LOCATION UPDATE
การ LOCATION UPDETE แบ่งออกเป็น 3 แบบ คือ
1. โทรศัพท์เคลื่อนที่ เคลื่อนที่ออกจาก CELL หนึ่งไปยังอีก CELL
หนึ่งที่อยู่ LA เดียวกัน ในกรณีนี้ไม่ต้อง UPDATE ข้อมูลใน
MSC/VLR เนื่องมาจากเมื่อเปลี่ยนการเชื่อต่อไปยังอีก CELL หนึ่ง
สถานีฐานจะส่ง LOCATION AREA IDENTITY เดียวกันกับเมื่อ
โทรศัพท์เคลื่อนที่ติดต่อกับ CELL ก่อน
2. โทรศัพท์เคลื่อนที่ เคลื่อนที่ไปยัง CELL ที่อยู่ต่าง LA กัน แต่
อยู่ภายใน MSC SERVICE AREA เดียวกัน ในกรณีนี้ต้อง
UPDATE ข้อมูล LA ใหม่ ในMSC/VLR
3. โทรศัพท์เคลื่อนที่ เคลื่อนที่ไปยัง CELL ที่อยู่ต่าง LA และต่าง
MSC SERVICE AREA กันด้วย ในกรณีนี้จะต้อง UPDATE
ข้อมูล LA ใน MSC/VLR และข้อมูล
MSC SERVICE AREA ใน HLR ด้วย
รูปแสดงการ Roaming
การโทรไปยังโทรศัพท์เคลื่อนที่ เมื่อผู้โทรใช้โทรศัพท์
ธรรมดา
1. โทรศัพท์ธรรมดาจะหมุนหมายเลขของโทรศัพท์เคลื่อนที่
- 11. 2. PSTN เชื่อมต่อการโทรออกไปยัง GMSC (GATEWAY MSC)
ที่ใกล้ที่สุด
3. GMSC ร้องขอ IDENTITY ของ MSC ที่ซึ่งโทรศัพท์เคลื่อนที่
ถูกโทรหาอยู่จาก HLR
4. GMSC เชื่อมต่อการโทรออกไปยัง MSC ที่โทรศัพท์เคลื่อนที่
อยู่
5. MSC ตรวจดูข้อมูลจาก VLR ว่าขณะนี้โทรศัพท์เคลื่อนที่อยู่
LA ไหน
6. MSC สั่งให้ BSC PAGE หาโทรศัพท์เคลื่อนที่โดยการ PAGE
ไปยังทุก ๆ BTS ที่อยู่ใน LA นั้น ๆ
7. เมื่อโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่ถูกโทรหา DETECT สัญญาณเรียกได้
ก็จะตอบ ACKNOWLEDGE กลับไป
8. BSC เลือก TC เพื่อใช้ในการติดต่อสนทนา และสั่งให้
โทรศัพท์เคลื่อนที่จูน ความถี่ให้ตรงกับ TC นี้
9. โทรศัพท์เคลื่อนที่ GENERATE เสียงสัญญาณ RIGNING
10. โทรศัพท์เคลื่อนที่กดปุ่มรับ การติดต่อสนทนาก็จะเริ่มขึ้น
รูปแสดงการโทรไปยังโทรศัพท์เคลื่อนที่เมื่อผู้โทรใช้
โทรศัพท์ธรรมดา
การโทรออกของโทรศัพท์เคลื่อนที่ไปยังโทรศัพท์ธรรมดา
การโทรออกของโทรศัพท์เคลื่อนที่ เริ่มต้นเมื่อผู้โทรกดหมายเลข
ปลายทางและกดปุ่ม SEND หมายเลขปลายทางจะถูกส่งไปยัง
MSC/VLR เพื่อตรวจสอบว่าสามารถใช้งานได้หรือไม่ จากนั้นก็
จะเริ่มทำาการวิเคราะห์หมายเลขโทรศัพท์ และเริ่มขบวนการ
CALL SET UP ขึ้น
- 12. รูปแสดงการโทรออกของโทรศัพท์เคลื่อนที่เมื่อผู้รับใช้
โทรศัพท์ธรรมดา
LOCATING และ HANDOVER
ในขณะที่ใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ในการติดต่อสนทนานั้น ผู้ใช้
สามารถเคลื่อนที่ได้ ดังนั้นเพื่อให้คุณภาพและระดับสัญญาณใน
การติดต่อกับสถานีฐานอยู่ในระดับดีตลอดเวลา จึงต้องมี
ขบวนการที่ให้โทรศัพท์เคลื่อนที่ทำาการวัด SIGNAL STRENGTH
และ BIT ERROR RATE บน TRAFFIC CHANNEL ที่ใช้อยู่ และ
CONTROL CHANNEL ของ CELL ข้างเคียงตลอดเวลา แล้วส่ง
ผลการวัดไปให้ BSC วิเคราะห์ผล และใช้ในการตัดสินใจในการ
HANDOVER เรียกขบวนการนี้ว่า การ LOCATION เมื่อผลการ
วัดสัญญาณของ CELL ที่กำาลังติดต่ออยู่ ตำ่ากว่าค่าที่กำาหนดไว้
BSC จะสั่งให้โทรศัพท์เคลื่อนที่เปลี่ยนการเชื่อมต่อไปยังสถานี
ฐานใหม่ที่มีระดับและคุณภาพสัญญาณดีที่สุด โดยการให้
โทรศัพท์เคลื่อนที่จูนไปยัง
CHANNEL ใหม่ของสถานีฐานใหม่ ซึ่งอาจจะเป็นของ BSC ตัว
เดียวกัน หรือต่าง BSC แต่อยู่ใน MSC SERVICE AREA เดียวกัน
หรือต่าง MSC SERVICE
AREA ก็ได้
