Hệ thống viễn thông gsm

Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc HÀ NỘI - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đỗ Mạnh Tùng………… Số hiệu sinh viên: 09CĐ1172 Khoá: … Viện : Điện tử - Viễn thông Ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG… Đầu đề đồ án: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM………………… ………………………………………………………………………………………… Các số liệu liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ………………………………………………………………………………………… Nội dung phần thuyết minh tính tốn: …………………………………………………………………………………………………………… … … …………………………………………………………………………………………………………… ……………………… ….……………………………………………………………………… Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): …………………………………………………………………………………………………………… ………… … …………………………………………………………………………………………………………… …………… ……….………………………………………………………………… Họ tên giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN THẮNG ………………………………… Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …………………………………………………… Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………… Ngày Chủ nhiệm Bộ môn tháng năm Giảng viên hướng dẫn Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng Cán phản biện SVTH: Đỗ Mạnh Tùng năm Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đỗ Mạnh Tùng Số hiệu sinh viờn: 09CĐ1172 Ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG Khố: K Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN THẮNG Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng năm Cán phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM MỤC LỤC BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH CÁC HèNH 12 LỜI NÓI ĐẦU 14 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM 16 1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM 16 1.2 Mạng thông tin di động 17 1.3 Các đặc tính mạng di động GSM 18 1.4 Các dịc vụ tiêu chuẩn GSM 18 1.4.1 Dịch vụ thoại 18 1.4.2 Các dịch vụ số liệu 19 1.4.3 Dịch vụ tin nhắn .19 1.1.4 Các tiêu kĩ thuật GSM 20 1.5.1 Về khả phục vụ .20 1.5.2 Về chất lượng phục vụ an toàn bảo mật 20 1.5.3 Về sử dụng tần số 20 1.5.4 Về mạng 20 CHƯƠNG II: CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN CỦA MẠNG GSM 21 2.1 Cấu trúc địa lý mạng 21 2.1.1 Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network .22 2.1.2 Vùng mạng 22 2.1.3 Vùng phục vụ MSC (Mobile Service Controler 22 2.1.4 Vùng định vị LA (Location Area 23 2.1.5 Ô (Cell)………………………………………………………………………23 2.2 Cấu trúc mạng GSM 24 2.3Các thành phần chức hệ thống 25 SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM 2.3.1 Hệ thống trạm gốc BSS ( Base Station Subsystem .25 2.3.2 Phân hệ chuyển mạch SS ( Switching Subsystem 28 2.4 Trạm di động MS (Mobile Station .33 2.5 Phân hệ khai thác hỗ trợ OSS (Operation and Support Subsystem 34 2.5.1 Khai thác .35 2.5.2 Bảo dưỡng 35 2.5.3 Quản lý thuê bao 36 2.5.4 Quản lý thiết bị di động 36 CHƯƠNG 3: CHUYỂN GIAO HANDOVER TRONG MẠNG GSM 37 3.1 Các loại chuyển giao 38 3.1.1 Chuyển giao BTS 38 3.1.2 Chuyển giao BSC .39 3.1.3 Chuyển giao MSC 39 3.1.4 Chuyển giao MSC 40 CHƯƠNG 4: GIAO TIẾP VÔ TUYẾN SỐ……………………………………….41 4.1 Giao diện vô tuyến .41 4.2 Suy hao đường truyền phading 42 4.3 Phân tán thời gian .44 4.4 Các phương pháp phòng suy hao đường truyền phading .45 4.5 Phương pháp chống phân tán thời gian 48 4.6 Nguyên tắc chia kênh theo thời gian 49 4.6.1 Khái niệm khe vô tuyến 49 4.6.2 Kênh vật lý 49 4.6.3 Kênh logic 52 4.7 Chia kênh logic theo khe thời gian 54 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ QUY HOẠCH HỆ THỐNG MẠNG GSM 56 5.1 Hệ thống thông tin di động tế bào 56 5.1.1 Cấu trúc hệ thống thoại trước .56 5.1.2 Hệ thống thông tin di động tế bào .57 5.2 Quy hoạch cell 58 5.2.1 Khái niệm tế bào 58 SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM 5.2.2 Kích thước Cell phương thức phủ sóng 58 5.2.2 Chia cell 60 5.3 Quy hoạch tần số .66 5.3.1 Tái sử dụng lại tần số 67 5.3.2 Các mẫu tái sử dụng lại tần số 69 5.3.3 Thay đổi quy hoạch tần số theo phân bố lưu lượng 69 5.3.4 Thiết kế tần số theo phương pháp MPR 72 5.3.5 Kiểu loại anten 80 5.3.6 Độ tăng ích anten 83 5.3.7 Công suất xạ đẳng hướng tương đương 83 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO .85 SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM CÁC TỪ VIẾT TẮT ACCH AGCH Associated Control Kênh điều khiển Chanel liên kết Access Grant Chanel Kênh cho phép truy nhập AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực BCCH Broadcast Control Kênh điều khiển Chanel quảng bá BCH Broadcast Chanel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit Bm Full Rate TCH TCH toàn quốc BSIC Base Station Indentity Mã nhận dạng Code trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BSSA Base Station Application Phần ứng dụng Part trạm gốc BS Base Station Trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C/A Carrier to Adjeacent Tỉ số sóng mang/ nhiễu lân cận CCH Control Chanel SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Kênh điều khiển Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển chung CCITT International Telegraph Ủy ban tư vấn and Telephone quốc tế điện Consultative Committee thoại điện báo Code Division Multiple Đa Access chia theo mã Cell Cellulear Ô (tế bào) CEPT Conference of European Liên minh Châu Post Âu CDMA an Telecommunication truy nhập Chính Bưu Viễn Thơng CI Cell Identity Nhận dạng ô C/I Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/ nhiễu đồng kênh C/R Carrier to Reflection Tỉ số sóng mang/ sóng phản xạ CM Conection Management Quản lý kết nối DCCH Deidicated Kênh điều khiển ETSI Control Chanel dành riêng European Viện tiêu chuẩn Telecomunications VTCA Standards Institue EIR FDMA Equipment Identification Bộ Register dạng thiết bị Frequency Multiple Access SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Division Đa ghi truy nhận nhập phân chia theo Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM tần số FCCH FACCH Frequency Correction Kênh hiệu chỉnh Chanel tần số Fast Associated Control Kênh điều khiển Chanel lệnh liên kết nhanh GSMC Gateway MSC Tổng đài di động cổng GSM GPRS HLR Global System for Trung tâm di Mobile Communication động tồn cầu Generation Packet Radio Dịch vụ vơ tuyến Service gói chung Home Location Bộ đăng ký định vị thường trú HON Handover Number Số chuyển giao ISON Intergrated Mạng số đa dịch Service Digital Network IMSI International vụ Mobile Subcriber Identity Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IHOSR Incoming HO successful Tỉ lệ thành công Rate Handover LA Location Area Vùng định vị LAC Location Area Code Mã vùng định vị LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng định vị LAPD Link Access Procedures SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Các thủ tục truy Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM on Dchanel nhập đường truyền kênh D LAPDm LAPDmodified LAPD điều chỉnh MCC Mobile Country Code Mã quốc gia trạm di động MNC Mobile Network Code Mã mạng trung tâm di động MPR Multiple Reuse Patterns Đa mẫu sử dụng lại MSC Mobile Switching Tổng đài di động Service Center MS Mobile Station MSISDN Mobile Station Trạm di động ISDN Number NMT Số ISDN trạm di động Nordic Mobile Điện thoại di Telephone động Bắc Âu NSS Network Subsystem Phân hệ mạng OMC Operation and Maintencince Center Trung tâm khai thác bảo hệ khai dưỡng OSS OSI Operation and Support Phân System thác hỗ trợ Open System Liệt kê hệ thống Interconnetion mở PCH Puging Chanel Kênh tìm gọi PLMN Public Network SVTH: Đỗ Mạnh Tùng Land Mobile Mạng di động mặt đất công Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM cộng PSPDN Packet Switch Public Data Network Mã số liệu cơng cộng chuyển mạch gói PSTN Public Swithched Telephone Network Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng RACH Random Access Chanel Kênh truy cập ngẫu nhiên RX Receiver SABM Set Máy thu Asynchronous Balance Mode Đặt chế độ cân không đồng SACCH Slow Associated Control Kênh điều kiện Chanel dành riêng đứng SCCP SCH Signaling Connection Phần điều kiện Control Part kết nối báo hiệu Synchoronous Chanel Kênh đồng khung SDCCH Stand Alone Dedicated Điều khiển kênh dành riêng SIM SMS Subscriber Identity Modun nhận Modul dạng thuê bao Short Message Service Dịch vụ tin ngắn SS Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 10 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thơng GSM làm tăng can nhiễu kênh kề, MS biên giới D1 D3 tỉ số C A chúng gần dB Ảnh hưởng tới C I Nếu chọn tải tần 94 (hay 106) từ cell C3 đưa sang D1, cự ly sử dụng lại tần số 94 (hay 106) từ cell D1 mảng mẫu X đến cell C3 mảng mẫu Y, tức giảm nửa so với ban đầu Nghĩa nhiễu kênh chung tăng lên nghiêm trọng, tỷ số C/I giảm đáng kể Vì bán kính cell R giữ nguyên, mà cự ly sử dụng lại tần số tải tần chuyển sang giảm nửa, nghĩa D/ R lại nửa so với quy hoạch trước Về lý thuyết, điều làm giảm tỷ số C/ I chừng  dB Muốn phân tích xác C/ I, phải kể đến yếu tố địa hình thực tế nhân tố mảng mẫu Điều cần đến công cụ phần mềm đặc biệt để xử lý vấn đề máy tính Một giải pháp cho vấn đề cấu trúc đồng tâm cell tăng cường thêm tải tần lấy từ cell khác Khi đú, cỏc tải tần sẵn có ban đầu cell dùng vốn có, cịn tải tần tăng cường phát công suất bé mức microcell Các nhân tố khác Công cụ phần mềm quy hoạch vơ tuyến tính đến nhiều yếu tố sau chuyển kênh tần số:  Sự khác công suất phát vô tuyến BTS  Sự khác anten dùng sở mặt  Địa hình thay đổi  Mảng mẫu thay đổi .v.v b Quy hoạch phủ sóng khơng liên tục Bài toán quy hoạch phải xử lý đặc biệt Tuy nhiên, sở giải toán quy hoạch tần số cho tỷ số C/ I C/ A đạt mức quy định chất lượng SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 72 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM Những mâu thuẫn phát sinh dung hịa tùy hồn cảnh Ví dụ: làng xã ven quốc lộ chịu C/ I nhỏ Hình 5.12 Phủ sóng khơng liên tục 5.3.4 Thiết kế tần số theo phương pháp MRP (Multiple Reuse Patterns) Thiết kế hệ thống có dung lượng lớn với chi phí cho hạ tầng tối thiểu ngày trở nên quan trọng chạy đua nhà điều hành di động Phần trình bày việc áp dụng kỹ thuật nhảy tần kết hợp với phương pháp thiết kế tần số tiên tiến, Multiple Reuse Patterns (MRP)_Đa mẫu sử dụng lại Nhảy tần _ Frequency Hopping Việc tăng dung lượng mạng cách giảm cự ly tái sử dụng lại tần số kéo theo vấn đề nhiễu tần số trở nên trầm trọng hơn, điều gây khó khăn cho việc thiết kế tần số với chất lượng tốt Một số kỹ thuật sử dụng nhằm giảm bớt ảnh hưởng nhiễu như: nhảy tần, điều khiển công suất, truyền phát gián đoạn DTX (Discontinuous Transmission) Trong phần ta quan tâm đến kỹ thuật nhảy tần _ Frequency Hopping Kỹ thuật nhảy tần đưa hai khái niệm phân tán tần số phân tán nhiễu Phân tán tần số: Tần số phân chia nhằm cân chất lượng tín hiệu thuê bao cho dù thuê bao di chuyển nhanh hay chậm Điều có nghĩa độ dự trữ cho Fađinh nhanh (Rayleigh Fading) khơng cần thiết Chính nhờ hiệu phân tán tần số mà vùng phủ sóng tăng lên giảm độ trữ cho Fađinh nhanh Ngày nay, quy hoạch cell tiêu biểu dùng dB cho dự trữ Fađinh nhanh SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 73 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM Phân tán nhiễu: Cường độ nhiễu chia sẻ cho thuê bao để quy mức nhiễu trung bình Nói chung, với mạng lưới sử dụng kỹ thuật nhảy tần ta giảm cự ly tái sử dụng tần số cải thiện dung lượng hệ thống so với mạng không sử dụng kỹ thuật nhảy tần  Hiệu kỹ thuật nhảy tần Phân tán nhiễu kỹ thuật nhảy tần nhìn nhận giảm tương quan tín hiệu nhiễu trải qua cụm (burst) liên tiếp Hình 4.20 mơ tả suy giảm tương quan tín hiệu ba trường hợp, đường lên uplink kết nối cell A bị gây nhiễu trạm di động cell đồng kênh Cell A ấn định tần số 10 ba trường hợp Hình 5.13 Một ví dụ hiệu kỹ thuật nhảy tần trờn phõn tập nhiễu mạng lưới Kích thước mũi tên phản ánh nhiễu tương quan cell đồng kênh Trường hợp thứ nhất, mạng không sử dụng kỹ thuật nhảy tần MS kết nối trờn kờnh tần số cell A Sau nhiễu I xuất từ thuê bao cell B đồng thời hoạt động kênh tần số Tương quan tín hiệu nhiễu trờn cỏc cụm liên SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 74 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM tiếp cao Như chất lượng kết nối xấu Tình hình cải thiện cell đồng kênh ngừng phát tín hiệu trờn kờnh tần số kết nối cell A thực chuyển giao Handover (bởi Intra-cell Handover, hay Inter-cell Handover) Trong trường hợp thứ hai trường hợp nhảy tần quy hoạch tần số truyền thống, cỏc nhúm tần số ấn định cho cell Kết nối cell A nhảy hai kênh tần số (1 10), cell B Do đó, nguồn nhiễu thay đổi hai thuê bao cell B, gây hai tín hiệu nhiễu I I2 Bởi cường độ hai tín hiệu nhiễu có khác rõ rệt, tương quan tín hiệu nhiễu thấp cho cụm liên tiếp Nói cách khác, phân tán nhiễu tăng lên so với trường hợp không dùng kỹ thuật nhảy tần Trường hợp cuối cùng, thiết kế tần số bất quy tắc kết hợp với kỹ thuật nhảy tần Điểm đặc biệt trường hợp khơng có ấn định tần số sử dụng cell cell đồng kênh Do đó, cell B cell đồng kênh phận cell A, chúng có tần số dùng chung Mặt khác, xếp tạo số cell đồng kênh phận lớn hơn, ví dụ cell C Trong trường hợp này, cụm khác kết nối cell A bị nhiễu thuê bao cell khác Do đó, cụm liên tiếp trải qua tín hiệu nhiễu I I2 , thơng thường khơng tương quan Chính vậy, trường hợp phân tán nhiễu cao so với thiết kế tần số theo truyền thống Mà thuật ngữ gọi “Phõn tán nhiễu tối đa” _ “Maximizing Interference Diversity” Ví dụ trình bày cách thức để đạt phân tán nhiễu tối đa, thiết kế tần số không sử dụng cỏc nhúm tần số cố định thích hợp Tuy nhiên, cách thiết kế tần số biểu hạn chế, bao gồm việc thiết kế lại phạm vi rộng cần thiết cho hệ thống tiến triển mở rộng không ngừng Áp dụng kỹ thuật đa mẫu sử dụng lại_MRP đạt phân tán nhiễu tối đa mà trì cấu trúc thiết kế tần số SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 75 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM Phương pháp đa mẫu sử dụng lại MRP _ Multiple Reuse Patterns Phương pháp MRP phương pháp tổng quát để đạt dung lượng cao cách sử dụng lại tần số kết hợp với kỹ thuật nhảy tần Phương pháp MRP khai thác lợi kỹ thuật nhảy tần nhằm tăng dung lượng Cơ sở phương pháp MRP phân chia tần số thành mẫu lớp băng tần số khác biệt với mức độ sử dụng lại khác dùng kỹ thuật nhảy tần kết hợp chúng lại mức sử dụng lại trung bình Với mục đích triển khai nhiều tốt thu phát TRX cell để tối thiểu chi phí cho lắp đặt trạm Phần ta xét tới MRP sử dụng nhảy tần băng a Phân chia băng tần: Bước phương pháp MRP phân chia phổ tần sẵn có thành băng tần khác Một băng tần băng tần BCCH, hay nhiều băng tần TCH theo nghĩa tần số dùng làm tần số BCCH cell không sử dụng làm tần số TCH cell khác ngược lại Băng tần BCCH dùng để thiết kế cho kênh điều khiển quảng bá BCCH Lý dựng cỏc tần số BCCH là:  Lưu lượng khơng phụ thuộc vào đặc tính giải mã BSIC: Khi MS cố gắng giải mã BSIC (Base Station Identity Code_Mó nhận dạng trạm gốc) trờn kờnh đồng SCH (Synchronisation Channel), đặc tính khơng bị ảnh hưởng tải lưu lượng Lý lưu lượng ấn định vào tần số TCH không làm nhiễu loạn tần số BCCH mà kênh đồng SCH ánh xạ vào Giải mã nhận dạng trạm gốc BSIC quan trọng hiệu suất chuyển giao (Handover) Hiệu suất handover không tốt làm tăng số lượng gọi bị rớt  Đơn giản hóa việc khai báo danh sách cell lân cận: Với băng tần BCCH riêng biệt, số lượng tần số cell lân cận giảm bớt Việc thiết kế đơn giản mà tất tần số ngoại trừ tần số BCCH cell danh sách cell lân cận sử dụng Nếu sử dụng tất SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 76 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thơng GSM tần số sẵn có tần số BCCH dẫn tới kết danh sách cell lân cận dài ảnh hưởng xấu tới hiệu suất handover  Việc thiết kế lại tần số TCH khơng ảnh hưởng tới thiết kế tần số BCCH: Nếu TRX bổ sung thêm vào cell có sẵn, việc thiết kế tần số BCCH khơng bị ảnh hưởng Hạn chế cần tính đến nhiễu tần số kế bên Chính vậy, hợp lý giữ thiết kế tần số cho dù TRX bổ sung thêm vào hệ thống Nhà điều hành mạng biết thiết kế tần số BCCH tốt thỡ nú giữ nguyên tình trạng tốt, không phụ thuộc vào tần số TCH  Lợi ích việc điều khiển công suất phát gián đoạn DTX: Chỉ có tần số TCH sử dụng phát gián đoạn điều khiển công suất hướng xuống downlink Với băng tần BCCH riêng biệt, lợi ích đầy đủ từ việc điều khiển cơng suất phát gián đoạn DTX đạt hướng xuống downlink Bước phương pháp MRP, tần số lại (TCH) phân chia thành băng tần khác Như tồn băng tần BCCH vài băng tần TCH Ý tưởng vài băng tần TCH áp dụng mẫu sử dụng lại khác thu phát khác Bộ thu phát TCH thứ tất cell sử dụng tần số băng tần TCH thứ nhất, băng tần TCH thứ hai cho thu phát thứ hai, v.v… Lý cho việc phân chia tần số TCH thành băng khác là: - Kích cỡ sử dụng lại tần số trung bình phụ thuộc vào phân bố TRX mạng lưới: Sự phân bố TRX định hệ số sử dụng lại tần số trung bình mà áp dụng mạng Hệ số sử dụng lại tần số trung bình điều chỉnh theo số TRX tối đa cần thiết cho cell số lượng cell cần số TRX Theo cách chất lượng hệ thống kiểm soát tốt nhờ điều chỉnh xử lý thiết kế tần số - Khi mở rộng thêm TRX, ảnh hưởng tới thiết kế tần số nhỏ hơn: Việc phân chia băng tần TCH giới hạn số lượng yêu cầu công tác thiết kế tần số cú thờm TRX bổ sung Chỉ cell cú cựng số TRX nhiều SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 77 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM bị ảnh hưởng có thêm TRX bổ sung Ví dụ, thêm TRX thứ tư vào cell có ba TRX có ảnh hưởng tới cell có bốn có nhiều số TRX  Một biện pháp cấu trúc cho thiết kế tần số: Với việc phân chia băng tần TCH thành băng khác nhau, cấu trúc trở nên hợp lý thiết kế quy hoạch tần số cho thu phát TCH thứ mà không làm thay đổi quy hoạch BCCH hay quy hoạch cho thu phát TCH khác Cấu trúc giúp đơn giản việc đưa thiết kế tần số việc phát thiết kế tần số không tốt b Ấn định tần số Việc ấn định tần số minh họa hình dưới, biểu đồ cách tần số khác ấn định cho cấu hình MRP với tối đa bốn TRX cell Ví dụ xét thiết kế 12/10/8/6 Điều nghĩa có 12 tần số BCCH (tần số 1, 3, 5, …, 23), 10 tần số TCH cho nhóm (tần số 2, 4, 6, …, 20), tần số TCH nhóm (22, 24, 26, …, 36) tần số TCH cho nhóm (25, 27, …, 35) Hình vẽ ấn định tần số cho hai cell A B với số thu phát theo thứ tự hai bốn Hình 5.14 Ví dụ thiết kế tần số với phương pháp MRP Cell A ấn định tần số BCCH thứ tần số TCH thứ Do cell A sử dụng nhảy tần băng hai tần số Trong cell B ấn định tần số BCCH SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 78 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM thứ 23 tần số TCH thứ 20, 26, 35 Do đó, cell B sử dụng nhảy tần băng bốn tần số Chú ý rằng, tần số BCCH khơng cần xác định rõ vị trí, tần số dải tần có sẵn chọn làm tần số BCCH chia tách BCCH/ TCH thỏa mãn Không cần phải lúc tuân thủ chặt chẽ việc ấn định tần số theo phương pháp MRP Nếu cell tồn vấn đề chất lượng giải vấn đề thay đổi tần số cell sang tần số “trỏi luật”, tần số mà ban đầu sử dụng nhóm thu phát khác c Thiết kế tần số Phương pháp MRP phát triển nhằm xử lý đặc trưng tiêu biểu mạng lưới phân phối TRX không đồng Điều quan trọng mạng tế bào có khác đặc tính mạng kích cỡ cell, số phổ tần sẵn có địa hình Có nghĩa mạng lưới, số cell có nhiều TRX có cell với số TRX Để tìm hiểu trạng thái sử dụng lại tần số khác cell khác với số TRX khác nhau, ta xem xét ví dụ sau: Cấu hình MRP 12/8/6/4 chọn cho tổng số 30 tần số sẵn có Trong đó, 12 tần số BCCH, ba nhóm tần số TCH gồm 8, 6, tần số Trong ví dụ ta giả thiết tỷ lệ cell có 2, 3, TRX 20%, 30%, 50% Số TRX /cell Tỷ lệ cell (%) 20% 30% 50% MRP groups 12 / 12 / / 12 / / / 12+8+6 =8,7 12+8+6+ =7,5 9,0 8,5 Hệ số sử dụng lại tần số TB Sử dụng lại tần số TB thực tế 12+8 =10 10 SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 79 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM (Giới hạn trên) Độ phân tán Nhỏ Lớn Rất lớn Hệ số sử dụng lại tần số trung bình cell = Tổng số tần số nhóm ấn định cho cell / Số TRX cell Do đó, cell khác có hệ số sử dụng lại tần số khác nhau: hệ số 10 với cell có TRX, 8,7 với cell có TRX, 7,5 với cell có TRX Hệ số sử dụng lại tần số trung bình thực tế hiểu theo nghĩa “rải rỏc”, vỡ tất cell trang bị đầy đủ thiết bị Ví dụ, TRX thứ sử dụng 80% tổng số cell, mà hệ số sử dụng lại thưc tế TRX rải rác 6/ 0,8 = (làm tròn từ 7,5), tùy thuộc vào phân bố địa lý cell với TRX thứ Do đó, giới hạn hệ số sử dụng lại tần số thực tế cell có TRX là: (12+8+7)/3 = 9,0 Lợi ích nhảy tần tăng với số lượng tần số chuỗi nhảy tần Những cell có nhiều TRX tương ứng với hiệu sử dụng lại cao hơn, đồng nghĩa với mức nhiễu cao hơn, với phương pháp MRP điều cân với độ phân tán nhiễu lớn SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 80 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM Mẫu MRP Hà Nội năm 2007 VMS_Center1 cấu hình 15/ 12/ /3: Group Cell A Cell B 84 88 90 TCH1 113 1 115 120 TCH2 95 9 107 TCH3 103 BCCH Patch 93 d 92 Cell C 94 96 98 100 117 118 119 124 105 109 87 91 1 102 104 106 108 110 121 122 123 116 85 89 97 101   112 15   12                 41 Antenna Anten thiết bị thực việc chuyển đổi lượng sóng dẫn hướng (ví dụ cáp đồng trục) sóng mơi trường khơng gian tự do, ngược lại Anten sử dụng để phát thu tín hiệu vơ tuyến 5.3.5 Kiểu loại anten: Trong thông tin di động người ta thường dùng hai loại anten là: SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 81 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM  Anten vô hướng (omni anten): Phát xạ tín hiệu theo hướng (3600)  Anten định hướng (sector anten): Chỉ phát xạ theo hướng định Sử dụng Anten định hướng có hiệu chống nhiễu đồng kênh cao so với Anten vô hướng  Giảm nhiễu đồng kênh sử dụng anten định hướng (Sector hóa) SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 82 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM Ta biết vấn đề nhiễu giao thoa đồng kênh thường liên quan đến việc sử dụng lại tần số dạng loại nhiễu từ thuê bao hoạt động vị trí cao (các đồi, trờn cỏc nhà cao tầng ) gây nhiễu tới cell cú cựng tần số làm việc Khi dùng Omni Antenna: Hình 5.16 Anten vơ hướng (Omni antenna) Ta giả thiết hai cell E1 E2 sử dụng chung tần số E1 có địa cao so với E2 Một thuê bao MS di chuyển từ E1 tới E2 Khi thuê bao di chuyển gần E2, khả gây nhiễu tới E2 lớn Khi dùng Sector Antenna: Hình 5.17 Anten vô hướng (Omni antenna) Bây ta dùng E1 E2 Nhưng sector hoá thành: EA1, EB1, EC EA2, EB2, EC2 MS di chuyển phía E2, xuất phát từ EA1 (có khoảng cách lớn tới E2) Khi MS vượt qua vị trí trạm EA1, chuyển giao tới EB1 khoảng cách từ MS tới E2 gần EB1 tần số với EB2 địa hình ta thấy, nhiễu tạo nằm phía sau anten EB2 (vì anten định hướng nờn cú tỉ số lượng hướng trước hướng sau =  15 dB) Điều có nghĩa khả chống nhiễu hệ thống tăng từ  15 dB Tương tự MS tới EA2 tạo nhiễu cho EA1 từ phía sau anten EA1.Túm lại dùng sector anten biện pháp làm tăng tỉ số C/ I hệ thống SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 83 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thơng GSM 5.3.6 Độ tăng ích anten (Gain of an Antenna) Độ tăng ích anten tỷ số, thường tính dB, cơng suất cần thiết đầu vào anten chuẩn không suy hao với công suất cung cấp đầu vào anten cho hướng cho trước tạo cường độ trường hay mật độ thông lượng công suất cự ly Nếu khơng có ghi gỡ thờm, thỡ độ tăng ích anten tính hướng phát xạ lớn Tùy thuộc vào lựa chọn vào anten chuẩn, cú cỏc loại tăng ích anten sau: Tăng ích tuyệt đối hay tăng ích đẳng hướng (Gi) anten chuẩn anten đẳng hướng biệt lập không gian Độ tăng ích ứng với dipol nửa bước sóng (Gd) anten chuẩn dipol nửa bước sóng biệt lập khơng gian mặt phẳng vng góc chứa hướng phát xạ Độ tăng ích ứng với anten thẳng đứng ngắn (Gv) anten chuẩn dây dẫn thẳng ngắn nhiều so với phần tư bước sóng, vng góc với mặt phẳng dẫn điện lý tưởng chứa hướng phát xạ 5.3.7 Công suất xạ đẳng hướng tương đương - EIRP Công suất xạ đẳng hướng tương đương – EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) tích số cơng suất sinh để cung cấp cho anten với tăng ích anten hướng định ứng với anten đẳng hướng (độ tăng ích đẳng hướng hay tăng ích tuyệt đối) EIRP xác định cơng thức: PEIRP (W) = Pt (W)* 10(G - L)/10 Hay PEIRP (dB )=Pt (dB )−L+G Trong đó: - PEIRP (dBm): công suất xạ đẳng hướng tương đương; - Pt (dBm): tổng công suất máy phát - L (dB): tổng suy hao từ máy phát đến anten (ví dụ combiner, feeder…) - G (dBi): độ tăng ích cực đại anten tương ứng với anten đẳng hướng SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 84 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM KẾT LUẬN Thông tin di động phát triển từ lâu, đời sống thỡ nú đóng vai trò quan trọng sống sinh hoạt hàng ngày người Đồ án em trình bày kiến thức mạng thông tin di động GSM – phần quan trọng hệ thống thông tin di động Trong trình thực đồ án em tiếp thu nhiều kiến thức mạng GSM Do vốn kiến thức hạn hẹp, thời gian tiếp xúc thực tiễn nghiên cứu chưa nhiều nên em chưa tìm hiểu để trình bày thật tốt kĩ lưỡng vấn đề liên quan hết đến mạng di động GSM Trên kiến thức em tìm hiểu trình thực tập nghiên cứu Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Văn Thắng giúp đỡ em nhiều suốt q trình thực hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng năm 2012 Sinh viên thực : Đỗ Mạnh Tùng SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 85 Đồ án TN: Tổng Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM TÀI LIỆU THAM KHẢO Thông tin di động số : Vũ Đức Thọ - Nhà xuất giáo dục – 1997 Tài liệu down load mạng - www.cisco.com - www.gsmworld.com - www.tailieu.vn - www.dtvt.org.vn - www.ebook.edu.vn - www.4tech.com.vn - www.luanvan.com.vn SVTH: Đỗ Mạnh Tùng 86 ... Về Hệ Thống Viễn Thông GSM 2.2 Cấu trúc mạng GSM: Hệ thống GSM chia thành nhiều hệ thống Hệ thống chuyển mạch SS (Switching Subsystem), hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), hệ thống. .. Quan Về Hệ Thống Viễn Thông GSM CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG GSM GSM hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Anh: Global System for Mobile Communication, viết tắt là: GSM) công nghệ dùng... số GSM theo khuyến nghị GSM mạng GSM chia thành hệ thống chuyển mạch (SS) hệ thống trạm gốc BSS Mỗi hệ thống chứa số khối chức khối thực phần cứng khác 2.3 Các thành phần chức hệ thống: Mạng thông