QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA Người hướng dẫn: Ths ĐINH QUỐC HÙNG Người thực hiện: NGUYỄN THỊNH PHƯỚC Lớp : 10040002 Khố THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2014 : 14 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Thầy Đinh Quốc Hùng, Thầy tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em suốt trình thực đề tài Mặc dù bận rộn công việc Thầy quan tâm, lắng nghe giải đáp thắc mắc em trình nghiên cứu, tìm hiểu Em biết ơn ý kiến đóng góp q báu Thầy sở để em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Tôn Đức Thắng tận tâm giảng dạy em suốt thời gian học tập vừa qua TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Tác giả CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học Thầy Đinh Quốc Hùng Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tơn Đức Thắng khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Tác giả (ký tên ghi rõ họ tên) MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .VI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .XI CHƯƠNG .TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG UMTS CHƯƠNG .QUY HOẠCH MẠNG WCDMA 2.1 GIỚI THIỆU 2.2 ĐỊNH CỠ MẠNG 2.2.1 Tính bán kính cell 2.2.2 Ước lượng dung lượng cell 14 2.3 HOẠCH ĐỊNH CHI TIẾT MẠNG 17 2.3.1 Dự đoán vùng phủ dung lượng lặp 17 2.3.2 Công cụ hoạch định 18 2.4 TỐI ƯU MẠNG 19 CHƯƠNG .ĐỊNH CỠ MẠNG WCDMA QUẬN 12 20 3.1 GIỚI THIỆU VỀ QUẬN 12 20 3.2 CÁC THÔNG SỐ CẦN CHO TÍNH TỐN 20 3.2.1 Vùng Urban 20 3.2.2 Vùng Suburban 22 3.3 TÍNH BÁN KÍNH CELL 23 3.3.1 Vùng Urban 23 3.3.2 Vùng Suburban 29 3.4 ƯỚC LƯỢNG DUNG LƯỢNG MẠNG 34 3.4.1 Vùng Urban 34 3.4.2 Vùng Suburban 39 CHƯƠNG .QUY HOẠCH CHI TIẾT MẠNG WCDMA QUẬN 12 44 4.1 GIỚI THIỆU VỀ ATOLL 3.1 44 4.2 QÚA TRÌNH THIẾT KẾ MẠNG 44 4.2.1 Khởi tạo dự án 44 4.2.2 Nhập thông số cho mạng 45 4.2.3 Mô mạng 49 CHƯƠNG .KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 5.1 KẾT LUẬN 54 5.1.1 Kết đạt 54 5.1.2 Hạn chế 54 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình – 1: Kiến Trúc Hệ Thống UMTS Hình – 2: Các Thành Phần Của Mạng Hình – 1: Q Trình Quy Hoạch Mạng Vơ Tuyến WCDMA Hình – 2: Tương Quan Giữa Pedge Và Mshadowing Hình – 3: Tương Quan Giữa Pedge Và Pcell 10 Hình – Q Trình Tính Tốn Vùng Phủ Và Dung Lượng Lặp 18 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Lên Dịch Vụ Thoại (12.2kbps) 24 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Lên Dịch Vụ Video Conference (64 Kbps) 24 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Lên Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 25 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Lên Dịch Vụ Internet (64 Kbps) 25 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Xuống Dịch Vụ Thoại (12.2 Kbps) 26 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Xuống Dịch Vụ Video Conference (64 Kbps)26 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Xuống Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 27 Hình – Suy Hao Cho Phép Đường Xuống Dịch Vụ Internet (384 Kbps) 27 Hình – Tính Bán Kính Cell Trên Đường Xuống 28 Hình – 10 Tính Bán Kính Cell Trên Đường Lên 28 Hình – 10 Suy Hao Đường Lên Dịch Vụ Thoại (12.2 Kbps) 29 Hình – 11 Suy Hao Trên Đường Lên Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 30 Hình – 12 Suy Hao Trên Đường Lên Dịch Vụ Internet (64 Kbps) 30 Hình – 13 Suy Hao Trên Đường Xuống Dịch Vụ Thoại (12.2 Kbps) 31 Hình – 14 Suy Hao Trên Đường Xuống Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 31 Hình – 15 Suy Hao Trên Đường Xuống Dịch Vụ Internet (384 Kbps) 32 Hình – 16 Tính Bán Kính Cell Trên Đường Xuống 33 Hình – 17 Tính Bán Kính Cell Trên Đường Lên 33 Hình – 18 Tính Tốn Dung Lượng UL Dịch Vụ Thoại (12.2 Kbps) 34 Hình – 19 Tính Tốn Dung Lượng UL Dịch Vụ Video Conference (64 Kbps) 35 Hình – 20 Tính Toán Dung Lượng UL Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 35 Hình – 21 Tính Tốn Dung Lượng UL Dịch Vụ Internet (64 Kbps) 36 Hình – 22 Tính Tốn Dung Lượng DL Dịch Vụ Thoại (12.2 Kbps) 37 Hình – 23 Tính Tốn Dung Lượng DL Dịch Vụ Video Conference (62 Kbps) 37 Hình – 24 Tính Tốn Dung Lượng DL Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 38 Hình – 25 Tính Tốn Dung Lượng DL Dịch Vụ Internet (384 Kbps) 38 Hình – 26 Tính Tốn Dung Lượng UL Dịch Vụ Thoại (12.2 Kbps) 39 Hình – 27 Tính Tốn Dung Lượng UL Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 40 Hình – 28 Tính Tốn Dung Lượng UL Dịch Vụ Internet (64 Kbps) 40 Hình – 29 Tính Toán Dung Lượng DL Dịch Vụ Thoại (12.2 Kbps) 41 Hình – 30 Tính Tốn Dung Lượng DL Dịch Vụ MMS (64 Kbps) 42 Hình – 31 Tính Tốn Dung Lượng DL Dịch Vụ Internet (384 Kbps) 42 Hình – 1: Clutter Classes Properties 45 Hình – 2: Urban Properties, Tab General 46 Hình – 3: Urban Properties, Tab Transmitter 46 Hình – 4: Urban Properties, Tab W-CDMA/UMTS 47 Hình – 5: Vùng Urban 48 Hình – 6: Vùng Suburban 48 Hình – 7: Services Table 48 Hình – 8: R99 Radio Bearers Table 49 Hình – 9: Terminals Table 49 Hình – 10: Urban Table 49 Hình – 11: Suburban Table 49 Hình – 12: Vùng Urban 50 Hình – 13: Vùng Suburban 50 Hình – 14: Group Properties 51 Hình – 15: Phân Bố Thuê Bao Trong Vùng Urban 52 Hình – 16: Phân Bố Thuê Bao Trong Vùng Suburban 53 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng – 1: Giả Định Quỹ Đường Truyền Của Máy Di Động 12 Bảng – 2: Giả Định Về Quỹ Đường Truyền Của Trạm Gốc 12 Bảng – 3: Quỹ Đường Truyền Cho Dịch Vụ Thoại 13 Bảng – 4: Bán Kính Cho Khu Vực Thành Phố 14 Bảng – 5: Các Thông Số Sử Dụng 15 Bảng – 6: Các Thông Số Sử Dụng 16 Bảng – 7: Ví Dụ Trong Tính Tốn Dung Lượng Mềm 16 Bảng – 8: Tính Tốn Dung Lượng Mềm Trên Đường Lên 17 Bảng – 1: Bảng Tóm Tắt Vùng Phủ: 20 Bảng – 2: Yêu Cầu Dịch Vụ Và Chất Lượng Dịch Vụ Vùng Urban 21 Bảng - 3: Thông Số Trạm Gốc Vùng Urban 21 Bảng – 4: Thông Số Trạm Di Động Vùng Urban 22 Bảng – 5: Yêu Cầu Dịch Vụ 22 Bảng - 6: Thông Số Trạm Gốc Vùng Suburban 22 Bảng – 7: Thông Số Trạm Di Động Vùng Suburban 23 Bảng – 8: Quỹ Đường Truyền Cho Phép Vùng Urban 28 Bảng – 9: Bán Kính Vùng Urban 29 Bảng – 10: Quỹ Đường Truyền Cho Phép Vùng Suburban 29 Bảng – 11: Bán Kính Vùng Suburban 33 Bảng – 12: Dung Lượng UL Cho Vùng Urban 34 Bảng – 13: Dung Lượng DL Cho Vùng Urban 37 Bảng – 14: Dung Lượng UL Cho Vùng Suburban 39 Bảng – 15: Dung Lượng DL Cho Vùng Suburban 42 Bảng – 1: Tổng Hợp Kết Quả Mô Phỏng 51 Bảng – 2: Kết Quả Cho Khu Vực Urban 52 Bảng – 3: Kết Quả Cho Khu Vực Suburban 53 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 41/55 Dịch vụ Voice Số kênh/cell Dung lượng Dung nghẽn cứng nghẽn lượng Dung lượng mềm mềm (%) (Erlang) (Erlang) (12.2 41 31.8 34.67 9.03 (64 4.3 5.45 26.74 (64 13 7.4 8.97 21.22 kbps) MMS kbps) Internet kbps) Bảng – 14: Dung lượng UL cho vùng Suburban b Tính tốn dung lượng mềm DL Hình – 29 Tính tốn dung lượng DL dịch vụ thoại (12.2 kbps) Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 42/55 Hình – 30 Tính tốn dung lượng DL dịch vụ MMS (64 kbps) Hình – 31 Tính tốn dung lượng DL dịch vụ Internet (384 kbps) Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 43/55 Dịch vụ Voice Số kênh/cell (12.2 50 Dung lượng Dung nghẽn cứng nghẽn lượng Dung lượng mềm mềm (%) (Erlang) (Erlang) 40.2 43.39 7.94 5.8 7.45 40.57 0.6 0.97 61.67 kbps) MMS (64 11 kbps) Internet (384 kbps) Bảng – 15: Dung lượng DL cho vùng Suburban Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 44/55 CHƯƠNG QUY HOẠCH CHI TIẾT MẠNG WCDMA QUẬN 12 4.1 GIỚI THIỆU VỀ ATOLL 3.1 Là sản phẩm hàng đầu hãng Forsk-một công ty độc lập chuyên cung cấp phần mềm ithiết kế tối ưu từ năm 1987, phần mềm Atoll ứng dụng có khả linh hoạt hỗ trợ nhà mạng vô tuyến suốt vòng đời mạng từ lúc bắt đầu thiết kế tới tối ưu hóa mạng Các chức chính:  Đặc tính ứng dụng thiết kế: có cơng cụ hỗ trợ tính tốn truyền sóng, phân cấp lưu lượng,…Hỗ trợ mạng như: GSM, GPRS, EDGE, CDMA, UMTS, CDMA 2000…  Tính tốn song song phân phối: Atoll cho phép phân phối tính tốn máy trạm, hỗ trợ tính tốn song song nhằm làm giảm thời gian mô phỏng, tận dụng đầy đủ phần cứng  Kỹ thuật GIS, Atoll cho phép tải sở liệu thơng tin địa lí vùng cần quy hoạch với nhiều định dạng, nhiều độ phân giải khác 4.2 QÚA TRÌNH THIẾT KẾ MẠNG 4.2.1 Khởi tạo dự án 4.2.1.1 Tạo dự án: Chọn File, New, From a Document Template, UMTS HSPA, OK 4.2.1.2 Chọn tọa độ địa lí: Chọn Document, Properties, Projection, chọn WGS 84/UTM zone 48N ô Display WGS84, OK 4.2.1.3 Import đồ số: Chọn File, chọn Import…, chọn file index.txt chứa thông tin vùng địa lí khu vực quận 12 cluster, DTM (Digital terrain map) Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 45/55 4.2.1.4 Vẽ vùng Filter zone, Focus zone, Computation zone: Trong tab Geo, chọn Zones, nhấp chuột phải lên Filter zone, chọn Draw (Focus zone Computation zone làm tương tự) 4.2.1.5 Nhập thông số vùng phủ cho khu vực: Trong tab Geo, nhấp phải chuột lên Clutter Classes, chọn Properties, Clutter Classes Properties xuất hiện, chọn tab Description Hình – 1: Clutter Classes Properties Model standard deviation: độ lệch chuẩn môi trường, ta chọn dB Orthogonality Factor: hế số trực giao đường xuống, ta chọn 0.6 Indoor loss: suy hao nhà, 15 dB 4.2.2 Nhập thông số cho mạng 4.2.2.1 Nhập thông số trạm gốc: Trong tab Parameters, chọn Network Setting, chọn Station Templates, nhấp phải chuột lên thư mục Urban, chọn Properties, hộp thoại Urban Properties xuất Trong tab, General, thông số thiết lập sau: Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 46/55 Hình – 2: Urban Properties, tab General Trong tab Transmitter, thông số thiết lập sau: Hình – 3: Urban Properties, tab Transmitter Trong tab WCDMA/UMTS, thông số thiết lập sau: Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 47/55 Hình – 4: Urban Properties, tab W-CDMA/UMTS 4.2.2.2 Phủ cell lên khu vực cần phủ sóng: Chọn tab Network, nhấp phải chuột lên Hexagone Design, chọn New, tiến hành vẽ vùng cần phủ cell Sau vẽ xong, cell xuất đồ Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 48/55 Hình – 5: Vùng Urban Hình – 6: Vùng Suburban 4.2.2.3 Chỉnh sửa thông số dịch vụ: Chọn tab Parameters, chọn Traffic Parameters, nhấp phải chuột Services, chọn Open table, thiết lập thơng số sau: Hình – 7: services table Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 49/55 Chọn tab Parameters, chọn Network Settings, chọn Radio Bearers, nhấp phải chuột R99 Radio Bearers, chọn Open table, thiết lập thơng số sau: Hình – 8: R99 Radio Bearers table Chọn tab Parameters, chọn Traffic Parameters, nhấp phải chuột Terminals, chọn Open table, thiết lập thông số sau: Hình – 9: terminals table Chọn tab Parameters, chọn Traffic Parameters, chọn Environments, nhấp phải chuột Urban, chọn Properties, thiết lập thông số cho vùng Urban sau: Hình – 10: Urban table Đối với vùng Suburban, thiết lập thông số sau: Hình – 11: Suburban table 4.2.3 Mơ mạng 4.2.3.1 Tạo đồ lưu lượng: Trong tab Geo, chọn Traffic Maps, chọn New Maps, công cụ vẽ xuất hiện, ta vẽ đồ lưu lượng dựa vùng Computation Zone Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 50/55 Hình – 12: Vùng Urban Hình – 13: Vùng Suburban 4.2.3.2 Tiến hành mô Trong tab Network, nhấp phải chuột lên Simulations, chọn New, hộp thoại Group Properties xuất hiện, ta nhập số mô cần thực Number of simulations, nhập hệ số tải lên xuống phần Max UL load factor, Max DL load factor Bấm Calculate để tiến hành mô với thông số thiết lập Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 51/55 Hình – 14: Group Properties 4.2.3.3 Kết mơ phỏng: Urban Suburban Tổng số User trung bình 657.3 55.6 Tỷ lệ rớt gọi (%) 0 Tỷ lệ kết nối thành công (%) Voice 100 100 Video Conference 100 MMS 100 100 Internet 100 100 Bảng – 1: Tổng hợp kết mô Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 52/55 a Vùng Urban Hình – 15: Phân bố thuê bao vùng Urban Người Hoạt Hoạt Hoạt Không Tốc độ Tốc độ dùng động động động hoạt UL DL nối đường đường lên động (Mbps) (Mbps) mạng lên xuống xuống (thuê (thuê (thuê (thuê (thuê bao) bao) bao) bao) bao) Voice 373.4 102.8 75.2 145.4 50 3.027 2.691 Video 22.9 4.1 8.3 3.5 0.9794 0.7942 MMS 67.6 32 35.6 0 2.048 2.28 Internet 193.4 94 99.1 0.3 6.035 38.105 235.8 214 154 53.5 12.0894 43.8702 conference Tổng cộng 657.3 Bảng – 2: Kết cho khu vực Urban Tổng số trạm: 53, tổng số luồng E1 cần: 79 Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 53/55 b Vùng Suburban Hình – 16: Phân bố thuê bao vùng Suburban Người Hoạt Hoạt Hoạt Không Tốc độ Tốc độ dùng động động động hoạt UL DL nối đường đường lên động (Mbps) (Mbps) mạng lên xuống xuống (thuê (thuê (thuê (thuê (thuê bao) bao) bao) bao) bao) Voice 31.1 8.9 4.9 12.4 4.9 0.25986 0.21106 MMS 5.4 2.7 2.7 0 0.1728 0.1728 Internet 19.1 9.2 9.9 0 0.5888 3.802 20.8 17.5 12.4 4.9 1.02146 4.18586 Tổng cộng 55.6 Bảng – 3: Kết cho khu vực Suburban Tổng số trạm: 17, tổng số luồng E1 cần: 18 Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 54/55 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN 5.1.1 Kết đạt Sau thời gian làm đề tài: “ Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA”, em đạt kết như:  Tìm hiểu cấu trúc tổng quát mạng vô tuyến WCDMA, làm tảng cho công việc quy hoạch mạng  Tìm hiểu quy trình quy hoạch mạng WCDMA, hiểu ý nghĩa cân yếu tố (vùng phủ, dung lượng, chất lượng dịch vụ) mạng vô tuyến WCDMA  Xây dựng cơng cụ hỗ trợ tính tốn vùng phủ, dung lượng mạng Visual Basic 2006  Thực quy hoạch mạng quận 12 gồm có: tính tốn vùng phủ, dung lượng mạng, quy hoạch chi tiết mạng quận 12 Atoll 3.1, tối ưu mạng 5.1.2 Hạn chế  Số liệu tính tốn phải lấy từ giá trị tiêu biểu nên chưa có số liệu thực tế 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Trong thực tế, mạng GSM sử dụng song song với mạng WCDMA nên cần phải quy hoạch song song mạng  Tiếp tục tìm hiểu vấn đề quy hoạch mạng 4G nhằm đáp ứng yêu cầu ngày tăng người dùng Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 55/55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh: [1] Harri Holma and Antti Toskala ,WCDMA For UMTS – HSPA Evolution And LTE, John Wiley and Sons, 2007 [2] Chris Braithwaite, Mike Scott, UMTS Network Planning And Development: Design and Implementation of the 3G CDMA Infrastructure, Elsevier, 2003 [3] Maciej Nawrocki, Hamid Aghvami, Mischa Dohler, Understanding UMTS Radio Network Modelling, Planning And Automated Optimisation, John Wiley and Sons, 2006 [4] Nokia Siemens Network, Dimensioning WCDMA RAN, 2007 [5] Nokia Siemens Network, LTE Press LTE Link Budget [6] Neelesh Mehta, Andreas Molisch, Larry Greenstein , Macrocell-Wide Behavior of the Orthogonality Factor in WCDMA Downlinks, Mitsubishi Electric Research Laboratories, 2006 Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA SVTH: Nguyễn Thịnh Phước