HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NIÊN KHÓA: 2008-2013
Đề tài:
QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Mã số đề tài: 12 408160140
408160140 Đ08VTA1
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUYẾT TIẾN MSSV: Lớp: Giáo viên hƣớng dẫn: LÊ CHU KHẨN
TP.HCM – 2012
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NIÊN KHÓA: 2008-2013
Đề tài:
QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
NỘI DUNG:
- - -
CHƢƠNG 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA CHƢƠNG 2: Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA CHƢƠNG 3: Chƣơng trình mô phỏng tính toán
Mã số đề tài: 12 408160140
408160140 Đ08VTA3
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUYẾT TIẾN MSSV: Lớp: Giáo viên hƣớng dẫn: LÊ CHU KHẨN
MỤC LỤC
MỤC LỤC .........................................................................................................................
MỤC LỤC HÌNH ..............................................................................................................
MỤC LỤC BẢNG .............................................................................................................
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA ............ 3
1.1 Tổng quan về mạng thông tin di động 3G WCDMA: ........................................... 3
1.2 Cấu trúc mạng WCDMA: ...................................................................................... 6
1.3 Nguyên lý trải phổ trong hệ thống WCDMA: ....................................................... 8
1.4 Các loại mã đƣợc dùng trong hệ thống WCDMA: .............................................. 10
1.5 Các loại kênh trong UTRAN: .............................................................................. 11
1.5.1 Các kênh logic: .............................................................................................. 11
1.5.2 Các kênh vật lý: ............................................................................................. 12
1.5.3 Các kênh truyền tải: ....................................................................................... 13
1.5.3.1 Kênh truyền tải riêng: .............................................................................. 13
1.5.3.2 Các kênh truyền tải chung: ...................................................................... 13
1.6 Điều khiển công suất: ........................................................................................... 13
1.7 Chuyển giao trong hệ thống WCDMA: ............................................................... 14
CHƢƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA ..................................... 16
2.1 Giới thiệu chung về quy hoạch mạng: ................................................................. 16
2.2 Một số đặc điểm cần lƣu ý trong quy hoạch mạng: ............................................. 17
2.2.1 Dự báo: .......................................................................................................... 17
2.2.1.1 Dự báo nhu cầu dịch vụ/thuê bao: ........................................................... 17
2.2.1.2 Dự báo lƣu lƣợng: ................................................................................... 17
2.2.1.3 Dự phòng cho tƣơng lai: .......................................................................... 18
2.3 Các hoạt động cụ thể của định cỡ mạng WCDMA bao gồm:.............................. 18
2.3.1 Phân tích vùng phủ: ....................................................................................... 18
2.3.1.1 Tính toán quỹ đƣờng truyền vô tuyến: .................................................... 18
2.3.1.2 Xác định kích thƣớc ô: ............................................................................ 24
2.3.1.3 Tính bán kính, diện tích phủ sóng và quy hoạch vị trí các cell: .............. 29
2.4 Phân tích dung lƣợng: .......................................................................................... 31
2.4.1 Tính toán hệ số tải : ....................................................................................... 32
2.4.1.1 Hệ số tải đƣờng lên: ................................................................................ 32
2.4.1.2 Hệ số tải đƣờng xuống: ........................................................................... 34
2.4.2 Mô hình tính toán dung lƣợng Erlang B: ....................................................... 35
2.5 Định cỡ RNC:....................................................................................................... 38
2.6 Truyền dẫn cho Node B: ...................................................................................... 39
2.7 Tối ƣu mạng: ....................................................................................................... 39
CHƢƠNG 3: CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN QUY HOẠCH MẠNG 3G CHO KHU VỰC TPHCM ....................................................................................... 41
3.1 Đặc điểm chung về Thành Phố Hồ Chí Minh: ..................................................... 41
3.2 Thiết kế vào tối ƣu mạng: .................................................................................... 43
3.2.1 Các thông số khi tính toán thiết kế hệ thống WCDMA: ............................... 43
3.3 Tính toán quy hoạch mạng cho khu vực nội thành TP Hồ Chí Minh: ................. 44
3.3.1 Tính số Node B để có thể phủ sóng đƣợc toàn bộ khu vực: .......................... 44
3.3.2 Tính suy hao đƣờng truyền cho phép: ........................................................... 45
3.3.3 Tính số Node B dựa theo bán kính phục vụ và diện tích vùng cần phủ sóng46
3.3.3.1 Tính số lƣợng cell theo yêu cầu vùng phủ sóng: ..................................... 47
3.3.3.2 Tính số lƣợng cell theo yêu cầu về dung lƣợng: ..................................... 47
3.4 Chƣơng trình mô phỏng tính toán: ....................................................................... 49
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 55
PHỤ LỤC ..........................................................................................................................
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Các phƣơng thức đa truy nhập ........................................................................ 3
Hình 1.2: Các phổ tần dùng cho hệ thống UMTS ........................................................... 4
Hình 1.3: Vùng phủ sóng của UMTS .............................................................................. 6
Hình 1.4: Cấu trúc tổng quan hệ thống UMTS ............................................................... 6
Hình 1.5: Kiến trúc mạng 3G trong 3GPP ...................................................................... 7
Hình 1.6: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) ...................................................................... 9
Hình 1.7: Quá trình trải phổ trong WCDMA ................................................................ 10
Hình 1.8: Sơ đồ cây mã OVSF ...................................................................................... 10
Hình 1.9: Các loại kênh trong UTRAN. ........................................................................ 11
Hình 1.10: Các kênh vật lý đƣờng lên ........................................................................... 12
Hình 1.11: Các kênh vật lý đƣờng xuống ...................................................................... 13
Hình 2.1: Mô hình CCQ ................................................................................................ 16
Hình 2.2: Suy hao đƣờng truyền theo bán kính với mô hình Hata................................ 26
Hình 2.3: Các tham số trong mô hình Walfisch-Ikegami. ............................................. 27
Hình 3.1: Bản đồ Thành Phố Hồ Chí Minh ................................................................... 42
Hình 3.2: Mô hình truyền sóng Walfisch-Ikegami ........................................................ 46
Hình 3.3: Giao diện chính của chƣơng trình mô phỏng ................................................ 50
Hình 3.4: Các button trong chƣơng trình mô phỏng ..................................................... 50
Hình 3.5: Suy hao đƣờng truyền tại tốc độ 12.2 kbps ................................................... 51
Hình 3.6: Mô hình truyền Hata- Okumura cho thành phố lớn ...................................... 52
Hình 3.7: Mô hình truyền Walfishch-Ilegami cho thành phố lớn ................................. 53
Hình 3.8: Tính toán số node B tại khu vực 13 quận nội thành TPHCM ....................... 54
Hình 3.9: Tính toán số node B cần thiết theo yêu cầu dung lƣợng. .............................. 54
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1: Mục đích của channelization code và scrambling code ................................ 11
Bảng 2.1: Công suất phát của các loại UE .................................................................... 19
Bảng 2.2: Giả định quỹ đƣờng truyền của máy di động ............................................... 21
Bảng 2.3: Giả định về quỹ đƣờng truyền của trạm gốc ................................................. 21
Bảng 2.4: Quỹ đƣờng truyền tham khảo cho dịch vụ thoại 12.2 kbps đa tốc độ .......... 22
Bảng 2.5: Quỹ đƣờng truyền của các dịch vụ thời gian thực tốc độ 144 kbps ............. 23
Bảng 2.6: Quỹ đƣờng truyền của dịch vụ dữ liệu phi thời gian thực 384 kbps ........... 24
Bảng 2.7: Giá trị K theo cấu hình site. .......................................................................... 30
Bảng 2.8: Mối quan hệ giữa dự trữ nhiễu đƣợc yêu cầu ứng với tải đƣờng lên. .......... 32
Bảng 2.9: Các thông số sử dụng trong tính toán hệ số tải đƣờng lên ............................ 34
Bảng 2.10: Các thông số sử dụng trong việc tính toán hệ số tải đƣờng xuống ............. 35
Bảng 2.11: Dung lƣợng của 1 RNC .............................................................................. 38
Bảng 3.1: Thống kê về diện tích, dân số và mật độ dân số có của 13 quận nội thành TPHCM ......................................................................................................................... 43
Bảng 3.2: Suy hao đƣờng truyền cho phép của dịch vụ thoại 12,2 kbps ...................... 45
Hình 3.2: Mô hình truyền sóng Walfisch-Ikegami. ....................................................... 46
Bảng 3.3: Ƣớc tính số thuê bao trong khu vực 13 quận nội thành TPHCM ................. 48
Bảng 3.4: Số lƣợng cell tính theo yêu cầu về dung lƣợng. ........................................... 49
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất và phục vụ con ngƣời hữu hiệu nhất. Để đáp ứng nhu cầu về chất lƣợng và dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động càng không ngừng đƣợc cải tiến.
Cùng hòa chung với sự tăng trƣởng mạnh không ngừng của phát triển kinh tế xã hội Việt Nam nói chung và thị trƣờng viễn thông nói riêng, trong những năm qua nƣớc ta đã có nhiều bƣớc phát triển vƣợt bậc trong lĩnh vực viễn thông trở thành một trong những ngành kinh tế kỹ thuật mũi nhọn, đóng góp mạnh mẽ vào sự phát triển kinh tế xã hội nói chung của đất nƣớc.
Bằng việc hàng loạt các nhà mạng đã tham gia vào cuộc chạy đua nhằm cung cấp cho khách hàng các tiện ích di động hiện đại nhất với chất lƣợng dịch vụ cao nhất. Thị trƣờng di động 3G hiện đang bƣớc vào giai đoạn cạnh tranh căng thẳng nhất, tính đến thời điểm hiện tại đã có 3 nhà mạng chính thức cung cấp các tiện ích 3G cho khách hàng là Vinaphone, Mobifone, Viettel, ngoài ra một số nhà mạng khác. Với xu thế chung phát triển thuê bao di động tại Việt Nam và nhu cầu tăng cao về các dịch vụ số liệu tốc độ cao nhƣ: video call, hội nghị truyền hình, tin nhắn đa phƣơng tiện...của khách hàng trong thời gian tới, mạng vô tuyến trên toàn quốc nói chung và khu vực cụ thể nói riêng cần phải gấp rút thực hiện nâng cấp và xây dựng hạ tầng mạng. Trong quá trình phát triển mạng các nhà mạng luôn quan tâm hàng đầu đến vấn đề quy hoạch mạng 3G và coi đây là yếu tố tiên quyết đến chi phí xây dựng mạng, chất lƣợng dịch vụ …
Trong bài báo cáo đồ án tốt nghiệp này, em đã chọn đề tài “Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA”. Đề tài chủ yếu phân tích các vấn đề về vùng phủ, dung lƣợng, các yếu tố liên quan đồng thời đƣa ra các vấn đề để tối ƣu một cách hiệu quả nhất trong việc quy hoạch một mạng WCDMA hiện nay. Đồng thời đồ án cũng minh họa, mô phỏng một bài toán quy hoạch đơn giản mạng vô tuyến WCDMA cho khu vực nội thành 13 quận nội thành của TP Hồ Chí Minh. Tuy nhiên phần mô phỏng này chỉ mang tính chất minh họa, demo, tham khảo dựa trên các phép phân tích về vùng phủ và dung lƣợng đƣợc thể hiện bằng các biểu thức toán học. Do thực tế, các nhà mạng hiện nay của Việt Nam đều sử dụng các tools, các phần mềm của các nhà sản xuất thiết bị hàng đầu thế giới để làm công cụ quy hoạch mạng thực tế.
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn đến:
- Thầy Lê Chu Khẩn, cùng với các thầy trong khoa Viễn Thông 2, Học viện công nghệ Bƣu chính Viễn Thông cơ sở TPHCM đã trực tiếp, hƣớng dẫn, truyền đạt kiến thức để em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này.
- Em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ và động viên của gia đình, thầy cô và bạn bè. Đây chính là nguồn động viên to lớn thúc đẩy em có gắng hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Nội dung Đồ án Tốt nghiệp này gồm 3 chƣơng:
LỚP: Đ08VTA3
- Chƣơng 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Chƣơng này ta sẽ tìm hiểu sơ lƣợc cấu trúc mạng WCDMA, các giải pháp kỹ thuật trong mạng WCDMA, phƣơng pháp trải phổ DSSS, các mã sử dụng trong Trang 1
UMTS, giao diện vô tuyến và các loại kênh trong WCDMA, điều khiển công suất và chuyển giao trong hệ thống WCDMA.
- Chƣơng 2: Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA
Chƣơng này khái quát tổng quan và nêu lên các vấn đề về việc quy hoạch mạng vô tuyến, phân tích đƣợc quỹ đƣờng truyền, mô hình truyền sóng, tính toán bán kính cell và diện tích cell, xác định dung lƣợng cell để từ đó áp dụng tính toán quy hoạch.
- Chƣơng 3: Chƣơng trình mô phỏng tính toán quy hoạch mạng 3G cho khu vực TPHCM
Chƣơng này khảo sát cụ thể yêu cầu thực tế qua tình hình kinh tế, xã hội, tình hình phát triển mạng viễn thông tại khu vực 13 quận nội thành TP Hồ Chí Minh. Trên cơ sở đó, dự báo và tính toán nhu cầu dung lƣợng, vùng phủ để xây dựng thiết kế chi tiết mạng truy nhập vô tuyến WCDMA tại khu vực 13 quận nội thành. Từ đó sử dụng phần mềm mô phỏng, tính toán số lƣợng node B cho khu vực 13 quận này.
Trong quá trình làm đồ án này, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức và thời gian hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, sai lầm. Em rất mong nhận đƣợc sự phê bình, hƣớng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè.
TP Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2012
Sinh viên thực hiện
LỚP: Đ08VTA3
Trang 2
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Nguyễn Quyết Tiến
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
1.1 Tổng quan về mạng thông tin di động 3G WCDMA:
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về các dịch vụ của hệ thống thông tin di động, nhất là các dịch vụ truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đƣa ra hệ thống thông tin di động mới. Trƣớc bối cảnh đó hiệp hội viễn thông quốc tế ITU đã đƣa ra đề án tiêu chuẩn hoá để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba với tên gọi là IMT- 2000 Đồng thời các cơ quan về tiêu chuẩn hoá xúc tiến việc xây dựng một tiêu chuẩn hoá áp dụng cho IMT- 2000 thông qua dự án 3GPP (Third Generation Partnership Project). Hệ thống thông tin di động thế hệ ba đƣợc ra đời từ dự án 3GPP đƣợc gọi là hệ thống thông tin di động WCDMA/UMTS.
Nền tảng công nghệ chính của WCDMA là công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA). Trong lịch sử thông tin di đông đã tồn tại các phƣơng thức đa truy nhập khác nhau là: FDMA đa truy nhập phân chia theo tần số; TDMA đa truy nhập phân chia theo thời gian; CDMA đa truy nhập phân chia theo mã.
Sự khác nhau của 3 phƣơng thức truy nhập đƣợc chỉ ra trong hình 1.1.
Hình 1.1: Các phương thức đa truy nhập
WCDMA là một công nghệ truy nhập vô tuyến đƣợc phát triển mạnh ở Châu Âu. Hệ thống này hoạt động ở chế độ FDD & TDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip 3,84 Mcps bên trong băng tần 5 MHz. WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất. Kỹ thuật WCDMA cho phép cùng một lúc nhiều thuê bao sử dụng chung phổ tần, khi đó tín hiệu mỗi thuê bao truyền đi đƣợc phân tách với nhau bằng các mã trực giao với nhau.
Một số yêu cầu của hệ thống 3G nhƣ sau:
- Tốc độ dữ liệu (Bit rate) lên đến 2 Mbps.
- Bit rate cho từng loại dịch vụ, các thuê bao (user) có thể thay đổi tuỳ theo yêu
LỚP: Đ08VTA3
Trang 3
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
cầu về băng thông (bandwidth on demand).
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
- Có thể cung cấp nhiều dịch vụ với các yêu cầu chất lƣợng khác nhau (nhƣ thoại,
video và packet data) trên một kết nối.
- Các yêu cầu về FER là 10% và BER là 10-6.
- Đáp ứng các yêu cầu về thời gian trễ phù hợp với từng loại lƣu lƣợng
(conversational, streaming, interactive and background).
- Cùng tồn với các hệ thống 2G và có thể chuyển giao giữa 2G và 3G.
- Hỗ trợ lƣu lƣợng không đối xứng giữa uplink và downlink do nhu cầu thực tế
của ngƣời sử dụng.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần số (High spectrum efficiency). UMTS có khả năng làm việc ở cả hai chế độ FDD và TDD cho phép sử dụng hiệu quả phổ tần đƣợc cấp phát ở các vùng khác nhau.
- FDD (Frequency Division Duplex): là phƣơng pháp ghép song công trong đó truyền dẫn đƣờng lên và đƣờng xuống sử dụng hai tần số riêng biệt. Do đó hệ thống đƣợc phân bố một cặp băng tần riêng biệt.
- TDD (Time Division Duplex): là phƣơng pháp ghép song công trong đó đƣờng lên và đƣờng xuống đƣợc thực hiện trên cùng một tần số bằng cách sử dụng những khe thời gian luân phiên và đƣợc chia thành hai phần: phần phát và phần thu. TDD sử dụng chủ yếu cho các micro cell và picro cell.
Hội nghị vô tuyến thế giới năm 1992 đã đƣa ra các phổ tần số dùng cho hệ thống UMTS:
1920 ÷ 1980 MHz và 2110 ÷ 2170 MHz dành cho các ứng dụng FDD (Frequency Division Duplex: Ghép kênh theo tần số) đƣờng lên và đƣờng xuống, khoảng cách kênh là 5MHz.
1900 ÷ 1920 MHz và 2010 ÷ 2025 MHz dành cho các ứng dụng TDD (Time Division Duplex: Ghép kênh theo tần số), khoảng cách kênh là 5MHZ.
MHz
1900 1920
1980
2010
2025
2110
2170
2200
1980 ÷ 2010 MHz và 2170 ÷ 2200 MHz: Đƣờng xuống và đƣờng lên vệ tinh.
UMTS Satellite
UMTS TDD
UMTS FDD
20 60 30 15 85 60 30
LỚP: Đ08VTA3
Trang 4
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Hình 1.2: Các phổ tần dùng cho hệ thống UMTS
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
FDD: Frequency Division Duplex
TDD: Time Division Duplex
MSS: Mobile Satellite System
Một ƣu điểm của UMTS là cung cấp nhiều các loại dịch vụ khác nhau tùy theo nhu cầu của ngƣời sử dụng. UMTS sử dụng 2 loại chuyển mạch là chuyển mạch kênh CS (Circuit Switched) dành cho dịch vụ thoại, data tốc độ thấp và chuyển mạch gói PS (Packet Switched) dành cho các dịch vụ data tốc độ cao nhƣ 128 kbps, 384 kbps. Tùy từng loại dịch vụ mà yêu cầu các tham số QoS (Quality of Service: chất lƣợng dịch vụ) khác nhau cho độ trễ truyền dẫn tối đa, độ trễ truyền biến thiên và tỉ lệ lỗi bit (BER).
Các loại lƣu lƣợng và dịch vụ đƣợc mạng 3G WCDMA hỗ trợ:
WCDMA UMTS cung cấp các loại dịch vụ xa (teleservices) nhƣ dịch vụ điện thoại hoặc bản tin ngắn (SMS) và các loại dịch vụ mạng (bearer service: Một dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng truyền tín hiệu giữa hai giao diện ngƣời sử dụng - mạng). Vì thế, nói chung mạng 3G hỗ trợ các dịch vụ truyền thông đa phƣơng tiện. Do đó với mỗi kiểu lƣu lƣợng cần đảm bảo một mức QoS nhất định tùy theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở hệ thống WCDMA UMTS đƣợc phân loại nhƣ sau:
- Loại hội thoại (Conversational): dịch vụ thoại AMR 12,2 kbps, video phone... Dịch vụ thoại yêu cầu thời gian thực, độ trễ đầu cuối – đầu cuối phải nhỏ hơn 300 - 400 ms. Lƣu lƣợng là đối xứng, bộ codec thoại AMR cho phép tốc độ bit biến thiên từ 4.75 - 12,2 kbps, tuỳ theo lƣu lƣợng mạng là nhiều hay ít mà ta cho tốc độ phù hợp.
- Loại luồng (Streaming): đa phƣơng tiện, video theo yêu cầu… Loại này có thể đảm bảo tốc độ bit ổn định cho dịch vụ. Có thể nói dịch vụ loại này yêu cầu QoS tƣơng đối cao vì cần một luồng dữ liệu ổn định và liên tục. Dịch vụ loại này lƣu lƣợng bất đối xứng và có thể chịu đƣợc trễ cao hơn loại trên. - Loại tƣơng tác (Interactive): duyệt web, games online... Thời gian trễ của dịch vụ loại này cũng không quá khắt khe, tỉ số bit lỗi BER yêu cầu nhỏ. - Loại cơ bản (Background): thƣ điện tử, SMS, fax... Với loại dịch vụ này thì độ trễ có thể lên đến vài phút, dữ liệu phải đƣợc nhận sao cho không có lỗi.
Vùng phủ sóng của mạng WCDMA UMTS đƣợc chia thành bốn vùng với các tốc
độ bít Rb phục vụ nhƣ sau:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 5
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
- Vùng 1: Vùng trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbps - Vùng 2: Vùng thành phố, ô micro, Rb ≤ 384 kbps - Vùng 3: Vùng ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 kbps - Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 12,2 kbps
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Hình 1.3: Vùng phủ sóng của UMTS
1.2 Cấu trúc mạng WCDMA:
Cấu trúc mạng viễn thông di động toàn cầu (UMTS) với cơ sở nền tảng là hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng (WCDMA) đƣợc khái quát bởi hình 1.4.
Hình 1.4: Cấu trúc tổng quan hệ thống UMTS
Hệ thống WCDMA đƣợc xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức năng có thể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần: mạng lõi (CN) và mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phần nâng cấp của WCDMA.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 6
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống, trong WCDMA còn có thiết bị ngƣời sử dụng (UE) thực hiện giao diện ngƣời sử dụng với hệ thống. Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức mới đƣợc thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi đƣợc định nghĩa hoàn toàn dựa trên GSM. Điều này cho phép hệ thống WCDMA phát triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM.
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
UE
UTRAN
CN
Uu
Iu
Iub
E
PSTN
TE
Node B
MSC/VLR
GMSC
RNC
ISDN
R
C
Node B
F
D
Iur
HLR/AuC
ME
EIR
Gr
Node B
Gc
Gf
Cu
RNC
SGSN
GGSN
Inter net
Node B
USIM
Gn
Hình 1.5: Kiến trúc mạng 3G trong 3GPP
UE (User Equipment)
Thiết bị ngƣời sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp ngƣời sử dụng với hệ thống. UE gồm:
- Thiết bị đầu cuối (TE: Terminal Equipment): Trong mạng 3G, thiết bị đầu cuối không đơn thuần dành cho điện thoại mà còn cung cấp dịch vụ số liệu mới.
- Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến đƣợc sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
- 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. UTRAN gồm hai phần tử :
- Node B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.
- Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài nguyên vô tuyến ở trong vùng (các node B đƣợc kết nối với nó). RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
CN (Core Network)
- HLR (Home Location Register): 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.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 7
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register): 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. MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh. 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.
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
- GMSC (Gateway MSC): Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài.
- SGSN (Serving GPRS): Có chức năng nhƣ MSC/VLR nhƣng đƣợc sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS).
- GGSN (Gateway GPRS Support Node): Có chức năng nhƣ GMSC nhƣng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
Các mạng ngoài
- Mạng CS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh.
Ví dụ: Mạng ISDN, PSTN.
- 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 IU : Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau.
- Giao diện IUr : Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau.
- Giao diện IUb : Giao diện cho phép kết nối một node B với một RNC. IUb đƣợc tiêu chuẩn hóa nhƣ là một giao diện mở hoàn toàn.
1.3 Nguyên lý trải phổ trong hệ thống WCDMA:
Có ba kiểu hệ thống SS cơ bản: chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct Sequence Spreading Spectrum), nhẩy tần (FHSS: Frequency Hopping Spreading Spectrum) và nhẩy thời gian (THSS: Time Hopping Spreading Spectrum). Cũng có thể nhận đƣợc các hệ thống lai ghép từ các hệ thống nói trên. Trong hệ thống WCDMA là hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS.
Hệ thống DSSS đạt đƣợc trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc độ chip (Rc = 1/Tc, Tc là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb = 1/Tb, Tb là thời gian một bit) của luồng số liệu cần phát.
Quá trình trải phổ trong đó Tb = 15Tc. Sơ đồ đơn giản của bộ trải phổ DSSS (hình 1.6 a), luồng số liệu cần truyền là x có tốc độ là Rb đƣợc nhân với một mã trải phổ c có tốc độ là Rc để đƣợc luồng đầu ra là y có tốc độ là Rc lớn hơn rất nhiều so với tốc độ Rb của luồng vào.
Tại phía thu luồng y thức hiện nhiệm vụ giải trải phổ để khôi phục lại luồng x bằng cách nhân luồng này với mã trải phổ c giống nhƣ phía phát:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 8
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
x = y×c
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
x
y = c×x
Rb c Rc
a. Sơ đồ trải phổ DSSS
X(f)
x(t) Tb
t
Tb = 15Tc
c(t) f T
t B = Rb
C(f )
f
Y(f)
Tb = 15Tc y(t) Tb = 15Tc f Tc
t
Bss = Rc
c. Quá trình xử lý tín hiệu trong miền tần số
b. Quá trình xử lý tín hiệu trong miền thời gian
Hình 1.6: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
LỚP: Đ08VTA3
Trang 9
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
x, y và c ký hiệu tổng quát cho tín hiệu vào, ra và mã trải phổ; x(t), y(t) và c(t) ký hiệu cho các tín hiệu vào, ra và mã trải phổ trong miền thời gian; X(f), Y(f) và C(f) ký hiệu cho các tín hiệu vào, ra và mã trải phổ trong miền tần số; Tb là thời gian một bit của luồng số cần phát, Rb=1/Tb là tốc độ bit của luồng số cần truyền; Tc là thời gian một chip của mã trải phổ, Rc=1/Tc là tốc độ chip của mã trải phổ. Rc=15Rb và Tb=15Tc. Ta có độ lợi xử lý PG (Processing Gain) = Rc/Rb = 3840 kbps / Rb. Thông thƣờng PG cũng đƣợc coi nhƣ là hệ số trải phổ SF (Spread Factor). SF cũng chính là chiều dài, số lƣợng chip của chuỗi. Ta thấy rằng sau khi trải phổ thì tỷ số SNR của tín hiệu rất bé, do đó làm tăng khả năng bảo mật của thông tin. Do đặc tính trực giao và sự tự tƣơng quan của các bộ mã mà kỹ thuật trải phổ còn có ƣu điểm rất lớn khác là chống đƣợc phading đa đƣờng, khi đó các tia phản xạ sẽ bị loại bỏ, chỉ còn lại các tia đi thẳng LOS và chống đƣợc hiện tƣợng nhiễu giao thoa của các tín hiệu user trong hệ thống. Khi chỉ có một ngƣời sử dụng trong băng tần thì không hiệu quả, nhƣng trong môi trƣờng nhiều ngƣời sử dụng, các ngƣời sử dụng này có thể dùng chung một băng tần
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
và hệ thống sử dụng băng tần có hiệu quả mà vẫn duy trì đƣợc các ƣu điểm của trải phổ. Nhƣ vậy, trong hệ thống WCDMA, các tín hiệu cho ngƣời sử dụng khác nhau đƣợc truyền đi trong cùng một băng tần tại cùng một thời điểm. Mỗi tín hiệu ngƣời sử dụng đóng vai trò nhƣ là nhiễu đối với tín hiệu của ngƣời sử dụng khác, dung lƣợng của hệ thống WCDMA phụ thuộc vào độ lớn của bộ mã trải phổ, và không có con số lớn nhất cố định, nên dung lƣợng của hệ thống WCDMA đƣợc gọi là dung lƣợng mềm.
1.4 Các loại mã đƣợc dùng trong hệ thống WCDMA:
Trong hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS, các bit dữ liệu đƣợc mã hoá với một chuỗi bit giả ngẫu nhiên (PN). Mạng vô tuyến UMTS mạng sử dụng một tốc độ chip cố định là 3.84Mcps đem lại một băng thông sóng mang xấp xỉ 5MHz. Dữ liệu đƣợc gửi qua giao diện vô tuyến WCDMA đƣợc mã hoá 2 lần trƣớc khi đƣợc điều chế và truyền đi.
Quá trình này đƣợc mô tả trong hình vẽ sau:
Hình 1.7: Quá trình trải phổ trong WCDMA
Nhƣ vậy trong quá trình trên có hai loại mã đƣợc sử dụng là mã định kênh và mã ngẫu nhiên.
Mã định kênh (Channelization code):
Là mã Walsh tạo ra từ ma trận Hadamard. Các mã sử dụng đƣợc chọn dựa theo cấu trúc cây mã OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor), nhằm đảm bảo tính trực giao giữa các mã đƣợc sử dụng. Các mã lựa chọn đƣợc xác định bởi hệ số trải phổ.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 10
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Hình 1.8: Sơ đồ cây mã OVSF
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Cần phải chú ý rằng: Một mã có thể đƣợc sử dụng trong cell khi và chỉ khi không có mã nào khác trên đƣờng dẫn từ một mã cụ thể đến gốc của cây mã hoặc là trên một cây con phía dƣới mã đó đƣợc sử dụng trong cùng một cell. Có thể nói tất cả các mã đƣợc chọn lựa sử dụng hoàn toàn theo quy luật trực giao.
Mã ngẫu nhiên (Scrambling code):
Uplink : Các mã hƣớng lên đƣợc tạo ra sử dụng một thanh ghi dịch dài 24 bit, do đó số mã có đƣợc là : 224 - 1 = 16.777.232, xấp xỉ 17 triệu mã.
Downlink : Các mã hƣớng xuống đƣợc tạo ra sử dụng một thanh ghi dịch dài 18 bit, nên có 218 - 1 = 262143 mã. Tuy nhiên chỉ có 8192 mã ngẫu nhiên đƣợc sử dụng.
Mục đích của hai mã này nhƣ sau:
Downlink Uplink
Channelization code (OVSF code) Phân biệt các kênh sử dụng cho các user trong cùng 1 cell
Phân biệt các kênh của cùng 1 user
Scrambling Code Phân biệt các cell Phân biệt các user
Bảng 1.1: Mục đích của channelization code và scrambling code
Tóm lại:
- Channelization code dùng để phân biệt các kênh vật lý. - Scrambling code dùng để phân biệt nguồn gửi thông tin.
1.5 Các loại kênh trong UTRAN:
Hình 1.9: Các loại kênh trong UTRAN.
1.5.1 Các kênh logic:
Các kênh lôgic có thể đƣợc chia thành hai nhóm chủ yếu: nhóm kênh điều khiển và nhóm kênh lƣu lƣợng.
Nhóm kênh điều khiển bao gồm:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 11
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
- Kênh điều khiển quảng bá – BCCH.
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
- Kênh điều khiển tìm gọi – PCCH.
- Kênh điều khiển dành riêng – DCCH.
- Kênh điều khiển chung – CCCH.
- Kênh điều khiển phân chia kênh – SHCCH.
- Kênh điều khiển riêng cho ODMA – ODCCH.
- Kênh điều khiển chung cho ODMA – OCCCH.
Nhóm kênh lưu lượng bao gồm:
- Kênh lƣu lƣợng dành riêng – DTCH.
- Kênh lƣu lƣợng dành riêng cho ODMA – DTCH.
- Kênh lƣu lƣợng chung – CTCH.
1.5.2 Các kênh vật lý:
Kênh vật lý tƣơng ứng với một tần số mang, mã và đối với đƣờng lên nó còn tƣơng ứng với góc pha tƣơng đối (0 hay π/2).
Các kênh vật lý đƣờng lên nhƣ sau:
DPDCH: truyền kênh truyền dẫn DCH.
DPCCH: truyền thông tin điều khiển L1 nhƣ: các bit hoa tiêu để hỗ trợ đánh giá việc xác định kênh trong quá trình phát hiện tƣơng quan, các lệnh điều khiển công suất phát - TPC, thông tin phản hồi - FBI, và một bộ chỉ thị kết hợp định dạng truyền dẫn TFCI.
PRACH: mang thông tin của kênh giao vận RACH.
PCPCH: mang thông tin của kênh giao vận CPCH.
Kênh số liệu vật lý dành riêng (DPDCH)
Kênh UPCH riêng
(Uplink DPCH) Kênh điều khiển vật lý dành riêng
Kênh vật lý (DPCCH)
đƣờng lên (UPCH) Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý (PRACH)
Kênh UPCH chung
(Uplink CPCH) Kênh gói chung vật lý (PCPCH)
Hình 1.10: Các kênh vật lý đường lên
Đƣờng xuống chỉ có một kênh vật lý riêng duy nhất: kênh vật lý riêng đƣờng
xuống (downlink DPCH).
LỚP: Đ08VTA3
Trang 12
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Các kênh vật lý đƣờng xuống nhƣ hình sau:
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Kênh DPCH riêng Kênh hoa tiêu chung (CPICH)
Kênh vật lý (Downlink DPCH) Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp
đƣờng xuống (P- CCPCH)
Kênh DPCH chung Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp
(DPCH)
(S- CCPCH) (Downlink CPCH) Kênh đồng bộ (SCH) Kênh vật lý đƣờng xuống dùng chung
(PDSCH)
Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH)
Kênh chỉ định bắt (AICH)
Hình 1.11: Các kênh vật lý đường xuống
1.5.3 Các kênh truyền tải:
Trong UTRAN số liệu đƣợc tạo ra ở các lớp cao đƣợc truyền tải trên đƣờng vô tuyến bởi các kênh truyền tải bằng cách sắp xếp các kênh này lên các kênh vật lý khác nhau. Lớp vật lý đƣợc yêu cầu để hỗ trợ các kênh truyền tải với các tốc độ bit thay đổi nhằm cung cấp các dịch vụ với độ rộng băng tần theo yêu cầu và để ghép nhiều dịch vụ trên cùng một kết nối.
Có hai kiểu kênh truyền tải: Các kênh riêng và các kênh chung. Điểm khác nhau giữa chúng là: Kênh chung là tài nguyên đƣợc chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm ngƣời sử dụng trong cell, còn tài nguyên kênh riêng đƣợc ấn định bởi một mã và một tần số nhất định để dành riêng cho một ngƣời sử dụng duy nhất.
1.5.3.1 Kênh truyền tải riêng:
Kênh truyền tải riêng duy nhất là kênh riêng (viết tắt DCH : Dedicated Channel). Kênh truyền tải riêng mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý riêng cho một ngƣời sử dụng, bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời cũng nhƣ thông tin điều khiển lớp cao.
Kênh truyền tải riêng đƣợc đặc trƣng bởi các tính năng nhƣ: Điều khiển công suất nhanh, thay đổi tốc độ số liệu nhanh theo từng khung và khả năng phát đến một phần cell hay đoạn cell bằng cách thay đổi hƣớng Anten của hệ thống anten thích ứng. Các kênh riêng hỗ trợ chuyển giao mềm.
1.5.3.2 Các kênh truyền tải chung:
UTRA định nghĩa 6 kiểu kênh truyền tải chung. Các kênh này có một số điểm khác với các kênh trong thế hệ thứ hai, chẳng hạn truyền dẫn gói ở các kênh chung và một kênh dùng chung đƣờng xuống để phát số liệu gói. Các kênh chung không có chuyển giao mềm, nhƣng một số kênh có điều khiển công suất nhanh.
1.6 Điều khiển công suất:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 13
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Trong WCDMA, điều khiển công suất đƣợc thực hiện cho cả đƣờng lên lẫn đƣờng xuống. Về cơ bản, điều khiển công suất đƣờng xuống có mục đích nhằm tối thiểu nhiễu đến các cell khác và bù nhiễu do các cell khác gây ra cũng nhƣ nhằm đạt đƣợc mức SNR yêu cầu. Tuy nhiên, điều khiển công suất cho đƣờng xuống không thực sự cần thiết nhƣ điều khiển công suất cho đƣờng lên. Hệ thống WCDMA sử dụng
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
công suất đƣờng xuống nhằm cải thiện tính năng hệ thống bằng cách kiểm soát nhiễu từ các cell khác.
Điều khiển công suất đƣờng lên tác động lên các kênh truy nhập và lƣu lƣợng. Nó đƣợc sử dụng để thiết lập đƣờng truyền khi khởi tạo cuộc gọi và phản ứng lên các thăng giáng suy hao đƣờng truyền lớn. Mục đích chính của điều khiển công suất đƣờng lên nhằm khắc phục hiệu ứng gần - xa bằng cách duy trì mức công suất truyền dẫn của các máy di động trong cell nhƣ nhau tại máy thu trạm gốc với cùng một QoS. Do vậy việc điều khiển công suất đƣờng lên là thực hiện tinh chỉnh công suất truyền dẫn của máy di động. Hệ thống WCDMA sử dụng hai phƣơng pháp điều khiển công suất khác nhau:
Điều khiển công suất vòng hở (OLPC).
Điều khiển công suất (nhanh) vòng kín (CLPC).
- Điều khiển công suất vòng trong.
- Điều khiển công suất vòng ngoài.
1.7 Chuyển giao trong hệ thống WCDMA:
Chuyển giao trong mạng WCDMA có thể đƣợc phân loại theo nhiều cách khác nhau. Có thể phân thành: chuyển giao cùng tần số; chuyển giao khác tần số và chuyển giao giữa các mạng khác nhau (WCDMA với GSM). Trong phần này, ta chia chuyển giao trong WCDMA thành bốn loại gồm: chuyển giao trong cùng hệ thống; chuyển giao ngoài hệ thống; chuyển giao cứng; chuyển giao mềm và mềm hơn.
- Chuyển giao bên trong hệ thống (Intra - system HO): Chuyển giao bên trong hệ thống xuất hiện trong phạm vi một hệ thống. Nó có thể chia nhỏ thành chuyển giao bên trong tần số (Intra -frequency HO) và chuyển giao giữa các tần số (Inter - frequency HO). Chuyển giao trong tấn số xuất hiện giữa các cell thuộc cùng một sóng mang WCDMA, còn chuyển giao giữa các tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các sóng mang WCDMA khác nhau.
- Chuyển giao giữa các hệ thống (Inter - system HO): Kiểu chuyển giao này xuất hiện giữa các cell thuộc về 2 công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau hay các chế độ truy nhập vô tuyến khác nhau. Trƣờng hợp phổ biến nhất cho kiểu đầu tiên dùng để chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM/EDGE. Chuyển giao giữa 2 hệ thống CDMA cũng thuộc kiểu này. Một ví dụ của chuyển giao giữa các chế độ truy nhập vô tuyến khác nhau là giữa các chế độ UTRA FDD và UTRA TDD.
- Chuyển giao cứng (HHO - Hard Handover): HHO là một loại thủ tục chuyển giao trong đó tất cả các liên kết vô tuyến cũ của một máy di động đƣợc giải phóng trƣớc khi các liên kết vô tuyến mới đƣợc thiết lập. Đối với các dịch vụ thời gian thực, thì điều đó có nghĩa là có một sự gián đoạn ngắn xảy ra, còn đối với các dịch vụ phi thời gian thực thì HHO không ảnh hƣởng gì. Chuyển giao cứng diễn ra nhƣ là chuyển giao trong cùng tần số và chuyển giao ngoài tần số.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 14
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
- Chuyển giao mềm (SHO) và chuyển giao mềm hơn (Softer HO): Trong suốt quá trình chuyển giao mềm, một máy di động đồng thời giao tiếp với cả 2 hoặc nhiều cell (đối với cả 2 loại chuyển giao mềm) thuộc về các trạm gốc khác nhau của cùng một bộ điều khiển mạng vô tuyến (intra - RNC) hoặc các bộ điều khiển mạng vô tuyến khác nhau (inter - RNC). Trên đƣờng xuống (DL), máy di động nhận các tín hiệu để
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
LỚP: Đ08VTA3
Trang 15
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
kết hợp và nhận tín hiệu có chất lƣợng cao nhất. Trên đƣờng lên (UL), thuê bao đƣợc tách sóng bởi cả 2 Node B (đối với cả 2 kiểu SHO), và đƣợc định tuyến đến bộ điều khiển vô tuyến để lựa chọn tín hiệu tốt hơn. Trong trƣờng hợp chuyển giao mềm hơn, một máy di động đƣợc điều khiển bởi ít nhất 2 sector trong cùng một BS, RNC không quan tâm và chỉ có một vòng điều khiển công suất hoạt động. Chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn chỉ có thể xảy ra trong một tần số sóng mang, do đó chúng là các quá trình chuyển giao trong cùng tần số.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
CHƢƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
2.1 Giới thiệu chung về quy hoạch mạng:
Ở chƣơng trƣớc ta đã tổng quát chung về cấu trúc và đặc điểm của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3. Trong chƣơng này sẽ nghiên cứu việc quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA bao gồm: định cỡ mạng; quy hoạch chi tiết vùng phủ và dung lƣợng; tối ƣu hoá mạng.
Quy hoạch mạng đƣợc tiến hành trên cơ sở yêu cầu của thông số đƣợc thiết lập. Công việc quy hoạch mạng có thể chia thành hai công việc chính là: quy hoạch mạng vô tuyến và quy hoạch mạng lõi. Quy hoạch mạng vô tuyến là công việc phức tạp nhất, công việc này bao gồm: định kích cỡ, quy hoạch lƣu lƣợng và vùng phủ, tối ƣu hoá mạng. Ở giai đoạn định kích cỡ sẽ đƣa ra kích cỡ số đài trạm gốc, cấu hình các trạm gốc và các phần tử khác trên cơ sở các yêu cầu của nhà khai thác và truyền sóng trong vùng. Định cỡ phải thực hiện đƣợc các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung lƣợng và chất lƣợng phục vụ. Dung lƣợng và vùng phủ liên quan chặt chẽ với nhau ở trong mạng di động. Vì vậy phải xem xét đồng thời khi định kích cỡ mạng. Quy hoạch mạng vô tuyến đƣợc thực hiện kết hợp với công cụ phần mềm quy hoạch UMTS.
Khi mạng đi vào hoạt động, có thể quan sát hiệu năng của hệ thống qua việc đo các thông số và kết quả của các thông số đó sẽ đƣợc sử dụng để hiển thị và tối ƣu hoá hiệu năng mạng. Quá trình quy hoạch và tối ƣu hoá mạng có thể thực hiện một cách tự động bằng cách sử dụng các công cụ thông minh và các phần tử mạng. Thông thƣờng trong giai đoạn triển khai ta thấy không thể tối ƣu khi triển khai hệ thống giống nhƣ quy hoạch mạng. Có rất nhiều nguyên nhân buộc ta phải thay đổi quy hoạch nhƣ không thể đặt Node B đúng vị trí quy hoạch, nảy sinh các vấn đề về vùng phủ và chất lƣợng khi kết nối và tối ƣu… Cuối cùng cần phản hồi kết quả thống kê và đo đạc trong quá trình khai thác mạng liên quan đến điều chỉnh quy hoạch, mở rộng vùng phủ, dung lƣợng và nhu cầu dịch vụ trên cơ sở thực tế so với nhóm kỹ thuật chịu trách nhiệm thiết kế.
Việc quy hoạch mạng thƣờng đƣợc dựa vào mô hình CCQ. Mô hình CCQ mô
tả sự cân bằng giữa 3 yếu tố: Vùng phủ (coverage); Dung lƣợng (capacity); Chất lƣợng dịch vụ (QoS).
LỚP: Đ08VTA3
Trang 16
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Hình 2.1: Mô hình CCQ
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Việc thiết kế một mạng UMTS là một quá trình bị chi phối bởi nhiều yếu tố về yêu cầu thiết kế và yêu cầu về hệ thống. Đặc biệt là khi số ngƣời dùng tăng lên sẽ làm gia tăng nhiễu giao thoa trong vùng phủ, kích thƣớc cell sẽ bị thu hẹp. Các yếu tố về kinh tế, địa lý trong cấu trúc cell đều phải đƣợc tính đến.
Trong quá trình khởi tạo, yếu tố dung lƣợng và vùng phủ là hai yếu tố đƣợc xem xét đầu tiên. Khi đƣợc đƣa vào hoạt động, các thông số kĩ thuật nhƣ: thống kê lƣu lƣợng; các loại dịch vụ; thống kê QoS; nghẽn cell; lƣu lƣợng vào giờ cao điểm; thống kê về lƣu lƣợng di chuyển… sẽ đƣợc gửi về trung tâm vận hành bảo dƣỡng (NOMC, hay OMC, NOC).
Với mạng 3G quá trình quy hoạch và tối ƣu / tái quy hoạch là một quá trình liên tục. Khi hoàn thành quy hoạch dung lƣợng và vùng phủ sóng và một mạng đƣợc xây dựng, những thiết bị đầu cuối đƣợc đƣa vào mạng và cho phép kiểm soát hiệu suất mạng. Quá trình này là quá trình liên tục đảm bảo hiệu suất và tối ƣu hóa. Mục đích của quy hoạch mạng lƣới là kiểm soát và tối đa hóa ảnh hƣởng của ba tham số đó.
2.2 Một số đặc điểm cần lƣu ý trong quy hoạch mạng:
2.2.1 Dự báo:
Dự báo là bƣớc đầu tiên và quan trọng trong quá trình quy hoạch và triển khai thành công một hệ thống thông tin di động. Tùy theo việc quy hoạch mạng là mới hay phát triển từ nền tảng mạng hiện có mà dự báo nhu cầu dịch vụ có thể thực hiện khác nhau. Dự báo bao gồm:
2.2.1.1 Dự báo nhu cầu dịch vụ/thuê bao:
Mục tiêu chính của dự báo thuê bao là đánh giá tổng số thuê bao trong thị trƣờng cần phục vụ. Đối với mạng WCDMA có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau cho từng đối tƣợng khác nhau nên cần tiến hành theo từng kiểu thuê bao. Dự báo có thể chia thành các bƣớc sau:
- Xác định mục tiêu dự báo: gồm các mục tiêu nhƣ nhu cầu dân cƣ, nhu cầu cơ quan, vùng mục tiêu (tỉnh/thành phố hay toàn quốc), khuông khổ dự báo (5năm, 10 năm , 15 năm…)
- Xác định số liệu cần thu thập: Mật độ điện thoại, điều tra dân số, điều tra về doanh nghiệp, mức thu nhập, tốc độ tăng trƣởng, quy hoạch phát triển tỉnh/thành phố.
- Phân tích xu hƣớng của nhu cầu: xu hƣớng phát triển của nhu cầu đối với các dịch vụ phân tích theo các quan điểm: mật độ điện thoại, các đặc điểm riêng của vùng và so sánh với các quốc giá khác..
- Phƣơng pháp dự báo: có thể thực hiện theo một phƣơng pháp hoặc kết hợp các phƣơng pháp. Thông thƣờng có 02 phƣơng pháp là: dự báo theo chuỗi thời gian và theo mô hình hóa.
2.2.1.2 Dự báo lƣu lƣợng:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 17
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Dự báo lƣu lƣợng là bƣớc đầu tiên cần thực hiện trong quá trình quy hoạch mạng. Dự báo lƣu lƣợng có thể dựa trên cơ sở xu thế của các mạng di động khác đã đƣợc khai thác. Dự báo lƣu lƣợng bao gồm dự báo sử dụng lƣu lƣợng voice và data.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
2.2.1.3 Dự phòng cho tƣơng lai:
Trong thực tế cho thấy sự phát triển nhanh của thuê bao và các dịch vụ mới khiến các nhà khai thác mạng luôn phải đối mặt với các khó khăn không nhỏ. Do đó việc quy hoạch cho tƣơng lai là rất cần thiết và rất quan trọng để tránh việc mở rộng thƣờng xuyên, bởi vì dự phòng cho phép cung cấp lƣu lƣợng bổ sung trong trƣờng hợp thuê bao tăng trƣởng nóng hay sự đột biến về lƣu lƣợng tại một thời điểm.
2.3 Các hoạt động cụ thể của định cỡ mạng WCDMA bao gồm:
2.3.1 Phân tích vùng phủ:
Quá trình phân tích vùng phủ vô tuyến thực hiện khảo sát các địa điểm cần phủ sóng và kiểu vùng phủ cần cung cấp cho các địa điểm này. Các loại vùng phủ thông thƣờng nhƣ: các vùng thƣơng mại, các vùng dân số có mật độ dân số cao, và các đƣờng cao tốc chính. Do vậy cần phải có các thông tin về các vùng cần phủ sóng. Các thông tin có thể dựa trên bản đồ nhƣ: mật độ dân cƣ, vùng đó là thành phố, ngoại ô, nông thôn, vùng nào là khu thƣơng mại, khu công nghiệp…
Mục đích của quá trình khảo sát này bao gồm:
- Để đảm bảo cung cấp một dung lƣợng phù hợp cho các vùng này.
- Biết đƣợc đặc điểm truyền sóng của vùng để xác định môi trƣờng truyền sóng
vì mỗi môi trƣờng sẽ có tác động trực tiếp đến mô hình truyền sóng.
Phụ thuộc vào kiểu môi trƣờng mà có thể có các mức phủ sóng khác nhau. Ví dụ: đối với các vùng ngoại ô và thành thị thì cung cấp các vùng phủ trong nhà. Tuy nhiên, đối với các vùng có đƣờng cao tốc thì chỉ cần đến vùng phủ trong xe. Còn các vùng phủ khác thì chỉ cần cung cấp các vùng phủ ngoài trời. Đối với các hệ thống GSM khảo sát các nhân tố này đã có thể bắt tay vào thiết kế. Nhƣng đối với các hệ thống WCDMA thì cần phải xem xét thêm kiểu dịch vụ sẽ cung cấp hoặc có sẵn trong vùng.
Sau khi đã nắm đƣợc yêu cầu vùng phủ, tiếp theo ta tiến hành quy hoạch vùng phủ thông qua xem xét các yếu tố sau: Tính quỹ đƣờng truyền; lựa chọn mô hình truyền sóng; quy hoạch vị trí cell. Trong đó quy hoạch vị trí cell là bƣớc quan trọng trong việc quy hoạch hệ thống WCDMA bởi vì nó sẽ đảm bảo mỗi trạm thu phát xây dựng sẽ đáp ứng đƣợc các tiêu chí chất lƣợng đề ra, tránh việc xây dựng ở các vị trí không đảm bảo.
2.3.1.1 Tính toán quỹ đƣờng truyền vô tuyến:
Cũng giống nhƣ các hệ thống thông tin di động tế bào khác, quỹ đƣờng truyền trong hệ thống WCDMA dùng để tính toán suy hao đƣờng truyền cho phép lớn nhất để tính toán vùng phủ (tính bán kính cell) của một trạm gốc và trạm di động. Các thành phần để tính suy hao cho phép lớn nhất của tín hiệu từ trạm phát đến trạm thu gọi là quỹ đƣờng truyền (chú ý: đối với đƣờng lên máy phát là MS, máy thu là BS; đối với đƣờng xuống: máy phát là BS, máy thu là MS). Quỹ đƣờng truyền tổng quát cho cả đƣờng lên và đƣờng xuống bao gồm các thành phần sau:
Ta tính toán quỹ đƣờng truyền theo chiều uplink từ UE lên Node B. Tổng quát,
LỚP: Đ08VTA3
Trang 18
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
quỹ đƣờng truyền bao gồm các thành phần sau:
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Thiết bị di động (UE):
UE Class Công suất phát cực đại [dbm]
1 33
2 27
3 24
4 21
Bảng 2.1: Công suất phát của các loại UE
Suy hao connector và cáp của máy phát : UE thƣờng không giá trị này là 0 dB. Độ lợi anten phát Gt [dB]: cũng là 0 dB vì không sử dụng anten ngoài. Suy hao do cơ thể Lb [dB]: phụ thuộc vào UE và cách ngƣời dùng sử dụng nó. Chẳng hạn nhƣ khi dùng chế độ “hand-free”, không nhất thiết UE phải ở gần đầu ngƣời sử dụng, mà có thể ở bất cứ đâu trên cơ thể ngƣời, do đó suy hao này lớn. Nhƣng khi sử dụng dịch vụ videocall chẳng hạn, thì UE sẽ đƣợc cầm ra xa cơ thể ngƣời dùng và suy hao này lại nhỏ. Đối với một số ứng dụng văn phòng, có thể đƣợc kết nối đến PC, và lúc này ta có thêm suy hao do thiết bị nữa. Giá trị này thông thƣờng từ 3 đến 5 dB, giá trị điển hình là 3 dB.
Nhƣ vậy, công suất bức xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng của UE là:
EIRP(dBm) = Pt + Gt - Lb (2.1)
Node B:
Độ nhạy thu S [dBm] của Node B là mức tín hiệu bé nhất cần đạt đƣợc tại đầu
thu (Node B) để có đƣợc E0/N0 yêu cầu.
Suy hao cáp và connector bên trong trạm gốc Lc [dB]: bao gồm suy hao tổng cộng từ anten đến điểm tham chiếu của Node B. Giá trị này bằng nhau cả ở đƣờng xuống và đƣờng lên. Thông thƣờng suy hao này do feeder chiếm chủ yếu.
Suy hao do ở trong xe hoặc ở trong nhà Lx [dB]: trƣớc đây suy hao do ở trong xe đƣợc tính vào khoảng 3dB, tuy nhiên đối với các loại xe sau này giá trị này khoảng 10dB. Cuối cùng, giá trị này đƣợc xem xét là dao động trong khoảng 6 - 10 dB.
Tổng công suất nhiễu của Node B đƣợc cho nhƣ sau:
(2.2) N = kTB.NF từ đó: N(dBm) = N0 + B + NF -174 + 10 log(3,84.106)
Với NF là hệ số nhiễu của Node B, giá trị điển hình là NF = 5 dB, do đó: N(dBm) = -174 + 10 log(3,84.106 ) +5 = -103, 2dBm
LỚP: Đ08VTA3
Trang 19
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Trong WCDMA, có một số các thông số đặc biệt trong quỹ đƣờng truyền mà không đƣợc sử dụng trong hệ thống truy nhập vô tuyến của GSM, đó là:
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Độ dữ trữ nhiễu:
Độ dữ trữ nhiễu là một hàm số của tổng cộng tải trong cell. Tải của cell và hệ số tải tác động nên vùng phủ, nên cần phải có độ dự trữ nhiễu. Nếu cho phép tải trong hệ thống càng lớn, độ dữ trữ nhiễu cần thiết cho đƣờng lên càng lớn và vùng phủ càng nhỏ. Giá trị tải tổng cộng có ảnh hƣởng trực tiếp đến vùng phủ cell và vì thế mà ảnh hƣởng gián tiếp đến chất lƣợng của các dịch vụ. Đối với các trƣờng hợp giới hạn vùng phủ cần một độ dự trữ nhiễu nhỏ hơn, còn đối với trƣờng hợp giới hạn dung lƣợng thì sử dụng độ dữ trữ nhiễu lớn hơn. Trong trƣờng hợp giới hạn vùng phủ, kích cỡ cell bị giới hạn bởi giá trị suy hao lớn đƣờng truyền lớn nhất cho phép trong quỹ đƣờng truyền và không sử dụng hết dung lƣợng giao diện vô tuyến lớn nhất của site trạm gốc. Thông thƣờng giá trị độ dữ trữ nhiễu trong trƣờng hợp giới hạn vùng phủ là 1.0 - 3.0dB, tƣơng ứng với tải 20-50%.
Độ dự trữ fadinh nhanh (khoảng hở điều khiển công suất):
Một số khoảng hở cần cho công suất phát của trạm di động để duy trì việc điều khiển công suất hợp lý. Thông số này đƣợc áp dụng một cách đặc biệt cho MS đi bộ di chuyển chậm mà tại đó điều khiển công suất nhanh có thể bù fadinh nhanh một cách hiệu quả.
Một ảnh hƣởng khác của điều khiển công suất nhanh là tăng công suất phát cần thiết trung bình (mức tăng công suất phát). Trong trƣờng hợp MS di chuyển chậm, điều khiển công suất có thể theo kịp kênh fadinh và mức tăng công suất trung bình. Điều này rất cần thiết trong các cell của MS đó để cung cấp chất lƣợng tốt nhất cho các kết nối và không gây ra bất cứ một tác hại nào khi công suất phát tăng đƣợc bù bởi kênh fadinh. Tuy nhiên đối với cell lân cận thì lại tăng thêm nhiễu bởi vì fadinh nhanh trong các kênh là không tƣơng quan. Các giá trị thông thƣờng của độ dự trữ fadinh nhanh là 2.0 - 5.0dB đối với các MS di chuyển chậm.
Độ lợi chuyển giao mềm:
Chuyển giao mềm hay cứng cung cấp một độ lợi chống lại fadinh chậm bằng cách giảm độ dự trữ fadinh chuẩn log yêu cầu. Do trên thực tế fadinh chậm một phần không tƣơng quan giữa các cell, và bằng cách thực hiện chuyển giao, máy di động có thể chọn lựa một liên kết thông tin tốt hơn. Hơn nữa, chuyển giao mềm đem lại một độ lợi phân tập bổ sung chống lại fadinh nhanh bằng cách giảm Eb/N0 tuỳ theo liên kết vô tuyến đơn do tác dụng của việc kết hợp phân tập macro. Tổng độ lợi là một hàm số của tốc độ máy di động và phụ thuộc vào thuật toán kết hợp phân tập đƣợc sử dụng trong bộ thu và hiện trạng trễ kênh.
Sau đây sẽ đƣa ra các ví dụ về quỹ liên kết cho các dịch vụ UMTS điển hình: dịch vụ thoại 12.2kbps sử dụng bộ mã hoá, giải mã thoại đa tốc độ thích nghi AMR, dịch vụ dữ liệu thời gian thực 144 kbps và dịch vụ dữ liệu phi thời gian thực 384 kbps trong môi trƣờng tế bào macro đô thị với mức tăng nhiễu đƣờng lên là 3dB. Độ dữ trữ nhiễu 3dB đƣợc sử dụng cho mức tăng công suất đƣờng lên.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 20
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Các giả định trong quỹ đƣờng truyền của các bộ thu và phát đƣợc chỉ ra trong bảng 2.2 và 2.3.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Đầu cuối thoại Đầu cuối dữ liệu
24 dBm Công suất phát lớn nhất 21dBm
0dBi 2dBi Tăng ích anten
3dB 0dB Suy hao cơ thể
Bảng 2.2: Giả định quỹ đường truyền của máy di động
Nhiễu 5dB
Tăng ích của Anten 18 dBi (trạm gốc 3 sector)
Thoại : 5.0dB Eb/N0 yêu cầu
Dữ liệu thời gian thực 144 kbps: 1.5 dB
Dữ liệu phi thời gian thực 384 kbps: 1.0 dB
Suy hao cáp 2.0 dB
Bảng 2.3: Giả định về quỹ đường truyền của trạm gốc
Quỹ đƣờng truyền trong bảng 2.4 đƣợc tính toán cho tốc độ thoại 12.2 kbps đối với ngƣời sử dụng trong xe bao gồm suy hao trong xe là 8.0dB. Trƣờng hợp này không sử dụng độ dữ trữ fadinh bởi vì tại tốc độ 120km/h điều khiển công suất nhanh không thể bù fadinh. Giả sử Eb/N0 yêu cầu là 5.0dB. Eb/N0 yêu cầu tuỳ thuộc vào tốc độ bit, dịch vụ và hiện trạng đa đƣờng, tốc độ di động, các thuật toán bộ thu và cấu trúc anten trạm gốc. Đối với máy di động tốc độ thấp, Eb/N0 yêu cầu thấp nhƣng lại đòi hòi độ dữ trữ fadinh nhanh.
Dịch vụ thoại 12.2 kbps (120 km/h, trong xe hơi)
Trạm phát (máy di động)
Công suất phát lớn nhất của MS [W] 0.125
Công suất phát lớn nhất của MS [dBm] 21.0 a
Độ tăng ích của anten MS [dBi] 0.0 b
Suy hao cơ thể [dB] 3.0 c
18.0 d =a+b-c
Công suất bức xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng (EIRP) [dBm]
Trạm thu (Trạm gốc)
LỚP: Đ08VTA3
Trang 21
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Mật độ tạp âm nhiệt [dBm/Hz] -174.0 e
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Dạng nhiễu bộ thu trạm gốc [dB] 5.0 f
Mật độ tạp âm bộ thu [dBm/Hz] -169.0 g=e+f
Công suất tạp âm bộ thu [dBm] -103.2 h=g+10*log(3840000)
Độ dữ trữ nhiễu [dB] 3.0 i
Tạp âm hiệu dụng tổng cộng + nhiễu [dBm] -100.2 j =h+i
Độ lợi xử lý [dB] 25.0 k=10*log (3840/12.2)
5.0 l
Eb/N0 yêu cầu [dB] Độ nhạy thu [dBm] -120.2 m =l-k+j
Độ tăng ích anten trạm gốc [dBi] 18.0 n
Suy hao cáp bên trong trạm gốc [dB] 2.0 o
Độ dự trữ fadinh nhanh [dB] 0.0 p
Suy hao đƣờng truyền lớn nhất [dB] 154.2 q = d - m + n - o - p
Các thành phần khác
7.3 r Độ dữ trữ fadinh normal log [dB]
3.0 s Độ lợi chuyển giao mềm [dB], nhiều cell
8.0 t Suy hao do ở trong xe [dB]
Suy hao truyền sóng đƣợc phép đối với phạm 141.9 u = q - r + s-t
vi của cell [dB]
Bảng 2.4: Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ thoại 12.2 kbps đa tốc độ (120km/h, người sử dụng ở trong xe ô tô)
Bảng 2.5 chỉ ra quỹ đƣờng truyền cho các dịch vụ thời gian thực 144 kbps khi xác suất vị trí ở bên trong nhà là 80% đƣợc cung cấp bởi các trạm gốc ngoài trời.
Bảng 2.5 chỉ ra rằng quỹ đƣờng truyền của dịch vụ dữ liệu thời gian thực 144 kbps chỉ khác với dịch vụ thoại 12.2 kbps về độ lợi xử lý, công suất phát máy di động cao hơn, và Eb/N0 yêu cầu thấp hơn. Hơn nữa, khoảng hở là 4.0dB đƣợc dự trữ cho điều khiển công suất nhanh có thể bù cho fadinh tại tốc độ 3km/h. Giả sử suy hao thâm nhập toà nhà bình quân là 15dB.
Dịch vụ dữ liệu 144 kbps
Trạm phát (máy di động)
Công suất phát lớn nhất của MS [W] 0.25
Công suất phát lớn nhất của MS [dBm] 24.0 a
Độ tăng ích của anten MS [dBi] 2.0 b
Suy hao cơ thể [dB] 0.0 c
26.0 d =a+b-c
Công suất bức xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng (EIRP) [dBm]
LỚP: Đ08VTA3
Trang 22
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Trạm thu (Trạm gốc)
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Mật độ tạp âm nhiệt [dBm/Hz] -174.0 e
Dạng nhiễu bộ thu trạm gốc [dB] 5.0 f
Mật độ tạp âm bộ thu [dBm/Hz] -169.0 g=e+f
Công suất tạp âm bộ thu [dBm] -103.2 h=g+10*log(3840000)
Độ dữ trữ nhiễu [dB] 3.0 i
Tạp âm hiệu dụng tổng cộng + nhiễu [dBm] -100.2 j =h+i
14.3 k=10*log (3840/144)
1.5 l
Độ lợi xử lý [dB] Eb/N0 yêu cầu [dB] Độ nhạy thu [dBm] -113.0 m =l-k+j
Độ tăng ích anten trạm gốc [dBi] 18.0 n
Suy hao cáp bên trong trạm gốc [dB] 2.0 o
Độ dự trữ fadinh nhanh [dB] 4.0 p
Suy hao đƣờng truyền lớn nhất [dB] 151.0 q = d - m + n - o – p
Các thành phần khác
4.2 r Độ dữ trữ fadinh normal log [dB]
2.0 s Độ lợi chuyển giao mềm [dB], nhiều cell
15.0 t Suy hao do ở trong xe , trong nhà [dB]
Suy hao truyền sóng đƣợc phép đối với phạm 133.8 u= q - r + s-t
vi của cell [dB]
Bảng 2.5: Quỹ đường truyền của các dịch vụ thời gian thực tốc độ 144 kbps
(vận tốc di động 2km/h, người sử dụng trong nhà được phục vụ bởi BS ngoài trời)
Giá trị q đƣa ra suy hao đƣờng truyền lớn nhất giữa anten máy di động và trạm gốc. Độ dự trữ bổ sung r và t cần để đảm bảo cho vùng phủ indoor với sự có mặt của vật che khuất. Sự che khuất gây ra bởi các toà nhà, quả đồi …và đƣợc mô hình hoá bởi fadinh chuẩn log. Giá trị u dùng để tính toàn kích cỡ cell.
Dịch vụ dữ liệu phi thời gian thực 384 kbps
Trạm phát (máy di động)
Công suất phát lớn nhất của MS [W] 0.25
Công suất phát lớn nhất của MS [dBm] 24.0 a
Độ tăng ích của anten MS [dBi] 2.0 b
Suy hao cơ thể [dB] 0.0 c
26.0 d =a+b-c
Công suất bức xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng (EIRP) [dBm]
Trạm thu (Trạm gốc)
LỚP: Đ08VTA3
Trang 23
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Mật độ tạp âm nhiệt [dBm/Hz] -174.0 e
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Dạng nhiễu bộ thu trạm gốc [dB] 5.0 f
Mật độ tạp âm bộ thu [dBm/Hz] -169.0 g=e+f
Công suất tạp âm bộ thu [dBm] -103.2 h=g+10*log(3840000)
Độ dữ trữ nhiễu [dB] 3.0 i
Tạp âm hiệu dụng tổng cộng + nhiễu [dBm] -100.2 j =h+i
Độ lợi xử lý [dB] 10.0 k=10*log (3840/384)
1.0 l
Eb/N0 yêu cầu [dB] Độ nhạy thu [dBm] -109.2 m =l-k+j
Độ tăng ích anten trạm gốc [dBi] 18.0 n
Suy hao cáp bên trong trạm gốc [dB] 2.0 o
Độ dự trữ fadinh nhanh [dB] 4.0 p
Suy hao đƣờng truyền lớn nhất [dB] 147.2 q = d - m + n - o - p
Các thành phần khác
7.3 r Độ dữ trữ fadinh normal log [dB]
0.0 s Độ lợi chuyển giao mềm [dB], nhiều cell
0.0 t Suy hao do ở trong xe [dB]
Suy hao truyền sóng đƣợc phép đối với phạm 139.9 u = q - r + s-t
vi của cell [dB]
Bảng 2.6: Quỹ đường truyền của dịch vụ dữ liệu phi thời gian thực 384 kbps
(3km/h, người sử dụng ngoài trời, kênh Vehicular A, không chuyển giao mềm)
2.3.1.2 Xác định kích thƣớc ô:
Sau khi tính đƣợc suy hao đƣờng truyền cực đại ta tính đƣợc bán kính cell (R) cực đại thoả mãn yêu cầu truyền nhận thông tin dựa vào các mô hình truyền sóng. Do đặc điểm truyền sóng không ổn định, nên các mô hình truyền sóng đều mang tính thực nghiệm.
Có rất nhiều mô hình truyền sóng cho 3G. Nhƣng trong phạm vi đồ án này chúng ta chỉ tìm hiểu về 2 mô hình truyền đó là mô hình Hata-Okumura và mô hình Walfisch-Ikegami. Đây là 2 mô hình rất phù hợp với quy hoạch 3G ở Việt Nam.
Mô hình Hata–Okumura:
Mô hình này là quan hệ thực nghiệm đƣợc rút ra từ báo cáo kỹ thuật của Okumura cho phép sử dụng các kết quả vào các công cụ tính toán. Báo cáo của Okumura bao gồm một chuỗi các lƣu đồ đƣợc sử dụng để lập mô hình thông tin vô tuyến. Dựa trên các đo lƣờng đƣợc thực hiện bởi Y.Okumura ở Tokyo tại tần số 1920 MHz, các đo lƣờng này vừa khớp với mô hình toán học của M.Hata.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 24
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Trong mô hình này, ban đầu suy hao đƣờng truyền đƣợc tính bằng cách tính hệ số điều chỉnh anten cho các vùng đô thị là hàm của khoảng cách giữa trạm gốc, trạm di động và tần số. Hệ số này đƣợc đƣa vào suy hao không gian tự do. Kết quả đƣợc điều chỉnh bằng các hệ số cho độ cao anten trạm gốc và trạm di động. Ngoài ra, các hệ số
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
điều chỉnh đƣợc cấp cho hƣớng phố, các vùng ngoại ô, các vùng mở và các địa hình không đều.
: 150 - 1500 (MHz) : 1 - 20 (km) : 30 - 200 (m)
Mô hình Hata đƣợc áp dụng cho các thông số trong phạm vi sau:
- Tần số sóng mang fc - Bán kính cell - Độ cao anten trạm gốc hb - Độ cao anten trạm di động hm : 1 - 10 (m)
COST – 231 đã mở rộng mô hình Hata thêm dải tần từ 1500 – 2000 MHz để áp dụng cho các hệ thống UMTS.
Các biểu thức toán học đƣợc sử dụng trong mô hình Hata-Okumura để xác định suy hao trung bình :
Lp= 69,55+26,16.lg fc –13,28.lg hb – a(hm) + (44,9-6,55.lg hb).lg R (dB), (2.3)
trong đó
fc : Tần số hoạt động (MHz).
Lp : Suy hao cho phép.
hb : Độ cao anten trạm gốc (m) .
R : Bán kính cell (km).
a(hm) : Hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB).
+Hệ số hiệu chỉnh (hm) đƣợc tính nhƣ sau :
- Đối với thành phố lớn:
(2.4)
(2.5) a(hm) =8,29.(lg 1,54hm)2 - 1,1 (dB) với fc 200MHz a(hm) =3,2.(lg 11,75hm)2 - 4,97 (dB) với fc 400MHz
- Đối với thành phố nhỏ và trung bình :
(2.6) a(hm) = (1,11.lg fc – 0,7).hm –(1,56.lg fc –0,8) (dB)
Nhƣ vậy bán kính ô đƣợc tính :
(2.7)
- Vùng ngoại ô:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 25
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Với vùng ngoại ô hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố là :
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
(dB) (2.8) Lno = Lp - 2
- Vùng nông thôn:
Với vùng nông thôn hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố là:
(2.9) Lnt = Lp – 4,78.(lg fc)2 +18,33(lg fc) - 35,94 (dB)
Ta có đồ thị biểu diễn suy hao đƣờng truyền theo khoảng cách d ở các loại khu vực dân cƣ nhƣ sau:
- Vùng khu vực mở rộng:
(2.10) Lmr = Lp – 4,78.(lg fc)2 +18,33(lg fc) - 40,49 (dB)
Hình 2.2: Suy hao đường truyền theo bán kính với mô hình Hata
Hình 2.2 biểu diễn 4 đƣờng suy hao của bốn vùng: vùng thành phố lớn; vùng thành phố nhỏ và trung bình; vùng ngoại ô; vùng mở rộng. Từ hình vẽ ta cũng có thể thấy suy hao lớn nhất ở khu vực thành phố lớn và suy hao nhỏ nhất ở vùng khu vực mở rộng do đặc tính địa hình. Suy hao của mỗi vùng phụ thuộc địa hình môi trƣờng truyền sóng của vùng đó.
Mô hình Walfisch-Ikegami (hay COST 231):
Mô hình này đƣợc sử dụng để đánh giá suy hao đƣờng truyền ở môi trƣờng thành phố cho hệ thống thông tin di động tổ ong. Mô hình này chứa các phần tử: suy hao không gian tự do; suy hao tán xạ và nhiễu xạ nhiều vật chắn; suy hao nhiễu xạ mái nhà.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 26
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Mô hình Walfisch – Ikegami thích hợp cho các khu vực đô thị, các thành phố lớn và trung bình, nhỏ.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Mô hình này áp dụng cho các thông số thỏa điều kiện:
: 800 - 2000 (MHz) - Tần số sóng mang fc
- Bán kinh cell : 0,02 - 5 (km)
: 4 - 50 (m) - Độ cao anten trạm gốc hb
: 1 - 3 (m) - Độ cao anten trạm di động hm
Hình 2.3: Các tham số trong mô hình Walfisch-Ikegami.
Suy hao cho phép trong mô hình này đƣợc tính nhƣ sau :
(2.11) Lcp = Lf + Lrts + Lmsd
Với suy hao không gian tự do đƣợc xác định nhƣ sau :
(2.12) ,
trong đó
fc : Tần số hoạt động.
R : Bán kính cell.
Nhiễu xạ mái nhà phố và suy hao tán xạ đƣợc tính :
(2.13)
Lo là sai số do tán xạ và nhiễu xạ, đƣợc xác định bởi:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 27
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
, (2.14)
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
trong đó
W : Độ rộng phố.
: Góc đến so với trục phố
hr : Độ cao nhà. hm = hr – hm (m) hm : Độ cao Anten trạm di động.
Suy hao vật chắn :
, (2.15)
trong đó
b là khoảng cách giữa các toà nhà dọc theo đƣờng truyền
Lbsh là suy hao do che khuất khi anten đặt cao hơn tòa nhà và đƣợc xác định bởi:
(2.16) , hb là độ cao anten BS
(2.17)
ka=54, hb>hr ka = 54 – 0,8, hb >=hr và R>=500 m ka=54-1,6 hbR , hb>=hr và R<500 m
(2.18)
với thành phố lớn (2.19)
với thành phố trung bình (2.20)
Nhƣ vậy bán kính cell tính theo mô hình Walf – Ikegami là :
(2.21)
Có thể sử dụng các giá trị mặc định sau cho mô hình:
b = 20 ÷ 50m; W = b/2; Ф = b/2; hr = 3 x (số tầng) + hm với: hm = 3 m cho nóc nhà có độ cao, 0 m cho nóc nhà phẳng.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 28
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Suy hao đƣờng truyền dự đoán theo mô hình Hata thấp hơn so với mô hình Walfisch-Ikegami. Tuy nhiên, mô hình Hata bỏ qua ảnh hƣởng của độ rộng đƣờng
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
phố, tán xạ phố và các suy hao tán xạ. Các ảnh hƣởng này đƣợc xét đến ở mô hình Walfisch-Ikegami.
Mô hình Walfisch-Ikegami sẽ đƣợc sử dụng cho phƣơng án tính toán thiết kế vì mô hình này thích hợp với điều kiện với môi trƣờng đô thị Việt Nam, tính toán dễ dàng bằng chƣơng trình trên máy tính.
2.3.1.3 Tính bán kính, diện tích phủ sóng và quy hoạch vị trí các cell:
Sau khí tính đƣợc suy hao cho phép của từng loại dịch vụ khác nhau, ta dễ dàng tính đƣợc bán kính cell tối đa dựa vào các phƣơng trình suy hao của mô hình Hata hoặc Walfisch-Ikegami. Đối với việc quy hoạch cho các khu vực đô thị thì mô hình Walfisch-Ikegami phù hợp và mang tính chính xác hơn. Áp dụng cho khu vực 13 quận nội thành TP HCM.Ta sẽ tính bán kính cell cho các thuê bao sử dụng dịch vụ thoại 12.2 kbps trong xe hơi của mạng UMTS do nhà cung cấp dịch vụ Mobifone có tần số 1930 MHz. Theo nhƣ mục 2.3.2 ta đã tính đƣợc suy hao cho phép là 141,9 dB ( xét trong 120km/h, người sử dụng ở trong xe ô tô).
Áp dụng mô hình truyền sóng Walfisch-Ikegami, ta có các thông số sau:
(dB)
(dB)
Khoảng cách giữa các tòa nhà: b = 30m.
Độ rộng đƣờng phố: W = b/2 = 15m.
Góc tới của tia sóng từ tòa nhà đến mặt đƣờng: Ф = b/2 = 20 độ.
Độ cao trung bình của các tòa nhà: hr =15m. Độ cao của anten mobile trung bình là: hm = 1,5 m Độ cao trung bình của anten Node B là: hb = 25 m Δhm= hr – hm = 13,5 m. Δhb= hb – hr = 10 m.
Do đó:
,
LỚP: Đ08VTA3
Trang 29
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
trong đó
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Do đó:
Với suy hao cho phép là 141,9 dB ta tính đƣợc bán kính cell cực đại nhƣ sau:
R = 0,4275 Km
Sau khi tính đƣợc bán kính cell cực đại của chúng, từ đó ta có thể tính đƣợc diện tích phủ sóng của cell (phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn của anten trạm gốc) theo công thức:
S = K . R2 (2.22)
Với K là hệ số ứng với số đoạn trong cell đƣợc cho trong bảng sau:
Cấu hình site Vô hƣớng 2 đoạn 3 đoạn 6 đoạn
K 2.6 1.3 1.95 2.6
Bảng 2.7: Giá trị K theo cấu hình site
Thông thƣờng các nhà khai thác mạng thƣờng có cấu hình Node B là 3 sector, áp
dụng cho bài toán ví dụ trên ta tính đƣợc diện tích phủ sóng của cell là:
S = 1,95.0,42752 =0,3564km2
Từ kết quả trên ta dễ dàng thấy rằng trong hệ thống WCDMA với một sóng mang có độ rộng 5 MHz tại tần số 1900/2100 MHz thì bán kính phủ sóng sẽ thấp hơn của GSM vì những lý do sau (nếu phát cùng công suất/carrier với GSM):
- Tần số phát của WCDMA cao hơn nên sẽ bị suy hao trong không gian nhiều hơn GSM900.
- Độ rộng kênh của WCDMA là 5 MHz trong khi của GSM là 200 KHz nên cự ly kênh truyền cũng sẽ bị hạn chế hơn so với của GSM.
Bán kính phủ sóng của WCDMA nhỏ hơn của GSM, vì vậy khi nâng cấp hệ thống từ GSM lên WCDMA thì số lƣợng Node B sẽ phải lớn hơn nhiều so với số lƣợng BTS của GSM thì mới đảm bảo phủ sóng đƣợc nhƣ GSM.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 30
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Sau khi tính toán đƣợc bán kính phủ sóng của cell và diện tích phủ sóng của từng Node B, công việc tiếp theo là phải quy hoạch vị trí Cell. Đó là một bƣớc quan trọng
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
trong việc quy hoạch hệ thống mạng UMTS bởi vì nó đảm bảo cho mỗi đài trạm đƣợc xây dựng đáp ứng đƣợc những tiêu chí chất lƣợng đã đƣợc đề ra của bộ phận kỹ thuật vô tuyến, tránh việc thiết kế đài trạm ở vị trí không đảm bảo chất lƣợng.
Một số bƣớc cơ bản để quy hoạch vị trí Cell:
- Tìm kiếm vùng:
Tìm kiếm vùng thực hiện các nghiên cứu vùng và căn cứ vào mục tiêu thiết kế, các yêu cầu của bộ phận kỹ thuật vô tuyến để đƣa ra các thông sô ứng cử. Kết quả của bƣớc này là đƣa ra tài liệu mô tả các thông số của các vùng ứng cử cho việc đặt đài trạm.
- Kiểm tra chất lƣợng vị trí:
Vì chi phí cho việc xây dựng trạm là rất cao cho nên cần phải đƣợc kiểm tra thận trọng theo quy trình nghiêm ngặt các vị trí xây dựng nhằm đảm bảo việc lựa chọn vị trí là đúng đắn và trạm khi đƣợc lắp đặt sẽ hoạt động với chất lƣợng cao.
- Chấp nhận/ Loại bỏ vị trí (SA):
Có hai trƣờng hợp xảy ra cho việc xây dựng trạm của mỗi vị trí ứng cử. Nếu vị trí ứng cử qua đƣợc bƣớc kiểm tra chất lƣợng thì cần đƣợc kiểm tra định lại thiết kế theo các mục tiêu đã định. Trong trƣờng hợp không đáp ứng đƣợc yêu cầu đã đƣợc đề ra, cần phải lập mẫu loại bỏ trạm để có thể sử dụng trong tƣơng lai khi nó trở thành khả dụng, đồng thời phải sử dụng một vị trí dự phòng khác.
- Kích hoạt vị trí trạm:
Nếu vị trí nào đƣợc chấp nhận vị trí đó sẽ đƣợc chấp nhận để đƣợc sử dụng để xây dựng trạm, nhƣng cần phải đánh giá hiệu quả việc thiết kế. Thông thƣờng, tại Việt Nam hiện nay, các nhà khai thác mạng vì lý do về kinh tế, thƣờng đặt các Node B cùng vị trí với các BTS sẵn có của mạng GSM để tận dụng trong việc thuê địa điểm đặt trạm phát sóng. Vì 3G là một hệ thống độc lập với GSM 2G nên khi nâng cấp lên 3G thì hầu nhƣ phải đầu tƣ mới toàn bộ tủ trạm phát sóng.Tuy nhiên chúng ta có thể dùng chung hệ thống cáp quang truyền dẫn có sẵn.
2.4 Phân tích dung lƣợng:
Dựa vào quỹ đƣờng truyền và sử dụng mô hình truyền sóng phù hợp sẽ tính đƣợc vùng phủ vô tuyến ban đầu (công việc này thƣờng đƣợc thực hiện bằng phần mềm quy hoạch).
LỚP: Đ08VTA3
Trang 31
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Tuy nhiên đây chỉ là một phần quy hoạch ban đầu. Bƣớc tiếp theo là cần làm cho quy hoạch có hiệu quả để đảm bảo hỗ trợ tải (hay dung lƣợng) dự kiến. Dự trữ nhiễu đƣợc sử dụng để loại bỏ nhiễu do các ngƣời sử dụng khác sẽ tạo ra. Tải càng lớn thì nhiễu càng lớn và độ dữ trữ nhiễu cũng phải càng lớn để loại bỏ nhiễu đó.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
0 10 20 50 75 90 95 99
Tải cell đƣờng lên (%)
Dự trữ nhiễu (dB) 0 0.46 1 3 6 10 13 20
Bảng 2.8: Mối quan hệ giữa dự trữ nhiễu được yêu cầu ứng với tải đường lên
Từ bảng 2.8 có thể thấy tăng tạp âm tiến đến vô cùng khi tải của ô tiến đến 100%. Tải của cell càng lớn thì tạp âm càng tăng và vùng phủ của cell càng nhỏ.
Không thể đạt đƣợc tải cell bằng 100% nhƣng hoàn toàn có thể đạt đƣợc tải cell bằng 60%-70%. Phải chuyển đổi từ tải cell tính theo phần trăm sang một tham số đo sự sử dụng của thuê bao nhƣ: tổng số thuê bao đối với một vùng dịch vụ cho trƣớc, tổng thông lƣợng. Điều này cho phép biết đƣợc vùng phủ của cell có thể hỗ trợ tải đến có hiệu quả hay không. Ví dụ: giả sử quy hoạch cell dựa vào quỹ đƣờng truyền cho một dịch vụ cụ thể (chẳng hạn nhƣ dịch vụ dữ liệu 128 kbps) và một dự trữ nhiễu cụ thể (chẳng hạn 4dB cho tải đƣờng lên bằng 60%). Một cell cho trƣớc có một vùng phủ cụ thể. Sau đó khảo sát vùng phủ và đánh giá xem tải dự kiến trong vùng phủ sẽ nhỏ hơn tải đƣợc đƣa ra trong quy hoạch lần đầu hay không. Nếu không hỗ trợ đƣợc tải trong một số khu vực thì cần phải sửa đổi bản quy hoạch (có thể bằng cách bổ sung trạm gốc) và quá trình quy hoạch là một quá trình lặp nhiều lần để đƣợc giá trị cần tính.
2.4.1 Tính toán hệ số tải :
2.4.1.1 Hệ số tải đƣờng lên:
Hiệu suất phổ theo lý thuyết của cell WCDMA có thể đƣợc tính toán từ phƣơng trình tải. Trƣớc hết ta xác định Eb/N0, năng lƣợng trên một bit ngƣời sử dụng chia cho mật độ phổ tạp âm:
Tín hiệu của ngƣời sử dụng thứ j
(Eb/N0)j = Độ lợi của ngƣời sử dụng j.
Tổng công suất thu
(2.23)
Trong đó, W là tốc độ chip, Pj là công suất tín hiệu thu từ ngƣời sử dụng, vj là hệ số hoạt động của ngƣời sử dụng j, Rj là tốc độ bit của ngƣời sử dụng j, và Itotal là tổng công suất thu băng rộng bao gồm công suất tạp âm nhiệt trong trạm gốc. Suy ra Pj đƣợc tính nhƣ sau:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 32
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
(2.24)
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Đặt Pj = Lj thì hệ số tải Lj của một kết nối nhƣ sau:
(2.25)
Nhiễu thu tổng cộng không tính tạp âm nhiệt PN, có thể đƣợc tính bằng tổng của công suất thu từ N ngƣời sử dụng trong cùng một cell.
(2.26)
Mức tăng tạp âm đƣợc định nghĩa là tỷ số giữa tổng công suất thu băng rộng và công suất tạp âm:
(2.27)
Sử dụng phƣơng trình 2.25 ta đƣợc:
(2.28)
Trong đó hệ số tải đƣợc định nghĩa nhƣ sau:
(2.29)
Khi tiến gần tới 1, mức tăng tạp âm tƣơng ứng gần tới giá trị không xác định
và hệ thống đạt đƣợc dung lƣợng tại điểm cực của nó.
Thêm vào đó, trong hệ số tải, nhiễu từ các cell khác phải đƣợc quan tâm, tỷ số nhiễu từ các cell khác và của chính cell đó là i đƣợc tính nhƣ sau:
i = nhiễu từ các cell khác/ nhiễu của chính cell đó.
Hệ số tải có thể viết nhƣ sau:
(2.30)
Với N sử dụng một loại dịch vụ nhƣ nhau thì ta có thể tính hệ số tải bằng công
LỚP: Đ08VTA3
Trang 33
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
thức sau:
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
(2.31)
Các thông số cho việc tính toán hệ số tải đƣờng lên đƣợc chỉ ra trong bảng .
N Vj Định nghĩa Số ngƣời sử dụng trên một cell Hệ số hoạt động của ngƣời sử dụng j tại lớp vật lý
Eb/N 0
Năng lƣợng tín hiệu của một bit chia cho mật độ phổ tạp âm đƣợc yêu cầu để đáp ứng QoS (ví dụ nhƣ tỷ số lỗi bit). Tạp âm bao gồm cả tạp âm nhiệt và nhiễu.
W Rj i
Tốc độ chip WCDMA Tốc độ bit của ngƣời sử dụng j Tỷ số nhiễu từ các cell khác và chính cell đó đƣợc xem xét bởi bộ thu trạm gốc Giá trị khuyến nghị 0.67 cho thoại, giả sử 50% hoạt động thoại và tổng phí DPCCH trong suốt DTX. 1.0 đối với dữ liệu Phụ thuộc vào dịch vụ, tốc độ bit, kênh fadinh đa đƣờng, độ phân tập anten thu, tốc độ di động… Dịch vụ thoại : 5dB Dịch vụ data 144 kbps: 1.5dB 3.84 Mcps Phụ thuộc vào dịch vụ Cell macro với các anten đa hƣớng: 55%, Macro cell với 3 sector: 65%
Bảng 2.9: Các thông số sử dụng trong tính toán hệ số tải đường lên
Phƣơng trình tải mô tả tổng mức tăng tạp âm vƣợt quá tạp âm nhiệt do nhiễu. ). Độ dữ trữ nhiễu trên hàng i trong quỹ đƣờng Mức tăng tạp âm = -10log10(1- truyền phải bằng với mức tăng tạp âm lớn nhất đã hoạch định. Tỷ số Eb/N0 phụ thuộc vào điều khiển công suất vòng kín và chuyển giao mềm. Ảnh hƣởng của chuyển giao mềm đƣợc tính bởi độ lợi kết hợp phân tập vĩ mô theo kết quả Eb/N0 của liên kết đơn.
2.4.1.2 Hệ số tải đƣờng xuống:
Hệ số tải đƣờng xuống đƣợc xác định dựa vào nguyên lý tƣơng tự nhƣ đối với
đƣờng lên:
(2.32)
Trong mô hình nhiễu đƣờng xuống, ảnh hƣởng của chuyển giao mềm có thể đƣợc mô hình hoá theo 2 cách:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 34
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
1. Tăng số kết nối bởi trong chuyển giao mềm UE liên kết đồng thời với cả 2 Node B, và giảm Eb/N0 cần thiết trên một liên kết với độ lợi chuyển giao mềm. 2. Giữ cho số kết nối cố định, nghĩa là bằng số ngƣời sử dụng, và sử dụng kết hợp yêu cầu Eb/N0.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Giả sử độ lợi chuyển giao mềm trên 1 liên kết là 3dB, tỷ số Eb/N0 kết hợp giống nhau trong cả hai trƣờng hợp có và không có chuyển giao mềm. Ta không cần quan tâm ảnh hƣởng của chuyển giao mềm trong quá trình định cỡ giao diện vô tuyến.
N vj Định nghĩa Số ngƣời sử dụng trên một cell Hệ số hoạt động của ngƣời sử dụng j tại lớp vật lý
Giá trị khuyến nghị 0.58 cho thoại, 1.0 đối với dữ liệu Phụ thuộc vào dịch vụ, tốc độ bit, kênh fadinh đa đƣờng, độ phân tập anten thu, tốc độ di động…
W Rj Eb/N0 Năng lƣợng tín hiệu của một bit chia cho mật độ phổ tạp âm đƣợc yêu cầu để đáp ứng QoS cho trƣớc(ví dụ nhƣ tỷ số lỗi bit). Tạp âm bao gồm cả tạp âm nhiệt và nhiễu. Tốc độ chip WCDMA Tốc độ bit của ngƣời sử dụng j Tính trực giao của kênh ngƣời sử dụng j
ij
Tỷ số công suất các cell khác với công suất cell phục vụ, đƣợc thu bởi ngƣời sử dụng j
Hệ số trực giao trung bình trong cell
i
Tỷ số công suất từ các cell khác và cell phục vụ đƣợc thu bởi ngƣời sử dụng. Nhiễu cell phục vụ ở đây là băng rộng 3.84 Mcps Phụ thuộc vào dịch vụ Phụ thuộc vào quá trình truyền sóng đa đƣờng. 1: Kênh một đƣờng hoàn toàn trực giao. 0: Không trực giao Mỗi ngƣời sử dụng có một ij khác phụ thuộc vào vị trí của nó trong cell và vật che khuất log- normal. Kênh ITU Vehicular A: ~50% Kênh ITU Pedestrian A: ~90% Cell macro với các anten đa hƣớng: 55%, Macro cell với 3 sector: 65%
Bảng 2.10: Các thông số sử dụng trong việc tính toán hệ số tải đường xuống
Chú ý: Cell phục vụ là cell phục vụ tốt nhất. Nếu một ngƣời sử dụng đang thực hiện chuyển giao mềm, tất cả các trạm gốc khác trong tập hợp tích cực đƣợc tính là cell khác.
2.4.2 Mô hình tính toán dung lƣợng Erlang B:
Dựa vào quỹ đƣờng truyền và sử dụng mô hình truyền sóng phù hợp sẽ tính đƣợc vùng phủ ban đầu. Tuy nhiên đây chỉ là một phần quy hoạch ban đầu. Bƣớc tiếp theo là việc quy hoạch là tính toán dung lƣợng của hệ thống tối đa từ đó xem xét có hiệu quả để hỗ trợ tải hay dung lƣợng dự kiến ban đầu không. Thực tế không thể đạt đƣợc tải cell bằng 100% lý tƣởng mà tải cell chỉ đạt đƣợc khoảng 60% - 70%. Nếu thực chƣa đạt yêu cầu thì cần phải quay lại bƣớc ban đầu để định cỡ bổ sung thêm số trạm hoặc thực hiện nâng cấp/mở rộng thêm dung lƣợng tại các trạm sao cho đảm bảo đƣợc chi phí đầu tƣ mà vẫn thỏa mãn đƣợc các yêu cầu kỹ thuật đạt ra.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 35
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Một mô hình tính toán dung lƣợng thiết bị cần thiết nhằm thỏa mãn đƣợc nhu cầu dịch vụ của thuê bao với giá thành triển khai lắp đặt càng nhỏ đó chính là kỹ thuật lƣu
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
lƣợng. Kỹ thuật lƣu lƣợng viễn thông nghiên cứu việc tối ƣu cấu trúc mạng và điều chỉnh số lƣợng thiết bị đƣợc xác định trên cơ sở lƣu lƣợng. Có nhiều mô hình Erlang tuy nhiên trong đồ án này ta tìm hiểu mô hình Erlang B .
Khi đó lƣu lƣợng của một thuê bao A đƣợc tính theo công thức sau:
, (2.33)
trong đó
A: lƣu lƣợng thuê bao A (tính bằng Erlang)
n : số cuộc gọi trung bình trong một giờ.
T : thời gian trung bình của một cuộc gọi tính bằng giây (s)
Giả sử tính lƣu lƣợng của thuê bao A có trung bình 1 cuộc gọi 15 phút trong một
giờ, khi đó lƣu lƣợng của thuê bao A sẽ là:
- n = 1
- T = 15 x 60s = 900 (s)
=>
Do trong mạng UMTS cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau và sử dụng 2 loại chuyển mạch bao gồm chuyển mạch kênh CS và chuyển mạch gói PS. Trong các dịch vụ sử dụng chuyển mạch kênh, chẳng hạn nhƣ thoại thì khái niệm Erlang đƣợc áp dụng trực tiếp theo mô hình Erlang B nhƣ trên. Còn trong các dịch vụ sử dụng chuyển mạch gói PS, lƣu lƣợng thông thƣờng dùng đơn vị kbps. Do đó, ta cần phải chuyển các đơn vị này thành đơn vị Erlang khi biết trƣớc tốc độ dịch vụ.
Để chuyển đổi đơn vị kbps thành Erlang, ta áp dụng công thức sau đây:
(2.34) ,
trong đó
Tkbits là lƣu lƣợng tính bằng đơn vị kb và R là tốc độ dữ liệu của dịch vụ. Nhƣ vậy, khi đã tính đƣợc lƣu lƣợng theo đơn vị Erlang và tỷ số GoS cho trƣớc, ta có thể tính đƣợc số kênh mà mạng có thể phục vụ đƣợc theo bảng Erlang B trong phần phụ lục.
2.4.3 Xác định dung lƣợng của một cell trong UMTS:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 36
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Do công việc định cỡ dung lƣợng trong mạng UMTS rất phức tạp và tùy thuộc vào nhiều yếu tố. Cho nên trong đồ án này chỉ đƣa ra phép định tính đơn giản chỉ mang tính chất lý thuyết. Từ những phân tích ở phần trên ta có thể tính toán dung lƣợng ban đầu của một cell dựa vào phƣơng trình hệ số tải (hệ số tải đƣờng lên ) theo công thức.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Coi tất cả N ngƣời sử dụng có các thông số nhƣ nhau ta có:
Với các thông số: = 0,5 (Ứng với độ dự trữ nhiễu 3dB); Eb/N0 = 5dB (= 3,16);
W= 3840 Mcps; R= 12,2kbps; ν = 0,67; i = 0,65 (Macro cell với 3 sector) .
Từ phƣơng trình ta tính đƣợc số ngƣời đồng thời sử dụng dịch vụ nhƣ sau:
Từ kết quả cho thấy số ngƣời dùng đồng thời một dịch vụ thoại 12,2 kbps lớn nhất trên 1 cell là N= 45 ngƣời.
Tra bảng Erlang B với GoS = 2% ta có lƣu lƣợng (khả năng lƣu thoại của một cell) là 35,61 Erlang.
Để tính toán số lƣợng cell, số lƣợng Node B cần để phục vụ cho mạng, ta cần định nghĩa thêm một số khái niệm.
Số lần thử gọi trong giờ cao điểm BHCA (Busy Hour Call Attempt) của mỗi thuê bao, đƣợc xác định nhƣ sau:
BHCA = (Lƣu lƣợng tính theo Erlang) x (3600)/(MHT tính theo giây).
Với MHT (Mean Hold Time) là thời gian giữ cuộc gọi trung bình của thuê bao.
Độ lợi chuyển giao mềm SHOG (Soft Handover Gain) đạt đƣợc do việc chuyển giao tại biên, giữa hai hoặc nhiều cell và các cell tham gia có độ mất mát trung bình bằng nhau. Để có đƣợc chuyển giao mềm, biên phading log - normal phải đƣợc tính toán. Đây là thông số cần thiết để cung cấp xác suất vùng phủ xác định tại vùng biên của một tế bào riêng lẽ cũng nhƣ thông số tuơng ứng tại vùng biên của hai hoặc nhiều hơn tế bào. Do đó, độ lợi chuyển giao mềm trên thực tế sẽ khác nhau giữa các biên khác nhau. Xác suất vùng phủ càng lớn, thì mức yêu cầu biên càng cao. Chuyển giao mềm cũng cung cấp độ lợi phân tập macro, điều này phụ thuộc vào môi trƣờng sóng vô tuyến và số nhánh Rake. (Máy thu Rake lấy mẫu, tính toán và dựng lại các thành phần của các tín hiệu đa đƣờng bị suy hao, kết hợp và tăng cƣờng tín hiệu). Một bộ thu Rake đƣợc sử dụng trong dịch vụ WCDMA thƣờng có 4 - 6 (nhánh) nhận.
Để ƣớc lƣợng số cell và số Node B cần thiết, ta sử dụng các công thức sau đây:
- Số cell = (Dung lƣợng (Erlangs)* SHOG)/Khả năng lƣu thoại 1 cell.
- Dung lƣợng = BHCA * Số thuê bao * (MHT/3600).
LỚP: Đ08VTA3
Trang 37
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Ta sẽ minh họa các công thức ở chƣơng sau.
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
2.5 Định cỡ RNC:
Hầu hết các mạng di động đều rất lớn, do vậy một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC không có khả năng xử lý lƣu lƣợng trong toàn mạng. Vì vậy, mạng đƣợc chia thành các khu vực, mỗi khu vực đặt dƣới sự quản lý của một RNC. Mục tiêu của việc định cỡ RNC là xác định số RNC cần để xử lý một lƣu lƣợng nhất định. Có một số nhân tố ảnh hƣởng đến dung lƣợng của RNC nhƣ sau:
- Số lƣợng cell cực đại (một cell đƣợc xác định bằng một tần số và một mã ngẫu nhiên hóa).
- Số lƣợng BTS cực đại của một RNC.
- Lƣu lƣợng cực đại tại giao diện Iub.
- Số lƣợng và loại giao diện (ví dụ: STM-1, E1).
Dung lƣợng của một RNC với các cấu hình khác nhau:
Cấu hình Lƣu lƣợng Iub Số BTS Số cell Các giao diện khác
(Mbps) STM-1 E1
48 128 384 4*4 6*16 1
85 192 576 4*4 8*16 2
122 256 768 4*4 10*16 3
159 256 960 4*4 12*16 4
196 384 1152 4*4 14*16 5
Bảng 2.11: Dung lượng của 1 RNC
Số lƣợng RNC cần thiết để kết nối đến một số cell nhất định có thể đƣợc tính theo công thức sau:
numBTSs (2.35) numRNCs = , cellsRNC . fillrate_1
trong đó
numCells: số lƣợng cell của vùng đang thực hiện việc định cỡ.
cellsRNC: số lƣợng cell cực đại mà RNC có khả năng hỗ trợ.
fillrate_1: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lƣợng cực đại.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 38
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Số lƣợng RNC cần thiết để kết nối đến một số BTS nhất định có thể đƣợc tính theo công thức sau:
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
numBTSs numRNCs = , (2.36) btsRNC . fillrate_2
trong đó
numBTSs: số BTS trong khu vực cần định cỡ.
btsRNC: số BTS cực đại có thể kết nối đến RNC.
fillrate_2: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lƣợng cực đại.
Dựa trên dung lƣợng dự tính, có nhiều phƣơng pháp định cỡ RNC nhƣ sau:
- Lƣu lƣợng hỗ trợ (giới hạn trên của định cỡ RNC): thể hiện dung lƣợng thiết bị quy hoạch mạng, thông thƣờng đƣợc quy hoạch sao cho nó lớn hơn dung lƣợng yêu cầu. - Lƣu lƣợng yêu cầu (giới hạn dƣới của định cỡ RNC): là giá trị lƣu lƣợng trung bình thực tế trên toàn mạng.
- Giao diện truyền dẫn Iub: nếu định cỡ RNC để phục vụ N trạm, thì tổng dung
lƣợng của giao diện truyền dẫn Iub phải lớn hơn N lần dung lƣợng của mỗi trạm.
2.6 Truyền dẫn cho Node B:
Dung lƣợng trên giao diện Iub tối thiểu để truyền dẫn về RNC cho mỗi Node B khoảng 8 luồng E1 (bao gồm dự phòng cho các dịch vụ số liệu về sau). Trong khi đó việc sử dụng chung truyền dẫn hiện tại (kết hợp Viba và cáp quang) của BTS về các BSC là rất khó khăn và không khả thi, vì:
Dung lƣợng truyền dẫn hiện tại của các BTS gần nhƣ là không đáp ứng đƣợc việc đấu nối thêm cho Node B.
Các BTS đấu nối về các BSC theo kiểu hình sao nên chƣa có đƣợc Ring giữa các BTS. Do vậy sẽ không đảm bảo đƣợc an toàn và không có dự phòng khi các tuyến truyền dẫn này mất liên lạc. Đồng thời khi số trạm BTS tăng thêm thì với cấu hình sao sẽ làm cho hệ thống truyền dẫn càng phức tạp, số anten Viba và hops sẽ dày đặc ở các TP lớn.
Các thiết bị truyền dẫn viba hiện có trên mạng với công nghệ PDH có dung lƣợng thấp (từ 2E1 đến 4E1), không hỗ trợ giao diện IP... Nên sẽ không đáp ứng đƣợc các yêu cầu về truyền tải các dịch vụ yêu cầu băng thông rộng, các dịch vụ trên nền IP trong mạng dung lƣợng lớn nhƣ 3G; Và sẽ khó khăn trong việc triển khai hệ thống mạng đáp ứng chặt chẽ các yêu cầu về QoS trong tƣơng lai.
Có nhiều chủng loại thiết bị đang hoạt động trên mạng nhƣ NEC, Ericcson, Nera, Alcatel, Harriss, Siemens nên thực sự khó khăn trong công tác quản lý mạng (NMS), bảo dƣỡng ứng cứu... dẫn đến tăng chi phí vận hành khai thác và hoàn toàn không tối ƣu để xây dựng một hệ thống quản lý chung.
2.7 Tối ƣu mạng:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 39
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Tối ƣu hoá mạng là một quá trình rất quan trọng đƣợc thực hiện lặp đi lặp lại một cách thƣờng xuyên nhằm cải thiện chất lƣợng mạng tổng thể và đảm bảo các tài nguyên của mạng đƣợc sử dụng một cách có hiệu quả. Tối ƣu hoá mạng không chỉ
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
quan trọng trong quá trình quy hoạch và triển khai mạng mà còn có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật không nhỏ trong quá trình khai thác và mở rộng mạng. Ngoài những tiêu chí chung mà nhà khai thác bắt buộc phải tuân theo thì việc tối ƣu cũng đƣợc thực hiện theo quan điểm riêng của mỗi nhà khai thác mạng.
Giai đoạn đầu của quá trình tối ƣu là định nghĩa các chỉ thị hiệu năng chính. Chúng gồm các kết quả đo ở hệ thống quản lý mạng và số liệu đo thực tế để xác định chất lƣợng dịch vụ. Với sự giúp đỡ của hệ thống quản lý mạng ta có thể phân tích hiệu năng quá khứ, hiện tại và tƣơng lai. Ta có thể phân tích hiệu năng của các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến và các thông số của chúng bằng cách sử dụng các kết quả của chỉ thị hiệu năng chính.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 40
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Ở hệ thống tin di động thế hệ 3 cần phải tối ƣu hoá mạng một cách tự động. Vì thế hệ thống này có nhiều dịch vụ hơn các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 và việc tối ƣu hoá mạng bằng nhân công sẽ mất nhiều thời gian. Tối ƣu hoá tự động mạng phải cung cấp đáp ứng nhanh cho điều kiện lƣu lƣợng trong mạng thay đổi. Cũng cần lƣu ý ở trong giai đoạn đầu khi triển khai mạng thế hệ 3, chỉ có một số tham số đƣợc tự động thay đổi vì vậy quá trình tối ƣu hoá cho mạng thế hệ 3 lúc này vẫn đƣợc duy trì.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
CHƢƠNG 3: CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN QUY HOẠCH MẠNG 3G CHO KHU VỰC TPHCM
Chƣơng này ta đi vào thiết kế tính toán cho một khu vực cụ thể đó là 13 quận khu vực nội thành của TPHCM. Từ các công thức ở chƣơng 2 dùng để tính toán để mô phỏng quá trình quy hoạch mạng WCDMA.
3.1 Đặc điểm chung về Thành Phố Hồ Chí Minh:
Thành phố Hồ Chí Minh có tọa độ 10°10' – 10°38' Bắc và 106°22' – 106°54' Đông, phía Bắc giáp tỉnh Bình Dƣơng, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang. Nằm ở miền Nam Việt Nam, Thành phố Hồ Chí Minh cách Hà Nội 1.730 km theo đƣờng bộ, trung tâm thành phố cách bờ biển Đông 50 km theo đƣờng chim bay.
Với vị trí tâm điểm của khu vực Đông Nam Á, Thành phố Hồ Chí Minh là một đầu mối giao thông quan trọng về cả đƣờng bộ, đƣờng thủy và đƣờng không, nối liền các tỉnh trong vùng và còn là một cửa ngõ quốc tế.
Thành phố Hồ Chí Minh là thành phố đông dân nhất, đồng thời cũng là trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục quan trọng của Việt Nam, là 1 trong 5 thành phố trực thuộc Trung ƣơng của Việt Nam. Hiện tại, thành phố bao gồm 24 quận huyện với tổng số 322 đơn vị hành chánh cấp xã, trong đó có 259 phƣờng, 63 xã và thị trấn.
- Các quận: quận 1, quận 2, quận 3, quận 4, quận 5, quận 6, quận 7, quận 8, quận 9, quận 10, quận 11, quận 12, quận Tân Bình, quận Gò Vấp, quận Phú Nhuận, quận Bình Thạnh, quận Bình Tân, quận Tân Phú, quận Thủ Đức.
- Các huyện: huyện Nhà Bè, huyện Cần Giờ, huyện Hóc Môn, huyện Củ Chi, huyện Bình Chánh
Với tổng diện tích 2.095,01 km², chiếm hơn 6,36% diện tích cả nƣớc, trong đó có 442,13 km2 thuộc nội thành và 1.652,88 km2 ngoại thành.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 41
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Theo kết quả chính thức điều tra dân số ngày 01/04/2011 dân số thành phố là 7.549.341 ngƣời, mật độ 3.589 ngƣời/km². Với thu nhập bình quân đầu ngƣời trong năm 2011 đạt khoảng 3000 USD/năm.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
Hình 3.1: Bản đồ Thành Phố Hồ Chí Minh
LỚP: Đ08VTA3
Trang 42
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Trong đồ án này ta chọn khu vực nội thành TPHCM bao gồm 13 quận sau đây để mô phỏng bài toán quy hoạch mạng 3G là do khu vực này có mật độ dân cƣ, trình độ dân trí, thu nhập đầu ngƣời khá đồng đều với nhau, mật độ đô thị, các tòa nhà, các công trình xây dựng khá tƣơng đồng. Khu vực này có tổng diện tích trên 178,36 Km2, có số dân gần 3,8 triệu ngƣời và mật độ là 21 289 ngƣời /Km2. Tuy nhiên, do khu vực này tập trung rất nhiều các tòa nhà văn phòng, trụ sở công ty, trung tâm thƣơng mại
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
nên số lƣợng khách du lịch, nhân viên từ các khu vực khác đến làm việc tại khu vực này là rất đông, nên thực tế số lƣợng thuê bao sử dụng dịch vụ lớn hơn so với số lƣợng thuê bao của những ngƣời hiện đang sống tại khu vực.
Tên Quận Diện tích (Km2) Mật độ (Ngƣời/Km2) Dân số (Ngƣời)
7.73 217 674 28 159 Quận 1
4.92 4.18 202 124 189 742 41 082 45 392 Quận 3 Quận 4
4.26 7.14 190 732 271 831 44 772 38 071 Quận 5 Quận 6
19.18 5.72 5.14 414 976 248 512 239 653 21 635 43 446 46 625 Quận 8 Quận 10 Quận 11
20.94 20.76 540 120 472 324 25 793 39 463 Quận Gò Vấp Quận Bình Thạnh
4.88 51.87 192 581 581 142 22 751 11 203 Quận Phú Nhuận Quận Bình Tân
19 945 21 289 21.64 178.36 431 627 3 800 182 Quận Tân Bình Tổng
Bảng 3.1: Thống kê về diện tích, dân số và mật độ dân số có của 13 quận nội thành TPHCM ( Số liệu theo kết quả điều tra dân số ngày 01/04/2011)
3.2 Thiết kế vào tối ƣu mạng:
Quy hoạch một hệ thống 3G là kết quả tính toán tối ƣu của 3 đặc trƣng: vùng phủ sóng; chất lƣợng dịch vụ; dung lƣợng phục vụ của hệ thống. Ba yếu tố này có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Ngƣời thiết kế hệ thống có trách nhiệm cân bằng các yếu tố trên để đạt tối ƣu trên một vùng lãnh thổ cụ thể. Việc cân bằng này sẽ khác nhau cho từng lãnh thổ khác nhau: vùng trung tâm đô thị, vùng xa trung tâm đô thị, vùng nông thôn ...
Vùng phủ sóng sẽ đƣợc tính toán dựa trên diện tích cần phủ sóng và bán kính của cell bằng cách áp dụng mô hình Walfisch - Ikegami. Chất lƣợng dịch vụ và dung lƣợng phục vụ của hệ thống sẽ tính toán dựa trên phƣơng trình tính dung lƣợng cực đại của đƣờng truyền hƣớng lên. Từ đó sẽ tính toán đƣợc số Node B cần thiết để đáp ứng dung lƣợng của hệ thống.
3.2.1 Các thông số khi tính toán thiết kế hệ thống WCDMA:
Khi tính toán quy hoạch mạng ta cần quan tâm tới các thông số sau:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 43
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
- Số lƣợng thuê bao phục vụ.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
- Lƣu lƣợng mỗi thuê bao.
- Cấp dịch vụ GoS.
- BHCA (Busy Hour Call Attempt): số cuộc thử trong giờ bận.
- Thời gian chiếm giữ cuộc gọi trung bình (MHT).
- Tốc độ bit của dịch vụ user.
- Hệ số tích cực thoại v
- Hệ số tải đƣờng lên là
- Eb/N0 yêu cầu của từng loại dịch vụ.
- Công suất phát của UE.
- Độ lợi anten UE.
- Suy hao cơ thể.
- Suy hao do vật cản
- Độ lợi anten Node B.
- Độ lợi chuyển giao mềm.
- Suy hao cáp.
- Độ dự trữ phading nhanh.
- Độ dự trữ phading log - normal.
- Tần số hoạt động của hệ thống.
- Chiều cao của anten Node B.
- Chiều cao của UE.
- Khoảng cách giữa các tòa nhà trong Tp.
- Chiều cao trung bình của các tòa nhà.
- Độ rộng đƣờng phố.
- Góc tới của tia sóng từ tòa nhà đến mặt đƣờng.
3.3 Tính toán quy hoạch mạng cho khu vực nội thành TP Hồ Chí Minh:
3.3.1 Tính số Node B để có thể phủ sóng đƣợc toàn bộ khu vực:
Ta tính toán số Node B cần thiết bằng cách tính số cell cần để phủ sóng toàn bộ khu vực theo các bƣớc sau đây:
- Tính suy hao đƣờng truyền cho phép của loại dịch vụ.
- Từ suy hao đƣờng truyền cho phép, dựa vào mô hình truyền sóng, ta tính đƣợc bán kính của cell.
- Từ bán kính của cell, sử dụng anten 3 sector ta tính đƣợc diện tích của cell.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 44
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
- Tính số cell bằng cách lấy tổng diện tích của khu vực chia cho diện tích của mỗi cell.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
- Số Node B cần thiết để phủ sóng toàn bộ bằng số cell chia cho 3 (khi sử dụng các Node B có cấu hình 1/1/1).
Sau đây ta sẽ tính toán từng bƣớc một với các thông số yêu cầu ở trên đƣợc cho trƣớc.
3.3.2 Tính suy hao đƣờng truyền cho phép:
Ta tính toán quy hoạch mạng WCDMA cho dịch vụ thoại 12,2 kbps. Tính suy
hao theo chiều uplink từ UE lên Node B, ta có các thông số sau:
Dịch vụ thoại 12.2 kbps
Trạm phát (máy di động)
Công suất phát lớn nhất của MS [W] 0.125
Công suất phát lớn nhất của MS [dBm] 21.0 a
Độ tăng ích của anten MS [dBi] 0.0 b
Suy hao cơ thể [dB] 3.0 c
Công suất bức xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng 18.0 d =a+b-c
(EIRP) [dBm]
Trạm thu (Trạm gốc)
Mật độ tạp âm nhiệt [dBm/Hz] -174.0 e
Dạng nhiễu bộ thu trạm gốc [dB] 5.0 f
Mật độ tạp âm bộ thu [dBm/Hz] -169.0 g=e+f
Công suất tạp âm bộ thu [dBm] -103.2 h=g+10*log(3840000)
Độ dữ trữ nhiễu [dB] 3.0 i
Tạp âm hiệu dụng tổng cộng + nhiễu [dBm] -100.2 j =h+i
25.0 k=10*log (3840/12.2)
5.0 l
Độ lợi xử lý [dB] Eb/N0 yêu cầu [dB] Độ nhạy thu [dBm] -120.2 m =l-k+j
Độ tăng ích anten trạm gốc [dBi] 18.0 n
Suy hao cáp bên trong trạm gốc [dB] 2.0 o
Độ dự trữ fadinh nhanh [dB] 0.0 p
Độ dữ trữ fadinh normal log [dB] 7.3 r
Độ lợi chuyển giao mềm [dB], nhiều cell 3.0 s
Suy hao trong xe, nhà 8.0 t
Suy hao đƣờng truyền cho phép [dB] 141.9 u = d - m + n - o - p -
r + s - t
Bảng 3.2: Suy hao đường truyền cho phép của dịch vụ thoại 12,2 kbps
LỚP: Đ08VTA3
Trang 45
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Từ bảng kết quả ở trên ta có thể thấy suy hao đƣờng truyền cho phép của dịch vụ thoại 12,2 kbps là 141.9dB.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
3.3.3 Tính số Node B dựa theo bán kính phục vụ và diện tích vùng cần phủ sóng:
Để giải quyết vấn đề có 2 mô hình thực nghiệm dựa trên dự đoán các suy hao truyền sóng là mô hình Hata-Okumura và Walfisch-Ikegami.
Trong đồ án này sẽ sử dụng mô hình Walfisch-Ikegami cho phƣơng án tính toán thiết kế vì mô hình này thích hợp với điều kiện môi trƣờng đô thị Việt Nam và rất là phù hợp với siêu đô thị nhƣ TPHCM.
Mô hình Walfisch-Ikegami gồm 3 thành phần:
- Suy hao trong không gian tự do (Free space loss). - Suy hao tán xạ và nhiễu xạ mái nhà – đƣờng phố (Rooftop-street diffraction and scatter loss). - Suy hao nhiễu xạ đa tầng chắn (Multi-screen diffraction loss).
Hình 3.2: Mô hình truyền sóng Walfisch-Ikegami
Ta tính bán kính cell dựa vào các thông số sau:
- Tần số hoạt động của hệ thống là 1930 MHz.
- Chiều cao của anten Node B là 25m.
- Chiều cao của UE: 1,5 m.
- Khoảng cách giữa các tòa nhà là 30m.
- Chiều cao trung bình của các tòa nhà là 15m.
- Độ rộng đƣờng phố: 15m.
Lcp = Lf + Lrts + Lmsd Từ kết quả đã tính đƣợc từ mục 2.3.1.3 của chƣơng 2 ta có bán kinh cell R =
- Góc tới của tia sóng từ tòa nhà đến mặt đƣờng: 20 độ.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 46
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
0.4275 Km.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
3.3.3.1 Tính số lƣợng cell theo yêu cầu vùng phủ sóng:
Từ mục trên, ta đã tính đƣợc bán kính cell là R = 0,4275 Km. Diện tích của cell đƣợc cho bởi công thức:
S = K . R2
Thông thƣờng, các nhà mạng tại Việt Nam thƣờng sử dụng anten 3 sector nên ta có hệ số K= 1,95, do đó diện tích của mỗi cell là:
178,36
S = 1,95.0,42752 = 0,3564 Km2 Khu vực 13 quận nội thành TPHCM có tổng diện tích là 178,36 Km2, do đó số cell cần thiết là:
N = = 500 cell 0,3564
Nếu sử dụng các Node B có cấu hình 1/1/1 thì ta cần phải có khoảng 167 Node B để phủ sóng toàn bộ khu vực này.
3.3.3.2 Tính số lƣợng cell theo yêu cầu về dung lƣợng:
Với dịch vụ thoại R = 12,2 kbps, tao có các thông số sau:
- Hệ số tích cực thoại v = 0,67.
- Tỷ số nhiễu từ các cell khác và chính cell đó i = 0,65.
- W = 3840 kbps.
- Tỷ số Eb/N0 yêu cầu cho dịch vụ thoại là 5 dB (=3,16).
- Hệ số tải đƣờng lên là = 0,75 (Ứng với độ dự trữ nhiễu 6dB).
Từ phƣơng trình hệ số tải đƣờng lên, ta tính đƣợc:
Nhƣ vậy, số user đồng thời sử dụng dịch vụ thoại 12,2 kbps lớn nhất trên một
cell là N = 68 ngƣời.
Tra bảng Erlang B ứng với GoS = 2 % ta có lƣu lƣợng (khả năng lƣu thoại của
một cell) là 57,23 Erlangs.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 47
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Theo thông tin từ Cục Viễn thông (Bộ TT&TT) đƣa ra tại buổi họp giao ban với các doanh nghiệp hạ tầng viễn thông ngày 19/4/2012, tổng số thuê bao 3G đạt khoảng 12,8 triệu, chiếm 14,71% dân số Việt Nam. Do khu vực nội thành TP HCM là nơi tập trung đông dân với có nhu cầu sử dụng dịch vụ cao hơn các vùng khác nên ta ƣớc lƣợng khoảng 15% dân số nơi đây sử sụng dịch vụ 3G.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
Từ đó ta có bảng thông kê dân số, ta ƣớc lƣợng số lƣợng thuê bao cần phục vụ theo bảng sau:
Tên Quận Dân số (Ngƣời)
217 674 Số lƣợng ngƣời dùng 3G ( Thuê bao) 32 651 Quận 1
202 124 30 318 Quận 3
189 742 28 461 Quận 4
190 732 28 525 Quận 5
271 831 40 774 Quận 6
414 976 62 246 Quận 8
248 512 37 276 Quận 10
239 653 35 947 Quận 11
540 120 81 018 Quận Gò Vấp
472 324 70 848 Quận Bình Thạnh
192 581 28 887 Quận Phú Nhuận
581 142 87 171 Quận Bình Tân
431 627 64 744 Quận Tân Bình
3 800 182 628 866 Tổng
Bảng 3.3: Ước tính số thuê bao trong khu vực 13 quận nội thành TPHCM
Tính số cell cần thiết ta tính toán thêm các thông số sau:
- BHCA ( Busy Hour Call Attempt) số cuộc thử trong giờ bận:
Ta chọn BHCA = 2.5 cho khu vực 3 quận trung tâm là Q1, Q3, Q5 còn 10 còn lại thì BHCA = 2.
- Thời hạn trung bình của mỗi cuộc gọi (MHT): 60s.
- Độ lợi chuyển giao mềm: 3dB (=2).
Sử dụng thông số trên đƣa vào công thức sau:
Dung lƣợng = (BHCA/thuê bao) * số thuê bao phục vụ * (thời gian trung bình một cuộc gọi/3600) . Số cell = (dung lƣợng * độ lợi chuyển giao mềm)/khả năng lƣu thoại 1 cell.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 48
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Từ công thức trên ta có kết quả bảng sau đây:
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
BHCA Tên Quận Dung lƣợng (Erlang) Số lƣợng Cell Dân số (Ngƣời)
Số lƣợng ngƣời dùng 3G ( Thuê bao) 32 651 217 674 Quận 1 2.5 1360.45 48
202 124 30 318 Quận 3 2.5 1263.25 44
189 742 28 461 Quận 4 2 948.7 33
190 732 28 525 Quận 5 2.5 1188.54 42
271 831 40 774 Quận 6 2 1359.13 47
414 976 62 246 Quận 8 2 2074.86 73
248 512 37 276 Quận 10 2 1242.53 43
239 653 35 947 Quận 11 2 1198.23 42
81 018 540 120 Quận Gò Vấp 2 2700.6 94
472 324 70 848 2 2361.6 83
192 581 28 887 2 962.9 34
581 142 87 171 2 2905.7 102
431 627 64 744 2 2158.13 75
Quận Bình Thạnh Quận Phú Nhuận Quận Bình Tân Quận Tân Bình Tổng 3 800 182 628 866 760 21724.64
Bảng 3.4: Số lượng cell tính theo yêu cầu về dung lượng
Từ tổng số cell trên ta dễ dàng tính đƣợc số Node B với cấu hình 1/1/1 bằng biểu
thức sau:
Tổng số cell Số Node B = = 254 Node B 3
Nhƣ vậy, số Node B cần thiết chính là điều kiện tối ƣu của 2 giải pháp tính theo
vùng phủ và theo yêu cầu về dung lƣợng đƣợc xác định bởi:
Max{số Node B theo vùng phủ, số Node B theo yêu cầu dung lƣợng}.
Lấy kết quả ở trên : Max {167,254} = 254 Node B. Điều này cho thấy để đáp
ứng đƣợc yêu cầu về dung lƣợng thì phải có 254 Node B.
3.4 Chƣơng trình mô phỏng tính toán:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 49
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Giao diện chính của chƣơng trình:
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
Hình 3.3: Giao diện chính của chương trình mô phỏng
Trong giao diện chính này ta có thể thấy 3 button để lựa chọn là HỆ THỐNG, TÍNH TOÁN và Công Cụ.
Trong button HỆ THỐNG có sơ đồ về kiến trúc mạng 3G WCDMA. Button TÍNH TOÁN gồm 4 mục để tính toán là: Tính suy hao cho phép; tính bán kính và diện tích cell; tính số Node cần thiết và tính số Node B theo dung lƣợng. Cuối cùng là Button CÔNG CỤ gồm: Thông tin; Taskbar; Thoát.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 50
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Hình 3.4: Các button trong chương trình mô phỏng
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
Mô phỏng tính toán tại tốc độ 12,2 kbps:
Nhập các dữ liệu:
Thông số truyền dẫn:
- Tốc độ bit: 12,2 kbps
Thiết bị ngƣời dùng:
- Công suất phát xạ : 21 dbm
- Suy hao trong xe, nhà : 8dB
- Suy hao cơ thể : 3dB
Thông số trạm gốc:
- Độ lợi anten Node: 18dB
- Độ dự trữ Fading nhanh: 0dB
- Độ dự trữ Fading log-normal: 7.3dB
- Độ lợi chuyển giao mềm: 3dB
Từ đó ta tính đƣợc suy hao đƣờng truyền là : 141.9 dB và các kết quả khác nhƣ hình vẽ bên dƣới.
Hình 3.5: Suy hao đường truyền tại tốc độ 12.2 kbps
LỚP: Đ08VTA3
Trang 51
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Từ suy hao đƣờng truyền ta tính kích thƣớc cell:
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
- Tần số hoạt động của hệ thống là 1930 MHz.
- Chiều cao của anten Node B là 25m.
- Chiều cao của UE: 1,5 m.
- Khoảng cách giữa các tòa nhà là 30m.
- Chiều cao trung bình của các tòa nhà là 15m.
- Độ rộng đƣờng phố: 15m.
- Góc tới của tia sóng từ tòa nhà đến mặt đƣờng: 20 độ.
Kết quả bán kính cell và diện tích cell với mô hình truyền Hata-Okumura cho thành phố lớn.
Hình 3.6: Mô hình truyền Hata- Okumura cho thành phố lớn
LỚP: Đ08VTA3
Trang 52
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Kết quả bán kính cell và diện tích cell với mô hình truyền Walfishch-Ilegami cho thành phố lớn.
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
Hình 3.7: Mô hình truyền Walfishch-Ilegami cho thành phố lớn
Tiếp theo là giao diện tính số Node B cần thiết để phủ sóng toàn bộ khu vực 13 quận nội thành TPHCM.
Áp dụng cho mô hình Walfishch-Ilegami
+ Diện tích phủ sóng là: 178.32 km²
+ Bán kính phủ sóng của cell là: 0.4275 km
+ Diện tích phủ sóng của cell là: 0.3564 km²
Cho kết quả:
LỚP: Đ08VTA3
Trang 53
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Số Node B cần thiết để phủ sóng là: 167 Node B
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHO KHU VỰC TPHCM
Hình 3.8: Tính toán số node B tại khu vực 13 quận nội thành TPHCM
Cuối cùng là giao diện chƣơng trình tính số node B cần thiết theo yêu cầu về dung lƣợng tại khu vực.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 54
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Hình 3.9: Tính toán số node B cần thiết theo yêu cầu dung lượng.
KẾT LUẬN
Trong đồ án này, em đã đi vào tìm hiểu công nghệ 3G và thực hiện phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình quy hoạch mạng 3G. Phân tich vùng phủ: phân tích mô hình truyền sóng Hata-Okumura và Walfisch-Ikegami để áp dụng vào trong các điều kiện quy hoạch cụ thể, phân tích hệ số tải của đƣờng truyền để xác định lại bán kính cell, tính số cell và đây là thông số quan trọng dùng trong thuật toán tối ƣu số cell. Phân tích dung lƣợng: từ nhu cầu thực tế phân tích dung lƣợng từng vùng để xác định dung lƣợng cực đại cho một cell, số cell cho một vùng. Cuối cùng là tối ƣu lại số cell sau khi đã phân tích vùng phủ và phân tích dung lƣợng để đi đến lựa chọn số cell cuối cùng cho một vùng cần tính toán.
Đồ án đã thực hiện nghiên cứu và hoàn thành cơ bản những vấn đề lý thuyết nhƣ sau:
- Hiểu đƣợc cấu trúc của mạng vô tuyến WCDMA. Từ đó để làm cơ sở cho việc
nhận định tầm quan trọng của nó trong tổng thể mạng để có những bƣớc đi tiếp theo.
- Nắm đƣợc cách quy hoạch 1 mạng nói chung và quy hoạch mạng 3G nói riêng. Nắm bắt đƣợc quá trình, phƣơng pháp và các bƣớc để quy hoạch và tối ƣu mạng 3G.
- Phân tích đƣợc những yêu cầu và nguyên tắc thực hiện quy hoạch mạng 3G ứng với đặc trƣng, xác định địa lý vùng cụ thể, đƣa ra các công thức tính toán dung lƣợng, vùng phủ, sử dụng hai mô hình thực nghiệm cụ thể Hata-Okumura và Walfisch- Ikegami.
- Sử dụng phần mềm mô phỏng viết bằng Visual Basic 6 tính toán số lƣợng node B cần phục vụ cho vùng phủ và nhu cầu về dung lƣợng cho khu vực 13 quận nội thành TP Hồ Chí Minh.
LỚP: Đ08VTA3
Trang 55
SVTH: NGUYỄN QUYẾT TIẾN
Bên cạnh những vấn đề đạt đƣợc, hạn chế của đồ án là trong tính toán thực tế, ngoài việc lấy một số tham số của nhà cung cấp thiết bị, một phần lớn các tham số khác còn lấy theo các giá trị điển hình. Do vậy, kết quả thiết kế chỉ dừng ở mức định cỡ mạng sơ bộ, chỉ tính số cell, chƣa tối ƣu đƣợc mạng vô tuyến về vấn đề chuyển giao và điều khiển công suất, chƣa đi sâu vào quy hoạch mã. Khi mạng đƣa vào lắp đặt và hoạt động cần phân tích từng vùng cụ thể: xác định vị trí, các luồng kết nối, cách vận hành và tối ƣu mạng.
PHỤ LỤC
BẢNG ERLANG B N: Số kênh hay mạch truyền dẫn cần cho lƣu lƣợng muốn truyền ở cấp phục vụ xác định. KÊNH
CẤP PHỤC VỤ
MẠCH
N
0.002 0.005 0.008 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.050 0.100
0.002 0.005 0.008 0.010 0.015 0.020 0.026 0.031 0.053 0.111
1
0.065 0.105 0.135 0.153 0.190 0.222 0.254 0.282 0.381 0.595
2
0.249 0.349 0.418 0.455 0.535 0.602 0.661 0.715 0.899 1.271
3
0.535 0.701 0.810 0.869 0.992 1.092 1.180 1.259 1.525 2.045
4
0.900 1.132 1.281 1.361 1.524 1.657 1.772 1.875 2.218 2.881
5
1.325 1.622 1.809 1.909 2.112 2.276 2.417 2.543 2.960 3.758
6
1.798 2.157 2.382 2.501 2.742 2.935 3.102 3.250 3.738 4.666
7
2.311 2.730 2.990 3.128 3.405 3.627 3.817 3.987 4.543 5.597
8
2.855 3.333 3.627 3.783 4.095 4.345 4.558 4.748 5.370 6.546
9
3.427 3.961 4.289 4.461 4.807 5.084 5.320 5.529 6.216 7.511
10
4.022 4.610 4.971 5.160 5.539 5.842 6.099 6.328 7.076 8.487
11
4.637 5.279 5.671 5.876 6.287 6.615 6.894 7.141 7.950 9.474
12
5.270 5.964 6.386 6.607 7.049 7.402 7.701 7.967 8.835 10.470
13
5.919 6.663 7.115 7.352 7.824 8.200 8.520 8.803 9.730 11.473
14
6.582 7.376 7.857 8.108 8.610 9.010 9.349 9.650 10.633 12.484
15
7.258 8.100 8.609 8.875 9.406 9.828 10.188 10.505 11.544 13.500
16
7.946 8.834 9.371 9.652 10.211 10.656 11.034 11.368 12.461 14.522
17
8.644 9.578 10.143 10.437 11.024 11.491 11.888 12.238 13.385 15.548
18
9.351 10.331 10.922 12.230 11.845 12.339 12.748 13.115 14.315 16.579
19
10.068 11.092 11.709 12.031 12.672 13.182 13.615 13.997 15.249 17.613
20
10.793 11.860 12.503 12.838 13.506 14.036 14.487 14.885 16.189 18.651
21
11.525 12.635 13.303 13.651 14.345 14.896 15.364 15.778 17.132 19.692
22
12.265 13.416 14.110 14.470 15.190 15.761 16.246 16.675 18.080 20.737
23
13.011 14.204 14.922 15.295 16.040 16.631 17.133 17.577 19.031 21.784
24
13.763 14.997 15.739 16.125 16.894 17.505 18.024 18.483 19.985 22.833
25
14.522 15.795 16.561 16.959 17.753 18.383 18.918 19.392 20.943 23.885
26
15.285 16.598 17.387 17.797 18.616 19.265 19.817 20.305 21.904 24.939
27
16.054 17.406 18.218 18.640 19.482 20.150 20.719 21.221 22.867 25.995
28
16.828 18.218 19.053 19.487 20.352 21.039 21.623 22.140 23.833 27.053
29
17.606 19.034 19.891 20.337 21.226 21.932 22.531 23.062 24.802 28.113
30
18.389 19.854 20.734 21.193 22.103 22.827 23.442 23.987 25.773 29.174
31
19.176 20.678 21.580 22.048 22.983 23.725 24.356 24.914 26.746 30.237
32
19.966 21.505 22.429 22.909 23.866 24.626 25.272 25.844 27.721 31.301
33
20.761 22.336 23.281 23.772 24.751 25.529 26.191 26.776 28.698 32.367
34
21.559 23.169 24.136 24.638 25.640 26.435 27.112 27.711 29.677 33.434
35
22.361 24.006 24.994 25.507 26.530 27.343 28.035 28.647 30.657 34.503
36
23.166 24.846 25.854 26.378 27.424 28.254 28.960 29.585 31.640 35.572
37
23.974 25.689 26.718 27.252 28.319 29.166 29.887 30.526 32.624 36.643
38
24.785 26.534 27.583 28.129 29.217 30.081 30.816 31.468 33.609 37.715
39
25.599 27.382 28.451 29.007 30.116 30.997 31.747 32.412 34.596 38.787
40
26.416 28.232 29.322 29.888 31.018 31.916 32.680 33.357 35.584 39.861
41
27.235 29.085 30.194 30.771 31.922 32.836 33.615 34.305 36.574 40.936
42
28.057 29.940 31.069 31.656 32.827 33.758 34.551 35.253 37.565 42.011
43
28.882 30.797 31.946 32.543 33.735 34.682 35.488 36.203 38.557 43.088
44
29.708 31.656 32.824 33.432 34.644 35.607 36.428 37.155 39.550 44.165
45
30.538 32.517 33.705 34.322 35.554 36.534 37.368 38.108 40.545 45.243
46
31.369 33.381 34.587 35.215 36.466 37.462 38.310 39.062 41.540 46.322
47
32.203 34.246 35.471 36.109 37.380 38.392 39.254 40.018 42.537 47.401
48
33.039 35.113 36.357 37.004 38.296 39.323 40.198 40.975 43.534 48.481
49
33.876 35.982 37.245 37.901 39.212 40.255 41.144 41.933 44.533 49.562
50
34.716 36.852 38.134 38.800 40.130 41.189 42.091 42.892 45.533 50.644
51
35.558 37.724 39.024 39.700 41.050 42.124 43.040 43.852 46.533 51.726
52
36.401 38.598 39.916 40.602 41.971 43.060 43.989 44.813 47.534 52.808
53
37.247 39.474 40.810 41.505 42.893 43.997 44.940 45.776 48.536 53.891
54
38.094 40.351 41.705 42.409 43.816 44.936 45.891 46.739 49.539 54.975
55
38.942 41.229 42.601 43.315 44.740 45.875 46.844 47.703 50.543 56.059
56
30.793 42.109 43.499 44.222 45.666 46.816 47.797 48.669 51.548 57.144
57
40.645 42.990 44.398 45.130 46.593 47.758 48.752 49.635 52.553 58.229
58
41.498 43.873 45.298 46.039 47.521 48.700 49.707 50.602 53.559 59.315
59
42.353 44.757 46.199 46.950 48.449 49.644 50.664 51.570 54.566 60.401
60
43.210 45.642 47.102 47.861 49.379 50.589 51.621 52.539 55.573 61.488
61
44.068 46.528 48.005 48.774 50.310 51.534 52.579 53.508 56.581 62.575
62
44.927 47.416 48.910 49.688 51.242 52.481 53.538 54.478 57.590 63.663
63
45.788 48.305 49.816 50.603 52.175 53.428 54.498 55.450 58.599 64.750
64
46.650 49.195 50.723 51.518 53.109 54.376 55.459 56.421 56.609 65.839
65
47.513 50.086 51.631 52.435 54.043 55.325 56.420 57.394 60.619 66.927
66
48.378 50.978 52.540 53.353 54.979 56.275 57.383 58.367 61.630 68.016
67
49.243 51.872 53.450 54.272 55.915 57.226 58.346 59.341 62.642 69.106
68
50.110 52.766 54.361 55.191 56.852 58.177 59.309 60.316 63.654 70.196
69
50.979 53.662 55.273 56.112 57.790 59.129 60.274 61.291 64.667 71.286
70
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
2G Second Generation Thế hệ thứ 2
3G Third Generation Thế hệ thứ 3
A
AMR Adaptive Multi-Rate codec Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ
thích nghi
B
BHCA Busy Hour Call Attempts Số cuộc gọi trong giờ bận
Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit BER
Base station identity code Mã nhận dạng trạm gốc BSIC
Base Tranceiver Station Trạm gốc BTS
C
Code Division Multiple CDMA Đa truy cập phân chia theo mã
Access Mạng lõi CN
Core Network
Circuit Switched Chuyển mạch kênh CS
Chanel Status Information Thông tin trạng thái kênh truyền CSI
D
Downlink Đƣờng xuống DL
Direct Sequence Spread DSSS Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp
Spectrum
E
Enhanced Data Rates for EDGE Các tốc độ dữ liệu tăng cƣờng
Evolution Equivalent cho sự tiến hoá Isotropic Radiated Power
European Telecommunication EIRP Electronic War Fire
Standard Institute
F
Frequency Division Duplex Ghép song công theo tần số FDD
Frequency Division Đa truy cập phân chia theo tần FDMA
MultiAccess số FER
Frame Error Rate Tỷ số lỗi khung
G
GMSC Gateway Mobile Service
Switching Centre
Gateway GPRS Support GGSN Nút hỗ trợ cổng GPRS
Node
General Packet Radio GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung
Service
Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn GSM
Communication cầu
H
HLR Home Location Registor Bộ đăng ký thƣờng trú
I
International Mobile IMT Viễn thông tin di động quốc tế
Telecommunication
International Liên hợp viễn thông quốc tế. ITU
Telecommunication Union
M
Mobile Equipment Thiết bị di động ME
Mobile Service Switching Trung tâm chuyển mạch dịch vụ MSC
Centre di động
MSS MSC server Nút chuyển mạch của Softswitch
L
Line of sight LOS
O
Operation Mainternance Trung tâm điều hành quản lý OMC
Center khai thác P
Pseudo - Noise Giả tạp âm PN
Packet Switched Chuyển mạch gói PS
Q
Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ QoS
R
Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến. RNC
Radio Resoure Control Giao thức điều khiển tài nguyên RRC
protocol vô tuyến
S
Spread Factor Hệ số trải phổ SF
SGSN Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
Serving GPRS Support Node.
SHO Soft Handover Chuyển giao mềm.
SHOG Soft Handover Gain Độ lợi chuyển giao mềm
SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn.
SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
T
TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối
Ghép song công phân chia theo TDD Time Division Duplex
thời gian
Time Division Multiple Đa truy cập phân chia theo thời TDMA
Access gian
Transmission Power TPC Điều khiển công suất phát
Control
U
User Equipment Thiết bị ngƣời sử dụng UE
Uplink Đƣờng xuống UL
Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động UMTS
Telecommunication toàn cầu.
System
UMTS Subscriber Identify Modul nhận dạng thuê bao USIM
Module UMTS
UMTS Terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN
Access Networ UMTS .
V
Visitor Location Register Thanh ghi tạm trú VLR
W
Wideband Code Division Đa truy nhập phân chia theo mã WCDMA
Multiple Access băng rộng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Hồ Văn Cừu, Phạm Thanh Đàm. Bài giảng Thông tin di động số. Học viện Công nghệ Bƣu chính Viễn thông cơ sở Tp HCM, 2002.
[2]. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động thế hệ 3 (tập 1), Nhà xuất bản bƣu điện, 2001.
[3]. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động thế hệ 3 (tập 2), Nhà xuất bản bƣu điện, 2001.
[4]. John Wiley & Sons LTD, W-CDMA Mobile Communications System, 2002.
[5]. Harri Holma and Antti Toskala, WCDMA for UMTS – HSPA Evolution and LTE,John Wiley&Sons Ltd, 2007.
[6]. QUALCOMM. UMTS/WCDMA Network Planning 1&2, QUALCOMM Incorporated, 2005.
[7]. M.R.Karim and M.Sarrap, “W-CDMA and CDMA 2000 for 3G Mobile Networks,” McGraw-Hill Telecom professional, 2002.
[8]. http://vntelecom.org
