MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN CONCEPTs OF WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN CONCEPTs OF WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN

CONCEPTs OF WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

4 Khái niệm lưu lượng

Khái niệm điều khiển cuộc gọi

5 Can nhiễu và dung lượng HT

 Khái niệm

I Chức năng cơ bản của một hệ

thống TT di động:

 Thiết lập kết nối dữ liệu (Data

connection) giữa 2 thuê bao hoặc giữa thuê bao di động và một nhà cung cấp dịch vụ.

 Các thuê bao có thể di động được

(Mobility).

 Hỗ trợ chức năng định vị cho các

thuê bao.

 Đảm bảo thuê bao luôn được kết

nối với một trạm thu phát sóng gốc (BTS) trong mạng thông tin tế bào

 Nguyên lý truyền thông di động

MSCMS1

MS2 BTS1

BTS2

 Sơ đồ mạng CDMA 2000 1X (Exp.)

PSTN /PLMN BTS

BSC BTS

BTS

BTS

BSC

IWF AAA

Internet

HA DCN

SMSC HLR/AuC

MSC/VLR

VMS

Radio Access Network RAN

Circuit Core Network CCN

WIN/PPS

MS MS

 P.T truyền sóng ban đầu

 Ý tưởng thiết kế ban đầu:Một hệ thống vô tuyến có thể

phục vụ kết nối cho một khu vực rộng lớn:

 Sử dụng phổ tần số kém hiệu quả

 Khái niệm tái sử dụng tần số

* Khái niệm:

* Khái niệm tái sử dụng (Re-use) tần số trong T.T tế bào:

 Nâng cao dung lượng hệ thống

 Tránh tắt nghẽn trong thông tin

 Tiết kiệm, sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến

* Thực hiện:

 Thay thế 1BTS công suất phát lớn thành nhiều BTS công suất bé hơn.

 Mỗi BTS chỉ phủ sóng cho một vùng với phạm vi nhỏ hơn.

 Các vùng phủ sóng này được bố trí sát nhau và gọi là các tế bào thông tin (Communication Cell).

 Mỗi BTS được gán một nhóm tần số (f1,f2).

 Khái niệm Cluster

 Khái niệm Cluster:

Là nhóm các Cell gần nhau và có

tần số hoàn toàn khác nhau:

• Tổng số các tần số có trong

Cluster bằng với tổng tần số

có được trong toàn hệ thống

• n: số Cell trong một Cluster

gọi là kích thước của Cluster

 Hệ số tái sử dụng tần số R

 Khái niệm Cluster

 Các Cluster khác nhau được đặt tại các vị trí địa lý khác nhau trên toàn miền phủ sóng

 Để thuận tiện cho việc qui hoạch, quản lý và phát triển mạng, Cell có dạng hình lục giác

 Về cơ bản, có 2 cách đặt trạm BTS:

• Tại tâm của Cell

(antenna vô hướng)

• Tại góc của 3 Cell kề

nhau (Antenna có hướng)

 Khái niệm cell và cluster

 Cell hình lục giác nên để các Cluster xếp sát nhau:

2

2 ij j i

 Dải tần số dùng trong một cell bằng 1/n tổng tần số sử dụng trong toàn bộ hệ thống.

đổi  Số Cluster tăng lên dung lượng HT tăng, nhưng nhiễu đồng kênh tăng.

 Ngược lại, nếu n lớn  ít Cluster

và nhiễu đồng kênh bé.

Cần thiết kế N đủ nhỏ để đảm bảo

dung lượng hệ thống cũng như

chất lượng thông tin

 Khái niệm mạng T.T tế bào

 Mô hình chia vùng phủ sóng thành các cell/cluster:

 Mô hình khái niệm về mạng thông tin tế bào:

 Cấu trúc hệ thống TT tế bào

1. Với mỗi trạm gốc

 Phủ sóng một phần của

mạng bằng một trạm vô tuyến gốc

Cấu trúc hệ thống T.T vô tuyến tế bào

 Khái niệm vùng phủ sóng

 Mô hình mạng tế bào thực

 Một ví dụ về vùng phủ sóng trên thực tế của một mạng thông tin di động PLMN:

 Khái niệm Đ.K cuộc gọi

 MS thực hiện trao đổi tin và liên lạc với BTS thông qua cặp tần số:

• Hướng lên (Reverse )

• Hướng xuống (Forward)

 Có 4 loại kênh cơ bản:

• Reverse Control Channel RCC

• Reverse Voice Channel RVC

• Forward Control Channel FCC

• Forward Voice Channel FVC

 Kênh điều khiển thiết lập cuộc gọi và chuyển đến kênh thoại rỗi

 Nhận và phát các thông tin thiết lập cuộc gọi, yêu cầu dịch vụ

 Được giám sát bởi các thuê bao.

MSC

 Điều khiển cuộc gọi

 Mỗi Cell đều có kênh điều khiển.

 Khi mở máy, MS quét tìm các kênh điều khiển, chọn kênh mạnh nhất và giám sát kênh đó.

 Khi MS được gọi, MSC gửi yêu cầu tìm kiếm thuê bao được gọi tới tất

cả BTS Từ đó BTS tiếp tục tìm kiếm thuê bao được gọi thông qua kênh điều khiển xuống FCC.

 Khi TB được gọi nhận được tin, nó xác nhận, gửi tới BTS qua kênh RCC BTS chuyển bản tin này đến MSC.

MSC

 Điều khiển cuộc gọi

 MSC điều khiển BTS kết nối cuộc gọi đến trên một kênh thoại rỗi

 Đồng thời BTS báo hiệu cho MS

để tiến hành kết nối trên kênh thoại rỗi này.

 Tiếp đến, BTS truyền tín hiệu chuông cho MS để đổ chuông.

 Trong quá trình gọi, MSC điều chỉnh công suất của MS để tối

ưu thu/phát tín hiệu.

 MSC điều khiển BTS để chuyển giao cuộc gọi khi MS đi ra khỏi vùng phủ sóng (Hand-off).

MSC

 Điều khiển cuộc gọi

 Khi MS thiết lập cuộc gọi, MS gửi

số nhận dạng của nó và số cần gọi đến BTS thông qua kênh RCC.

 BTS nhận thông điệp này và gửi tiếp đến MSC.

 MSC phân tích yêu cầu, để xem số cần gọi thuộc mạng PSTN hay mạng di động:

a) PSTN, MSC định tuyến cuộc gọi đến tổng đài của mạng PSTN.

b) PLMN, MSC phát tin quảng

bá đến tất cả các BTS, tìm kiếm TB được gọi và kết nối với TB này.

MSC

 Khái niệm Hand-off

 Yêu cầu và đặc điểm của Hand-Off:

 Hand Off đảm bảo cuộc gọi liên tục khi MS di chuyển từ Cell này sang Cell khác.

 MSC chuyển cuộc gọi đến một kênh vô tuyến thuộc một BTS mới.

 Yêu cầu cho Hand Off luôn cao hơn yêu cầu thiết lập cuộc gọi.

 Hand Off không được nhận biết bởi người sử dụng.

 Mức công suất thu tối ưu tại BTS được chỉ định để tiến hành Hand-off, thường: -90~

-100(dBm), tùy thuộc các hệ thống khác nhau.

 ∆ = PRhandoff – P Rminimum usablekhông quá lớn hoặc quá nhỏ

3G BTS

BTS

 Handoff trong hệ thống 1 & 2G

 Cơ sở của việc Hand-Off ở các hệ thống 1G và 2G:

 Hệ thống 1G, cường độ trường đo bởi BTS và được giám sát bởi MSC

 BTS đo cường độ trường của các MS trong Cell thông qua đo tín hiệu của các kênh thoại

 Đồng thời một Receiver khác của BTS chịu trách nhiệm đo cường độ

trường của tất cả các MS thuộc BTS xung quanh

 Dựa vào giá trị đo được, MSC quyết định là tiến hành Hand-Off hay

không ? Thường thì ∆ = 6 ~12 dB

 Các hệ thống 2G, việc Hand Off được sự trợ giúp của MS

 MS luôn đo công suất từ BTS phục vụ và đo công suất từ BTS kế cận, gửi về MSC

 Khi công suất từ BTS kế cận cao hơn công suất từ BTS phục vụ, Hand off xảy ra Thường thì ∆ = 1 ~ 6 dB

 Khi MS di chuyển sang một Cell khác (thuộc MSC khác)  gọi là

Intersystem Hand Off

Handoff Region

 Các dạng Hand-off cơ bản

Scope of Hand-off: Intra-BS, Intra-MSC Handoff

Inter-BS, Intra-MSC Handoff

 Khái niệm lưu lượng (Traffic)

 Mỗi User được cấp một tần số khi có yêu cầu thoại và giải phóng khi kết thúc

 Do đó hệ thống chỉ có thể phục vụ một số lượng lớn thuê bao với số lượng kênh giới hạn (Traffic and Grade of Service)

 Lưu lượng (Traffic) có đơn vị là Erlang

 Một Erlang (1Erl) có nghĩa là lưu lượng được truyền tải bởi một kênh

mà nó hoàn toàn được sử dụng trong suốt thời gian thực hiện đo lưu lượng truyền qua kênh đó

 Công thức về lưu lượng cần thiết cho một User:

Trong đó: µ : Tần suất thực hiện cuộc gọi (số cuộc/đơn vị tgian)

H : Thời gian trung bình thực hiện cuộc gọi

 Tổng lưu lượng cần thiết cho U users là:

H

Aµ = µ

H U

A U

AU = µ = µ

 GOS: tiêu chuẩn đối với chất lượng chuyển mạch (1%)

 Công thức tính ERLANG_B: Thể hiện quan hệ giữa khả năng nghẽn GOS, số kênh C và lưu lượng A:

 Để tiện sử dụng, dựa vào bảng kêt quả để giải bài tìm số kênh cần phục vụ khi đã biết GOS và lưu lượng cần truyền

)(

!

!

0

B k

A C

 Bảng tham chiếu tính Erlang_B

C (Channel)

 Ví dụ tính toán số kênh

 Ví dụ tính toán số kênh cần thiết để phục vụ 100 Users, với mức phục vụ GOS=2% Lưu lượng trung bình cho mỗi người sử dụng là 30m Erl

 Khái niệm Channel Usage

Đảm bảo chất lượng dịch vụ 2

• Mức QoS ở thời điểm thường

• Mức QoS khi có sự cố hệ thống

• Mức QoS cho các dữ liệu bất thường

Mục đích Trunking

8 required E1/Route

 Can nhiễu và dung lượng HT

 Khái niệm Reuse Distance

 Reuse distance, D:

 Tính toán số Cell trong Cluster

 Khái niệm Sector hóa

Advantage:

Disadvantage:

 Khái niệm Sector hóa

Nội dung cần nắm bắt

Khái niệm chung về các hệ thống

Thông tin vô tuyến

Phân tích được điều khiển cuộc gọi

Trong hệ thống di động

Phân tích được cơ chế chuyển giao

Cuộc gọi Hand-off

Phân tích và tính toán được lưu Lượng cần thiết trong hệ thống thông tin

Can nhiễu và dung lượng hệ thống

Phần tiếp theo

Chương Một