Thiết kế môn học thông tin di động

Thiết kế môn học thông tin di động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – CS2

SVTH: Châu Xuân Lộc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC

Môn học: Thông tin di động Giáo viên giảng dạy: TS Ngô Thế Anh

Nội dung:

Một nhà cung cấp dịch vụ di động 2G GSM A muốn phủ sóng cho một khu

vực có diện tích X.Y (km2) bằng các cell lục giác có bán kính phục vụ R (km) Biết

dân số của khu vực này tại năm đầu tiên khi xây dựng mạng là P người, số người

sử dụng dịch vụ chiếm b% tổng dân số, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là a%/năm, lưu

lượng trung bình của một thuê bao là x (Erlang), chỉ số GoS = y (%)

Hãy tính:

1 Số cell thực tế tối thiểu cần phải lắp đặt để bảo đảm yêu cầu dịch vụ

Vẽ hình minh họa

2 Mẫu sử dụng lại tần số N tốt nhất cho năm đầu tiên

3 Nếu các thông số trên của mạng không đổi thì sau Z năm, nên chọn mẫu

sử dụng lại tần số N là bao nhiêu cho phù hợp? Nếu N = 3 ngay từ năm đầu hoặc

sau M năm mà M < Z, hãy tính chỉ số GoS tại năm thứ Z

4 Nếu GoS > 5% ở câu 3, hãy đưa ra giải pháp tốt nhất theo sự hiểu biết

của tác giả để có GoS ≤ 5%

Các tham số thiết kế của từng nhóm được cho như sau:

Yêu Cầu Thiết Kế Môn Học Của Nhóm 5:

Một nhà cung cấp dịch vụ di động 2G GSM 1800 muốn phủ sóng cho một

khu vực có diện tích 120x18 (km2) bằng các cell lục giác có bán kính phục vụ

3(km) Biết dân số của khu vực này tại năm đầu tiên khi xây dựng mạng là 10 triệu

người, số người sử dụng dịch vụ chiếm 60% tổng dân số, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên

là 1.2%/năm, lưu lượng trung bình của một thuê bao là 0.09 (Erlang), chỉ số GoS =

3 (%)

Hãy tính:

1 Số cell thực tế tối thiểu cần phải lắp đặt để bảo đảm yêu cầu dịch vụ

Vẽ hình minh họa

2 Mẫu sử dụng lại tần số N tốt nhất cho năm đầu tiên

3 Nếu các thông số trên của mạng không đổi thì sau 7 năm, nên chọn mẫu

sử dụng lại tần số N là bao nhiêu cho phù hợp? Nếu N = 3 ngay từ năm đầu hoặc

sau M năm mà M < 7, hãy tính chỉ số GoS tại năm thứ 7

4 Nếu GoS > 5% ở câu 3, hãy đưa ra giải pháp tốt nhất theo sự hiểu biết

của tác giả để có GoS ≤ 5%

đa dạng của khách hàng

Ví dụ như:1 Có thể sử dụng dịch vụ mọi lúc mọi nơi, một cách dễ dàng

2 Có thể di chuyển trong lúc đang sử dụng dịch vụ

3 Chất lượng phục vụ và bảo mật cao

4 Giá cước sử dụng dịch vụ rẻ

Để đáp ứng những nhu cầu tối thiểu đó của khách hàng, các nhà cung cấp dịch

vụ di động cũng phải xây dựng những hệ thống thông tin di động có những đặc điểm đặc thù như sau:

1 Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao nhất

2 Chất lượng truyền dẫn phải đảm bảo yêu cầu

3 Đảm bảo an toàn bảo mật thông tin cao

4 Giảm tối đa các cuộc gọi bị rớt khi thuê bao di chuyển tù vùng phục vụ này sang vùng phục vụ khác

5 Cho phép phát triển các dịch vụ mới trong tương lai

6 Các hệ thống phải có khả năng mở rộng để phù hợp với tình hình thực tế

và xu hướng cho tương lai

Một nhà cung cấp dịch vụ tốt là nhà cung cấp có khả năng đảm bảo các yếu tố trên

Bài toán đặt ra ở đây là: với 1 băng tần được cấp phép, 1 nhà cung cấp dịch vụ có thể đảm bảo cho 1 khu vực nào đó với 1 lượng thuê bao nhất định hoạt động 1 cách

ổn định và khả năng đáp ứng sau nhiều năm sau sẽ thực hiện ra làm sao

Dĩ nhiên là có nhiều phương án được đưa ra (lắp đặt nhiều trạm BTS,sử dụng công nghệ đa truy nhập vô tuyến…) nhưng đứng trên khía cạnh của 1 nhà đầu tư thì phương án nào hiệu quả nhất, kinh tế nhất sẽ được lựa chọn

Thông qua các bài giảng môn thông tin di động và sự giúp đỡ tận tình của thầy NGÔ THẾ ANH Chúng em - nhóm 5 đã thực hiện bài thiết kế môn học:thông tin

di động

Nội dung thiết kế môn học

1 Số cell thực tế tối thiểu cần phải lắp đặt:

Tần số được sử dụng trong 2G GSM 1800:

Do nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống GSM 1800 có băng thông là 75M z

và độ rộng mỗi kênh là 200 z nên có 374 kênh tần số

374 200

Một cell lục giác được chia thành 6 tam giác đều có diện tích bằng nhau, một tam giác có diện tích được tính như sau:

Vì vậy để phủ sóng hết phần diện tích đã cho ta phải tính toán số cell căn cứ theo chiều dài và chiều rộng của diện tích đã cho như sau:

Trường hợp 1:

Với một cell ta có các kích thước như hình vẽ:

à các cell được sắp xếp như sau:

ùng phủ sóng là hình chữ nhật có chiều rộng 18 km và chiều dài 120 km

- Số cell cần dùng để phủ sóng hết chiều dài 120 km là: (do cứ 2 cell nằm kề nhau có chiều dài là 3R)

ậy theo cách tính toán các thông số trong cell và lắp đặt các cell như trên thì cần

phải có tối thiểu là: 27 x 4 = 108 (cell) để đảm bảo yêu cầu dịch vụ

Trường hợp 2:

ác cell được sắp xếp như sau:

ùng phủ sóng là hình chữ nhật có chiều rộng 18 km và chiều dài 120 km

- Số cell cần dùng để phủ sóng hết chiều rộng 18 km là: (do cứ 2 cell nằm kề nhau có chiều dài là 3R)

3 R   9   cell

- Số cell cần dùng để phủ sóng hết chiều dài 120 km là:

ậy theo cách tính toán các thông số trong cell và lắp đặt các cell như trên thì

cần phải có tối thiểu là: 24 x 4 = 96 (cell) để đảm bảo yêu cầu dịch vụ

Để tiết kiệm chi phí lắp đặt thì phương pháp lắp đặt được ưu tiên là phương pháp

ở trường hợp 2

hưng do trong trường hợp 2 một số vùng trong khoảng A vẫn chưa được phủ sóng, mà khoảng phía trên lại thừa, phương pháp khắc phục theo nhóm đưa ra là kéo toàn bộ các cell dịch xuống phía dưới một khoảng là R/4 để đảm bảo diện tích phủ sóng tối ưu nhất như hình vẽ:

Kết luận: Để tiết kiệm chi phí lắp đặt thì phương pháp lắp đặt được được ưu tiên

là phương pháp ở trường hợp 2 Khi này diện tích được phủ là lớn nhất với số cell cần lắp đặt là ít nhất Và số cell thực tế tối thiểu cần lắp đặt là 96 cell

2.Mẫu sử dụng lại tần số N tốt nhất cho năm đầu tiên:

Theo giả thiết ta có:

- Số người sử dụng dịch vụ năm đầu tiên là:

Cách xếp cell trong trường hợp này là cách xếp cell như trong trường hợp 2

- ưu lượng của một cell là:

540000

5625(Erlangs) 96

cell

cell

T T

N

- Số kênh lưu lượng của một cell là:

GoS = 3% Tra bảng Erlang B

T cell = 5625 (Erlangs) Nc = 5485 kênh

Do số kênh lưu lượng khi chưa sử dụng lại tần số của hệ thống chỉ có 2992 kênh Giả sử chọn mẫu sử lại tần số N=3 thì số kênh lưu lượng lớn nhất trong một cell là:

2992 : 3 = 997 kênh Mà nhu cầu dịch vụ yêu cầu đến 5485 kênh lưu lượng cho một cell Vì vậy hệ thống không thể đáp ứng được chất lượng như yêu cầu

Khi này chỉ số GoS của hệ thống sẽ là:

N c = 997 kênh Tra bảng Erlang B

T cell = 5625 (Erlangs) GoS = 82,279%

Để hệ thống có thể đáp ứng được nhu cầu về dịch vụ của khách hàng với chất lượng tốt nhất nhóm đã đưa ra giải pháp là xem xét chất lượng hệ thống với trường hợp xếp cell thứ 1, nếu không thỏa sẽ thực hiện giảm bán kính phục vụ của cell

* Xét trường hợp xếp cell như trường hợp 1:

- ưu lượng của một cell là:

540000

5000(Erlangs) 108

cell

cell

T T

N

- Số kênh lưu lượng của một cell là:

GoS = 3% Tra bảng Erlang B

Khi này chỉ số GoS của hệ thống sẽ là:

N c = 997 kênh Tra bảng Erlang B

T cell = 4879 (Erlangs)

Với chỉ số GoS như trên thì số cell hiện có không thể đáp ứng được nhu cầu của dich vụ nên phải thực hiện giảm bán kính phục vụ của cell

* Xét bán kính phục vụ của cell là R=1,5 km:

Phương pháp lắp đặt được lựa chọn là phương pháp lắp đặt trong trường hợp 2

ùng phủ sóng là hình chữ nhật có chiều rộng 18 km và chiều dài 120 km

- Số cell cần dùng để phủ sóng hết chiều rộng 18 km là: (do cứ 2 cell nằm kề nhau có chiều dài là 3R)

Vậy số cell cần lắp thực tế tối thiểu cần lắp đặt là: Ncell = 8 x 47 = 376 (cell)

- ưu lượng của một cell là:

540000

1436,17(Erlangs) 376

cell

cell

T T

N

- Số kênh lưu lượng của một cell là:

GoS = 3% Tra bảng Erlang B

T cell = 1436,17 (Erlangs)

Giả sử chọn mẫu sử lại tần số N=3 thì số kênh lưu lượng trong một cell là:

2992 : 3 = 997 kênh Mà nhu cầu dịch vụ yêu cầu đến 1417 kênh lưu lượng cho một cell Vì vậy hệ thống không thể đáp ứng được chất lượng như yêu cầu Do vẫn chưa đáp ứng được GoS như yêu cầu

Khi này chỉ số GoS của hệ thống sẽ là:

N c = 997 kênh Tra bảng Erlang B

Nc = 1417 kênh

Vậy với bán kính phục vụ của cell là: R = 1,5km vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu dich vụ của khách hàng với chất lượng tốt nhất

Phương pháp lắp đặt được lựa chọn là phương pháp lắp đặt trong trường hợp 1

ùng phủ sóng là hình chữ nhật có chiều rộng 18 km và chiều dài 120 km

ậy theo cách tính toán các thông số trong cell và lắp đặt các cell như trên thì cần

phải có tối thiểu là: 7 x 54 = 378 (cell) để đảm bảo yêu cầu dịch vụ

- ưu lượng của một cell là:

540000

1428,57(Erlangs) 378

cell

cell

T T

N

- Số kênh lưu lượng của một cell là:

GoS = 3% Tra bảng Erlang B

T cell = 1428,57 (Erlangs)

Giả sử chọn mẫu sử lại tần số N=3 thì số kênh lưu lượng trong một cell là:

2992 : 3 = 997 kênh Mà nhu cầu dịch vụ yêu cầu đến 1410 kênh lưu lượng cho một cell Vì vậy hệ thống không thể đáp ứng được chất lượng như yêu cầu Do vẫn chưa đáp ứng được GoS như yêu cầu

Nc = 1410 kênh

Khi này chỉ số GoS của hệ thống sẽ là:

N c = 997 kênh Tra bảng Erlang B

T cell = 1428,57 (Erlangs)

* Xét bán kính phục vụ của cell là R=1 km:

Phương pháp lắp đặt được lựa chọn là phương pháp lắp đặt trong trường hợp 2

ùng phủ sóng là hình chữ nhật có chiều rộng 18 km và chiều dài 120 km

- Số cell cần dùng để phủ sóng hết chiều dài 120 km là:

Vậy số cell cần lắp thực tế tối thiểu cần lắp đặt là: Ncell = 12 x 70 = 840 (cell)

- ưu lượng của một cell là:

540000

642,86(Erlangs) 840

cell

cell

T T

N

- Số kênh lưu lượng của một cell là:

GoS = 3% Tra bảng Erlang B

T cell = 642,86 (Erlangs) Nc = 644 kênh

Mẫu sử dụng lại tần số tốt nhất cho năm đầu tiên là:

2992 2992

4, 65 644

Vậy: với bán kính phục vụ của cell là R=1km thì số cell thực tế tối thiểu cần lắp đặt là 840 cell và mẫu sử dụng lại tần số tốt nhất cho năm đầu tiên là: N = 4 Với các xếp cell như trong trường hợp 2

3 Nếu các thông số trên của mạng không đổi thì sau 7 năm, nên chọn mẫu sử dụng lại tần số N là bao nhiêu cho phù hợp? Nếu N = 3 ngay từ năm đầu hoặc sau M năm mà M < 7, hãy tính chỉ số GoS tại năm thứ 7:

Bảng dân số trong vòng 7 năm với tỷ lệ tăng dân số là 1,2%/năm:

cell

cell

T T

N

- Số kênh lưu lượng của một cell là:

GoS = 3% Tra bảng Erlang B

Mẫu sử dụng lại tần số tốt nhất cho năm thứ 7 là:

2992 2992

4, 33 691

Số kênh lưu lượng trong một cell với N=3 là:

2992

997 3

cell

N c = 997 kênh Tra bảng Erlang B

!

Nc

Nc

k k

T

Nc T k

Vậy để tăng Nc thì ta phải giảm số mẫu sử dụng lại tần số N

* Giả sử Nc cố định, để giảm GoS thì ta phải giảm Tcell

Mà Tcell = T / Ncell với T = không đổi ( lưu lượng toàn mạng là không đổi) Vậy muốn Tcell giảm thì cell tăng, tức là phải giảm bán kính phục vụ của cell và tăng số lượng cell cần lắp đặt

Ở câu 3 đề yêu cầu là nếu N = 3 ngay từ năm đầu hoặc sau M năm mà M < 7,

hãy tính chỉ số GoS tại năm thứ 7 và nếu GoS>5% thì đưa ra giải pháp để giảm GoS sao cho GoS<=5%

Do với N=3 là mẫu sử dụng lại tần số nhỏ nhất trong hệ thống GSM 2G nên ta không thể thực hiện việc giảm mẫu sử dụng lại tần số được nữa Vì vậy chỉ còn một giải pháp để giảm GoS trong trường hợp này là giảm bán kính phục vụ của cell và tăng số lượng cell cần lắp đặt

KẾT LUẬN

ua nội dung bài toán trên, ta thấy được tầm quan trọng của việc tính toán các thông số trong cell, cách lắp đặt các cell trên vùng phủ sóng một cách hợp l , khoa học và kinh tế nhất mà vẫn đạt được chất lượng phục vụ yêu cầu của nhà cung cấp dịch vụ

Một vấn đề quan trọng nữa là việc khảo sát, tìm hiểu về tình hình dân cư trong vùng như số dân, tốc độ gia tăng dân số và đặc biệt là số người sử dụng các dịch vụ của nhà cung cấp tăng, giảm như thế nào để có các phương án duy trì, bảo dưỡng

và nâng cấp hệ thống hay thay đổi các thông số trong hệ thống (cụ thể như trong bài toán trên là các chỉ số GoS, mẫu sử dụng lại tần số , hay tăng giảm số lượng cell cần lắp đặt…) một cách hợp l để đảm bảo được chất lượng phục vụ cho người

sử dụng dịch vụ