Quy hoạch mạng 3g w CDMA luận văn tốt nghiệp đại học

Thông tin di động là một phương thức thông tin lên lạc phát triển cao đã được con người phát minh, nghiên cứu và phát triển từ rất sớm, bắt đầu với các hệ thống thông tin di động sử dụng

Mục lục

Lời nói đầu

Tóm tắt đồ án

Danh sách hình vẽ

Danh sách bảng biểu

Danh mục các chữ viết tắt

Chương 1 Tổng quan về mạng W-CDMA

1.1 Giới thiệu mạng thông tin di động W-CDMA

1.2 Tiêu chuẩn của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G)

1.3 Cấu trúc đặc trưng mạng UMTS-3G

1.3.1 UE (User Equipment)

1.3.2 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)

1.3.3 CN (Core Network)

1.3.4 Các mạng ngoài

1.4 Các chức năng trong quá trình quản lý tài nguyên vô tuyến

1.5 Dung lượng mạng

1.6 Cấu trúc Cell

1.7 Các dịch vụ hệ thống 3 G cung cấp

Chương 2 Tính toán quy hoạch mạng vô tuyến UMTS 3G

2.1 Giới thiệu về quy hoạch mạng vô tuyến

2.1.1 Nguyên lý chung

2.1.2 Một số vấn dề cần thực hiện trong quá trình quy hoạch mạng

2.2 Quy hoạch định cỡ mạng

2.2.1 Tính toán vùng phủ sóng

2.2.2 Phân tích dung lượng

2.2.3 Định cỡ dung lượng mạng

2.2.4 Định cỡ RNC (Radio Network Control)

2.3 Quy hoạch vùng phủ và dung lượng chi tiết

2.4 Tối ưu mạng

Chương 3 Quy hoạch vô tuyến UMTS 3G mạng Vinaphone khu vực Thành phố Vinh - Nghệ An

3.1 Khái quát tình hình kinh tế xã hội tại TP Vinh

3.2 Định hướng và kế hoạch triển khai mạng 3G của Vinaphone

3.2.1 Mạng di động Vinaphone – thuận lợi và thách thức

3.2.2 Mục tiêu phát triển của mạng di động Vinaphone

3.2.3 Kế hoạch và dự định triển khai mạng 3G

3.3 Phương án triển khai mạng vô tuyến UMTS 3G

3.4 Tình hình phát triển mạng Viễn thông tại TP Vinh

3.4.1 Mạng viễn thông chung của TP Vinh

3.4.2 Tình hình phát triển thuê bao và hạ tầng mạng Vinaphone khu vực Thành phố Vinh

3.4.3 Dự báo phát triển thuê bao mạng Vinaphone khu vực TP Vinh

3.5 Thiết kế quy hoạch mạng

3.5.1 Tính toán số lượng Node-B cần thiết

3.5.2 Tính toán dung lượng cho Node-B

3.5.3 Dung lượng RNC

3.5.4 Vị trí Node-B và RNC

3.5.5 Truyền dẫn cho Node-B

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1 Cấu trúc của mạng

Hình 1.2 Các vị trí điển hình của các chức năng RRM trong mạng WCDMA Hình 1.3 Cấu trúc cell UMTS

Hình 1.4 Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba

Hình 2.1 Quá trình quy hoach và triển khai mạng

Hình 2.2 Quá trình tính bán kính vùng phủ sóng

Hình 2.3 Vùng phủ sóng của cell theo các loại dịch vụ khác nhau

Hình 2.4 Ảnh hưởng của Dự trữ phading chậm - SFM đến vùng phủ sóng

Danh sách bảng biểu

Bảng 2.1 Các loại hình phủ sóng phổ biến

Bảng 2.2 Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA

Bảng 2.3 Giá trị độ dự trữ phading chậm thông dụng

Bảng 2.4 Thông số giả định thông thường phần di động - MS

Bảng 2.5 Thông số giả định của Node-B

Bảng 2.6 Thông số độ cao anten theo vùng phủ sóng

Bảng 2.7 Giá trị K theo cấu hình site

Bảng 2.8 Kết quả tính bán kính tham khảo

Bảng 2.9 Lưu lượng tham khảo bình quân của một thuê bao

Bảng 2.10 Tính lưu lượng hệ thống tham khảo cho 100.000 thuê bao

Bảng 2.11 Tính lưu lượng hệ thống 100.000 thuê bao tham khảo

Bảng 2.12 Phân bố Connection của các thuê bao Vinaphone

Bảng 2.13 Ví dụ về dung lượng của một RNC

Bảng 3.1 Kế hoạch triển khai kỹ thuật công nghệ

Bảng 3.2 Quy mô mạng lưới 3G trong 15 năm

Bảng 3.3 Dự kiến diện tích phủ sóng của Vinaphone

Bảng 3.4 Thống kê phát triển thuê bao Vinaphone tại TP Vinh

Bảng 3.5 Dự báo về phát triển thuê bao Vinaphone tại Thành phố Vinh

Bảng 3.6 Mô hình lưu lượng - Traffic Model của Vinaphone

Bảng 3.7 Lưu lượng trung bình của một thuê bao trong giờ bận đường lên

Bảng 3.8 Lưu lượng trung bình của một thuê bao trong giờ bận đường xuống

Bảng 3.9 Số lượng thuê bao lớn nhất cho từng cấu hình Node-B

Bảng 3.10 Cấu hình của 42 Node-B dự kiến pha 1

Bảng 3.11 Cấu hình 99 Node-B dự kiến pha 2

Frequency Division Duplex

Frequency Division Multiple Access

Phương thức song công phân chia theo tần số

Đa truy nhập phân chia theo tần số

Global Positioning System Global System for Mobile Telecommunication

Nút hỗ trợ cổng GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung.

Độ lợi xử lý

Hệ thống định vị toàn cầu.

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

High Speed Uplink Packet Access

Bộ đăng ký thường trú Truy nhập gói đường xuống tốc

độ cao Truy nhập gói lên xuống tốc độ cao

Media Gateway Mobile StationMobile Service Switching Centre

MSC server

Thiết bị di động Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

Nút cổng của Softswitch Trạm di động

Trung tâm chuyển mạch dịch

vụ di động.

Nút chuyển mạch của Softswitch

Radio Resouse Management

Bộ điều khiển mạng vô tuyến Phân hệ mạng vô tuyến

Giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến

Quản lý tài nguyên vô tuyến.

Serving GPRS Support Node

Signal to Interference Ratio Shawdow Fading MarginShort Messaging Service Signal to Noise Ratio

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

Độ dự trữ phading chậm Dịch vụ nhắn tin ngắn.

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

TDD Time Division Duplex Phương thức song công phân

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

Universal Mobile Telecommunication System UMTS Subscriber Identify Module

UMTS Terrestrial Radio Access Network

Thiết bị người sử dụng Đường lên

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

Modul nhận dạng thuê bao UMTS

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

Lời nói đầu

Thông tin liên lạc là nhu cầu tối thiểu và cực kỳ quan trọng đối với bất

kỳ xã hội nào Nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng tăng dần về cả cách thức, chất lượng cùng với sự phát triển của xã hội loài người Thông tin di động là một phương thức thông tin lên lạc phát triển cao đã được con người phát minh, nghiên cứu và phát triển từ rất sớm, bắt đầu với các hệ thống thông tin

di động sử dụng công nghệ tương tự, đến nay các mạng di động công nghệ số đang được ứng dụng rộng rãi và phát triển vô cùng mạnh mẽ Ở Việt Nam, đến nay cả nước đã có 7 nhà khai thác chính cung cấp dịch vụ thông tin di động sử dụng công nghệ GSM (Vinaphone, Mobifone, Viettel, Vietnamobile, GTel) và CDMA (EVN Telecom, S Fone) Các mạng di động sử dụng công nghệ GSM đang chiếm ưu thế lớn về số lượng khách hàng với 127.8 triệu thuê bao chiếm 90% trên tổng số 142.1 triệu thuê bao di động tính đến 9/2010 (số liệu thống kê của Bộ Thông tin và Truyền thông)

Cùng với sự phát triển của xã hội, đòi hỏi các dịch vụ mới như video call, internet băng rộng… ra đời, các dịch vụ này yêu cầu độ rộng băng thông ngày càng cao Thông tin di động thế hệ 3 - 3G ra đời đã đáp ứng phần nào nhu cầu thông tin của khách hàng Việc nghiên cứu các kỹ thuật cơ bản để áp dụng quy hoạch vô tuyến cho mạng 3G là một khâu quan trọng cho việc thiết

kế quy hoạch mạng 3G cho các nhà mạng

Đồ án “Quy hoạch mạng vô tuyến 3G” sẽ đáp ứng nhu cầu xây dựng

quy hoạch mạng Vinaphone khu vực TP Vinh, đưa ra dịch vụ 3G đảm bảo chất lượng

Cấu trúc của luận văn gồm: phần mở đầu; chương 1, 2 và 3; phần kết luận; tài liệu tham khảo; phụ lục

Nội dung chính của luận văn:

Chương 1: Tổng quan về mạng W-CDMA

Chương 2: Thiết kế tính toán quy hoạch mạng vô tuyến UMTS 3G.Chương 3: Quy hoạch vô tuyến UMTS 3G mạng VINAPHONE khu vực Thành phố Vinh.

Trong quá trình thực hiện, do nội dung đồ án liên quan nhiều đến các tham số thực tế, các số liệu đang trong quá trình tiến hành thực hiện và chỉnh sửa nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Vì thế em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn Th.S Lê Thị Kiều Nga,

cùng các thầy, cô giáo khoa Điện tử viễn thông - Đại học Vinh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành được đồ án này Qua đây; em cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị làm việc tại Viễn thông Nghệ An nơi em thực tập tốt ngiệp trong thời gian vừa qua, đã gúp em trong việc hoàn thiện kiến thức và tìm một số tài liệu cũng như thông tin số liệu để thực hiện đồ án này

Chương 1 Tổng quan về mạng W-CDMA

Ngày nay, thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống xã hội loài người Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin của con người ngày càng tăng đòi hỏi các hệ thống thông tin liên lạc nói chung, các hệ thống viễn thông nói riêng không ngừng phát triển và cải tiến để đáp ứng nhu cầu đó Thông tin di động là một ứng dụng có nhu cầu lớn nhất và đạt được sự phát triển mạnh mẽ nhất trong những năm gần đây

1.1 Giới thiệu mạng thông tin di động W-CDMA

W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access – đa truy nhập phân chia theo mã) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz,

2110 MHz - 2170 MHz.W-CDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho

hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các công nghệ thông tin di động thế hệ ba thì W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp

và trung bình

W-CDMA có các tính năng cơ sở sau :

- Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz

- Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến

Nhược điểm chính của W-CDMA là hệ thống không cấp phép trong băng TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các môi trường làm việc khác nhau.

1.2 Tiêu chuẩn của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G)

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba ra đời cung cấp nhiều dịch vụ viễn thông như số liệu tốc độ thấp và cao, đa phương tiện, video cho người dùng làm việc ở các phương tiện công cộng cũng như tư nhân Hệ thống thông tin

di động thế hệ ba không chỉ giải quyết những tồn tại của hệ thống thông tin di động thế hệ hai mà còn phải đáp ứng được yêu cầu ngày càng tăng của khác hàng Do đó hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng dựa trên các tiêu chí sau : [2]

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 Ghz

+ Đường lên (Uplink) : 1885 -2015 Mhz

+ Đường xuống (Downlink) : 2110 -2200 Mhz

- Có tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông

- Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện Nghĩa là hệ thống di động trong tương lai có thể thực hiện chuyển tải dịch vụ hình ảnh tốc độ thấp cho đến tốc độ cao nhất là 2 Mbit/s Môi trường được chia làm 4 vùng:

+ Vùng 1: Trong nhà, ô picô có Rb ≤ 2 Mbit/s

+ Vùng 2: Thành phố, ô macro có Rb ≤ 384 kbit/s

+ Vùng 3: Ngoại ô, ô macro có Rb ≤ 144 kbit/s

+ Vùng 4: Toàn cầu có Rb ≤ 9,6 kbit/s

- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:

+ Môi trường thông tin nhà ảo (VHE:Virtual Home Environment) trên

cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu

+ Đảm bảo chuyển mạng quốc tế

+ Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói

+ Tăng dịch vụ chuyển mạch gói: Hệ thống thông tin di động thế hệ hai chỉ có phương thức chuyển mạch kênh truyền thống, hiệu suất kênh thấp Trong khi đó hệ thống thông tin di động thế hệ ba tồn tại đồng thời cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói

Tăng phương thức truyền tải không đối xứng: Do dịch vụ số liệu mới WWW có đặc tính không đối xứng: Truyền tải đường lên thường chỉ cần vài nghìn bit/s, còn truyền tải đường xuống có thể cần vài trăm nghìn bit/s (Hệ thống thông tin di động thế hệ hai chỉ hỗ trợ dịch vụ đối xứng)

- Khả năng tăng cường số liệu: Hệ thống thông tin di động tương lai sẽ nâng cao hơn về phương diện WWW và khả năng truyền số liệu so với hệ thống thông tin di động thế hệ hai

- Chất lượng truyền thông tin và chất lượng dịch vụ không thua kém mạng dịch vụ, nhất là đối với tiếng Hệ thống thông tin di động trong tương lai làm cho chất lượng truyền tải đạt đến hoặc gần đến chất lượng của hệ thống hữu tuyến, có thể cung cấp tốc độ truyền là 144 Kbps cho người đi xe,

384 kbps cho người đi bộ và 2 Mbps cho người sử dụng trong nhà

- Mạng phải có khẳ năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là bao gồm cả phần

tử thông tin vệ tinh

- Nâng cao tuổi thọ của pin: Công nghệ tích hợp tiêu hao công suất thấp đang được nghiên cứu và hy vọng có thể được ứng dụng trong hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo Kỹ thuật tích hợp Silic xạ tần là hướng phát triển quan trọng khác có thể giảm thể tích trọng lượng và sự tổn hao năng lượng

- Hiệu suất tần phổ cao hơn: Qua việc ứng dụng những kỹ thuật mới như điều khiển công suất nhanh, chuyển giao mềm hệ thống Anten thông minh… Đã nâng cao hiệu quả phổ của hệ thống mới một cách hiệu quả.

- Hiệu suất kênh cao hơn

1.3 Cấu trúc đặc trưng mạng UMTS-3G

Hệ thống UMTS đươc phát triển cho các nước sử dụng hệ thống thông tin di động thế hệ 2 là GSM vốn chiếm hơn 65% thị phần thuê bao di động trên thế giới Mục tiêu ban đầu của hệ thống UMTS không phải tương thích với hệ thống GSM nhưng phần mạng lõi của hệ thống UMTS lại được phát triển theo hướng tận dụng tối đa thiết bị của hệ thống GSM UMTS nhận được sự ủng hộ lớn nhất trước hết nhờ tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc

hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là các dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình Với những tính năng trên hệ thống UMTS mang lại những ưu điểm sau:

- Cải thiện những hệ thống thông tin di động hiện tại: cải thiện dung lượng, cải thiện vùng phủ sóng

- Đem lại tính linh hoạt cao trong việc cung cấp dịch vụ

- Thực hiện truy nhập gói hiệu quả và tin cậy

- Mang lại tính linh hoạt cao trong vận hành: hỗ trợ hoạt động không đồng bộ giữa các trạm gốc nên triển khai thuận lợi trong nhiều môi trường

Cấu trúc tổng quan gồm các phần tử logic và các giao diện Hệ thống W-CDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS Về mặt chức năng có thể chia cấu trúc mạng W-CDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN)

1.3.1 UE (User Equipment).

Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống UE gồm hai phần:

- Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến được

sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu

- Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): Là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối

1.3.2 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network).

Nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mang truy cập

vô tuyến (RAB) để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động (UE) với mạng lõi (CN) UTRAN nằm giữa hai giao diện mở Uu và Iu Nhiệm vụ của UTRAN là phối hợp với mạng lõi thực hiện các dịch vụ mạng qua các giao diện này

PLMN,PST NISDN

Internet

Các mạng ngoài

MSC/

GGSN SGSN

HLR

CN

RNC Node B

Node B

RNC Node B

Các đặc tính của UTRAN là cơ sở để thiết kế cấu trúc UTRAN, các chức năng và giao thức UTRAN có các đặc tính chính sau:

- Hỗ trợ các chức năng truy cập vô tuyến, đặc biệt là chuyển giao mềm

và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù của WCDMA

- Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh

và chuyển mạch gói để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng PS và CS của mạng lõi

- Đảm bảo tính chung nhất với GSM

- Sử dụng cơ chế truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN.UTRAN gồm hai phần tử:

Nút B: Nút B để chuyển đổi dòng dữ liệu giữa các giao diện Iub và Uu Chức năng chủ yếu của nút B là thực hiện xử lý lớp vật lý của giao diện vô tuyến (mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ, điều khiển công suất…) Ngoài ra nút B còn tham gia khai thác và quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong về phần chức năng thì nó giống như trạm gốc GSM

- Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều

khiển các tài nguyên vô tuyến ở trong vùng (các node B được kết nối với nó)

RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên vô tuyến của UTRAN RNC kết nối với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) qua giao diện vô tuyến Iu RNC điều khiển node B chịu trách nhiệm điều khiển tải và tránh tắc nghẽn cho các cell của mình

RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN

1.3.3 CN (Core Network).

Các phần tử chính của mạng lõi như sau:

- HLR (Home Location Register): HLR (Bộ định vị thường trú) là một

cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ của người sử dụng để lưu bản sao chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng Lý lịch dịch vụ này bao gồm: Thông tin được phép về các dịch vụ, các vùng không được phép chuyển mạng

và thông tin về các dịch vụ bổ sung như trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi… Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu trong HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao HLR thường là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạng nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao

- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register): Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ

- GMSC (Gateway MSC): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động

cổng kết nối với mạng ngoài

- SGSN (Servicing GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ

vô tuyến gói chung) đang phục vụ, có chức năng như MSC/VLR nhưng được

sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

- GGSN (Gateway GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS cổng, có

chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói

Để kết nối MSC với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác mạng (IWF) Ngoài mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như: HLR, AuC và EIR

1.3.4 Các mạng ngoài

- Mạng CS: Mạng đảm bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh

- Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói Ví dụ:

mạng Internet

* Các giao diện vô tuyến

- Giao diện Cu: Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME Giao diện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh

- Giao diện Uu: Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS

- Giao diện Iu: Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

Giao diện Iur: IUr là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyến Lúc đầu giao diện này được thiết kế để hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC, trong quá trình phát triển tiêu chuẩn nhiều tính năng đã được bổ sung và đến nay giao diện IUr phải đảm bảo 4 chức năng sau :

- Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC

- Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng

- Hỗ trợ kênh lưu lượng chung

- Hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu

Giao diện Iub: Giao thức IUb định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiển trong băng cho các từng kiểu kênh truyền tải Các chức năng chính của IUb:

- Chức năng thiết lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối

vô tuyến đầu tiên của một UE và chọn điểm kết cuối lưu lượng

- Khởi tạo và báo cáo các đặc thù ô, node B, kết nối vô tuyến

- Xử lý các kênh riêng và kênh chung

- Quản lý sự cố kết nối vô tuyến

1.4 Các chức năng trong quá trình quản lý tài nguyên vô tuyến

Việc quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) trong mạng UTMS có nhiệm

vụ cải thiện việc sử dụng nguồn tài nguyên vô tuyến Các mục đích của công việc quản lý tài nguyên vô tuyến có thể tóm tắt như sau :

- Đảm bảo QoS cho các dịch vụ khác nhau

- Duy trì vùng phủ sóng đã được hoạch định

- Tối ưu dung lượng hệ thống

Đối với các mạng 3G, việc phân bổ tài nguyên và định cỡ quá tải của mạng không còn khả thi nữa do các nhu cầu khó dự đoán trước và các yêu cầu khác nhau của các dịch vụ khác nhau Vì thế, quản lý tài nguyên vô tuyến bao gồm 2 phần: đặt cấu hình và đặt lại cấu hình tài nguyên vô tuyến, cụ thể:

- Việc đặt cấu hình tài nguyên vô tuyến có nhiệm vụ phân phát nguồn tài nguyên một cách hợp lý cho các yêu cầu mới đến hệ thống để cho mạng không bị quá tải và duy trì tính ổn định Tuy nhiên, nghẽn có thể xuất hiện trong mạng 3G vì sự di chuyển ngẫu nhiên của người sử dụng

- Việc đặt lại cấu hình có nhiệm vụ cấp phát lại nguồn tài nguyên trong phạm vi của mạng khi hiện tượng nghẽn bắt đầu xuất hiện Chức năng này có nhiệm vụ đưa hệ thống bị quá tải trở về lưu lượng tải mục tiêu một cách nhanh chóng và có thể điều khiển được

Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến có thể chia thành các chức năng sau: Điều khiển công suất, chuyển giao, điều khiển thu nhận, điều khiển tải và lập lịch cho gói tin

Hình 1.2 Các vị trí điển hình của các chức năng RRM

trong mạng WCDMA

1.5 Dung lượng mạng

Kết quả của việc sử dụng công nghệ đa truy nhập trải phổ CDMA là dung lượng của các hệ thống UMTS không bị giới hạn cứng, có nghĩa là một người sử dụng có thể bổ sung mà không gây ra nghẽn bởi số lượng phần cứng hạn chế Hệ thống GSM có số lượng các liên kết và các kênh cố định chỉ cho phép mật độ lưu lượng lớn nhất đã được tính toán và hoạch định trước nhờ sử dụng các mô hình thống kê Trong hệ thống UMTS bất cứ người sử dụng mới nào sẽ gây ra một lượng nhiễu bổ sung cho những người sử dụng đang có mặt trong hệ thống, ảnh hưởng đến tải của hệ thống Nếu có đủ số mã thì mức tăng nhiễu do tăng tải là cơ cấu giới hạn dung lượng chính trong mạng Việc các cell bị co hẹp lại do tải cao và việc tăng dung lượng của các cell mà các cell lân cận nó có mức nhiễu thấp là các hiệu ứng thể hiện đặc điểm dung lượng xác định nhiễu trong các mạng CDMA Chính vì thế mà trong các mạng CDMA có đặc điểm “dung lượng mềm” Đặc biệt, khi quan tâm đến chuyển giao mềm thì các cơ cấu này làm cho việc hoạch định mạng trở nên phức tạp

1.6 Cấu trúc Cell

Hình 1.3 Cấu trúc cell UMTS

Trong quá trình thiết kế của hệ thống UMTS phải chú ý đến sự phân tập môi trường của người sử dụng Các môi trường nông thôn ngoài trời, đô thị ngoài trời, hay đô thị trong nhà được hỗ trợ bên cạnh các mô hình di động khác nhau gồm người sử dụng tĩnh, người đi bộ đến người sử dụng trong môi trường phương tiện giao thông đang chuyển động với vận tốc rất cao Để yêu cầu một vùng phủ sóng rộng khắp và khả năng roaming toàn cầu, UMTS đã phát triển cấu trúc lớp các miền phân cấp với khả năng phủ sóng khác nhau Lớp cao nhất bao gồm các vệ tinh bao phủ toàn bộ trái đất; Lớp thấp hơn hình thành nên mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN Mỗi lớp được xây dựng từ các cell, các lớp càng thấp các vùng địa lý bao phủ bởi các cell càng nhỏ Vì vậy các cell nhỏ được xây dựng để hỗ trợ mật

độ người sử dụng cao hơn Các cell macro đề nghị cho vùng phủ mặt đất rộng kết hợp với các micro cell để tăng dung lượng cho các vùng mật độ dân số cao Các cell pico được dùng cho các vùng được coi như là các

“điểm nóng” yêu cầu dung lượng cao trong các vùng hẹp (ví dụ như sân bay, quảng trường, siêu thị…) Những điều này tuân theo 2 nguyên lý thiết

kế đã biết trong việc triển khai các mạng tế bào: các cell nhỏ hơn có thể được sử dụng để tăng dung lượng trên một vùng địa lý, các cell lớn hơn có thể mở rộng vùng phủ sóng - được minh họa ở hình 1.9

1.7 Các dịch vụ hệ thống 3 G cung cấp

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA có thể cung cấp các dịch vụ với tốc độ bit lên đến 2MBit/s Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối xứng và không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin

đa điểm Với khả năng đó, các hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thể cung cấp dể dàng các dịch vụ mới như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác

Các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng,

từ các dịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều dịch vụ bổ sung cũng như các dịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như thư điện tử, FPT…

Các dịch vụ đa phương tiện phong phú mà mạng 3G có thể cung cấp như là:

▪ Truyền hình hội nghị, quản lý thông tin cá nhân, lập biểu, nhóm làm việc, fax màu;

▪ Truyền thông: báo, tạp chí, quảng cáo;

▪ Mua sắm: thương mại điện tử, tiền điện tử, ví điện tử, giao dịch tự động, đấu giá…

▪ Giải trí: tin tức, thể thao, trò chơi, video, âm nhạc…

▪ Giáo dục: thư viện trực tuyến, máy tìm kiếm, học từ xa…

▪ Sức khỏe: chữa bệnh, theo dõi và chẩn đoán từ xa…

▪ Tự động hóa: đoa đạc từ xa…

▪ Truy nhập các thông tin cá nhân: thời gian biểu, đặt vé từ xa, cảnh báo vị trí…

Chất lượng:

▪ Chất lượng cao, có thể đạt tới BER=10-6

▪ Tính bảo mật cao, chống nghe trộm

Y tế từ xa

Thư tiếng

Truy nhập cơ sở dữ liệu

Mua hàng theo Catalog Video

Video theo yêu cầu

Báo điện tử

Karaoke ISDN

Xuất bản điện tử

Thư điện tử FAX

Các dịch vụ phân phối thông tin

Tin tức

Dự báo thời tiết Thông tin lưu lượng Thông tin nghỉ ngơi

Truyền hình di động

Truyền thanh di động

Tiếng

Số liệu H.ảnh

Nhận xét: Chương này đã giới thiệu tổng quan về hệ thống mạng 3G,

các tiêu chuẩn, các dịch vụ mạng mà nó cung cấp Đến nay, điện thoại di không chỉ dùng để gọi điện, nhắn tin SMS mà còn có thể gửi và nhận MMS, email, lướt Web, xem phim, TV, nghe nhạc, gửi và nhận các tập tin có dung lượng lớn…

Hệ thống truy nhập vô tuyến UMTS 3G dựa trên công nghệ truy nhập băng rộng đa truy nhập phân chia theo mã WCDMA đến nay hệ thống này đã được chuẩn hóa và sử dụng rộng rãi trên thế giới Chương đưa ra cái nhìn tổng quan về hệ thống mạng 3G để làm cơ sở lý thuyết phục vụ cho việc ứng dụng tính toán, thiết kế quy hoạch vô tuyến cho mạng 3G – UMTS

Chương 2 Tính toán quy hoạch mạng vô tuyến

vụ số liệu tốc độ cao cho người tiêu dùng

Trong chương trước ta đã tổng quát chung về đặc điểm của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 UMTS Và xem xét đó làm cơ sở để phân tích quy hoạch hệ thống, trong chương này ta sẽ ngiên cứu việc quy hoạch và thiết kế mạng UMTS

2.1 Giới thiệu về quy hoạch mạng vô tuyến

2.1.1 Nguyên lý chung

Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến được tiến hành trên cơ sở yêu cầu của các thông số được thiết lập và là công việc phức tạp nhất trong việc quy hoạch mạng Công việc quy hoạch mạng vô tuyến bao gồm:

Hình 2.1 Quá trình quy hoach và triển khai mạng

Quy hoạch mạng được tiến hành trên cơ sở yêu cầu thông số được thiết lập Công việc quy hoạch mạng có thể chia thành hai công việc chính là quy hoạch mạng vô tuyến và quy hoạch mạng lõi Quy hoạch mạng vô tuyến là công việc phức tạp nhất, công việc này bao gồm: định kích cỡ, quy hoạch lưu lượng và vùng phủ, tối ưu hóa mạng

Định cỡ mạng cung cấp một sự đánh giá ban đầu nhanh nhất về kích cỡ mạng và dung lượng của các thành phần Định cỡ mạng phải thực hiện được các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung lượng và chất lượng dịch vụ

Trong pha quy hoạch chi tiết, mật độ site đã định cỡ được xử lý trên bản đồ số để giới hạn về mặt vật lý các thông số của mạng

Ngoài ra việc tối ưu có thể được thực hiện bằng cách điều khiển nhiễu dưới dạng anten phù hợp, cấu hình site, sự lựa chọn vị trí hay đặt nghiêng Anten

Có rất nhiều nguyên nhân buộc phải thay đổi quy hoạch: Không thể đặt node B đúng vị trí, nảy sinh các vấn đề về vùng phủ và chất lượng kết nối tối ưu

CÁC CÔNG VIỆC QUY HOẠCH

- Quy hoạch vùng phủ vô tuyến

- Quy hoạch dung lượng vô tuyến

- Định cỡ RNC và xác định các vị trí đặt

- Quy hoạch mạng truyền dẫn truy nhập

- Quy hoạch mạng truyền dẫn đường trục

CÁC CÔNG VIỆC TRIỂN KHAI

- Triển khai Node-B, RNC

- Kết nối Node-B và RNC

- Triển khai mạng lõi

- Kết nối mạng truy nhập - mạng lõi

- Kiểm tra đầu cuối - đầu cuối

- Tối ưu hóa

- Khai thác và đo đạc hiệu năng

2.1.2 Một số vấn dề cần thực hiện trong quá trình quy hoạch mạng

a Dự báo

Dự báo là bước đầu tiên và quan trọng trong quá trình quy hoạch và triển khai thành công một hệ thống thông tin di động Tùy theo việc quy hoạch mạng là mới hay phát triển từ nền tảng mạng hiện có mà dự báo nhu cầu dịch vụ có thể thực hiện khác nhau Dự báo bao gồm:

- Dự báo nhu cầu dịch vụ/thuê bao:

Mục tiêu chính của dự báo thuê bao là đánh giá tổng số thuê bao trong thị trường cần phục vụ Đối với mạng WCDMA có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau cho từng đối tượng khác nhau nên cần tiến hành theo từng kiểu thuê bao Dự báo có thể chia thành các bước sau:

+ Xác định mục tiêu dự báo: gồm các mục tiêu như nhu cầu dân cư, nhu cầu cơ quan, vùng mục tiêu (tỉnh/thành phố hay toàn quốc), khuôn khổ

dự báo (5 năm, 10 năm, 15 năm…)

+ Xác định số liệu cần thu thập: Mật độ điện thoại, điều tra dân số, điều tra về doanh nghiệp, mức thu nhập, tốc độ tăng trưởng, quy hoạch phát triển tỉnh/thành phố

+ Phân tích xu hướng của nhu cầu: xu hướng phát triển của nhu cầu đối với các dịch vụ phân tích theo các quan điểm: mật độ điện thoại, các đặc điểm riêng của vùng và so sánh với các vùng khác

+ Phương pháp dự báo: có thể thực hiện theo một phương pháp hoặc kết hợp các phương pháp Thông thường có 02 phương pháp là: dự báo theo chuỗi thời gian và theo mô hình hóa

Yêu cầu đối với kết quả số liệu sau quá trình dự báo phải thể hiện được lưu lượng thực tại và đáp ứng được nhu cầu dự phòng cho tương lai

- Dự báo lưu lượng:

Dự báo lưu lượng là bước đầu tiên cần thực hiện trong quá trình quy hoạch mạng Dự báo lưu lượng có thể dựa trên cơ sở xu thế của các mạng di động khác đã được khai thác, dự báo lưu lượng bao gồm dự báo sử dụng lưu lượng thoại - voice và dữ liệu - data

- Dự phòng cho tương lai:

Trong thực tế cho thấy sự phát triển nhanh của thuê bao và các dịch vụ mới khiến các nhà khai thác mạng luôn phải đối mặt với các khó khăn không nhỏ Do đo việc quy hoạch cho tương lai là rất cần thiết và rất quan trọng để tránh việc mở rộng thường xuyên, bởi vì dự phòng cho phép cung cấp lưu lượng bổ sung trong trường hợp thuê bao tăng trưởng nóng hay sự đột biến về lưu lượng tại một thời điểm

Thông thường, nên quy hoạch mạng để hỗ trợ nhu cầu dự kiến từ 6 đến

12 tháng trong tương lai

b Quy hoạch vùng phủ vô tuyến

Nhiệm vụ chính của phân tích vùng phủ là làm thế nào để xác định được: nơi nào cần phủ sóng, kiểu phủ sóng mỗi vùng Một vùng lý tưởng sẽ bao gồm tất cả các môi trường trong tòa nhà (ô picro), trong thành phố (ô micro), ngoại ô (ô macro) và toàn cầu (ô toàn cầu) Thông thường ta cần phủ sóng trước hết các khu vực quan trọng: Các khu thương mại, khu công nghiệp, vùng có mật độ dân cư cao Vì thế cần hiểu rõ mật độ dân cư, phân biệt ranh giới các vùng: thành phố, ngoại ô, nông thôn, khu thương mại, khu công nghiệp, du lịch, nhà ở…

Đối với hệ thống thông tin di động 3G ngoài các tiêu chí trên, ta cần phải xét đến: các loại dịch vụ cần cung cấp ở vùng đang xét và vùng phủ sóng hiệu dụng của cell sẽ chịu ảnh hưởng của tốc độ số liệu

sóng, tính quỹ đường truyền, quy hoạch vị trí cell Trong đó quy hoạch vị trí cell là bước quan trọng trong việc quy hoạch hệ thống WCDMA bởi vì nó sẽ đảm bảo mỗi trạm thu phát xây dựng sẽ đáp ứng được các tiêu chí chất lượng

đề ra, tránh việc xây dựng ở các vị trí không đảm bảo

c Nhiễu từ các mạng khác

Trong môi trường có nhiều mạng UMTS hoạt động với các tần số gần nhau, tín hiệu có thể gây nhiễu lẫn nhau làm ảnh hưởng đến chất lượng, vùng phủ và dung lượng mạng Nhiễu này được gọi là nhiễu kênh lân cận và để tránh nhiễu có thể sử dụng các biện pháp sau:

- Đặt anten Node-B lý tưởng:

- Giảm độ nhạy máy thu

- Điều chỉnh khoảng cách giữa các sóng mang

- Chuyển giao giữa các tần số

2.2 Quy hoạch định cỡ mạng

Định cỡ mạng vô tuyến WCDMA là một quá trình quy hoạch ban đầu nhờ đó mà cấu hình của mạng và quy mô các thiết bị mạng được tính toán dựa vào các yêu cầu của nhà khai thác

Các yêu cầu của nhà khai thác liên quan đến các đặc điểm sau:

- Vùng phủ:

+ Vùng phủ sóng

+ Thông tin về loại vùng phủ sóng

+ Điều kiện truyền sóng

- Dung lượng:

+ Phổ sẵn có

+ Dự đoán sự tăng trưởng số thuê bao

+ Thông tin mật độ lưu lượng

- Chất lượng dịch vụ (QoS):

+ Xác suất vị trí các vùng (khả năng phủ sóng)

+ Xác suất nghẽn

+ Thông lượng người sử dụng đầu cuối

Mục tiêu của pha định cỡ mạng là tính toán mật độ site và cấu hình site yêu cầu cho các vùng phủ quan tâm Trong đó bao gồm các bước cụ thể sau:

2.2.1 Tính toán vùng phủ sóng

Trên cơ sở phân tích vùng phủ sóng, tính toán quỹ đường truyền theo hướng lên - Uplink hoặc hướng xuống - Downlink, ta tính bán kính cell vùng phủ sóng theo mô hình trong hình 2.2

a Phân tích vùng phủ

Quá trình phân tích vùng phủ vô tuyến là thực hiện khảo sát các địa điểm cần phủ sóng và kiểu vùng phủ cần cung cấp cho các địa điểm này Các loại vùng phủ thông thường được xét như: các vùng thương mại, du lịch, các vùng dân số có mật độ dân số cao và các đường cao tốc chính Do vậy cần phải có các thông tin về các vùng cần phủ sóng Các thông tin có thể dựa trên bản đồ, các số liệu thống kê, dự báo như: mật độ dân cư (thành phố, ngoại ô, nông thôn), khu thương mại, du lịch, khu công nghiệp…

Thông số đầu vào

Tính suy hao đường truyền cho phép

Bán kính vùng phủ R yêu cầu theo các mô hình truyền sóng

Mục đích của quá trình khảo sát này bao gồm:

- Để đảm bảo cung cấp một dung lượng phù hợp cho các vùng này;

- Biết được đặc điểm truyền sóng của vùng để xác định môi trường truyền sóng vì mỗi môi trường sẽ có tác động trực tiếp đến mô hình truyền sóng

Các thông tin về vùng phủ sẽ được dùng để chuẩn bị bước quy hoạch vùng phủ ban đầu Thông thường quy hoạch vùng phủ sóng WCDMA thường quan tâm đến các loại hình phủ sóng mô tả trong bảng 2.1

Đô thị - Urban

Thông thường đây là các khu vực đường phố và cây xanh xen kẽ một vài tòa nhà cao tầng, các tòa nhà cao tầng cách xa nhauNgoại ô - Sub Urban Khu ngoại ô với các nhà vườn và công

viên, khu nghỉ dưỡng…

Nông thôn – Rural Khu vực nông thôn

Một yếu tố nữa cũng ảnh hưởng đến vùng phủ sóng là xác định vùng phủ theo dịch vụ Như đã biết hệ thống WCDMA là hệ thống đa truy nhập dịch vụ với cấu trúc đa kênh có thể sử dụng được nhiều dịch vụ Một số dịch

vụ chính thường dùng trong hệ thống truy nhập WCDMA:

Bảng 2.2 Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA

Ứng với mỗi loại hình dịch vụ sẽ có bán kính phục vụ tương ứng phụ thuộc vào mã trải phổ, công suất phát cực đại và chất lượng dịch vụ yêu cầu Tùy theo mỗi khu vực và dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ thì sẽ có các bán kính phục vụ khác nhau, chẳng hạn như hình dưới đây sẽ mô tả bán kính tối

đa của các loại dịch vụ (ứng với trường hợp dịch vụ sử dụng liên tục)

Hình 2.3 Vùng phủ sóng của cell theo các loại dịch vụ khác nhau

Từ các yêu cầu về vùng phủ theo nhu cầu dịch vụ và kiểu vùng phủ, vấn đề tiếp theo trong việc định cỡ mạng là tính quỹ đường truyền vô tuyến Quỹ đường truyền vô tuyến đặc trưng cho từng loại dịch vụ, tức là mỗi loại dịch vụ yêu cầu một quỹ đường truyền nhất định đảm bảo đáp ứng các yêu

b Tính toán quỹ đường truyền vô tuyến.

Cũng giống như các hệ thống thông tin di động tế bào khác, quỹ đường truyền trong hệ thống WCDMA dùng để tính toán suy hao đường truyền cho phép lớn nhất để tính toán vùng phủ (tính bán kính cell) của một trạm gốc và trạm di động Các thành phần để tính suy hao cho phép lớn nhất của tín hiệu

từ trạm phát đến trạm thu gọi là quỹ đường truyền

Quá trình phân tích quỹ năng lượng đường truyền sẽ bao gồm tính quỹ năng lượng đường truyền lên và quỹ năng lượng đường truyền xuống Nếu xét tại cùng một sóng mang, ở đường lên nhiễu đa truy cập MAI (Multipe Access Interference) gây ra bởi các thuê bao nội cell và ở các cell kề cận, trong khi ở đường xuống MAI gây ra bởi các trạm gốc kề cận trạm gốc đang khảo sát

Việc tính toán quỹ đường truyền được sử dụng để xác định bán kính cực đại của cell Một số tham số được sử dụng riêng cho WCDMA (so với GSM) bao gồm: dự trữ suy hao do nhiễu, dự trữ pha-dinh nhanh, độ tăng công suất truyền dẫn và độ lợi chuyển giao mềm

Quỹ đường truyền tổng quát cho cả đường lên và đường xuống bao gồm các thành phần sau:

+ Công suất máy phát (dBm):

- Công suất máy phát trung bình trên một kênh lưu lượng (dBm)

- Công suất máy phát cực đại trên một kênh lưu lượng (dBm)

- Công suất máy phát tổng cộng cực đại (dBm)

+ Tổn hao do ghép, giắc cắm và do cáp (máy phát) (dB)

+ Công suất phát EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power) – có tính đến tăng ích của ăng-ten phát (dBi/d):

- EIRP của máy phát trên một kênh lưu lượng (dBm)

- EIRP của máy phát (dBm)

+ Tăng ích ăng-ten thu (dBi)

+ Tổn hao do bộ chia, đầu nối và do cáp (máy thu) (dB)

+ Hệ số tạp âm máy thu (dB)

+ Mật độ tạo âm nhiệt, N0 (dBm/Hz)

+ Mật độ nhiễu máy thu I0 (dBm/Hz)

+ Mật độ tạp âm nhiễu hiệu dụng tổng cộng (dBm/Hz)

+ Tốc độ thông tin (10lg(Rb)) (dBHz)

+ Tỷ số E b/(N0+I0) yêu cầu (dB)

+ Độ nhạy máy thu (dBm)

+ Tăng ích/Suy hao chuyển giao (dB)

+ Tăng ích phân tập (dB)

+ Các tăng ích khác (dB)

+ Độ dự trữ pha-đinh chuẩn-log (dB)

+ Suy hao đường truyền tối đa (dB)

+ Bán kính tối đa, Rmax (km): được tính toán cho mỗi hoàn cảnh triển khai, nó được xác định bằng bán kính ứng với suy hao tối đa

Trong WCDMA, có một số các thông số đặc biệt trong quỹ đường truyền không được sử dụng trong hệ thống truy nhập vô tuyến của GSM:

- Độ dự trữ nhiễu: Độ dữ trữ nhiễu là một hàm số của tổng cộng tải trong cell Tải của cell và hệ số tải tác động lên vùng phủ, nên cần phải có độ

dự trữ nhiễu Nếu tải cho phép trong hệ thống càng lớn thì độ dữ trữ nhiễu cần thiết cho đường lên càng lớn và vùng phủ càng nhỏ Giá trị tải tổng cộng có ảnh hưởng trực tiếp đến vùng phủ cell và vì thế mà ảnh hưởng gián tiếp đến

chất lượng của các dịch vụ Quan hệ giữa hệ số tải η và độ dự trữ nhiễu IM

(Interference Margin) như sau:

- Độ dự trữ pha-đinh chậm và độ lợi chuyển giao mềm: Chuyển giao mềm cung cấp một độ lợi chống lại pha-đinh chậm, cho phép giảm độ dự trữ pha-đinh chuẩn-log so với GSM Do trên thực tế pha-đinh chậm tương quan yếu giữa các cell và bằng cách thực hiện chuyển giao, máy di động có thể chọn lựa một kết nối tốt hơn Hơn nữa, chuyển giao mềm đem lại một độ lợi

phân tập bổ sung đối với pha-đinh nhanh, cho phép giảm E b/N0 tuỳ theo liên kết vô tuyến đơn nhờ tác dụng kết hợp phân tập macro

Dự trữ pha-đinh chậm SFM (Slow Fading Margin) theo yêu cầu sẽ cho phép đánh giá được xác suất phủ sóng như trên hình 2.4, trong đó F(x) là mức tín hiệu thu trung bình tại cự ly x cách trạm phát sóng, Fngưỡng là ngưỡng thu

Hình 2.4 Ảnh hưởng của Dự trữ phading chậm - SFM đến vùng phủ sóng.

Thông thường trong các hệ thống WCDMA, thì Độ dự trữ phading chậm có giá trị và ảnh hưởng đến hiệu suất vùng phủ như sau:

Bảng 2.3 Giá trị độ dự trữ phading chậm thông dụng.

Dense urban Urban Suburban Rural

Shadow fading Margin,

- Độ dự trữ Fading nhanh (khoảng hở điều khiển công suất): Một

số khoảng hở cần cho công suất phát của trạm di động để duy trì việc điều khiển công suất hợp lý Thông số này được áp dụng một cách đặc biệt cho

MS di chuyển chậm mà tại đó điều khiển công suất nhanh có thể bù Fading nhanh một cách hiệu quả Thông thường lấy giá trị Độ dự trữ Fading nhanh đối với MS di chuyển chậm là 3dB

Ngoài ra để tính toán quỹ đường truyền vô tuyến, cần quan tâm đến các giả định thông số như suy hao, độ lợi, công suất phát…điển hình như các thông số trong bảng 2.4

Bảng 2.4 Thông số giả định thông thường phần di động - MS

Thoại & Data tốc độ thấp Data tốc độ cao

Công suất phát lớn nhất 21-22 dBm 24 dBm

Bảng 2.5 Thông số giả định của Node-B

3 dB khi không sử dụng TMA

Ngoài ra yếu tố anten ảnh hưởng đến quỹ công suất đường truyền chính

là độ cao anten Thông thường khi thực hiện lắp đặt hệ thống WCDMA từ hệ thống 2G hiện có thì anten thường được lắp đặt chung với cột anten của hệ thống 2G, với cơ sở hạ tầng hiện có của các mạng di động tại Việt Nam thì độ cao anten của hệ thống mới theo loại vùng phủ sẽ có giá trị như sau:

Bảng 2.6 Thông số độ cao anten theo vùng phủ sóng.

Loại vùng phủ Độ cao Anten

trong đồ án này ta áp dụng Mô hình Hata COST231 để tính toán bán kính phủ sóng cho từng trường hợp cụ thể

Ta có công thức tính bán kính phủ sóng sau:

( )

b

m b

h

C hm a h f

Lp d

log 55 , 6 9 , 44

log 82 , 13 log 9 , 33 3 , 46

^ 10

−

− +

hb: độ cao của anten trạm gốc tại điểm thu (20÷100 m)

H: độ cao trung bình của các tòa nhà xung quanh trạm gốc (H > hb)f: tần số hoạt động (450÷2200 MHz)

Khi bán kính phú sóng r (r=d) của cell được xác định thì có thể tính được diện tích phủ sóng S của cell (phụ thuộc vào cấu hình Sector của Node-

B trong bảng 2.7) bằng công thức sau:

Với K là hệ số ứng với số Sector trong cell có giá trị như sau:

Bảng 2.7 Giá trị K theo cấu hình site.

Cấu hình site Vô hướng 2 Sector 3 Sector 6 Sector

Từ các thông số và đặc điểm đã nêu trên, ta có một mô hình tính toán quỹ đường truyền vô tuyến tương ứng với các loại dịch vụ khác nhau và từ đó đưa ra được bán kính cell phù hợp Chúng ta sẽ xem xét một ví dụ tham khảo

về cách tính bán kính cell r dựa trên các yêu cầu về độ phủ sóng cho các loại dịch vụ tương ứng với từng loại vùng phủ khác nhau của khu vực đô thị, ngoại ô hay nông thôn bảng 2.8 là kết quả tính toán quỹ đường truyền và bán