Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)

Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

AMMALINE KHAOSAOTH

QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE CHO TỈNH ATTAPEU

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

MÃ SỐ: 60.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2017

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG THẾ NGỌC

Phản biện 1: ………

Phản biện 2: ………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghệ viễn thông thế giới cũng như ở Lào đã chứng kiến những phát triển ngoạn mục trong những năm gần đây Khi mà công nghệ mạng thông tin

di động thế hệ thứ ba 3G chưa đủ để đáp ứng, người ta đã bắt đầu chuyển về công nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần đây

Ở hệ thống di động 4G, đường lên và đường xuống là bất đối xứng Do vậy, một trong hai đường sẽ thiết lập giới hạn về dung lượng hoặc vùng phủ sóng Việc tính toán quỹ đường truyền và phân tích nhiễu không phụ thuộc vào loại công nghệ

sử dụng Mục đích của quy hoạch mạng lưới là để ước lượng số lượng các trạm cần

sử dụng, cấu hình trạm và số lượng các phần tử mạng để dự báo giá thành đầu tư cho mạng Mạng 4G LTE có ưu điểm vượt trội so với 3G về tốc độ, thời gian trễ nhỏ, hiệu suất sử dụng phổ cao cùng với việc sử dụng băng thông linh hoạt, cấu trúc đơn giản nên giá thành giảm Đối với Lào, năm 2008, thành phố Viêng Chăn đã triển khai mạng thông tin di động 3G, đánh dấu ngành thông tin-Viễn thông Lào đi vào thời đại mới, cùng với sự phổ cập của điện thoại di động thông minh Trong thời điểm hiện nay các nhà cung cấp mạng viễn thông tại Lào đang cung cấp mạng 4G chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như: Thủ đô Viêng Chăn, Tp Savanhnaket, Tp Champasak và thành phổ cổ LuangPhaBang Tuy nhiên, một số tỉnh còn lại và tỉnh ATTAPEU thì chưa có đủ điều kiện triển khai do người sử dụng

có hạn chế

Từ những động lực nói trên học viên lựa chọn đề tài: “Quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPEU” làm nội dung nghiên cứu của luận văn cao học Mục

đích nghiên cứu của luận văn là tìm hiểu về sự phát triển của các hệ thống thông tin

di động thế hệ 1, 2 , 3 và 4 đồng thời đã sơ lượt tổng quan của hệ thống thông tin di động thế hệ 4 Luận văn cũng sẽ nghiên cứu cơ sở lý thuyết để tìm hiểu các vấn đề

cơ bản liên quan đến mạng 4G LTE và lý thuyết quy hoạch mạng 4G LTE Mục đích cuối cùng của luận văn là tiến hành quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPEU.

Nội dung luận văn bao gồm:

Chương 1: Tổng quan về mạng hệ thống thông tin di động

Chương này trình bày sự phát triển, những nét đặc trưng và ưu nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ 1, 2, 3 và 4G, Đồng thời sẽ giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ 4G LTE, nêu được tính năng nổi bật và các mục tiêu hướng đến trong tương lai

Chương 2: Kiến trúc mạng 4G LTE và các vấn đề liên quan

Chương này trình bày về kiến trúc mạng 4G LTE và cấu hình kiến trúc hệ thống cơ sở bao gồm các phần tử mạng và các giao diện chuẩn trong kiến trúc tổng quan mạng LTE Ngoài ra còn tìm hiểu về các kỹ thuật truy nhập sử dụng trong LTE Cho biết LTE đã phối hợp nhiều kỹ thuật, trong đó, nó sử dụng kỹ thuật

OFDMA ở đường xuống và sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên

Chương 3: Quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPUE

Trong chương này em sẽ trình bày về mạng viễn thông Lào, tình hình phát

triển và các dịch vụ của các nhà cung cấp mạng viễn thông, nội dung triển khai thử nghiệm kỹ thuật 4G LTE mấy năm vừa qua Khái quát về tỉnh ATTAPEU bao gồm

về vì trí địa lý, về xã hội, về hệ thống giao thông, về kinh tế, thu thập dữ liệu ( diện tích, dân số, số thuê bao…) của tỉnh Nội dung của chương cũng sẽ trình bày khái quát về quá trình quy hoạch mạng 4G LTE và tính toán quy hoạch mạng truy nhập

vô tuyến(cụ thể là tính được số eNodeB) cho tỉnh ATTAPEU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỆ THỐNG THÔNG

TIN DI ĐỘNG

Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và thông tin di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó Cho đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ thế hệ

di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới - thế hệ 4 Trong chương này sẽ trình bày khái quát về các đặc tính chung của các hệ thống thông tin

1.2 Tổng quan về mạng thông tin di động 4G LTE

1.3 Kết luận chương

Chương này trình bày sự phát triển, những nét đặc trưng và ưu nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ 1, 2, 3 và 4G, Đồng thời đã giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ 4G LTE, nêu được tính năng nổi bật và các mục tiêu hướng đến trong tương lai

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ

10 - LTE Advanced đường xuống có thể đạt được trên 1 Gb/s

(chỉ khi S5/S8

là PMIP)

Hình 2.1: Kiến trúc mạng 4G LTE[1]

2.1.2 Các kiến trúc chuyển mạng và tương tác giữa các mạng

2.1.2.1 Chuyển mạng giữa các mạng 4G LTE/SAE

S1-U

Hình 2.3: Kiến trúc chuyển mạng với P-GW trong mạng khách[1]

2.1.2.2 Tương tác và di động với các mạng khác

2.2 Các kỹ thuật truy nhập sử dụng trong LTE

2.2.1 Kỹ thuật đa truy nhập đường xuống OFDMA

2.2.1.1 OFDMA

2.2.1.2 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn đường xuống

Có hai loại cấu trúc khung được định nghĩa cho E-UTRAN:

- Cấu trúc khung loại 1 cho chế độ FDD

- Cấu trúc khung loại 2 cho chế độ TDD

2.2.2 Kỹ thuật đa truy nhập đường lên LTE SC-FDMA

2.2.2.1 SC-FDMA

2.2.2.2 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn đường lên

Bảng 2.3: Các tham số cấu trúc khung đường lên (FDD&TDD)

2.2.2.3 Truyền dẫn dữ liệu hướng lên

Hình 2.17: Phát & thu hướng lên LTE[1]

2.3 Kết luận chương

Chương này đã trình bày về kiến trúc mạng 4G LTE và cấu hình kiến trúc hệ thống cơ sở bao gồm các phần tử mạng và các giao diện chuẩn trong kiến trúc tổng quan mạng LTE Ngoài ra còn tìm hiểu về các kỹ thuật truy nhập sử dụng trong LTE Cho biết LTE đã phối hợp nhiều kỹ thuật, trong đó, nó sử dụng kỹ thuật

OFDMA ở đường xuống và sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên

CHƯƠNG 3: QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE CHO TỈNH

ATTAPEU 3.1 Tổng quan về mạng Viễn thông Lào

Năm 2008, thành phố Viêng Chăn khai trương nghiệp vụ mạng 3G, đánh dấu ngành thông tin-Viễn thông Lào đi vào thời đại 3G, cùng với sự phổ cập của điện thoại di động thông minh, số thuê bao nghiệp vụ 3G ở Lào trong thời gian đó vào khoảng 280 nghìn thuê bao, chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như Thủ đô Viêng Chăn Trong thời điểm hiện nay các nhà cung cấp mạng viễn thông tại Lào đang cung cấp mạng 4G chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như: Thủ đô Viêng Chăn, Tp Savanhnaket, Tp Champasak và thành phổ cổ LuangPhaBang Tuy nhiên, một số tỉnh còn lại thì chưa có đủ điều kiện triển khai do người sử dụng có hạn chế

3.1.1 Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chính của Lào

Các nhà cung cấp dịch vụ mạng thông tin di động chính của Lào được chỉ ra trong bảng 3.1

Bảng 3.1: Các nhà cung cấp dịch vụ mạng thông tin di động chính của Lào STT Tên nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Dịch vụ

1 LTC (Lao Telecommunications company) Fixed, Mobile & Internet

3.1.2 Tình hình phát triển và dịch vụ viễn thông Lào

3.1.3 Các dịch vụ viễn thông đang hoạt động triển khai tại Lào

Các dịch vụ viễn thông đang hoạt động triển khai tại Lào bao gồm:

- Dịch vụ thoại: sử dụng qua mạng 2G, 3G và 4G LTE

- Dịch vụ dữ liệu: qua mạng 3G và 4G bao gồm dịch vụ data, thoại

- Dịch vụ VIDEO IP TV chưa có chính thức

- Các dịch vụ giá trị gia tăng khác…

3.2 Giới thiệu về sự phát triển băng rộng 3G tại Lào

3.2.1 Về mạng lưới

Bảng 3.2: Tổng số Node B doanh nghiệp vùng phủ sóng và tổng số thuê bao 3G đã

triển khai trong thời điểm 3 năm (từ năm năm 2014 – 2016)

Thực tế

đã triển khai được

Kế hoạch Triển

khai được

3.2.2 Triển khai mạng 4G LTE tại Lào

Theo kế hoạch từ Bộ Bưu Chính Viễn thông Lào, mạng 4G sẽ được triển khai

khắp toàn nước vào đầu 2018 Mạng 4G hiện đang là một trong những vấn đề thu hút sự quan tâm chú ý của đông đảo thuê bao di động hiện nay Nhà mạng LTC (Lao Telecommunications company) đã chính thức thử nghiệm dịch vụ 4G vào ngày 26/10/2012, với địa điểm thử nghiệm sóng 4G là thủ đô Viêng Chăn Tại đây, nhà mạng này đã đầu tư gần 80 trạm phát sóng phủ toàn bộ khu vực dân cư của thủ

đô Viêng Chăn để chào đón quốc hội ASEM tại Lào

3.2.3 Nội dung thử nghiệm kỹ thuật 4G LTE

- Đảm bảo khả năng phục vụ tối đa của thiết bị

- Đảm bảo tính tương thích với các hệ thống thiết bị đã có sẵn trong mạng

- Đảm bảo khả năng chuyển vùng/chuyển giao với các hệ thống thiết bị khác nhau và với mạng 2G/3G

- Đảm bảo hiệu suất sử dụng phổ tần cao

- Đảm bảo hệ thống có khả năng bảo mật cao

- Lưu lượng phục vụ tối đa đạt 72 Mbps trên 01 eNode

- Bán kính phủ sóng của công nghệ LTE:

+ Bán kính phủ khu vực nội thành (Độ cao Anten đặt tại trạm là 45m) tối đa là 1.2 km;

+ Bán kính phủ sóng cho khu vực ngoại thành (độ cao của Anten tại trạm là 30m) khoảng cách xa nhất đạt 5 km

3.2.3.1 Kết quả đo kiểm định tính

3.2.3.2 Kết quả đo kiểm định lượng

 Kết quả khảo sát đo được tại trạm: (RSRP -70dB):

- Tốc độ Downlink đạt: 8,9 Mbps - Tốc độ đường Uplink đạt: 216,4 kbps

 Thực hiện cuộc gọi qua Skype đảm bảo tín hiệu và chất lượng tốt cho người

sử dụng:

- Tốc độ Downlink đạt: 630,3 kbps

- Tốc độ đường Uplink đạt: 1,6 kbps

3.3 Giới thiệu về tỉnh ATTAPEU

3.3.1 Khái quát về tỉnh ATTAPEU

3.3.1.1 Về vì trí địa lý

3.3.1.2 Về xã hội

3.3.1.3 Về hệ thống giao thông của tỉnh

3.3.1.4 Về kinh tế

3.3.2 Khái quát về mạng viễn thông tại tỉnh Attapeu

Tại Attapeu các nhà cung cấp mạng viễn thông đã khai trương khá nhiều đơn

- Nhà mạng UNITEL: Star Telecom(Viettel Global) với vốn của công ty 49%, của nhà nưới 51%

Tại tỉnh Attapeu, mạng 4G LTE đang được thử nghiệm vào trong đầu năm

2017, UNITEL: Star Telecom(Viettel Global) đã bắt đầu cho người dùng chuyển đổi SIM từ 3G sang 4G LTE để sử dụng kết nối mới Công nghệ 4G LTE đang được áp dụng là LTE-Advance, có tốc độ download trên lý thuyết đạt khoảng 300 Mbps và upload đạt 42 Mbps, gấp đôi so với chuẩn 4G thông thường

Thử nghiệm thực tế, tốc độ 4G tại Attapeu phụ thuộc nhiều vào thiết bị đầu cuối (loại smartphone, máy tính bảng) và vị trí kết nối Với những smartphone thông thường hỗ trợ mạng 4G Cat3, tốc độ tải xuống ở mức 50 Mbps, ở Cat6 tốc độ lên đến 150 Mbps và ở Cat9 (những máy đời mới nhất), tốc độ có thể lên đến trên

200 Mbps

3.4 Khái quát về quá trình quy hoạch mạng LTE

Quy hoạch mạng LTE cũng bao gồm ba bước : định cỡ hay còn gọi là khởi tạo, quy hoạch chi tiết, vận hành và tối ưu hóa mạng

Hình 3.3: Khái quát về quá trình quy hoạch mạng LTE

3.4.1 Dự báo lưu lượng

 Dự báo số thuê bao :

 Dự báo sử dụng lưu lượng tiếng:

 Dự báo sử dụng lưu lượng số liệu:

 Dự phòng tương lai :

3.4.2 Phân tích vùng phủ

Để quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư, bước tiếp theo ta cần khảo sát các chi tiết: nơi nào cần phủ sóng và các kiểu phủ sóng cần cung cấp cho các vùng này

3.5 Quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPEU

Áp dụng cách thức tính theo quy hoạch vùng phủ và quy hoạch lưu lượng cho tỉnh Attapeu Từ diện tích của tỉnh và bán kính cell được xác định dựa trên quỹ đường truyền ta tính được số eNodeB được lắp đặt trong tỉnh Từ số người sử dụng được ước lượng của tỉnh, kết hợp với MCS, băng thông kênh truyền, dựa trên các công thức tính toán ta xác định được số eNodeB lắp đặt cho tỉnh

3.5.1 Thu thập dữ liệu ( diện tích, dân số, số thuê bao…)

- Thống kê vào năm 2016: Tỉnh Attapeu

- Dân số: 139.600 người

- Diện tích: 10.320 km2

- Số thuê bao: 37,709 thuê bao

- Số thuê bao phát sinh data ( 3G): 21,610 thuê bao

- Tổng số trạm BTS 92, phủ sóng 140/147 bảnchiếm 140 bản(làng) , chiếm 95%

- Tần số: 900 MHz và 1800MHz

- Băng thông: 20 MHz

Diện tích tỉnh Attapeu là 10.320 km2 và với dân số là 139.600 người, mật

độ dân số là 13 người/km2 theo thống kê năm 2016

Bảng 3.4: Diện tích và dân số từng quận/huyện của tỉnh Attapeu

(km2)

Dân số (Người)

3.5.2 Quy hoạch và lựa chọn băng tần triển khai mạng 4G LTE

Ở Attapeu(Lào) các băng tần 900 MHz, 1800 MHz đã được quy hoạch và cấp phép cho mạng GSM, 1900-2200 MHz đã được quy hoạch và cấp phép cho 3G thì WCDMA/HSPA; băng tần 700 MHz đang được sử dụng việc phát sóng truyền hình

- Mô hình Hata - Okumura:

L’= A+Blgf c – 13,821lgh b - a(h m ) + L other

Sau khi tính được kích thước cell, dễ dàng tính được diện tích vùng phủ với chú ý diện tích vùng phủ phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn trạm gốc

Theo mô hình truyền sóng Hata, ta có thể tính được cự ly theo công thức:

 Site vô hướng ngang b, site 2 đoạn ô c, site 3 đoạn ô d, site 6 đoạn ô

Hình 3.4: 4 kiểu site, a) Site vô hướng ngang, b) Site 2 đoạn ô, c) Site 3 đoạn ô và

 Site 2 đoạn ô

Vì diện tích của hình lục giác bằng:

Nên diện tích vùng phủ sóng của các site được tính theo cự ly phủ sóng d như sau:

- Site vô hướng ngang: S site = 2,6 d2

- Site 2 đoạn ô: S site = 1,3 d 2

- Site 3 đoạn ô: S site = 1,95 d 2

- Site 6 đoạn ô: S site = 2,6 d 2

D = R D>>2R D = 2R D = R

CellRadius

d = R

(3.6)(3.5)

Vậy số trạm cần triển khai có thể tính được từ diện tích cần quy hoạch(S plan)như sau:

3.5.3.1 Tính quỹ đường lên cho LTE

Ví dụ: tính quỹ đường lên LTE cho 64kbps với máy thu trạm gốc hai anten

Bảng 3.5: Quỹ đường truyền lên LTE

3 Tổn hao Fi- đơ dB 0 Lfm

4 Suy hao cơ thể của

2 Công suất tạp âm

nhiệt đầu vào máy

5 Dự trữ nhiễu dB 1 Mi 1 -10dB

6 Tỷ số SNR yêu cầu dB -7 Được lấy từ mô phỏng

7 Khuếch đại anten

trạm gốc

dBi

8 Khuếch đại MHA dB 0 GMHA

9 Độ nhạy máy thu dBm -122.4 Pmin = (N + Mi) (dBm) +

3.5.3.2 Tính quỹ đường truyền xuống LTE

Ví dụ: quỹ đường xuống LTE cho 1Mb/s với máy thu trạm gốc hai anten

2 Khuếch đại anten dBi 18 Gb

3 Tổn hao phi đơ + bộ

1 Hệ số tạp âm máy thu dB 7 NF

2 Công suất tạp âm

nhiệt đầu vào máy

7 Tỷ số SNR yêu cầu dB -9 SNRr , từ mô phỏng

8 Độ nhạy máy thu dBm -101.5 Pmin= (N + I) (dBm) + SNRr

9 Khuếch đại anten dBi 0 Gb

10 Tổn hao phi đơ + bộ

3.5.3.3 So sánh quỹ đường truyền của các hệ thống GSM, HSPA, LTE

Bảng 3.7: So sánh quỹ đường lên của các hệ thống

Quỹ đường truyền lên của các hệ thống

Máy phát(đầu cuối di động)

Suy hao cơ thể của MS ở

Công suất tạp âm nhiệt đầu

vào máy thu (dBm)