Quy hoạch cell và kĩ thuật tái sử dụng tần số trong mạng GSM

Quy hoạch cell và kĩ thuật tái sử dụng tần số trong mạng GSM Ta đã biết phổ tần số vô tuyến cấp phát cho mạng GSM là hạn chế. Dải này được chia làm nhiều kênh tần số. Trên mỗi kênh tần số lại được phân làm các khe thời gian. Như vậy, số lượng cuộc gọi mà hệ thống đáp ứng được tại một thời điểm là bị giới hạn.

Quy hoạch cell và kĩ thuật tái sử

dụng tần số trong mạng GSM

Nội dung.

1. Đặt vấn đề

2. Các khái niệm cơ bản

3. Quy hoạch cell

1 Đặt vấn đề.

Ta đã biết phổ tần số vô tuyến cấp phát cho mạng GSM là hạn chế Dải này được chia làm nhiều kênh tần số Trên mỗi kênh tần số lại được phân làm các khe thời gian Như vậy, số lượng cuộc gọi mà hệ thống đáp ứng được tại một thời điểm là bị giới hạn

Nhu cầu sử dụng dịch vụ ngày càng lớn  mở rộng về quy mô sử dụng và tăng mật độ số

thuê bao  mở rộng diện tích vùng phủ sóng và tăng cường chất lượng dịch vụ

1 Đặt vấn đề.

Cách giải quyết:

Để mở rộng tầm phủ sóng, có thể tăng công suất phát

Để tăng chất lượng, tức là giảm xác suất từ

chối phục vụ và xác suất rớt cuộc gọi, có thể tăng số lượng kênh lên

Tuy nhiên hai giải pháp đưa ra đều không khả thi Lý do?

1 Đặt vấn đề.

Có một hướng giải quyết: sử dụng kĩ thuật

chia ô tế bào và kĩ thuật tái sử dụng tần số

Hiểu cơ bản là:

Chia vùng địa lý thành nhiều ô tế bào, mỗi tế bào có một trạm BTS phủ sóng toàn bộ tế bào đó

Ở mỗi ô tế bào, một tập kênh trong tổng toàn

bộ kênh của mạng được cấp phát cho ô đó

Tập này sẽ được lặp lại ở các ô khác thỏa mãn điều kiện về nhiễu đồng kênh

2 Các khái niệm cơ bản.

2.1 Kênh

Dung lượng của hệ thống (số cuộc gọi đáp

ứng được tại một thời điểm) phụ thuộc vào dải tần cấp phát và kênh

Một kênh là một tần số, hoặc một tập hợp tần

số có thể được phân bổ cho việc truyền dữ

liệu

2.1 Kênh

• Một kênh song công sử dụng 2 tần số: một đi tới

MS (downlink) và một từ MS (uplink)

• Việc sử dụng chế độ full duplex yêu cầu uplink và downlink truyền phải

được tách ra theo tần số bằng một khoảng cách tối thiểu, được gọi là

khoảng cách song công Nếu không có nó, thông tin trên đường uplink và downlink sẽ giao thoa với nhau.

2.3 Ô tế bào

• Ô tế bào là khái niệm để chỉ diện tích vùng phủ

sóng của một trạm BTS Cường độ tín hiệu trạm BTS trong vùng đó phải lớn hơn một ngưỡng nào đó.

• Đường bao thực tế của cell rất khác nhau do điều kiện địa hình.

• Có 2 loại cell là omni directional cell và sector cell.

2.4 Cụm tế bào

• Cụm tế bào là nhóm các tế bào mà ở đó toàn bộ các kênh tần số sẵn có của hệ thống được phân bố cho các cell trong cụm tế bào Toàn bộ tần số này sẽ được sử dụng lại ở tất cả các cụm khác.

• Do các tần số được sử dụng lại, nên cần chú ý vấn đề nhiễu đồng kênh  khoảng cách tái sử dụng tần số.

 Có rất nhiều cách tố chức các ô tế bào thành cụm như mô hình

3/9, 4/12, 7/21… Phổ biến hơn cả là 3/9 và 4/12

 Mô hình 4/12 tổ chức 4 “three-sector sites” thành một cụm, bao gồm 12 cell và sử dụng 12 nhóm tần số khác nhau trong dải tần cho phép

4/12 pattern

 Trong mô hình 3/9, toàn bộ dải tần sẽ chia thành 9 nhóm cho 3 “three-sector sites”.

 Nhiễu C/A: Cell A1 và C3 ở vị trí gần nhau và sử dụng 2 dải tần số lân cận (10 và 9).

 Giải pháp: Sử dụng các kĩ thuật nhảy tần

3/9 pattern

3 Kỹ thuật tái sử dụng tần số.

Tại sao phải tái sử dụng tần số?

Số lượng thuê bao ngày càng tăng  xác suất tại một thời điểm có nhiều người dùng truy cập vào hệ thống

Dải tần hạn chế  số lượng kênh radio là hữu hạn

Nếu tại một thời điểm, số người dùng nhiều hơn khả năng phục vụ  từ chối cuộc gọi Giải pháp?

3 Kỹ thuật tái sử dụng tần số.

Tái sử dụng tần số là gì?

Đó là việc sử dụng lại tần số ở các ô tế bào khác nhau trong mạng GSM khi mà khoảng cách giữa các ô tế bào đó đủ lớn để nhiễu

đồng kênh đủ nhỏ

Chính việc sử dụng lại tần số làm tăng dung lượng hệ thống

3 Kỹ thuật tái sử dụng tần số.

 Nhiễu đồng kênh.

 Do việc sử dụng lại tần số,

nên nhiễu đồng kênh là vấn

đề cần được quan tâm trong

kĩ thuật tái sử dụng tần số.

 Kí hiệu C/I là tỉ số cường độ

tín hiệu sóng mang ở ô tế bào

hiện tại trên cường độ tín hiệu

nhiễu đồng kênh do các ô tế

bào khác gây ra.

 Tỉ số C/I phụ thuộc vào nhiều

nhân tố: vị trí của MS, phân

bố các cell đồng kênh, chiều

cao, vị trí và kiểu anten của

trạm BTS ở các cell đồng

kênh.

 Trong hệ thống mạng GSM, C/

I phải lớn hơn 9dB.

C/I affecting re-use distance

 N càng nhỏ, dung lượng càng cao kèm

theo nhiễu càng lớn và ngược lại.

3 Kỹ thuật tái sử dụng tần số.

 Nhiễu kênh lân cận.

 Mỗi cell có thể được cấp

bào hiện tại trên cường độ

tín hiệu thu được của các

kênh khác.

 Trong hệ thống mạng GSM,

C/A phải lớn hơn -9dB.

4 Quy hoạch cell.

quy trình quy hoạch cell:

Phân tích vùng phủ sóng và mật độ lưu lượng

Phân tích lưu lượng

 The Erlang (E) is a unit of measurement of

traffic intensity It can be calculated with the

following formula:

A = n x T / 3600 Erlang where

 A = offered traffic from one or more users in the system

 n = number of calls per hour

 T = average call time in seconds

 If n=1 and T=90 seconds

=> the traffic per subscriber is:

A = 1 x 90 / 3600 = 25mE

Phân tích vùng phủ

Tính toán số trạm BTS cần thiết

 If the following data

exists for a network:

 Frequencies per cell = 24 / 12 = 2

 Traffic channels per cell = 2 x 8 - 2 (control channels) = 14 TCH

 Traffic per cell = 14 TCH with a 2% GOS implies 8.2 Erlangs per cell (see Table 10-1)

 The number of subscribers per cell

= 8.2E / 25mE = 328 subscribers per cell

 If there are 10,000 subscribers then the number of cells needed is 10,000 / 328 = 30 cells.

 Therefore, the number of three sector sites needed is 30 / 3 = 10