Nghiên cứu hệ thống wll cdma và ứng dụng tính toán thiết kế mạng wll cdma tiền giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG WLL-CDMA VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG WLL-CDMA TIỀN GIANG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ NGÀNH: 06.52.70 KHOÁ: 11 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : HỌC VIÊN THỰC HIỆN : TS TRẦN THIỆN CHÍNH DƯƠNG VĂN THÁI TP HỒ CHÍ MINH, 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG WLL-CDMA VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG WLL-CDMA TIỀN GIANG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ NGÀNH: 06.52.70 KHOÁ: 11 HỌC VIÊN THỰC HIỆN DƯƠNG VĂN THÁI Hà Nội, ngày tháng năm 2006 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS TRẦN THIỆN CHÍNH LỜI CÁM ƠN! Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG WLL-CDMA VÀ ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG WLL-CDMA TIỀN GIANG nghiên cứu hoàn chỉnh khoảng thời gian ngắn Trong thời gian qua, không ngừng tham khảo tài liệu liên quan tranh thủ tối đa hướng dẫn Thầy, tham khảo ý kiến anh, chị bạn đồng nghiệp để đề tài đạt thành công mức chấp nhận Chính thế; lời em xin chân thành biết ơn sâu sắc hướng dẫn giúp đở tận tình Thầy Trần Thiện Chính Thầy Đàm Thuận Trinh trình hoàn thành đề tài Em gủi lời cảm ơn đến tất q Thầy, Cô hết lòng giảng dạy cho em nói riêng, tập thể lớp Cao Học Điện Tử - Viễn Thông khoá 11 nói chung xin nhận nơi em kính trọng sâu sắc Tôi xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu, Các Thầy, Cô trưởng, phó phòng, khoa trường Trung Học Bưu Chính – Viễn Thông Công Nghệ Thông Tin III hết lòng hỗ trợ kinh phí, thời gian thủ tục để hoàn thành chương trình đào tạo cao học Đặc biệt, xin chân thành cám ơn tất bạn đồng nghiệp giúp đở hoàn thành luận văn tốt nghiệp thời hạn Tuy đề tài hoàn chỉnh khó tránh khỏi khiếm khuyết kể nội dung hình thức trình bày Vì em mong nhận ý kiến đóng góp q Thầy, Cô; bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện ứng dụng thực tiển Xin trân tọng kính chào! Sinh viên thực hiện: Dương Văn Thái i NHỮNG TỪ VIẾT TẮT AGC AMPS AN ATM AWGN BER BHCA BSC BSM BTS C/I CCI CDMA DS FDD FDMA FSK GoS GPS GSM IF ISDN IWF LE LOS MS NLOS OAM&P PDC P-MP PN Automatic Gain Control Advanced Mobile Phone System Điều khiển khuếch đại tự động Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Access Network Truy nhập mạng Asynchronous Tranfer Mode Kiểu truyền dẫn không đồng Additive While Gaussian Noise Tạp âm Gause trắng Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit Busy Hour Call Attemps Số lần gọi thuê bao cao điểm Base Tranceiver Controller Điều khiển trạm thu phát Base Station Manager Khối quản trị trạm gốc Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc Carrier to Interference Tỉ số sóng mang nhiễu Co-Channel Interference Giao thoa đồng kênh Code Divition Multiple Access Đa truy nhập theo mã Direct Sequence Trải phổ trực tiếp Frequency Division Duplex Song công chia tần số Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần Access số Frequency Shitf Keying Khóa dịch tần số Grade Of Service Cấp độ dịch vụ Gobal Positional System Hệ thống định vị toàn cầu Gobal System Mobile Hệ thống di động toàn cầu Intermediate Frequency Tần số trung gian Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ Inter Working Function Chức liên mạng Local Exchange Tổng đài nội hạt Line of Sight Tuyến không khuất tầm nhìn Mobile Station Trạm di động None Line of Sight Tuyến khuất tầm nhìn Operation Administer Maintenace Điều hành, quản trị, bảo dưỡng & Planning qui hoạch Personal Digital Cellular Hệ thống tế bào cá nhân Point - Multipoint Điểm – đa điểm Pseudo-radom Noise Nhiễu giả ngẫu nhiên ii PN P-P PSD PSK PSTN QPSK RF RP RPCU SMS TDMA WANU WCDMA WLL Pseudo Noise Point - Point Power Specral Density Phase Shift Keying Public Switch Telephone Network Giả tạp âm Điểm - điểm Mật độ phổ công suất Khoá dịch pha Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng Quatenary Phase Shift Keying Khoá dịch pha cầu phương Radio Frequency Tần số vô tuyến Radio Port Cổng vô tuyến Radio Port Control Unit Đơn vị điều khiển cổng vô tuyến Short Message Service Dịch vụ tin ngắn Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian Wireless Access Network Unit Đơn vị truy nhập vô tuyến Wide Code Divition Multiple Đa truy nhập theo mã băng rộng Access Wireless Local Loop Mạch vòng vô tuyến nội hạt iii MỞ ĐẦU Lịch sử phát triển thông tin di động trải qua nhiều hệ Nhiều phương thức thông tin di động (TTDĐ) đưa vào sử dụng, đáng ý hệ thống thông tin di động tế bào sử dụng công nghệ GSM CDMA Với tính kỹ thuật trội, thời gian qua, trình khai thác, hệ thống chiếm lónh niềm tin khách hàng, thể chất lượng dịch vụ đảm bảo, số lượng thuê bao sử dụng ngày tăng, dịch vụ cung cấp ngày đa dạng phong phú, v.v… Trong tương lai, với xu phát triển hướng tới mạng hệ sau (NGN), hệ thống phát triển sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, với phát triển không ngừng đời sống kinh tế – xã hội, nhu cầu người sử dụng ngày cao hơn: Như nhu cầu thông tin lúc, nơi, đa phương tiện tích hợp dịch vụ băng rộng, tốc độ phát triển thuê bao gia tăng đột biến phạm vi rộng, v.v… Để đáp ứng nhu cầu này, nhà cung cấp dịch vụ cần có chiến lược kinh doanh hợp lý, tận dụng sở hạ tầng sẳn có, đầu tư xây dựng mạng mở rộng qui mô mạng với chi phí hợp lý Qui hoạch phát triển mạng vốn nhiệm vụ thường xuyên nhà khai thác, cung cấp dịch vụ, giai đoạn trở nên quan trọng cấp thiết Qui hoạch thiết kế mạng TTDĐ toán phức tạp có qui mô lớn, phụ thuộc nhiều yếu tố Nội dung toán thiết kế mạng TTDĐ phải xác định tập hợp trạm giá trị tham số trạm BTS cho đạt tiêu kỹ thuật hệ thống sở điều kiện ràng buộc hàm mục tiêu đề ra, hiệu kinh tế vấn đề quan trọng cần giải Quá trình thiết kế qui hoạch mạng gồm nhiều bước, bước liên quan đến số biến xác định trước giới hạn phạm vi định Điều dẫn đến đa dạng toán thiết kế qui hoạch mạng TTDĐ Tuỳ theo điều kiện cụ thể xác định phân toán thiết kế mạng TTDĐ thành toán cụ thể Cùng với phát triển nước lónh vực Bưu – Viễn thông, mạng viễn thông tỉnh Tiền Giang năm qua có bước phát triển nhanh chóng Để đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng, việc ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến, mạng viễn thông Tiền Giang cần có giải pháp để không ngừng mở rộng phát triển Một giải pháp cần áp dụng, hệ thống thông tin di động nội vùng WLL – CDMA Xuất phát từ nhu cầu thực tiển: Xây dựng hệ thống TTDĐ phục vụ đến năm 2010, luận văn đặt vấn đề nghiên cứu tính toán thiết kế mạng WLL – CDMA Tiền Giang Để đạt mục tiêu đề ra, trước hết luận văn cần tìm hiểu tổng quan iv TTDĐ, cần thiết phải quy hoạch thiết kế mạng, yếu tố ảnh hưởng đến qui hoạch mạng, sở việc qui hoạch mạng, sau áp dụng tính toán cụ thể cho mạng WLL- CDMA Tiền Giang Nội dung luận văn trình bày chương: Chương 1: Hệ thống thông tin di động tế bào yếu tố liên quan đến qui hoạch mạng Chương 2: Cơ sở tính toán thiết kế mạng thông tin di động Chương 3: Tính toán thiết kế mạng thông tin di động nội vùng Tiền Giang dùng công nghệ WLL – CDMA Do thời gian lực thân có hạn , việc lựa chọn tài liệu, thu thập số liệu thực tiển, thống kê hàng năm chưa thật đầy đủ; mặt khác, lónh vực nghiên cứu rộng, luận văn tập trung vào số vấn đề bản, có tính thực tiển nên phần trình bày chắn có khiếm khuyết định Rất mong nhận ý kiến đóng góp cảm thông quý Thầy, Cô giáo bạn đồng nghiệp v Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO VÀ CÁC YẾU TỐ LIÊN QUAN ĐẾN QUI HOẠCH MẠNG Giới thiệu chung Cùng với phát triển nhanh khoa học công nghệ, TTDĐ ngày chiếm lónh thị phần niềm tin khách hàng Số lượng thuê bao loại hình dịch vụ ngày phát triển Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng nhà cung cấp dịch vụ phải thường xuyên có kế hoạch cho việc qui hoạch phát triển mạng Chương này, trước hết trình bày nét tổng quát hệ thống TTDĐ tế bào, mô hình tham khảo hệ thống TTDĐ có ứng dụng công nghệ CDMA, qua thấy cần thiết tầm quan trọng việc qui hoạch mạng; giới thiệu tổng quan toán qui hoạch mạng yếu tố cần quan tâm trình thiết kế mạng 1.2 Tổng quan TTDĐ tế bào 1.2.1 Lịch sử phát triển Các hệ thống TTDĐ tế bào khai thác thương mại từ thập kỷ 80 Cho đến TTDĐ trải qua giai đoạn phát triển từ hệ thứ – công nghệ tương tự, đến hệ thứ hai – công nghệ số, hệ thứ ba (IMT -2000) – công nghệ số băng rộng tiếp sau hệ thứ tư – công nghệ số siêu băng rộng nghiên cứu triển khai Hệ thống TTDĐ hệ thứ đời vào đầu năm 1980, gồm: Hệ thống AMPS (Advanced Mobile Phone System) sử dụng chủ yếu Bắc Mỹ, Châu Mỹ La Tinh số nước Châu Á; hệ thống NMT (Nordic Mobile Telephone) phát triển nước Bắc Âu hệ thoáng TACS (Total Access Communications System/ ETACS: Extended Total Access Communications System) sử dụng số nước Châu Âu Các tham số hệ thống TTDĐ hệ thứ giới thiệu bảng 1.1 Tất hệ thống TTDĐ hệ thứ sử dụng công nghệ truyền dẫn tương tự đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) chất lượng dịch vụ, hiệu phổ tần tính bảo mật tương đối thấp Ngoài ra, khả tương thích nên khả chuyển vùng (roaming) mạng với thực Nhằm giải nhược điểm hệ thống TTDĐ hệ thứ nhất, hệ thống TTDĐ hệ thứ hai nghiên cứu, phát triển gồm: Hệ thống TTDĐ hoạt động theo phương thức đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), 1.1 Chương 1: Hệ thống TTDĐ tế bào yếu tố liên quan đến qui hoạch mạng hệ thống TTDĐ toàn cầu GSM, hệ thống TTDĐ hoạt động theo phương thức đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA), hệ thống tế bào số cá nhân (PDC) Các tham số hệ thống TTDĐ hệ thứ hai giới thiệu bảng 1.2 BẢNG 1.1 CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TTDĐ TẾ BÀO THẾ HỆ THỨ NHẤT Tham số Băng tần Khoảng cách kênh Phương pháp song công Phương pháp truy nhập Khoảng cách song công Số kênh Loại điều chế Độ dịch tần đỉnh Bộ nén dãn Kế hoạch ô Điều chế kênh điều khiển Độ lệch kệnh điều khiển Mã kênh điều khiển Dung lượng kênh điều khiển Tốc độ truyền Bảo mật thoại Chuyển vùng hệ thống AMPS 800 Mhz 30 Khz FDD TACS/ETACS 900 Mhz 25 Khz FDD NMT 900 900 Mhz 25/12,5 Khz FDD NMT 450 450 Mhz 25/20 Khz FDD FDMA FDMA FDMA FDMA 45 Mhz 45 Mhz 45 Mhz 10 Mhz 832 FM 12 Khz 2:1 Syllabic 4, 7, 12 FSK 920 FM 9,5 Khz 2:1 Syllabic 4, 7, 12 FSK 1000 (1999) FM 4,7 Khz 2:1 Syllabic 7, 9, 12 FSK 180/225 FM 4,7 Khz No FSK Khz 6,4 Khz 3,5 Khz 3,5 Khz Manchester Manchester Manchester Manchester 77.000 62.000 13.000 13.000 10 Kbps Có thể Có Kbps Có thể Có 1,2 Kbps Có thể Có 1,2 Kbps Có thể Có So với hệ thống TTDĐ tế bào hệ thứ hệ thống TTDĐ tế bào hệ thứ hai cung cấp chất lượng thoại tốt hơn, hiệu phổ tần cao Các hệ thống TTDĐ hệ thứ hai hỗ trợ truyền liệu tốc độ thấp trung Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật bình: GSM hỗ trợ tốc độ 9,6 Kbps CDMA hỗ trợ tốc độ 14,4 Kbps Tuy nhiên hệ TTDĐ thứ hai có nhiều hệ thống hệ thống hoạt động theo chuẩn riêng Các tiêu chuẩn hoàn toàn khác biệt độc lập với Do việc chuyển vùng (roaming) hệ thống hệ TTDĐ thứ hai khó khăn Trong nhu cầu chuyển vùng mạng nước ngày tăng Ngoài nhu cầu sử dụng dịch vụ TTDĐ khách hàng tăng nhanh, đặc biệt dịch vụ truyền liệu tốc độ cao, đa phương tiện tích hợp BẢNG 1.2 CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TTDĐ TẾ BÀO THẾ HỆ THỨ HAI Tham số Băng tần Phương pháp song công Phương pháp truy nhập Khoảng cách kênh Kênh lưu lượng kênh vô tuyến Tổng số kênh DAMPS (Bắc Mỹ, Mỹ La Tinh số nước Châu Á) 800 Mhz FDD GSM (Châu Âu) PDC (Nhật Bản) IS-95 900 Mhz FDD 800 Mhz FDD 800 Mhz FDD TDMA TDMA TDMA CDMA 30 Khz 200 Khz 25 Khz 1, 2, Mhz 60 666 125x8 60x5 Để đáp ứng nhu cầu nêu trên, hệ thống TTDĐ hệ thứ ba (3G hay IMT-2000) nghiên cứu ứng dụng IMT – 2000 hệ thống TTDĐ băng rộng toàn cầu, có nhiều ưu điểm như: Chất lượng thoại cao, truyền liệu, truy nhập Internet tốc độ cao, đa phương tiện tích hợp, âm hình ảnh theo yêu cầu Tốc độ truyền dẫn hệ thống lên tới 384 Kbps môi trường bộ, Mbps môi trường cố định nhà Hiệu phổ tần cao so với hệ thống TTDĐ hệ trước việc sử dụng phần mềm vô tuyến xác định, hệ thống IMT – 2000 dể dàng cho phép thuê bao chuyển vùng phạm vi toàn cầu Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật 3.4.4 Tính toán thiết kế qui hoạch mạng WLL-CDMA Tiền Giang 3.4.4.1 Tính toán theo khu vực địa lý 3.4.4.1.1 Khu vực TP Mỹ Tho TX Gò Công Sử dụng mô hình Walfisch-Ikegami cho phương án tính toán suy hao đường truyền sóng mô hình ứng dụng cho mạng có cấu hình Microcell, thích hợp với môi trường đô thị Việt Nam, tính toán dể dàng chương trình máy tính Từ suy hao đường truyền sóng tính bán kính cell, số lượng cell cần thiết cho khu vực Dự kiến tham số hệ thống WLL-CDMA TP Mỹ Tho TX Gò Công - Tốc độ bit cho phép (R): 9600Kbps - Tần số làm việc (f): 800 Mhz - Công suất phát hiệu dụng BTS (P m ): 38dBm - Hệ số tăng ích anten (G b ): 14dBi - Suy hao cáp anten BTS (L c ): 2.5 dB - Tạp âm máy thu (F b ): dB - Sai số với anten phân tập BTS (E b /I t ): dB - Tạp âm trạm BTS (N ): -174 dBm/Hz - Độ rộng đường phố (W): 15m - Khoảng cách nhà (b): 25m - Độ cao trung bình nhà (h r ): 16m - Độ cao trung bình anten BTS (h b ): 30m - Độ cao trung bình anten Mobile (h m ): 1m - Góc tới tia sóng từ nhà đến mặt đường (φ): 60 Theo mô hình thực nghiệm Walfisch-Ikegami, áp dụng công thức (2.7) đến (2.15), ta có: * L f : Suy hao không gian tự do: L f = 32.45 + 20 log rkm + 20 log f Mhz = 20 log rkm + 90.5 * L rts : Suy hao tán xạ nhiễu xạ: Lrts = −16.9 − 10 log W + 10 log f Mhz + 20 log(hr − h2 ) + 4.0 − 0.114(φ − 55) = 26.7 * L msd : Suy hao che chaén: Lmsd = −18 log(1 + h1 − hr ) + 54 + (18 − 15(h1 − hr ) / hr ) log rkm + + (4 + 1.5( f Mhz / 925 − 1)) log f Mhz − log b = 17 log 10(r ) + 30.8 Như tổng suy hao đường truyền sóng theo mô hìnhWalfischIkegami là: L = L f + Lrts + Lmsd = 37 log 10(r ) + 148 69 (dB ) (3.1) Chương 3: Tính toán thiết kế mạng thông tin di động nội vùng Tiền Giang Mặt khác, suy hao đường truyền sóng tính: L = P m – S m + G b – L c (dB) với S m = N + Fb + Eb + 10 log R = −122.18 It (dB ) Ta coù: L = P m – S m + G b – L c = 171.68 (dB) (3.2) Từ công thức (3.1) (3.2), cân hai vế, ta tính bán kính cell r ≈ 4.25 km Ta chia diện tích cần phủ sóng thành hình vuông có đường chéo đường kính cell d = 2*r = 8.5km liền kề Như hình vuông có cạnh d / = 6km số lượng hình vuông số cell cần thiết Như ứng với diện tích TP Mỹ Tho ta cần cell TX Gò Công cần cell, tổng cộng cell cho hai khu vực 3.4.4.1.2 Khu vực huyện Đối với huyện, có địa hình vùng đồng bằng phẳng, mật độ dân cư thấp, phân bố rải rác nên ta sử dụng mô hình mạng có cấu trúc Macrocell sử dụng công thức (2.1), (2.17) với đặc điểm ứng dụng cho vùng ngoại nôn thôn để tính toán bán kính cell số lượng cell Dự kiến tham số hệ thống WLL-CDMA cho huyện sau: - Tốc độ bit cho phép (R): 9600Kbps - Tần số làm việc (f): 800 Mhz - Công suất phát hiệu dụng BTS (P m ): 144 dBm - Hệ số tăng ích anten (G b ): 14dBi - Suy hao cáp anten BTS (L c ): 2.5 dB - Tạp âm máy thu (F b ): dB - Sai số với anten phân tập BTS (E b /I t ): dB - Tạp âm trạm BTS (N ): -174 dBm/Hz - Độ cao trung bình anten BTS (h eff ): 30m - Độ cao trung bình anten Mobile (h m ): 1m Theo công thức (2.1), ta có: L = 69,55 + 26,16 lg f − 13,82 lg(heff ) − c(hRx ) + (44,9 − 6,55 lg(heff ))lg d Trong đó, c(hRx ) = (1,1lg f − 0,7 )(hRx ) − (1,56 lg f − 0,8) = −1,235 Do đó, L = 126,31 + 35,22 lg d Mặt khác, L = Pm − S m + Gb − Lc = 277,68 (3.3) (3.4) Cân hai vế công thức (3.3) (3.4), ta có bán kính cell d ≈ 20km Từ bảng 3.5 phân bố diện tích huyện với bán kính phủ sóng ta có huyện tương ứng với cell Vậy tổng cộng huyện ta có cell 3.4.4.2 Tính toán theo dung lượng phục vụ 70 Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Sử dụng lý thuyết trình bày mục 2.3, tính toán số cell cần thiết cho toàn hệ thống dựa vào dung lượng BTS số lượng thuê bao dự kiến phục vụ cho bảng 3.7 với tham số sau: - BHCA/thuê bao (BHCA/sub): 2.5 – - Thời gian trung bình gọi: 60s - Hệ số tăng ích anten sector (3 Sector): 2.4 - Hệ số chuyển giao mềm: 1.2 – 1.4 - Khả lưu thoại BTS/Sector: 32Erlang (GoS = 1.5%) Bảng 3.7: Số sector cell theo dung lượng BTS Khu vực BHCA/ Số Dung HS Dung Theo lý thuết Số sub thuê lượng chuyển lượng cell Số Số bao cần giao kể Sector cell cần WLL- Erlang mềm SHOF CDMA SHOF Mỹ Tho 5900 295 1.40 413 12.9 5.4 Cái Bè 2.5 2600 108.33 1.3 140.83 4.4 1.83 Cai Laäy 2.5 1600 66.66 1.3 86.66 2.7 1.12 Chaâu 2.5 1400 58.33 1.3 75.85 2.37 0.98 Thành Chợ Gạo 2.5 1500 62.5 1.3 81.25 2.54 1.05 Gò Công 2.5 1000 41.66 1.3 54.16 1.69 0.7 Tây TX Gò 600 30 1.4 42 1.3 0.55 Công Gò Công 2.5 900 37.5 1.3 48.75 1.5 0.63 Đông Tân Phước 2.5 300 12.5 1.3 16.25 0.5 0.2 TC 15800 959 16 Theo bảng 3.7, để phục vụ cho 15800 thuê bao cần qui hoạch hệ thống WLLCDMA Tiền Giang lên 16 cell Như số cell cần thiết cho hệ thống WLL-CDMA Tiền Giang theo hai tiêu (vùng phủ sóng dung lượng phục vụ) 16 cell ứng với 16 BTS 3.4.5 Tính toán cho trạm Trong phần tính toán số lượng cell cho hệ thống thường giả định: Số lượng người dùng phân bố Sector có xác suất chiếm kênh cho khu vực Trong tính toán bán kính cell: mật độ cây, mật độ nhà, độ rộng 71 Chương 3: Tính toán thiết kế mạng thông tin di động nội vùng Tiền Giang đường, xem cho khu vực Trong thực tế, tất tham số khác theo nơi, tùng vùng hay Sector Điều dẫn đến bán kính phục vụ, khả cung cấp dung lượng BTS khác cho khu vục cần phủ sóng Do vậy, cần phải tính toán chi tiết, lựa chọn vị trí trạm BTS, lựa chọn cấu hình cho BTS tham số khác, bao gồm: - Số lượng BTS cần thiết dựa vào tính toán tối ưu hóa tổng thể - Vị trí đặt trạm BTS vùng cần phủ sóng, nhiên để tối ưu hóa mặt kinh tế ta chọn giải pháp đặt trạm BTS vị trí đài viễn thông để tận dụng sở hạ tầng có (nhà trạm, cột anten, nguồn diện, truyền dẫn, ) đảm bảo vùng phủ sóng cần thiết - Cấu hình trạm BTS phụ thuộc vào số lượng thuê bao cần phục vụ khả BTS 3.4.5.1 Lựa chọn vị trí đặt trạm BTS Phân bố vị trí đặt trạm 16 BTS dựa vào vị trí đài viễn thông có Bưu Điện Tiền Giang Yêu cầu cell phải có vùng phủ sóng chồng lấn lên đảm bảo số lượng BTS phục vụ cho khu vực bảng 3.8 hình 3.9 3.4.5.2 Lựa chọn cấu hình trạm BTS Bảng 3.8: Lựa chọn vị trí cấu hình BTS Khu vực Số BTS Dự kiến Dung Số Sector Lựa chọn Tải xử lý cần vị trí đặt lương cần cần thiết cấu hình BTS trạm kể theo lý BTS SHOF thuyết Mỹ Tho 12.9 71,7% Mỹ Tho 70 1/1/1 72.92% Bình Đức 68.8 2.15 1/1/1 71.67% Trung 68.8 2.15 1/1/1 71.67% Lương Mỹ 68.8 2.15 1/1/1 71.67% Phong Tân Mỹ 68.8 2.15 1/1/1 71.67% Chánh Tân Long 67.8 1.3 1/1/1 70.06% Cái Bè 4.4 48.9% Cái Bè 70.41 2.2 1/1/1 73.34% An Hữu 70.41 2.2 1/1/1 73.34% Cai Laäy 2.7 30.09% Cai Laäy 50 1.5 1/1/1 52.08% 72 Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Châu Thành Chợ Gạo Gò Công Tây TX Gò Công Gò Công Đông Tân Phước Cộng 1 1 1 16 Bình Phú Tân Hiệp 36.66 75.85 1.2 2.37 1/1/1 1/1/1 38.18% 79% Chợ Gạo Vónh Bình TX Gò Công Tân Hoà 81.25 54.16 2.54 1.69 1/1/1 1/1/1 84.63% 56.41% 42 1.3 1/1/1 43.75% 48.75 1.5 1/1/1 50.78% Tân Phước 16 16.25 0.5 1/1 25.39% 964 29.9 64.09% Hình 3.9: Sơ đồ mạng WLL-CDMA Tiền Giang Các yêu cầu lựa chọn cấu hình: - BTS có khả phục vụ số lượng thuê bao đến năm 2010 nâng cấp, mở rộng sau 73 Chương 3: Tính toán thiết kế mạng thông tin di động nội vùng Tiền Giang Tải xử lý BTS BTS vùng toàn hệ thống không lớn 75% Dựa vào bảng 3.8, ta thấy cấu hình cần thiết hệ thống sau: - Có BTS cần Sector Tân Phước - Các BTS lại cần Sector Như số Sector tổng cộng 47 dung lượng lớn mà BTS cung cấp 47*32 Erlang = 1504 Erlang nên tải xử lý nhỏ hệ thống 964/1504 =64.09% < 75% đáp ứng yêu cầu dung lượng phục vụ ta chọn phương án cho BTS Trong bảng 3.8: - Tải xử lý BTS Tân Hiệp 79% > 75%, nhiên tải lưu lượng BTS đỗ qua BTS Trung Lương BTS Bình Đức theo lý thuyết tràn tải xử lý BTS 74.1% < 75% - Tải xử lý BTS Chợ Gạo 84.63% > 75%, nhiên tải lưu lượng BTS đổ qua BTS Tân Mỹ Chánh, BTS Mỹ Phong BTS Vónh Bình theo lý thuyết tràn tải xử lý BTS 71.09% < 75% - Tải xử lý BTS lại nhỏ 75% 3.4.5.2 Tính toán số lượng luồng trung kế cho BTS BSC Sử dụng mô hình kết nối hình 3.10, thích ứng tốc độ chuyển đổi mã (TRAU) đặt BSC - BTS TRAU Giao tiếp A bis B S C LE Giao tiếp A Hình 3.10: Vị trí TRAU * Tính số lượng luồng kết nối BTS BSC Giao diện BTS BSC giao diện A bis đường kết nối từ BTS BSC đường E1 (2Mbps), khe 64Kbps dành cho báo hiệu điều khiển (Khe 15,16 31), khe 64 Kbps dành cho đồng (khe 0), khe 16 Kbps khe 64 Kbps lại dành cho kênh lưu lượng Số kênh đường E1 có khả cung cấp cho giao diện Abis là: (32 - 4)* 64Kbps/16Kbps = 112 kênh Số kênh BTS phục vụ (tra bảng Erlang B ứng với dung lượng cần thiết cho BTS GoS = 1%) 74 Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Như số luồng E1 cần thiết để BTS kết nối với BSC số kênh BTS phục vụ/112 kênh * Tính toán số luồng kết nối BSC LE Giao diện BSC LE giao diện A đường kết nối từ BSC LE đường E1 (2Mbps) theo chuẩn V5.2 Bảng 3.9: Số luồng E1 cho BTS BSC Trạm BTS Số thuê Cấu hình Dung Số luồng Số luồng bao WLLBTS lượng cần E1 kết nối E1 kết nối CDMA kể từ BTS từ BSC SHOF đến BSC đến LE Mỹ Tho 1000 1/1/1 70 Bình Đức 983 1/1/1 68.8 Trung 983 1/1/1 68.8 Lương Mỹ Phong 983 1/1/1 68.8 Tân Mỹ 983 1/1/1 68.8 Chánh Tân Long 969 1/1/1 67.8 Cái Bè 1300 1/1/1 70.41 An Hữu 1300 1/1/1 70.41 Cai Lậy 923 1/1/1 50 Bình Phú 677 1/1/1 36.66 Tân Hiệp 1400 1/1/1 75.85 Chợ Gạo 1500 1/1/1 81.25 Vónh Bình 1000 1/1/1 54.16 TX Gò 600 1/1/1 42 Công Tân Hòa 900 1/1/1 48.75 Tân Phước 300 1/1 16.25 TC 15800 964 20 35 Ta có dung lượng đường kết nối từ BSC đến LE cần thiết (1+30%) x 964 Erlang = 1253.2 số lượng kênh cần thiết (tra bảng Erlang B ứng với GoS = 1%) có 35 luồng E1 3.4.5.4 Tính khả phục vụ BSC Khả BSC thể qua bảng 3.10 75 Chương 3: Tính toán thiết kế mạng thông tin di động nội vùng Tiền Giang Bảng 3.10: Đánh giá lực BSC Tham số Dung lượng (sub) Số BTS lớn điều khiển Số Sector lớn điều khiển Khả kết nối đến PSTN (E1) Khả kết nối đến BTS (E1) Dung lượng xử lý dịch vụ data (PCF) - Số kết nối tích cực - Tổng kết nối cho phép Thông lượng dịch vụ liệu Khả 40.000 160 168 128 64 Sử dụng 15800 16 47 35 20 2500 35000 40 Mbps Như vậy, BSC đủ khả đáp ứng mạng WLL-CDMA triển khai đến năm 2010 mà không cần bổ sung BSC 3.5 Kết luận chương Một số tính toán thiết kế mạng WLL-CDMA Tiền Giang trình bày, đáp ứng nhu cầu sử dụng đến năm 2010 Trong tính toán thiết kế , việc thỏa mãn hai tiêu chí: Vùng phủ sóng dung lượng phục vụ tính đến việc sử dụng sở hạ tầng sẳn có (nhà trạm, cột anten, truyền dẫn, nguồn điện, … ) nhằm giảm thiểu chi phí đầu tư Để lựa chọn cấu hình BTS, tham số nhà sản xuất cung cấp, phần lớn tham số lại xác định theo giá trị điển hình Kết tính toán thiết kế mạng dừng mức định cở mạng sơ Trong thực tế, trình hoàn chỉnh mạng cần bước hiệu chỉnh sau lắp đặt, chạy thử dựa kết đo đạt thực tế 76 Đề tài luận văn Thạc Só Kỹ Thuật 77 KẾT LUẬN Luận văn trình bày số vấn đề tổng quan TTDĐ tế bào Qua xu phát triển nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông khách hàng, nhà cung cấp phải thường xuyên tính toán phát triển, thiết kế để đủ khả cung cấp dịch vụ có chất lượng giá thành hạ Qui hoạch thiết kế mạng toán phức tạp với nhiều tham số đầu vào, nhiều mô hình ứng dụng, … Trong khuôn khổ luận văn chủ yếu tập trung vào việc định cở hệ thống WLL-CDMA Tiền Giang tính toán cụ thể cho trạm Tuy kết tính toán luận văn dừng lại mức sơ hoàn toàn ứng dụng vào thực tế triển khai hệ thống WLL-CDMA Tiền Giang Một số kết luận rút ra: Hệ thống TTDĐ tế bào dùng công nghệ CDMA có nhiều ưu điểm tương lai, nhiên môi trường truyền dẫn hở nên hạn chế băng tần Việc nghiên cứu để tăng hiệu suất sử dụng băng tần vấn đề cần quan tâm Qui hoạch phát triển mạng toán phức tạp, nhiều bước tính toán Vì vấn đề đưa thuật toán quản lý sở liệu để áp dụng tính toán máy tính cần nghiên cứu Do việc tính toán dừng lại mức định cở nên nhiều vấn đề cần phải sau nghiên cứu như: Tăng dung lượng, loại cấu hình, dịch vụ cung cấp, mô hình truyền sóng, … Mạng WLL-CDMA chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại, dịch vụ truyền liệu có chưa thật hấp dẫn việc nghiên cứu mở rộng nâng cấp dịch vụ cần quan tâm 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Hồng Quân, Nguyễn Hữu Hậu, “Nguyên lý thông tin di động” [2] Nguyên lý thông tin trải phổ, NXB Bưu Điện, 1998 [3] Vũ Đức Thọ, “ Tính toán mạng thông tin di động tế bào”, NXB Giáo dục, 2002 [4] Vũ Đức Thọ,” Thông tin di động số Cellular”, NXB giáo dục, 1997 [5] Nguyễn Phạm Anh Dũng,” Truyền dẫn vô tuyến công nghệ CDMA thông tin di động: [6] Cost 231,” Urban transmisionloss model for mobile radio in the 900 Mhz and 1800 Mhz band”, cost 231, TD (90) 119, Rev.2,1999 [7] K.S Gihousen et al., “ On the capacity of CDMA system”, IEEE Tran Vehic Technol., vol VT-40, No 2, pp 303-312, May 1991 [8] Donald M Grieco, “ The capacity achievable with a broadband CDMA microcell underlay to an existing cellular macrosystem”, IEEE Journal on Selected areas in communications, vol 12, No.4, May 1994 [9] M Hata, “ Empirical Formula for propagation loss in lanf mobile radio service”, in IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 29, No 3, pp.317-320 {10} Nguyễn Phạm Anh Dũng, “ Thông tin di động”, NXB Bưu Điện, 2002 {11} “ Mạng truyền thông đa phương tiện”, NXB Bưu Điện, 1998 [12] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “ Lý thuyết trải phổ đa truy nhập vô tuyến”, NXB Bưu Điện, 2004 [13] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “CDMA CDMA 2000”, tập 1, 2, NXB Bưu Điện [13] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “ Lý thuyết trải phổ ứng dụng”, NXB Bưu Điện, 2000 [14] Hệ thống thông tin di động 3G xu hướng phát triển”, NXB Khoa học kỹ thuật, TS Đặng Đình Lâm, TS Chu Ngọc Anh, Ths Hoàng Anh, Ths Nguyễn Phi Hùng 78 PHỤ LỤC CÁC BẢNG TRA CỨU TẢI LƯU LƯNG HỆ THỐNG TÍNH THEO ERLANG MÔ HÌNH B PL.1 Bảng tra cứu tải lưu lượng hệ thống tính theo erlang mô hình B Cấp bậc phục vụ (GoS) Số 0.01 0.015 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 0.2 trung keá 0.10 0.015 0.020 0.031 0.053 0.075 0.111 0.250 0.153 0.190 0.223 0.282 0.381 0.471 0.595 1.000 0.455 0.536 0.603 0.715 0.899 1.057 1.271 1.930 0.870 0.992 1.092 1.259 1.526 1.748 2.045 2.944 1.361 1.524 1.657 1.877 2.219 2.504 2.881 4.010 1.913 2.114 2.277 2.544 2.961 3.305 3.758 5.108 2.503 2.743 2.936 3.250 3.738 4.139 4.666 6.229 3.129 3.405 3.627 3.987 4.543 4.999 5.597 7.369 3.783 4.095 4.345 4.748 5.370 5.879 6.546 8.521 10 4.462 4.808 5.084 5.29 6.216 6.776 7.511 9.684 11 5.160 5.539 5.842 6.328 7.076 7.687 8.487 10.857 12 876 6.287 6.615 7.141 7.950 8.610 9.477 12.036 13 6.607 7.049 7.402 7.967 8.835 9.543 10.472 13.222 14 7.352 7.824 8.200 8.803 9.730 10.485 11.475 14.412 15 8.108 8.610 9.010 9.650 10.633 11.437 12.485 15.608 16 8.875 9.406 9.828 10.505 11.544 12.393 13.501 16.807 17 9.652 10.211 10.656 11.368 12.465 13.355 14.523 18.010 18 10.450 11.024 11.491 12.245 13.389 14.323 15.549 19.215 19 11.241 11.854 12.341 13.120 14.318 15.296 16.580 20.424 20 12.041 12.680 13.188 14.002 15.252 16.273 17.614 21.635 79 0.5 1.000 2.732 4.591 6.501 8.437 10.389 12.351 14.318 16.293 18.271 20.253 22.237 24.223 26.211 28.200 30.190 32.181 34.173 36.166 38.159 PL.2 Baûng tra cứu tải lưu lượng hệ thống tính theo erlang mô hình B Cấp bậc phục vụ (GoS) Số 0.005 0.01 0.015 0.02 0.03 0.05 0.07 tung keá 20 11.092 12.041 12.680 13.188 14.002 15.252 16.273 21 11.860 12.848 13.514 14.042 14.890 16.191 17.255 22 12.635 13.660 14.352 14.902 15.782 17.134 18.240 23 13.429 14.479 15.196 15.766 16.679 18.082 19.229 24 14.214 15.303 16.046 16.636 17.581 19.033 20.221 25 15.007 16.132 16.900 17.509 18.486 19.987 21.216 26 15.804 16.966 17.758 18.387 19.395 20.945 22.214 27 16.607 17.804 18.621 19.269 20.308 21.905 23.214 28 17.414 18.646 19.487 20.154 21.224 22.869 24.217 29 18.226 19.493 20.357 21.043 22.143 23.835 25.222 30 19.041 20.343 21.230 21.935 23.065 24.803 26.229 31 19.861 21.196 22.107 22.830 23.989 25.774 27.239 32 20.685 22.053 22.987 23.728 24.917 26.747 28.250 33 21.512 22.913 23.869 24.629 25.846 27.722 29.263 34 22.342 23.776 24.755 25.532 26.778 28.699 30.277 35 23.175 24.642 2.643 26.438 27.712 29.678 31.294 36 24.012 25.511 26.534 27.346 28.649 30.658 32.312 37 24.852 26.382 27.427 28.256 29.587 31.641 33.331 38 2.694 27.256 28.322 29.168 30.527 32.624 34.351 39 26.539 28.132 19.219 30.083 31.469 33.640 35.373 40 27.387 29.011 30.119 30.999 32.413 34.597 36.397 41 28.237 29.891 31.021 31.918 33.359 35.585 37.421 42 29.089 30.774 31.924 32.838 34.306 36.575 38.447 43 29.944 31.659 32.830 33.760 35.255 37.565 39.473 44 30.801 32.564 33.737 34.683 36.205 38.558 40.501 45 31.660 33.435 34.646 35.609 37.156 39.551 41.530 46 32.521 34.325 35.556 36.535 38.109 40.545 42.559 47 33.385 35.217 36.468 37.463 39.063 41.541 43.590 48 34.250 36.111 37.382 38.393 40.019 42.537 44.621 49 35.116 37.007 38.297 39.324 40.976 43.535 45.654 50 35.985 37.904 39.214 40.257 41.934 44.534 46.687 51 36.856 38.802 40.132 41.190 42.893 45.533 47.721 80 0.1 17.614 18.652 19.693 20.737 21.784 22.834 23.885 24.939 25.995 27.053 28.113 29.174 30.237 31.302 32.367 33.43 34.503 35.572 36.643 37.715 38.788 39.861 40.936 42.012 43.088 44.165 45.243 46.322 47.401 48.481 49.562 50.644 52 53 54 37.728 38.601 39.477 39.702 40.604 41.507 41.052 41.972 42.894 42.125 43.061 43.999 81 43.853 44.814 45.777 46.533 47.535 48.537 48.756 49.791 50.827 51.726 52.808 53.891 PL.3 Bảng tra cứu tải lưu lượng hệ thống tính theo erlang mô hình B Cấp bậc phục vụ (GoS) Số 0.005 0.01 0.015 0.02 0.03 0.05 0.07 trung keá 55 40.354 42.411 43.817 44.937 46.704 49.540 51.864 56 41.232 43.317 44.742 45.877 47.704 49.540 51.864 57 42.112 44.224 45.667 46.817 48.669 51.548 53.940 58 42.993 45.132 46.594 47.759 49.636 52.553 54.979 59 43.875 46.041 47.522 48.701 50.603 53.559 56.018 60 44.759 46.951 48.451 49.645 51.570 54.566 57.058 61 45.644 47.863 49.381 50.590 52.539 55.573 58.099 62 46.531 48.776 50.311 51.535 53.509 56.581 59.140 63 47.418 49.689 51.243 52.482 54.479 57.590 60.181 64 48.307 50.604 52.176 53.429 55.450 58.599 61.224 82 0.1 54.975 56.059 57.144 58.229 59.315 60.401 61.488 62.575 63.663 64.750