Nghiên cứu về mạng máy tính không dây

Nghiên cứu về mạng máy tính không dây Nghiên cứu về mạng máy tính không dây Nghiên cứu về mạng máy tính không dây luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy giao hướng dẫn, Tiến sĩ Trịnh Văn Loan đã tận tình chỉ báo và cho em nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô giao trong Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin, Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng sau Đại học và các thầy cô trong Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình dạy bảo và tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn

Do hạn chế về thời gian thực hiện cũng như trình độ, chắc chắn luận văn này sẽ có nhiều sai sót, rất mong được các thầy cô cũng như các bạn có quan tâm tới luận văn góp ý, bổ sung

Hà N ội, tháng 11 năm 2006

Học viên

Kong Sambo

LỜI CẢM ƠN - 1

MỤC LỤC - 2

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT - 7

DANH SÁCH HÌNH VẼ - 11

MỞ ĐẦU - 14

PHẦN I TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY - 15

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ YẾU TỐ KỸ THUẬT TRONG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY - 16

1.1 Giới thiệu về truyền thông không dây - 16

1.2 Các thành phần tổng quát của truyền sóng Rađiô - 17

1.3 Anten - 19

1.4 Trạm cơ sở và trạm di động - 21

1.5 Kênh hoá phổ tần - 21

1.6 Một số quy định cho truyền thông không dây - 24

CHƯƠNG 2 PHÂN BỔ SÓNG RAĐIÔ - 26

2.1 Tái sử dụng tần số - 26

2.2 Chiến lược gán tần số - 29

2.3 Nhiễu và dung lượng hệ thống - 31

2.3.1 Nhiễu kênh chung - 31

2.3.2 Nhiễu kênh lân cận - 35

2.4 Tăng dung lượng hệ thống - 37

2.4.1 Phân chia Cell - 37

2.4.2 Phân khu - 40

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KIỆN TRUYỀN SÓNG RAĐIÔ - 43

3.1 Giới thiệu về truyền sóng Rađiô - 43

3.2 Mô hình truyền không gian tự do - 44

3.3 Ba cơ chế truyền - 46

3.3.1 Tính phản xạ - 47

3.3.2 Tính nhiễu xạ - 48

3.3.2.1 Hình học Fresnel Zone - 48

3.3.2.2 Mô hình nhiễu xạ cạnh dao - 49

3.3.3 Tính tán xạ - 51

3.4 Giảm âm quy mô nhỏ và đa đường - 52

3.5 Giảm âm quy mô lớn - 55

3.6 Kỹ thuật đa dạng - 56

3.7 Bố trí công suất - 57

CHƯƠNG 4 ĐỘ TIN CẬY VÙNG PHỦ SÓNG - 62

4.1 Sự cách mạng của kỹ thuật đánh giá vùng phủ sóng - 62

4.2 Các mô hình tổn hao đường truyền - 65

4.3 Xác định độ tin cậy vùng phủ sóng - 69

PHẦN II MẠNG LAN KHÔNG DÂY - 74

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY - 75

1.1 Mạng LAN không dây là gì? - 75

1.2 Ưu điểm của mạng LAN không dây - 76

1.3 Hoạt động của mạng LAN không dây - 77

1.4 Các vấn đề quan tâm đối với mạng LAN không đây - 78

CHƯƠNG 2 KẾT NỐI MẠNG LAN KHÔNG DÂY - 82

2.1 Điều chế trải phố - 82

2.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS - 83

2.1.2 Trải phổ nhảy tần FHSS - 84

- 85

2.2 Các chuẩn 802.11 - 86

2.2.1 Chuẩn 802.11b - 88

2.2.2 Chuẩn 802.11a - 89

2.2.3 Chuẩn 802.11e - 90

2.3 Kiến trúc cơ bản của IEEE 802.11 - 90

2.3.1 Các thành phần kiến trúc - 90

2.3.2 Mạng đặc biệt Ad-hoc - 91

2.3.3 Mô hình thực tế - 92

CHƯƠNG 3 AN NINH MẠNG LAN KHÔNG DÂY - 94

3.1 Khái niệm an ninh mạng - 94

3.2 Tấn công vào mạng không dây - 96

3.2.1 Các kiểu tấn công - 96

3.2.1.1 Tấn công bị động - 96

3.2.1.2 Tấn công chủ động - 97

3.2.1.3 Kiểu tấn công chèn ép - 98

3.2.1.4 Tấn công theo kiểu thu hút - 99

3.2.2 Các kiểu tấn công cụ thể - 99

3.2.2.1 Bắt gói tin - 100

3.2.2.2 Mạo danh và truy cập trái phép - 102

3.2.2.3 Tấn công từ chối dịch vụ - 103

3.2.2.4 Tấn công cưỡng đoạt điều khiển và sửa đổi thông tin - 104

3.2.2.5 Dò mật khẩu - 106

3.3 Nguyên lý chứng thực và mã hoá trong mạng không dây 108

3.3.1 Khái niệm AAA - 109

3.3.1.1 Chứng thực - 109

3.3.1.2 Phê duyệt - 109

3.3.1.3 Kiểm tra - 110

3.3.2 Mã hoá dữ liệu - 110

3.3.3 Chứng thực bằng địa chỉ MAC - 111

3.3.4 Chứng thực bằng SSID - 112

3.3.5 Chứng thực và mã hoá WEP - 116

3.3.5.1 Phương thức chứng thực WEP - 116

3.3.5.2 Tính riêng tư - 117

3.3.5.3 Vectơ khởi tạo IV - 118

3.3.5.4 Giá trị ICV - 120

3.3.5.5 Cấu trúc khung - 121

3.3.5.6 Thuật toán mã hoá RC4 - 122

3.3.6 Các ưu và nhược điểm của WEP - 125

3.4 Các nguyên lý chứng thực và mã hoá cải tiến - 131

3.4.1 Kiến trúc mạng an toàn - 131

3.4.2 WPA - 132

3.4.3 RADIUS Server - 132

3.4.4 802.1x và EAP - 135

3.4.4.1 Xác thực cổng mạng của 802.1x - 136

3.4.4.2 Giao thức chứng thực mở rộng - EAP - 138

3.4.4.3 Các phương thức chứng thực EAP hỗ trợ - 140

3.4.5 Giao thực toàn vẹn khoá tạm thời - PKIP - 144

3.4.5.1 Tổng quan về PKIP - 144

3.4.5.2 Tính toàn vẹn của thông điệp - MIC - 144

3.4.5.3 Per-Packet Key Mixing - 147

3.4.5.4 Hàm băm - 148

3.4.6 Chuẩn mã hoá tiên tiến - AES - 149

3.4.6.2 Các chế độ hoạt động - 149

3.4.6.3 Chế độ Counter - 150

3.4.6.4 Cơ chế mã hoá và giải mã với AES - 154

3.4.7 Một số nguyên lý khác - 159

3.4.7.1 Kerberos - 159

3.4.7.2 Phương pháp lọc - 163

3.4.7.3 VPN - 164

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHÒNG ĐỘ TIN CẬY VÙNG PHỦ SÓNG - 167

4.1 Mô tả chương trình mô phòng - 167

4.2 Dữ liệu đầu vào và tính toán số liệu - 167

4.3 Giao diện chương trình và đồ thị biểu diễn kết quả - 170

4.4 Đánh giá - 170

KẾT LUẬN - 172

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 175

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

AAA Authentication Authorization

Audit

Chứng thực, phê duyệt, kiểm

tra AES Advanced Encryption Standard Chuẩn mã hoá tiên tiến

BSS Basic Service Set Tập dịch vụ cơ sở

BSSID Basic Service Set Identifier Định danh tập dịch vụ cơ sở CCMP Counter Mode CBC MAC

Protocol

Giao thức tích hợp chế độ Counter và CBC MAC CBC Cipher Block Chaining Phương thức xác thực theo

chuỗi khối Cipher CDMA Code Devision Multiple Access Đa truy cập phân chia theo

mã CSMA/CD Carrier Sense Multiple Acces

with Collision Detection

Đa truy cập cảm ứng sóng mang có kiểm soát xung đột CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access

with Collision Avoidance

Đa truy cập cảm ứng sóng mang có tránh xung đột

DSSS Direct Sequence Spread

Spectrum

Trải phổ chuỗi trực tiếp

Protocol rộng

EAPOW EAP over Wireless EAP trên không dây

ESS Extended Service Set Tập dịch vụ mở rộng

ETSI European Telecommunications

Standard Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông

Châu Âu FCC Federal Communication

Commission

Uỷ bản truyền thông liên

bang FDMA Frequency Devision Multiple

Access

Đa truy cập phân chia theo

tần số FHSS Frequency Hopping Spread

Spectrum

Trải phổ nhảy tần

GPS Geographic Poisioning System Hệ thống định vị địa lý GSM Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu ICV Intergrity Check Value Giá trị kiểm tra tính toàn vẹn IEEE Institute of Electrical and

Electronics Engineers

Viện nghiên cứu kỹ thuật

điện- điện tử IETF Internet Engineering Task Force Nhóm công việc công nghệ

Internet

IPSec Internet Protocol Security Bảo mật giao thức Internet ISM Industrial, Scientific and

Medical

Công nghiệp, khoa học và ý

tế ITU International Liên bang viễn thông Quốc tế

Telecommunication Union

IV Initialization Vector Vectơ khởi tạo

MAC Media Access Control Điều khiển truy cập phương

tiện MIC Message Intergrity Check Kiểm tra tính toàn vẹn thông

điệp MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di

động MSDU Media Access Control Service

Data Unit

Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC

MPDU Media Access Control Protocol

Data Unit

Đơn vị dữ liệu giao thức

MAC OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần

số trực giao PCMCIA Personal Computer Memory

Card International Association

Tổ chức Quốc tế Card nhớ máy tính xách tay PEAP Protected EAP Protocol Giao thức EAP được bảo vệ PKIP Public Key Infrastructure

Protocol

Giao thức hạ tầng khoá công

khái RADIUS Remote Access Dial-In User

Service

Dịch vụ người sử dụng cho việc quay số truy cập từ xa RC4 Rivest Cipher 4 Thuật toán mã hoá WEP

SSID Service Set Identifier Mã định danh dịch vụ

Protocol thời UNII Unlisenced National

Information Infrastructure

Cơ sở hạ tầng thông tin Quốc gia không được cấp phép

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WECA Wireless Ethernet Compatibility Tính tương thích chuẩn

Ethernet không dây WEP Wired Equivalent Protocol Bảo mật tương đương hệ

thống có dây

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Phần I Truyền thống không dây - 15

Hình 1.1: Các thành phần tổng quát của truyền sóng Rađiô - 17

Hình 1.2: So sánh các Anten định hướng và vô hướng - 20

Hình 1.3: Phổ điện tử và các loại bước sóng - 22

Hình 2.1: Một vùng chia thành các cell - 27

Hình 2.2: Quy hoạch cell với kích thước cluster bằng 7 - 29

Hình 2.3: Lớp đầu tiên của các cell đối với kích thước cluster bằng 7 - 34

Hình 2.4: Minh hoạ về phân chia cell - 39

Hình 2.5: Minh hoạ về phân chia cell trong diện tích 3 x 3 kmP 2 P - 40

Hình 2.6: (a) Phân khu 120P o P, (b) Phân khu 60P o P - 41

Hình 2.7: Minh hoạ về cách phân khu 120P o P - 42

Hình 3.1: Giảm âm quy mô nhỏ và quy mô lớn - 44

Hình 3.2: Ranh giới của các Fresnel Zone thành công - 49

Hình 3.3: Minh hoạ về hình học nhiễu xạ cạnh dao - 50

Hình 3.4: Các khâu điều khiển công suất - 59

Hình 3.5: Điều khiển công suất khâu đóng - 60

Hình 4.1: Minh hoạ về việc đánh giá vùng phủ sóng trong hệ thống mạng tế bào hiện đại so với hệ thống truyền thế hệ 1 - 63

Hình 4.2: Hình vẽ của sự tổn hao đường truyền - 65

Hình 4.3: Các phân số của các cung thuộc toàn thể vùng phủ sóng - 72

Hình 4.4: Minh hoạ quan hệ giữa độ tin cậy vùng cell và bán kính cell 73

Phần II Phần Mạng LAN không dây - 74

Hình 1.1: Mô hình phát xạ của một Anten vô hướng - 80

Hình 2.1: Trải phổ chuỗi trực tiếp - 83

Hình 2.3: Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao - 85

Hình 2.4: Một mạng LAN 802.11 tiêu chuẩn - 91

Hình 2.5: Mạng đặc biệt (Ad-hoc) - 92

Hình 2.6: Mạng không dây nối với mạng có dây - 93

Hình 2.7: Kết nối hai mạng có dây. - 93

Hình 3.1: Tấn công kiểu bị động - 97

Hình 3.2: Tấn công theo kiểu chủ động - 97

Hình 3.3: Tấn công theo kiểu chèn ép - 98

Hình 3.4: Tấn công theo kiểu thu hút - 99

Hình 3.5: Phần mềm bắt gói tin Ethereal - 101

Hình 3.6: Phần mềm Netstumbler - 102

Hình 3.7: Hijacking và Modification - 105

Hình 3.8: Chứng thực bằng địa chỉ MAC - 111

Hình 3.9: Chứng thực bằng SSID - 113

Hình 3.10: Mô hình phương pháp chứng thực SSID của 802.11 - 114

Hình 3.11: Các chuỗi xác thực WEP - 116

Hình 3.12: Stream Cipher - 118

Hình 3.13: Sử dụng vectơ khởi tạo IV - 119

Hình 3.14: Tính toán ICV - 120

Hình 3.15: Thêm các bit IV và KeyID - 121

Hình 3.16: Mã hoá RC4 khi truyền đi - 122

Hình 3.17: Giải mã RC4 khi nhận về - 125

Hình 3.18: Một Firewall chứng thực không dây - 131

Hình 3.19: Mô hình chứng thực sử dụng RADIUS Server - 134

Hình 3.20: Quá trình liên kết và xác thức RADIUS Server - 134

Hình 3.21: Chứng thực 802.1x - 137

Hình 3.22: Quá trình trao đổi ba bên chứng thực 802.1x. - 137

22THình 3.23: Chồng giao thức 802.1x - 139

Hình 3.24: Bổ sung thêm trường MIC vào khung dữ liệu - 146

Hình 3.25: Tính toán trường MIC - 146

Hình 3.26: Per-Packet Key Mixing - 148

Hình 3.27: Ví dụ về chế độ counter Mode - 150

Hình 3.28: Dòng các khung đi qua CCMP - 153

Hình 3.29: Khối mã hoá CCMP - 154

Hình 3.30: Định dạng của khối đầu tiên cho CBC-MAC - 154

Hình 3.31: Xây dựng khối đầu tiên cho CBC-MAC - 155

Hình 3.32: Dòng xác thực Kerboros - 160

Hình 3.33: Một WLAN có VPN - 166

Hình 4.1: Tính tích phân xác định theo diện tích S - 169

Hình 4.2: Giao diện chương trình mô phòng độ tin cậy vùng phủ sóng 170

Thế kỷ trước đã mang lại nhiều sự thay đổi trong công nghệ thông tin

và truyền thông từ việc phát minh của những công nghệ điện thoại và quảng

bá đến việc phát minh máy tính cá nhân và mạng Internet Việc truy cập thông tin trên những chiếc máy tính đơn lẻ đã không thể đáp ứng nhu cầu liên kết, trao đổi, chia sẻ thông tin giữa nhiều người Chính vì vậy mà đã hình thành mạng máy tính, đó là sự kết nối của nhiều máy tính trở thành những hệ thống mạng phân cấp phức tạp Bên cạnh nên tảng mạng máy tính hữu tuyến, mạng máy tính không dây ngay từ khi ra đời đã thể hiện nhiều ưu điểm nối bật về

độ linh hoạt, tính đơn giản, khả năng tiện dụng

Nội dung của luân văn gồm có hai phần chính:

Phần I: Truyền thông không dây - Giới thiệu về truyền không dây và một số yếu tố kỹ thuật trong truyền thông không dây, sự phân bổ sóng, điều kiện truyền sóng Rađiô, và độ tin cậy vùng phủ sóng

Phần II: Mạng LAN không dây - Giới thiệu về mạng LAN không dây, kết nối mạng LAN không dây, các vấn đề an ninh trong mạng LAN không dây, và thiết kế một chương trình mô phòng việc tính toán độ tin cậy vùng phủ sóng

P HẦN I: TRUYỀN THÔNG KHÔNG

DÂY

MỘT SỐ YẾU TỐ KỸ THUẬT TRONG TRUYỀN

THÔNG KHÔNG DÂY

Chương này sẽ giới thiệu chung về truyền thông không dây, một số yếu

tố kỹ thuật trong truyền thông không dây, đề cập đến những thành phần không dây, sự kênh hoá phổ tần, và một số quy định cho truyền thông không dây để làm tiên đề cho ba chương tiếp theo

1.1 Giới thiệu về truyền thông không dây [14]

Công nghiệp truyền thông Rađiô ngày càng phát triển do sự cải tiến chế tạo mạch tần số Rađiô, sự tích hợp mạch quy mô lớn, và các công nghệ bổ sung khác làm cho thiết bị Rađiô ngày càng nhỏ, càng rẻ, và càng tin cậy Từ những kỹ thuật chuyển mạch số đơn giản đến việc triển khai quy mô lớn làm cho các mạng truyền thông Rađiô có đủ khả năng và dễ sử dụng

Sự phát triển của truyền thông không dây đã và đang cải tiến thêm các chức năng và thay thế cơ sở hạ tần mạng trước đây Từ các hệ thống cục bộ đến hệ thống điều khiển ở xa, bên trong nhà hàng ăn và ở khắp nơi trong sân bãi công cộng, v.v ta có thể truy cập các kho thông tin trung tâm và việc truyền thông trực tiếp giữa các người sử dụng và giữa các thiết bị như điện thoại tế bào, các trang nhớ, và các máy PDA, làm cho ngành thương mại không dây bắt đầu cạnh tranh nhau về hệ thống trao đổi này trên thế giới hiện tại của chúng ta

1.2 Các thành ph ần tổng quát của truyền sóng Rađiô [7]

Trước hết, không dây chỉ có hai thành phần chính, là Anten và thiết bị không dây Một mạng không dây không phải là một mạng độc lập Ví dụ một mạng LAN không dây được tạo ra từ các điểm truy cập, các Anten và các PC Card không dây Một kết nối mà là không dây thật là kết nối giữa Anten và

PC Card Điểm truy cập được kết nối cơ sở hạ tầng mạng có dây, và sau đó điểm truy cập kết nối dây vào Anten

Một tín hiệu được xử lý như thế nào trong khi truyền ? phần này minh hoạ các thành phần Rađiô chỉ ra quá trình một tín hiệu xuất phát từ nguồn đến đích

Hình 1.1 Các thành phần tổng quát của truyền sóng Rađiô

Mỗi một hộp trong hình 1.1 này biểu diễn toàn thể hệ thống con của Rađiô, mỗi hộp là rất phức tạp nhưng được đơn giản hoá để biểu diễn chức năng của chúng Chức năng của mỗi hộp này, theo hệ thống từ gốc của tín hiệu đến đầu ra của bộ thu, có thể được mô tả tóm tắt như sau:

micrô mã hoá các sóng âm thanh tương tự sang các sóng điện tương tự hoặc

nó có thể là một bộ chuyển đổi tương tự - số của CDMA phức tạp Điều chính phải nhớ là tín hiệu gốc thường được thay đổi hoặc mã hoá trước khi nó được đưa vào bộ điều chế

2 Bộ điều chế phát: hộp bộ điều chế thực hiện sự điều chế sóng mang

3 Bộ khuếch đại phát: Sau khi tín hiệu được điều chế, nó được khuếch đại để có thể phát ra đủ công suất điện đi đến Anten thu

4 Cáp bộ phát: Anten thường được trèo lên một khoảng cách xa từ phần còn lại của Rađiô, ví dụ bên ngoài toà nhà nhiều tầng để có truyền thông tốt Nó tạo ra việc mang tín hiệu từ bộ khuếch đại đến Anten, giống như một kết nối dây bình thường

5 Anten phát: Mục đích của một Anten là để chuyển đổi tín hiệu điện sang các sóng Rađiô và ngược lại Anten là một trong các hệ thống con đơn giản nhất của một Rađiô tại vì hầu hết các Anten là các thiết bị tích cực, cũng

có một số lượng lớn của kỹ thuật về việc thiết kế Anten

6 Sự truyền không dây: Điện thế điện áp dao động trong Anten phát sinh một trường điện dao động giữa Anten và mặt phẳng đất Trường điện dao động tạo ra một trường từ dao động, các trường từ tạo ra các trường điện bổ sung và sóng truyền xa từ Anten

7 Anten thu: Tương tự với Anten phát, Anten thu chuyển đổi các sóng Rađiô trở về một tín hiệu điện

8 Bộ lọc kênh thu: Mặc dù các Anten được thiết kế và điều chỉnh cho một tần số xác định, chúng vẫn nhận năng lượng EM từ toàn thể phổ Hầu hết các thành phần điện được thiết kế để hoạt động tại một dải tần xác định và chúng không xử lý tốt với các tần số nằm ngoài dải này này Với lý do này tín

hiệu thu bị lọc để chỉ cho phép các tần số mong đợi chuyển tới các thành phần

bộ thu kế tiếp

9 Cáp thu: Cũng tương tự như cáp bộ phát Trên phần cuối bộ phát tín hiệu được khuếch đại trước khi ra chuyển mạch chính của bộ phát và đi vào cáp

10 Bộ khuếch đại thu: Tín hiệu thu thường rất yếu và phải được khuếch đại trước khi nó được xử lý bởi các thành phần bộ thu Một số thiết kế

bộ thu, để bộ khuếch đại hoặc bổ sung thêm một bộ khuếch đại trước cáp và rất gần Anten để tăng thế tín hiệu thu làm cho sự tổn hao cáp không thể tiêu tan tín hiệu đi từ Anten đến bộ thu

11 Bộ giải điều chế thu: Phân tách tín hiệu điều chế mã hoá gốc từ tín hiệu mang Trên một tín hiệu sạch, đầu ra của bộ điều chế thu biểu diễn đầu vào từ bộ điều chế phát

12 Bộ giải mã thu: giải mã tín hiệu giải điều chế để có một sự biểu diễn tín hiệu đầu vào gốc

Mô hình truyền lan của một Anten xác định vùng phủ sóng của nó Một Anten vô hướng phát công suất theo tất cả các hướng, trong khi đó, Anten định hướng tập trung hầu hết năng lượng theo một hướng Hình 1.2 minh hoạ

phát của một máy phát vô tuyến Hầu hết các thiết bị mạng không dây hoạt động tại công suất dưới 5W

Hình 1.2 So sánh các Anten định hướng và vô hướng

Một Anten định hướng có độ tăng ích (hệ số khuếch đại) lớn hơn so với loại Anten vô hướng và có khả năng truyền lan tín hiệu điều chế xa hơn do nó hội tụ công suất theo một hướng Độ tăng ích phụ thuộc vào sự định hướng của Anten Một Anten vô hướng có độ tăng ích bằng 1, nghĩa là nó không tập trung công suất theo một hướng cụ thể nào Một Anten định hướng tăng độ tăng ích (khuếch đại) tín hiệu theo các hướng nào đó Như vậy, việc kết hợp công suất phát và độ tăng ích của một Anten xác định khoảng cách mà tín hiệu sẽ lan truyền Các truyền dẫn xa yêu cầu các công suất cao hơn và các

mô hình phát xạ định hướng Với các mạng không dây, các tín hiệu này có tín hiệu tương đối hẹp, thường là 1W hoặc thấp hơn Hầu hết các mạng LAN không dây sử dụng các Anten vô hướng

1.4 T rạm cơ sở và trạm di động [7]

Các trạm cơ sở thường là các trạm cố định (như một tháp điện thoại tế bào) truyền thông với nhiều trạm di động Có ba viễn cảnh cơ sở cho những truyền thông giữa các trạm di động và các trạm cơ sở, đó là: từ trạm cơ sở đến trạm cơ sở, từ trạm cơ sở đến di động, và từ di động đến di động (ngang hang

- peer to peer) Các trạm cơ sở thường là điểm tổng hợp cho nhiều trạm di động Trạm cơ sở cũng thường là một Gateway cho các trạm di động để đi đến một mạng có dây truyền thông Một số ví dụ về các trạm cơ sở gồm có:

• Tháp điện thoại tế bào (Cellular Phone Tower): Kết nối nhiều điện thoại di động với các mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN)

• Điểm truy cập cho mạng LAN không dây: Kết nối các máy tính

khác nhau với một mạng Ethernet có dây truyền thông

Hình 1.3 Phổ điện tử và các loại bước sóng

Phần quan trọng nhất của toàn thể phổ cho truyền thông không dây là phổ RF (Tần số rađiô) gồm có một khúc lớn của phổ vi sóng Để tránh lộn xộn trong truyền thông không dây, cơ quan chỉnh phủ sẽ quy định việc sử dụng các tần số Trong nước Mỹ, FCC (Federal Communication Commission)

và NTIA (National Telecommunication and Information Administration) quy định việc sử dụng phổ RF và phân chia phổ RF thành các dải tần gán cho các kiểu xác định của các dịch vụ, như Tivi quảng bá và việc sử dụng điện thoại

tế bào Sau đó các dải tần này được phân chia thành các khối hoặc kênh riêng phân phối hoặc bán cho những khách hàng cá nhân Phần khác của phổ thường được sử dụng trong truyền thông không dây

• Kênh hoá : Tất cả truyền thông RF yêu cầu có một đoạn nhỏ của toàn thể phổ RF để truyền tín hiệu của chúng Các đoạn riêng này của phổ được gọi là kênh Để cho phép truyền nhiều tín hiệu đồng thời thì các kênh khác nhau được gán với các tần số khác nhau Kiểu đa truy cập này được gọi

là đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) FDMA là kiểu chung nhất của

đa truy cập sử dụng trong truyền thông RF

Tất cả các hệ thống sử dụng một kênh truyền thông để truyền thông tin

từ máy nguồn tới máy đích Các mạng Ethernet có thể sử dụng đôi dây xoắn hoặc cáp đồng trục Các mạng không dây sử dụng không gian như là một phương tiện truyền

• Băng thông kênh: Các kênh được đặt tên bởi tần số trung tâm của

chúng nhưng chúng chứa một dải tần, trên và dưới tần số trung tâm Đây được quy về băng thông kênh Băng thông của một kênh dựa trên nhiều yếu tố như tần số và công nghệ điều chế nhưng về tổng quát thì càng nhiều thông tin truyền trên kênh thì băng thông kênh càng rộng

Một kênh có một chiều rộng Sóng mang là yếu tố xác định chính cho tần số của kênh, rõ hơn nữa tần số tức thời của tín hiệu kết quả phân biệt nhau

từ một thời điểm đến một thời điểm khác dựa trên tần số sóng điều chế Do

đó, băng thông kênh là khoảng tối đa mà tín hiệu dao động từ tần số trung tâm

• Mở rộng số lượng kênh: Phổ RF trở thành một sản phẩm rất giá trị

Với nhiều và càng nhiều người sử dụng đòi hỏi nhiều và càng nhiều dịch vụ khác nhau, ta nhanh chóng sử dụng tất cả các kênh có thể sử dụng được Việc

truyền thông không dây Một trong những cách đơn giản nhất để mở rộng số lượng kênh là bằng cách tái sử dụng các tần số

• Đa truy cập: Đa truy cập là một nhóm kỹ thuật cho phép nhiều

người sử dụng truy cập mạng đồng thời

1.6 Một số quy định cho truyền thông không dây [7]

Một số loại sóng, đặc biệt là sóng vô tuyến, có nhiều khả năng can nhiễu với các dịch vụ khác sử dụng cùng các tần số Một máy phát đang khai thác trên các tần số HF (10-100MHz) có thể nghe được trên khắp thế giới Còn các truyền dẫn vi ba cự lý ngắn khai thác trên cùng tần số phải cách nhau một khoảng cách hợp lý Khả năng xung đột và can nhiễu yêu cầu sự phối hợp giữa những người sử dụng

Các tổ chức như các uỷ ban thể lệ tần số quốc tế giải quyết các phần của phổ tần có khả năng can nhiễu toàn cầu Các tố chức quản lý khu vực chịu trách nhiệm điều khiển các phần phổ tần xác định trong các nước của họ Các

tổ chức này chỉ quan tâm đến phần phổ tần vô tuyến (dưới khoảng 100GHz),

mà không đề ý đến các tần số ánh sáng và cao hơn

Việc kiểm soát những người sử dụng phổ tần vô tuyến tức là quy định các tần số mà họ sử dụng, công suất phát và cấu hình vật lý của thiết bị và Anten Thông thường điều này có nghĩa là tổ chức thể lệ cấp một giấy phép cho người sử dụng, với các đặc điểm kỹ thuật khai thác chính xác mà luôn luôn phải tuân theo Việc xin và đạt được giấy phép, xây dựng một hệ thống

truyền dẫn có thể chấp nhận được, tuân thủ và gia hạn lại giấy phép hàng năm đều được cộng vào giá thành khai thác một thiết bị thông tin không dây

Tuy nhiên, một vài phần của phổ tần được dành cho việc sử dụng các máy phát công suất thấp (< 1 w) Các tần số trong các phần như vậy có thể được sử dụng mà không cần giấy phép, miễn là chúng ta chỉ sử dụng thiết bị được phép và không được thay đổi thiết bị

Nhưng vấn đề ở đây là can nhiễu thông thường Nếu không có giấy phép, thiết bị của chúng ta có thể sẽ bị can nhiễu Người sử dụng phải lựa chọn giữa việc trả tiền cho một khoảng phổ tần riêng hoặc dùng chung khoảng phổ tần này và nhận các kết quả truyền tin không mong muốn

PHÂN BỔ SÓNG RAĐIÔ

Chương này sẽ trình bảy về tái sử dụng tần số, chiến lược gán tần số, nhiễu và dung lượng hệ thống, đề cập đến nhiễu kênh chung, nhiễu kênh lân cận, hai kỹ thuật tăng dung lượng hệ thống gồm có kỹ thuật phân chia cell và

kỹ thuật phân khu [14]

2.1 Tái sử dụng tần số

Phổ tần Rađiô là một sản phẩm có giới hạn, nên các cơ quan phải hạn chế thêm số lượng phổ RF cho ngành điện thoại di động Số lượng bị hạn chế của sự phân bổ phổ đã bắt buộc các nhà thiết kế tạo ra hướng tiếp cận tế bào:

sử dụng nhiều Anten (các trạm cơ sở) để mở một vùng địa lý, mỗi trạm cơ sở

mở một vùng hình tròn xấp xỉ nhau được gọi là một cell Hình 2.1 cho biết cách mà một vùng lớn được chia thành bảy cell nhỏ hơn (xấp xỉ bằng lục giác) Việc này cho phép các trạm cơ sở khác nhau sử dụng cùng các tần số cho các kết nối truyền thông miễn là chúng được ngăn cách bởi một khoảng cách đầy đủ Việc này được gọi là tái sử dụng tần số, và cho phép hàng nghìn người sử dụng điện thoại di động trong một vùng dùng chung các kênh Có một khía cạnh quan trọng thứ hai đối với khái niệm tế bào Đối với một trạm

cơ sở mở một vùng nhỏ hơn, các điện thoại di động cần ít công suất truyền để

đi đến một số trạm đó, việc giảm đi sự tiêu thụ công suất của các điện thoại di động là rất khó đánh giá

Hình 2.1 Một vùng chia thành các cell

Để hiểu được về khái niệm tái sử dụng tần số, ta giả sử rằng một hệ thống tế bào có tổng số lượng kênh có thể sử dụng được là S Nếu mỗi cell được phân bổ theo một nhóm k kênh (k < S), và nếu S kênh được phân chia giữa N cell vào các nhóm kênh duy nhất và không bị tách rời ra, và mỗi cell

có cùng số lượng các kênh thì tổng số lượng kênh Rađiô có thể được tính như sau:

N cell sử dụng chung một tập đầy đủ các tần số có thể sử dụng được, gọi là cluster, nếu một cluster được tái tạo M lần trong hệ thống, thì tổng số lượng các kênh C có thể được sử dụng để làm một tiêu chuẩn đo lường dung lượng và được tính như sau:

Thừa số N là kích thước cluster thường có giá trị là 4, 7 hoặc 12 Một kích thước cluster lớn cho biết là tỷ lệ giữa bán kính cell và khoảng cách giữa

là các cell kênh chung được định vị càng gần nhau nhiều Giá trị của N là một hàm có quan hệ với số lượng nhiễu mà một trạm di động hoặc trạm cơ sở có thể chịu đựng trong khi duy trí một chất lượng đầy đủ của sự truyền thông Từ một điểm nhìn thiết kế, giá trị có thể có nhỏ nhất của N là cần để tăng dung lượng trên một vùng phủ sóng cho trước Thừa số tái sử dụng tần số của một

hệ thống tế bào được tính là 1/N từ khi mỗi cell trong một cluster chỉ được gán 1/N của tổng số kênh có thể sử dụng được trong hệ thống

Nếu hai đơn vị di động kết nối đến các trạm cơ sở tương ứng tại cùng một tần số (hoặc tổng quát hơn, là kênh), sự can nhiễu giữa chúng, được gọi

là nhiễu kênh chung (co-channel) Do đó, có một sự cân bằng (trade-off) giữa tái sử dụng tần số và chất lượng tín hiệu, và một vấn đề lớn của việc cố gắng này đã dẫn đến các kỹ thuật gán tần số để làm sự cân bằng này Chúng dựa trên ý tưởng của sự phân nhóm (clustering), và sự bố trí các cell vào các cluster địa lý cục bộ

Hình 2.2 cho biết cách mà các cluster của bảy cell (mỗi cell phân bổ một trong bảy tập con kênh loại trừ lẫn nhau) được sử dụng để mở một vùng lớn, chú ý là việc bố trí các cluster tăng tối đa khoảng cách tái sử dụng - khoảng cách giữa hai cell nào đó sử dụng cùng tập con tần số Việc tăng khoảng cách tái sử dụng có hiệu quả về việc giảm đi nhiễu kênh chung

Hình 2.2 Quy hoạch cell với kích thước cluster bằng 7 Số trong mỗi cell chỉ tập con của các kênh phân bổ cho cell Các kích thước cluster khác là

4,7, hoặc 12 cũng có thể được sử dụng

Có hai hướng tiếp cận bổ sung vào phân bổ sóng, thứ nhất là phân chia cell (cell splitting): chia một cell thành bảy cell (và điều chỉnh mẫu tái sử dụng), một nhà cung cấp dịch vụ tế bào có thể tăng dung lượng trong các vùng có nhu cầu cao Thứ hai là phân khu (sectoring): thay vi dùng một Anten

vô hướng đơn để mở một cell, một hướng tiếp cận này là phải phân khu cell thành NR s R vùng, mỗi vùng được phục vụ bởi một Anten Chú ý là cả hai hướng tiếp cận tăng tốc độ chuyển giao giữa các cell (handoff) và do đó yêu cầu có

sự cập nhật tương tránh về việc quản trị mạng

2.2 Chiến lược gán tần số

Để sử dụng hiệu quả phổ Rađiô, một sơ đồ tái sử dụng tần số thích hợp mang mục đích tăng dung lượng và giảm thiểu nhiễu theo yêu cầu Các chiến

động Việc lựa chọn chiến lược gán tần số tác động đến hiệu năng của hệ thống, đặc biệt là đối với bao nhiều cuộc gọi được quản lý khi một người sử dụng di động được chuyển từ một cell sang một cell khác

Trong chiến lược gán kênh cố định, mỗi cell được phân bổ một tập xác định trước của các kênh thoại Một số cuộc gọi trong cell chỉ được phục vụ bởi các kênh chưa được sử dụng trong cell đặc biệt đó Nếu tất cả các kênh trong cell đó đang được sử dụng thì cuộc gọi bị ngăn trở (blocked) và nhà thuê bao không nhận được dịch vụ Nhiều sự khác biệt của chiến lược gán kênh tồn tại Trong một hướng tiếp cận có tên là chiến lược mượn (borrowing), một cell được phép mượn các kênh từ một cell hàng xóm nếu tất

cả trong các kênh của chính nó đang được sử dụng Trung tâm chuyển mạch

di động (MSC) giám sát các thủ tục mượn đó và đảm bảo rằng việc mượn một kênh không phá vỡ hoặc can nhiễu với một số cuộc gọi trong quá trình liên tục của cell cho mượn

Trong chiến lược gán kênh động, các kênh thoại không được phân bổ đến các kênh khác thường xuyên Thay vì đó, mỗi lần một yêu cầu cell được tạo ra, trạm cơ sở phục vụ yêu cầu một kênh từ MSC Sau đó chuyển mạch phân bổ một kênh đến cell đã yêu cầu theo một thuật toán mà giải thích đến

sự có khả năng xảy ra về blocking tương lai trong cell, tần số sử dụng của kênh thành viên, khoảng cách tái sử dụng của kênh, và các hàm chi phí khác

2.3 Nhiễu và dung lượng hệ thống

Nhiễu là yếu tố hạn chế chính trong hiệu năng của các hệ thống Rađiô

tế bào Những nguồn nhiễu bao gồm: do một di động khác trong cùng một tế bào, một cuộc gọi tiếp tục hoạt động trong một tế bào hàng xóm, các trạm cơ

sở khác hoạt động trong cùng một dải tần số, hoặc một số hệ thống không là

tế bào khác tình cờ lọt qua năng lượng vào trong dải tần số tế bào Trên các kênh điều khiển, nhiễu dẫn đến những cuộc gọi bị bỏ qua và ngăn trở (missed and blocked) do các lỗi trong tín hiệu số Nhiễu rất xấu xảy ra trong các vùng

ở thành phố, do tầng nhiễu RF càng lớn, số lượng lớn của các trạm cơ sở và di động Nhiễu đã được nhận biết như sự tắc nghẽn chính trong việc tăng dung lượng và những cuộc gọi bị bỏ qua Hai kiểu chính của nhiễu là nhiễu kênh chung (co-channel) và nhiễu kênh lân cận (adjacency channel)

2.3 1 Nhiễu kênh chung

Tái sử dụng tần số ngụ ý là trong một vùng phủ sóng cho trước có nhiều cell sử dụng cùng một tập của các tần số Các cell này được gọi là các cell kênh chung, và nhiễu giữa các tín hiệu từ các cell này được gọi là nhiễu kênh chung Không giống như tạp nhiễu nhiệt mà có thể giải quyết bằng việc tăng tỷ lệ tín hiệu-nhiễu (S/N), nhiễu kênh chung không thể giải quyết bởi chỉ đơn giản tăng công suất phát của một bộ phát Tại vì việc tăng công suất phát

sẽ tăng nhiễu đến các cell kênh chung hàng xóm Để giảm nhiễu kênh chung, các cell kênh chung phải được tách ra một cách vật lý bằng một khoảng cách tối thiểu để có sự cách ly đầy đủ cho việc truyền

nhiễu kênh chung là độc lập về công suất truyền và trở nên một hàm bán kính

của cell (R), và khoảng cách đến tâm của kênh chung gần nhất (D) Bởi tăng

tỷ lệ của D/R, sự tách ra không gian giữa các cell kênh chung liên quan đến khoảng cách trung bình của một cell cũng tăng Do đó nhiễu bị giảm đi từ sự cách ly cải tiến của năng lượng RF từ cell kênh chung Tham số Q, gọi là tỷ lệ tái sử dụng kênh chung, liên quan đến kích thước cluster Đối với một lục giác, ta có:

Cho iR 0 R là số lượng các cell can nhiễu kênh chung Sau đó, tỷ lệ tín hiệu nhiễu (S/I hoặc SIR) cho một bộ thu di động theo dõi một kênh chuyển tiếp

Trong đó S là công suất tín hiệu mong muốn từ trạm cơ sở mong muốn

và IR i R là công suất nhiễu ảnh hưởng bởi trạm cơ sở can nhiễu kênh chung thứ i

Nếu biết được các mức tín hiệu của các cell kênh chung, thì tỷ lệ S/I cho kết nối chuyển tiếp có thể tìm được sử dụng phương trình (2.4)

Những tiêu chuẩn đo lường truyền trong một kênh Rađiô di động chỉ rằng cường độ tín hiệu thu trung bình tại một số điểm suy yếu bởi luật công suất của khoảng cách về sự ngăn cách giữa một bộ phát và bộ thu Cống suất thu trung bình PR r R tại một khoảng cách d từ Anten phát xấp xỉ bằng:

là khoảng cách của đối tượng can nhiễu thứ i từ di động thì công suất thu tại một di động cho trước do cell can nhiễu thứ i sẽ tương ứng với (DR i R)P

-n

P Số mũ tổn hao đường truyền thường có tầm truyền đạt giữa 2 và 4 trong các hệ thống

tế bào ở thành phố Khi công suất truyền của mỗi trạm cơ sở là tương đương nhau và số mũ tổn hao đường truyền giống nhau ở toàn thể vùng phủ sóng thì S/I cho một di động xấp xỉ bằng:

Chỉ tính đến lớp thứ nhất của các cell can nhiễu, nếu tất cả các trạm cơ

sở can nhiễu ở một khoảng cách bằng nhau từ trạm cơ sở mong muốn và nếu khoảng cách này tương đương với khoảng cách D giữa các tâm cell, thì phương trình (2.7) trở thành:

Khi di động đang ở ranh giới cell (A), nó trải qua nhiễu kênh chung với trường hợp tồi nhất trên kênh chuyển tiếp Những khoảng cách đánh dấu giữa

di động và các cell kênh chung khác nhau dựa trên những phép tính xấp xỉ tạo

ra cho việc phân tích đơn giản

Từ hình 2.3, nó có thể được xem như là một cluster 7 cell, với đơn vị di động tại ranh giới cell, di động có khoảng cách D - R từ hai cell can nhiễu kênh chung gần nhất và xấp xỉ bằng D + R/2, D, D – R/2, và D + R từ các cell can nhiễu khác trong lớp thứ nhất Sử dụng phương trình (2.8) và giả sử n = 4,

tỷ lệ tín hiệu nhiễu cho trường hợp tồi nhất có thể xấp xỉ bằng:

E (Q2-1)4 +

(Q+0.5)4 + (Q-0.5)4 (Q2-0.25) +

1

Q4

E A

(2E.1E0)

2.3 2 Nhiễu kênh lân cận

Nhiễu ảnh hưởng từ các tín hiệu kề cận nhau trong tần số với tín hiệu mong muốn được gọi là nhiễu kênh lân cận (adjacent channel) Nhiễu kênh lân cận là kết quả từ những bộ lọc của bộ thu không tốt, cho phép các tần số

kênh lân cận đang phát trong một tầm truyền đạt rất gần đến một bộ thu của nhà thuê bao, trong khi bộ thu mong muốn thu một trạm cơ sở trên một tần số mong muốn Đây được gọi là tác động gần-xa (near-far), nơi mà một bộ phát bên cạnh (có thể khác kiểu, sử dụng bởi hệ thống tế bào) bắt giữ bộ thu của nhà thuê bao Lần lượt, tác động near-far xảy ra khi một di động gần sát một trạm cơ sở phát trên một kênh gần với một kênh khác sử dụng bởi một di động yếu kém Trạm cơ sở có thể gặp sự khó khăn trong việc phân biệt người

sử dụng theo mong muốn mà ảnh hưởng bởi di động kênh lân cận

Nhiễu kênh lân cận có thể được giảm thiểu bằng việc lọc cẩn thận và sự gán kênh Từ khi mỗi cell chỉ được cho bởi một phân số của các kênh có thể

sử dụng được, một cell không cần được gán cho các kênh mà tất cả đều kề cận nhau trong tần số Bởi giữ sự ngăn cách tần số giữa mỗi kênh trong một cell cho trước càng lớn, thì nhiễu kênh lân cận có thể bị giảm bớt đáng kể Do vậy thay vi gán các kênh mà tạo ra một dải các tần số lân cận trong một cell đặc biệt, thì các kênh được phân bổ như sự ngăn cách tần số đó giữa các kênh trong một cell đã cho được tăng tối đa Bởi gán tuần tự các kênh thành công trong dải tần vào các cell khác nhau, nhiều sơ đồ phân bổ kênh có thể ngăn cách các kênh lân cận trong một cell nhiều bởi các băng thông N kênh, mà N

là kích thước cluster Một số sơ đồ phân bổ kênh cũng bảo vệ một nguồn thứ yếu của nhiễu kênh lân cận bởi tránh sử dụng các kênh lân cận trong những cell site hàng xóm

Nếu thừa số tái sử dụng tần số nhỏ, sự ngăn cách giữa các kênh lân cận

có thể không đủ để giữ mức nhiễu kênh lân cận trong các giới hạn có thể chịu được Ví dụ nếu di động ở khoảng cách 20 lần gần trạm cơ sở so với một di

động khác, tỷ lệ tín hiệu nhiễu cho di động yếu kém (trước khi có sự lọc của

2.4 Tăng dung lượng hệ thống

Do nhu cầu cho dịch vụ không dây tăng lên, số lượng các kênh gán cho một cell trở nên không đủ để cung cấp số lượng yêu cầu của người sử dụng Tại điểm này, các kỹ thuật thiết kế tế bào là cần thiết nhằm cung cấp càng nhiều kênh trong một vùng phủ sóng đơn vị Các kỹ thuật như phân chia cell, phân khu, và các hướng tiếp cận vùng phủ sóng khác được sử dụng trong thực hành để mở rộng dung lượng của các hệ thống tế bào Phân chia Cell cho phép tăng dung lượng theo bậc của hệ thống tế bào Phân khu sử dụng các Anten định hướng để điều khiển nhiễu và tái sử dụng tần số của các kênh Trong khi phân chia cell tăng số lượng các trạm cơ sở để tăng dung lượng, phân khu dựa trên việc định vị Anten của trạm cơ sở để cải tiến dung lượng bởi giảm đi nhiễu kênh chung Hai kỹ thuật cải tiến dung lượng nổi tiếng sẽ

được trình bảy chi tiết hơn

2.4.1 Phân chia Cell

Phân chia Cell là một quá trình chia nhỏ một cell tắc nghẽn thành các cell nhỏ hơn, mỗi một cell nhỏ có một trạm cơ sở của chính nó và sự giảm tương ứng về độ cao Anten và công suất phát Phân chia Cell tăng dung lượng của một hệ thống tế bào từ khi nó tăng số lượng thời gian các kênh tái sử

bởi cải đặt các cell nhỏ (microcell) hơn giữa các cell tồn tại thì dung lượng tăng lên do số lượng bổ sung của các kênh trong một vùng đơn vị

Tưởng tượng, nếu mọi cell trong hình 2.4 được giảm bớt đi bằng cùng một cách này, thì các bán kính của mọi cell bị cắt đi một nửa Để mở toàn thể vùng phủ sóng với các cell nhỏ hơn thì phải biến đổi xấp xỉ bằng 4 lần do càng nhiều cell được yêu cầu Việc này có thể được giải thích đơn giản bởi tính đến một vòng tròn có bán kính R Vùng mở bởi một vòng tròn này là 4 lần lớn hơn vùng mở bởi một vòng tròn bán kính R/2 Số lượng tăng của các cell có thể tăng số lượng các cluster trên vùng phủ sóng, và tăng số lượng các kênh, và dung lượng Phân chia Cell cho phép một hệ thống tăng bởi thay thế các cell lớn bởi các cell nhỏ hơn, trong khi không phá vỡ sơ đồ phân bổ kênh yêu cầu để duy trí tỷ lệ tái sử dụng kênh chung tối thiểu Q giữa các cell kênh chung

Một ví dụ về phân chia Cell được chỉ trong hình 2.4, trong hình 2.4 các trạm cơ sở được định vị tại những góc của các cell, và vùng phục vụ bởi trạm

cơ sở A được giả sử là bão hoà về lưu lượng (tức là blocking của trạm cơ sở

A vượt qua các mức chấp nhận được) Do đó các trạm cơ sở mới là cần thiết trong vùng để tăng số lượng các kênh trong vùng và để giảm vùng phục vụ bởi trạm cơ sở đơn Chú ý là trạm cơ sở gốc A bị vòng quanh bởi ba trạm cơ

sở microcell mới Trong ví dụ đã cho trong hình 2.4, ba cell nhỏ hơn được bổ sung bằng một cách để giữ quy hoạch tái sử dụng tần số của hệ thống Ví dụ trạm cơ sở Microcell có nhãn hiệu G được định vị một nửa đường giữa hai trạm lớn hơn sử dụng cùng một tập kênh G Đây cũng là trường hợp cho các microcell khác trong hình Cell splitting chỉ biến đổi trong hình cluster Trong

trường hợp này bán kính của mỗi một microcell mới là một nửa so với cell gốc

Hình 2.4 Minh hoạ về phân chia cell

Đối với các cell mới nhỏ hơn về kích thước, công suất phát của các cell này cũng phải giảm đi Công suất phát của các cell mới có một nửa bán kính của các cell gốc có thể tìm được bởi xem xét công suất thu PR r R tại các ranh giới cell mới và cũ và đặt chúng bằng nhau Đây là điều cần thiết để đảm bẳo rằng quy hoạch tái sử dụng tần số cho các microcell mới thực hiện chính xác như các cell gốc Đối với hình 2.4 thì:

PR r R [tại rãnh giới cell cũ] ~ PR t1 R RP