Bài giảng mạng không dây chương 5 mạng tế bào

 Chia nhỏ diện tích để có thể tái sử dụng tần số v Mạng tế bào là thực hiện chia vùng phục vụ mặt đất thành những vùng nhỏ “tế bào – cell”, mỗi cell này sẽ có 1 anten phát có chiều

Trang 1

Chương 5 Mạng tế bào (Cellular Network Concept)

Trang 2

• Cellular Network Concept

• Cells, Cluster and Frequency reuse

Trang 3

Cellular network concept

1/19/22 – Department of Computer

Science

3

Trang 4

Định nghĩa

• Được phát triển từ Bell lab những năm

1950

• Thực hiện đầu tiên vào những năm 1970

• Phổ vô tuyến là một nguồn tài nguyên có giới hạn, làm thế nào để quản lý một số

lượng lớn user trên một diện tích rộng lớn

với tài nguyên phổ có giới hạn?  Chia

nhỏ diện tích để có thể tái sử dụng tần số

v Mạng tế bào là thực hiện chia vùng

phục vụ mặt đất thành những vùng nhỏ

“tế bào – cell”, mỗi cell này sẽ có 1

anten phát có chiều cao thích hợp và

công suất thấp

Science

4

Trang 5

Định nghĩa

Science

5

Trang 6

Định nghĩa

• Trong mỗi cell có một trạm gốc (BTS –

Base Station) có chứcnăng kết nối vô

tuyến với các thuê bao (trạm di động – MS – Mobile Station)

gốc

• Khi một thuê bao di chuyển từ cell này

sang cell khác, trạm gốc ở cell mới sẽ

tiếp quản (handoff/handover/chuyển

vùng) thuê bao này từ trạm gốc ở cell cũ

Science

6

Trang 7

2000m Pico cellular: 4-200m

Trang 8

Kích thước Cell

Science

8

Trang 9

Kích thước Cell

Science

9

Trang 12

Cells, Cluster and Frequency reuse

Science

12

Trang 13

Cell: Khái niệm chung

Science

13

Trang 14

Cell: Khái niệm chung

• Các cell phân thành nhóm gọi là cluster

• Thông thường 1 cluster có 1 n cells

• Vùng bao phủ của 1 cluster gọi là

footprint

• Cluster được lặp lại trong toàn mạng

• Các kênh tần số sẽ được tái sử dụng

trong các cluster  frequency reuse

• Mỗi cluster sẽ sử dụng toàn bộ phổ tần số của mạng

• Mỗi BS được cấp phát 1 nhóm các kênh

để sử dụng trong 1 vùng bao phủ bởi cell

• Những BS liền kề nhau được cấp phát

những kênh hoàn toàn khác nhau

• Anten của BS được thiết kế sao cho chỉ

bao phủ trong 1 vùng nhất định  tái sử dụng tần số trong mạng

Science

14

Trang 15

Frequency reuse: Khái niệm

chung

• Để tránh nhiễu đồng kênh (co-channel

interference) không thể sử dụng cùng 1 tần số cho 2 cell liền kề

• Frequency reuse plan:

– Những cell liền kề được gán những tần số

khác nhau để tránh nhiễu hoặc crosstalk

– Sử dụng lại tần số tại những cell gần đó

Trang 16

Frequency Reuse Patterns

Science

16

Trang 18

Cluster-Cellular: How to form

a cluster

Science

18

Trang 19

a cluster

Science

19

Trang 20

a cluster

Science

20

Trang 21

a cluster

Science

21

Trang 22

a cluster

• Cell tại góc tọa độ trung tâm (u=0,v=0) 

nhãn L tại cell này là 0

• Tiếp tục gán nhãn cho các cell liền kề

Trang 23

a cluster

Science

23

Trang 24

a cluster

Science

24

Trang 26

Frequency Reuse: Cluster với

1 cell

Science

26

Trang 27

3 cells

• Khoảng cách giữa 2 cell liền kề nhau là D=3R

• Cluster: Tập hợp các tần số khác nhau sử dụng trong 1

nhóm các cell Cluster lặp lại bằng cách di chuyển i cell

theo trục x, sau đó j cell theo trục y

Science

27

Trang 28

7 cells

Science

28

Trang 29

Ví dụ

1. Tính khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 cell sử dụng cùng

băng tần Biết cell có bán kính 1km và hệ số sử dụng N=12

2. Vẽ cấu trúc cell với N = 3

Science

29

01

2 1

0

20

Trang 30

Vẽ cấu trúc cell với N=9?

Science

30

Trang 32

Handover: Định nghĩa

• Là quá trình chuyển mạch tự động giữa

các kênh khi một MS của mạng tế bào di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác

• Tại ranh giới giữa các tế bào, cường độ

tín hiệu (RSSI) của MS được giám sát liên tục

– Khi RSSI giảm xuống tới một giới hạn thấp

hơn so với quy định  MS được BS của tế

bào lân cận giám sát

Science

32

Trang 33

Phân loại Chuyển giao

• Chuyển giao cứng (HHO – Hard

Handover)

– Break before Make

– Khi MS di chuyển vào 1 cell mới nó phải được chỉ định 1 kênh mới để liên lạc

– MS phải ngắt liên lạc với kênh vô tuyến hiện tại trước khi kết nối với kênh vô tuyến mới

– Vd: FDMA, TDMA

Science

33

Trang 34

Phân loại Chuyển giao

Handover)

– Make before Break

– MS có thể sử dụng kênh vô tuyến của nhiều

BS cùng lúc

– MS bổ sung kênh mới từ những BS mục tiêu

– Tín hiệu từ nhiều BS được kết hợp

– MS đồng thời truyền và nhận tín hiệu từ nhiều

BS  BS với SNR (signal-to-noise ratio: tỷ

số tín hiệu trên nhiễu) thấp sẽ bị loại bỏ

– Vd: CDMA

Science

34

Trang 35

Biến thiên cường độ tín hiệu

nhận

Science

35

Trang 36

Phân vùng chuyển giao

Science

36

Trang 37

• Execution: quá trình chuyển vùng thực sự được thực

hiện, MS sử dụng tài nguyên mới

• Completion: giải phóng tài nguyên không cần thiết

Science

37

Trang 38

Thông số quan trọng

Science

38

Trang 39

Thông số quan trọng

• SNRold: tỷ số tín hiệu trên nhiễu khi bắt

đầu chuyển vùng dựa trên chất lượng tối thiểu có thể chấp nhận

• SNRnew: tỷ số tín hiệu trên nhiễu của

kênh mục tiêu (SNRnew > SNRold)

– Nếu D quá nhỏ  xuất hiện chuyển vùng không cần thiết

– Nếu D quá lớn  có thể không đủ thời gian

để hoàn thành chuyển vùng trước khi SNRold trở nên quá yếu và tín hiệu bị mất

Science

39

Trang 40

Quyết định chuyển vùng (Handover

Decision)

Science

40

Trang 41

* Co-channel interference

(nhiễu đồng kênh)

* Adjacent Channel

Interference (nhiễu kênh liền kề)

Science

41

Trang 42

Nhiễu đồng kênh

Science

42

Trang 43

Nhiễu đồng kênh

Science

43

Trang 44

Downlinks: 1 lớp của 6 Interference

Science

44

Trang 45

Ví dụ 1

Hệ thống AMPS di động có SIR = 18dB Tính hệ số tái sử dụng Q và số lượng cell N của 1 cluster Giả sử hệ số suy hao đường truyền α = 4

Science

45

Trang 46

Nhiễu kênh liền kề

• Adjacent Channel Interference gây ra

bởi tín hiệu từ các cell kế cận (sử dụng

khác tần số) đối với MS trong cell đang

Trang 48

Tách cell (Cell splitting)

• Khi số user trong 1 cell tăng lên vượt quá dung lượng thiết kế ban đầu  không thể đáp ứng các dịch vụ  tách cell

Science

48

mật độ thuê bao cao

Trang 49

Tính lưu lượng cuộc gọi:

Erlang

Science

49

Trang 50

Tính lưu lượng cuộc gọi:

Erlang

Science

50

Trang 51

Erlang: Ví dụ

1. Một kênh thông tin hoạt động 30 phút trong 1 giờ  lưu

lượng A=?

2. Tổng đài PABX có hai trung kế, xác suất sử dụng mỗi

kênh vào giờ cao điểm là 50%  lưu lượng của PABX này là A=?

3. Cũng tổng đài PABX trên nhưng trong giờ cao điểm có

2 thuê bao sử dụng liên tục trong 1 giờ  A=?

4. Một cell có 30 cuộc gọi mỗi giờ, thời gian mỗi cuộc gọi

là 1 phút Xác định lưu lượng của cell?  A=?

Science

51

Trang 52

Science

52

Trang 53

Erlang-B: Ví dụ

Science

53

Trang 54

• 2)Giả sử cấu hình mạng có 98 cells Xác định số thuê bao tối đa hệ thống có thể cung cấp cho cấu hình trên.

Dung lượng hệ thống = 88 x 98 = 8624 thuê bao

Science

54

Trang 55

Science

55

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	1,05 MB