Cấu trúc tổng thể GSM
Mạng thông tin di động số thực chất là mạng di động mặt đất công cộng PLMN (Public Land Mobile Network) Một cách tổng quát thì PLMN hợp tác với các mạng cố định để thiết lập cuộc gọi, qua các giao diện PLMN tiếp xúc với bên ngoài, thế giới này bao gồm các mạng ngoài, nhà khai thác và người sử dụng như hình vẽ dưới đây :
Hình 1.1 Cấu trúc chung của GSM
NSS: Mạng và hệ thống con chuyển mạch BSS: Hệ thống con trạm gốc
OSS: Hệ thống con khai thácMS: Trạm di động
- : Truyền báo hiệu : Truyền lưu lượng
Như vậy, một hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ thống con như sau:
Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem )
Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)
Phân hệ bảo dưỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem)
Trạm di động MS (Mobile Station)
Các thành phần của mạng
Phân hệ trạm gốc BSS
BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến nên nó bao gồm các thiết bị phát và thu đường vô tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài NSS Tóm lại BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài, tức là kết nối thuê bao di động MS với những người sử dụng viễn thông khác Do vậy, BSS phải phối ghép với NSS bằng thiết bị BSC Ngoài ra, do BSS cũng cần phải được điều khiển nên nó được đấu nối với OSS BSS gồm hai thiết bị : BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC.
Đài vô tuyến gốc BTS
Một BTS bao gồm các thiết bị phát, thu, anten và khối xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit) TRAU thực hiện quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù cho GSM Đồng thời ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu TRAU là một bộ phận của BTS nhưng cũng có thể được đặt xa BTS, chẳng hạn đặt giữa BSC và MSC.
Đài điều khiển trạm gốc BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao Một phía BSC được nối với BTS còn phía kia được nối với MSC của NSS Trong thực tế, BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể Vai trò chủ yếu của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao ô HO Một BSC trung bình có thể quản lý hàng chục BTS,tạo thành một hệ thống trạm gốc Tập hợp các trạm gốc trong mạng gọi là phân hệ trạm gốc Giao diện quy định giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữaBSC và BTS là giao diện Abis.
Trạm di động MS
MS là một thiết bị phức tạp, có khả năng như một máy tính nhỏ Nó bao gồm hai thiết bị : thiết bị di động ME và module nhận dạng thuê bao SIM SIM có dạng như một card thông minh hoặc được chia nhỏ hơn gắn trên giá, nó như một loại khoá, có thể tháo khỏi MS một cách dễ dàng Không có SIM, máy di động không thể gọi được trừ các trường hợp khẩn cấp được mạng cho phép SIM lưu giữ thông tin liên quan đến thuê bao và nó có thể được phân biệt qua chỉ số nhận dạng IMSI.
Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến, MS còn phải cung cấp các giao diện với người sử dụng (như micro, loa, màn hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị đầu cuối khác như giao diện với máy tính cá nhân, Fax
Như vậy ta nhận thấy MS có 3 chức năng chính như sau :
Thiết bị đầu cuối: Để thực hiện các dịch vụ người sử dụng (thoại, fax, số liệu )
Kết cuối di động: Để thực hiện truyền dẫn ở giao diện vô tuyến vào mạng.
Thích ứng đầu cuối: Làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuối với kết cuối di động.
Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS
Hiện nay OSS được xây dựng theo nguyên lý của mạng quản lý viễn thông TMN (Telecommunication Management Network) Lúc này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR và các phần tử mạng khác trừ BTS vì thâm nhập đến BTS được thực hiện qua BSC) Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng lại được nối đến một máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy OSS thực hiện ba chức năng chính là : khai thác và bảo dưỡng mạng, quản lý thuê bao và tính cước, quản lý thiết bị di động.
Dưới đây ta xét tổng quát các chức năng nói trên:
Chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng
Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi của mạng như : Tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao giữa hai ô nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời xử lý các sự cố Khai thác cũng bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm những vấn đề xuất hiện ở thời điểm hiện thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng trong tương lai, để tăng vùng phủ sóng Việc thay đổi mạng có thể được thay đổi“mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số handover để thay đổi biên giới tương đối giữa hai ô) hoặc được thực hiện “cứng” đòi hỏi can thiệp tại hiện trường (chẳng hạn bổ sung thêm dung lượng truyền dẫn, thay đổi công suất phát hoặc lắp đặt thêm một trạm mới) ở các hệ thống viễn thông hiện đại, việc khai thác được thực hiện bằng máy tính và được tập trung ở một trạm.
Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc Nó có một số quan hệ với khai thác Các thiết bị ở mạng viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số sự cố hay dự báo sự cố thông qua sự kiểm tra Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để khi có sự cố có thể thay thế bằng thiết bị dự phòng Sự thay thế này có thể được thực hiện tự động, ngoài ra việc giảm nhẹ sự cố có thể được người khai thác thực hiện bằng điều khiển từ xa Bảo dưỡng cũng bao gồm cả các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế thiết bị có sự cố.
Chức năng quản lý thuê bao
Chức năng quản lý thuê bao được bắt đầu từ việc nhập và xoá thuê bao ra khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ khác nhau và các chức năng bổ sung Nhà khai thác phải có khả năng xâm nhập vào các thông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước cuộc gọi Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao Quản lý thuê bao ở mạng GSM chỉ liên quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng, chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người - máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao Sim card cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao.
Chức năng quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến máy di động MS EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị ở GSM, EIR được coi là thuộc hệ thống con SS.
Cấu trúc địa lý của mạng
Vùng mạng
Tất cả các cuộc gọi vào mạng sẽ được định tuyến đến một hay nhiều tổng đài vô tuyến cổng (GMSC) GMSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho mạngGSM Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi cho các cuộc gọi kết cuối di động, nó cho phép hệ thống định tuyến đến một tổng đài vô tuyến cổng.
Vùng phục vụ GSM (Tất cả các nước thành viên)
Vùng phục vụ PLMN (Một hay nhiều nước thành viên)
Vùng Phục vụ MSC (Vùng được điều khiển bởi một MSC)
Hình 1 3 Cấu trúc địa lý GSM
Vùng phục vụ MSC
Một mạng được chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC Vùng phục vụMSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ nối đến MSC phục vụ, MSC nơi mà thuê bao MS đang ở trong vùng phục vụ của nó Có thể nói, vùng phục vụ như là một bộ phận của mạng được định nghĩa là vùng liên lạc với MS do vị trí hiện thời của MS đã được lưu lại trong VLR.
Vùng định vị LA (Location Area)
Mỗi vùng phục vụ MSC được chia thành một số vùng định vị, vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do mà không cần cập nhật thông tin về vị trí cho tổng đài MSC điều khiển vùng định vị này Khi có một cuộc gọi đến, hệ thống sẽ phát quảng bá một thông báo tìm gọi trong vùng định vị để tìm thuê bao di động bị gọi Vùng định vị có thể có một số ô và tuỳ thuộc vào một hay vài BSC nhưng nó chỉ thuộc MSC và nó được nhận dạng bằng chỉ số nhận dạng vùng định vị LAI ( Location Area Identity) Vùng định vị được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
Ô (Cell)
Vùng định vị được chia thành một số ô Ô là đơn vị nhỏ nhất của mạng, là một vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng chỉ số nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity) Trạm di động tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identity Code)
Quan hệ giữa các vùng địa lý của mạng GSM được minh họa như trên
Khái niệm kênh trong GSM
Kênh vật lý
Một khe thời gian của một khungTDMA ở một sóng mang được gọi là một kênh vật lý Có 8 kênh vật lý trên một sóng mang ở GSM.Thông tin được phát trong TS được gọi là một cụm.
Kênh logic
Hình 1.4 Phân loại kênh logic
Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này được đặt vào các kênh vật lý Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữaBTS và MS.
Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH và các kênh báo hiệu điều khiển CCH.
1.4.2.1 Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng:
Bm hay kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin tiếng hay số liệu ở tốc độ 22,8 kbit/s.
Lm hay kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc độ 11,4 kbit/s
1.4.2.2 Kênh điều khiển CCH (ký hiệu là Dm): bao gồm:
Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel).
Kênh điều khiển chung CCCH (Common Control Channel).
Kênh điều khiển riêng DCCH (Dedicate Control Channel).
Kênh quảng bá BCH : BCH = BCCH + FCCH + SCH.
FCCH (Frequency Correction Channel): Kênh hiệu chỉnh tần số cung cấp tần số tham chiếu của hệ thống cho trạm MS FCCH chỉ được dùng cho đường xuống.
SCH (Synchronous Channel): Kênh đồng bộ khung cho MS.
BCCH (Broadcast Control Channel): Kênh điều khiển quảng bá cung cấp các tin tức sau: Mã vùng định vị LAC (Location Area Code), mã mạng di động MNC (Mobile Network Code), tin tức về tần số của các cell lân cận, thông số dải quạt của cell và các thông số phục vụ truy cập.
Kênh điều khiển chung CCCH : CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông giữa BTS và MS Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH.
RACH (Random Access Channel), kênh truy nhập ngẫu nhiên Đó là kênh hướng lên để MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu này thể hiện trong bản tin đầu của MS gửi đến BTS trong quá trình một cuộc liên lạc.
PCH (Paging Channel, kênh tìm gọi) được BTS truyền xuống để gọi MS.
AGCH (Access Grant Channel): Kênh cho phép truy nhập AGCH, là kênh hướng xuống, mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênh của MS để thực hiện một kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao.
Kênh điều khiển riêng DCCH : DCCH là kênh dùng cả ở hướng lên và hướng xuống, dùng để trao đổi bản tin báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký và thiết lập cuộc gọi, phục vụ bảo dưỡng kênh DCCH gồm có:
Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH dùng để cập nhật vị trí và thiết lập cuộc gọi.
Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH, là một kênh hoạt động liên tục trong suốt cuộc liên lạc để truyền các số liệu đo lường và kiểm soát công suất. Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH, nó liên kết với một kênh TCH và hoạt động bằng cách lấy lên một khung FACCH được dùng để chuyển giao cell
Thời gian trung bình cho kênh lưu thông là 120s và lưu lượng thuê bao đạt được là 33 mErlang Suy ra số cuộc gọi trong thời gian hoạt động là:
SDCCH: kênh điều khiển dành riêng đứng một mình
Thời gian dành cho SDCCH là 3s cho lên có 3 lần cập nhật vị trí và một lần thiết lập cuộc gọi trong vòng một giờ Suy ra bốn lần thuê bao sử dụng SDCCH Vậy lưu lượng cần cho một thuê bao trong kênh SDCCH là: 4*3/3600=0.0033 Erlang gần bằng 1/10 lưu lượng kênh TCH.
Giả thiết một kênh vật lý bao gồm 8 kênh SDCCH độc lập.Theo bảng Erlang lưu lượng 8 kênh này là 3.6271 tương đương với GoS=2%.Vậy số lượng thuê bao có thể phục vụ là: 3.6271/0.003399 (thuê bao). Để phục vụ 1099 thuê bao thì dung lượng cần thiết là:
Lưu lượng này gần bằng lưu lượng 45 Kênh TCH.
Do vậy, sau gần 5 TCH thì mới một SDCCH thiết lập cuộc gọi
Các giải pháp mở rộng nâng cao dung lượng mạng GSM 16
Mục đích và quy hoạch mở rộng mạng
2.1.1 Mục đích của việc quy hoạch mở rộng mạng
Mục đích quan trọng nhất khi mở rộng mạng là để đạt được lưu lượng cao. Hay nói cách khác chúng ta cần một lượng lớn thuê bao có thể sử dụng trong hệ thống, trong khi duy trì một cấp độ phục vụ và chất lượng cuộc gọi có thể chấp nhận được Mục đích này phản ánh trên sự quy hoạch một cách tối ưu Đó là một trong những bước cơ bản được đưa ra khi một hệ thống tổ ong được đưa vào hoạt động So với hệ thống di động truyền thống, một hệ thống tổ ong được tái sử dụng các kênh bằng một cách khác có hiệu quả hơn nhiều.
Giả thiết, để phủ sóng cho một thành phố lớn Việc đầu tiên chúng ta phải xây dựng một hệ thống trạm gốc theo một quy tắc nào đó để có thể thoả mãn nhu cầu bao phủ Chẳng hạn đối với mạng Viettel thường dùng quy tắc mắt lưới để đặt trạm Dung lượng sẽ phụ thuộc vào số kênh sử dụng ở trạm gốc Bằng hình thức tăng số kênh sẽ có thể tăng được dung lượng đến một mức độ tới hạn ,tại đó tất cả các kênh có sẵn cho chúng ta sử dụng hoặc lựa chọn vị trí có thể cho số kênh lớn nhất.
Ngày nay, các công ty viễn thông đặc biệt chú ý mối quan hệ của dung lượng hệ thống và phương pháp tiết kiệm tần Nhưng yêu cầu kỹ thuật về mạng trong phối cảnh mới như một công cụ quan trọng để đạt tới phương pháp tiết kiệm tần tối ưu và cho mục đích dung lượng cao Cũng quan trọng để chấp nhận sự tiết kiệm toàn bộ mạng ,điều này có nghĩa là mạng ô phải cho phép tăng dần để đạt tới nhưng yêu cầu hiện thời Do vậy qui hoạch của những mạng ô có dung lượng cao tiên tiến, yêu cầu những công cụ và những phương pháp mà không được sử dụng phổ biến trong quy hoạch của những mạng vô tuyến di động truyền thống.
Hiện nay các công ty viễn thông lớn đều có một trung tâm quy hoạch khảo sát sự truyền bá mới và những mẫu khảo sát được sử dụng những hệ thống máy tính tiến bộ và những thiết bị nghiên cứu phát triển Hoạt động của trung tâm như là sự tư vấn cho tổng đài hoặc các khả năng cho toàn bộ những dự án chủ chốt.
Do vậy các số liệu cần thiết ban đầu để quy hoạch mạng là sự phân bố các máy di động, tính chất lưu lượng của các thuê bao và chất lượng cần thiết để sử dụng
2.1.2 Quy trình thiết kế mở rộng , phát triển mạng GSM
Quy hoạch ô được xây dựng trên một sơ đồ chuẩn ,nghĩa là một mô hình lí thuyết dựa trên bố chí địa lí của cấu chúc mạng thu phát gốc (BTS) được đề suất và ấn định tần số sẽ đảm bảo bước thành công đầu tiên trong việc quy hoạch. Hình dạng của các ô ở các sơ đồ chuẩn này phụ thuộc vào kiểu anten và công suất ra của từng trạm gốc Hai dạng anten thường sử dụng là anten vô hướng phát đẳng hướng và anten có hướng tập chung năng lượng ở các rẻ quạt Khi ta quan niệm các anten là vô hướng là như nhau thì có thể xem vùng phủ sóng nhận được là hình lục giác (do sự phủ sóng của các đài BTS liền kề nhau dẫn đến giới hạn các vùng phủ sóng là các hình lục giác) là kí hiệu của các Cell trên bản đồ quy hoạch mạng vô tuyến Như trong thực tế là phải xét đến truyền sóng vô tuyến phát phụ thuộc vào địa hình mẫu phủ vô tuyến Ngoài ra sơ đồ chuẩn dựa trên các hình lục giác hay các mẫu địa lí khác cho ta một cách như ban đầu toàn diện để quy hoạch hệ thống
Có thể tổng kết lưu đồ công việc quy hoạch ô theo danh mục sau (Hình 2.1)
Sự phân bố kênh và vị trí đài trạm theo tính chất lưu lượng ,số thuê bao và chất lượng dịch vụ cần thiết.
Quyết định mẫu sử dụng lại tần số, nghĩa là ấn định tần số và ấn định vị trí của kênh logic.
Dự kiến vùng phủ trên cơ sở số liệu về đài trạm dự kiến (toạ độ, chiều cao,anten ) và các hạn chế do phân tán thời gian gây ra.
Nghiên cứu nhiễu giao thoa, C/(I +R +A).
Nhiễu giao thoa đồng kênh , C/I.
Nhiễu giao thoa kênh lân cận ,C/A
Khảo sát mạng: kiểm tra các điều kiện đài trạm và môi trường vô tuyến.
Xây dựng sơ đồ mạng trên cơ sở đài trạm phù hợp.
Nghiên cứu các thông số ấn định
Dự đoán truyền sóng vô tuyến Đánh giá phân tán thời gian
Sơ đồ mạng Đo đạc vô tuyến
Các dự đoán cuôi cùng
Vùng bao phủ vô tuyến cuối cùng và các dự đoán C/(I +R +A ).
Hoàn thiện các tư liệu số liệu thiết kế ô.
Hình 2 1 Lưu đồ danh mục các công việc quy hoạch ô
Dung lượng và lưu lượng phục vụ
Trong quá trình phát triển mạng, tăng cường dung lượng của mạng là nhu cầu cấp thiết Tuy nhiên, để xác định dung lượng cần tăng là bao nhiêu để phù hợp với từng giai đoạn phát triển của mạng, phù hợp với yêu cầu về mặt kinh tế và kỹ thuật hiện tại Trước tiên các vấn đề sau cần được xem xét.
2.2.1 Nhu cầu về thông tin di động
Số liệu thống kê về dân số và mật độ dân cư từng khu vực.
Mức độ tăng trưởng kinh tế.
Mức độ thu nhập bình quân.
Sự thay đổi lưu lượng tỉ lệ nghịch với giá cước
Kinh nghiệm phát triển mạng của các mạng trước
Điều kiện dịch vụ:khi mạng có những dịch vụ mới,lưu lượng sẽ tăng lên.
Đặc điểm thành phố:Việc sử dụng điện thoại ở thành phố có đặc tính khác nhau là khác nhau (mang tính thương mại, du lịch công nghiệp )
2.2.2 Yêu cầu về lưu lượng cho mỗi thuê bao
Lưu lượng của một thuê bao được tính theo công thức:
C: số cuộc gọi trung bình trong một giờ của một thuê bao. t: thời gian trung bình cho một cuộc gọi
A: lưu lượng thông tin trên một thuê bao (Tính bằng Erlang)
Theo số liệu thống kê điển hình :
3600 33 mErlang/người sử dụng Như vậy, để phục vụ cho 1000 thuê bao ta cần một lưu lượng là 33 Erlang.
Từ đây ta tính được tổng số kênh yêu cầu trong mạng tổ ong.
2.2.3 Mức độ phục vụ-GoS (Grade of Service)
Nếu hệ thống chuyển mạch hoặc số kênh được thiết kế để mỗi cuộc gọi đều được nối thông thì hiệu quả sử dụng hiệu quả rất thấp (vì mạng sẽ trở nên rỗi trong phần lớn thời gian) Khi đó giá thành mạng sẽ rất cao mà khó có nhà đầu tư nào chịu nổi Vì vậy, mạng sẽ được thiết kế với một mức độ nghẽn mạch nào đó chấp nhận được nhằm tăng hiệu quả sử dụng Khái niệm GoS lúc này xác định phần trăm số cuộc gọi không thành công do thiếu tài nguyên trên tổng số cuộc gọi đang cần đấu nối đồng thời.
Số liệu thống kê cho thấy các thuê bao cá nhân không nhận biết được sự tắc nghẽn hệ thống ở mức dưới 10% Tuy nhiên, để mạng hoạt động với hiệu suất cao và hiệu quả thì GoS thường từ 2% đến 5%.
2.2.4 Dung lượng của trung kế
Giả thiết trung kế gồm 33 kênh, một thuê bao có thể sử dụng một kênh nào mà hiện tại hiện đang rỗi Như vậy, với 1000 thuê bao, mỗi thuê bao có dung lượng
33 mErlang sẽ tải toàn bộ 33 kênh này
Tuy nhiên, nếu GoS=2%,các kênh này có thể đảm nhiệm được một lưu lượng là bao nhiêu Để trả lời được câu hỏi này ta sẽ sử dụng bảng Erlang (ở phần phụ lục).
Bảng này chỉ rõ một lưu lượng tương ứng với số lượng kênh (n) khác nhau, mức độ phục vụ GoS khác nhau Trở lại ví dụ trên ta có số kênh “n3”, mức nghẽn GoS=2% tương ứng lưu lượng là 24.626 Erlang vì mỗi thuê bao có lưu lượng 33 mErlang nên tổng số thuê bao mà nó có thể phục vụ là:24.626/0.033 ≈746 thuê bao.
2.2.5 Hiệu quả sử dụng trung kế
Từ đó, xét một trung kế 33 kênh với dung lượng 24.626 Erlang ở cấp độ phục vụ GoS=2% Để tính toán hiệu quả sử dụng trung kế, giá trị này được giảm 2% và bằng 24.133 Erlang Giá trị này cho tổng số kênh ta sẽ được hiệu quả sử dụng kênh: 24.133/33s% Nghĩa là mỗi kênh sẽ chiếm khoảng 7% thời gian.
Bảng 2.1 Hiệu quả sử dụng trung kế
Số kênh Lưu lượng với GoS = 2% Hiệu quả sử dụng
Bảng trên cho ta thấy dung lượng sử dụng và hiệu quả sử dụng trung kế với các kích cỡ trung kế khác nhau Qua đó ta thấy, với 45 kênh trung kế thì hiệu quả sử dụng kênh sẽ tăng lên gấp 2.1 lần so với 6 kênh trung kế Tức là trung kế càng lớn hiệu quả sử dụng kênh càng cao.
2.2.7 Kích thước của mạng tổ ong
Số kênh cần thiết cho mỗi ô để mang lại lưu lương yêu cầu là 33 Erlang. Cấp độ phục vụ trong suốt thời gian hoạt động của máy sẽ không vượt quá 2%
43 Kênh được tìm có lẽ là vừa đủ Cho rằng nhu cầu phủ sóng cần thiết là 5 ô Tất cả những ô này đều phải điều khiển lưu lượng 1000 thuê bao di động cho hệ thống 33Erlang Cấp độ phục vụ có thể chấp nhận được là 2% Đầu tiên lưu lượng tổng thể được phân chia trong các ô, sự phân chia này được xác định bởi khách hàng hoặc sự điều hành hợp lí.
Bảng 2.2 Bảng phân phối lưu lượng
Như trên, sự phân phối lưu lượng trên một ô đưa đến những ô cần thiết hơn nếu tất cả lưu lượng đó tập chung vào một ô Thật không may khi các kênh lưu lượng chỉ định là chủ yếu, số kênh lưu lượng cần thiết sẽ không tương ứng số tần(mỗi tần gồm tám kênh ).
Giải pháp bán tốc
Khi số lượng thuê bao trong một mạng tăng cao dẫn đến tình trạng nghẽn mạng và làm cho một loạt các chỉ tiêu KPIs khác cũng không đạt yêu cầu từ đó ảnh hưởng rất lớn đến khả năng phục vụ các thuê bao Vì thế yêu câu nâng cao dung lượng mạng vô tuyến là hết sức cần thiết Một giải pháp kinh tế để nâng cao dung lượng mạng là sử dụng giải pháp bán tốc (half rate) đã được tích hợp sẵn trong các trạm BTS của mạng và trong các máy di động đang có trong thị trường
2.3.1 Khái niệm về bán tốc:
Bán tốc là một phương pháp nâng cao dung lượng mạng ( về mặt lý thuyết có thể nâng cao dung lượng đến 2 lần) bằng cách sử dụng các kênh bán tốc có băng thông bằng một nửa so với kênh toàn tốc cho các cuộc gọi Điều này có thể thực hiện nhờ bộ mã hoá bán tốc Do đó tốc độ bit bằng 11.4kbps so với 22.8 của kênh toàn tốc Trên đa khung lưu lượng 2 kênh bán tốc được ghép trên một kênh vật lý cơ bản, hay chính là ghép trên cùng một khe thời gian với nguyên tắc đa khung thứ i sử dụng cho kênh lưu lượng bán tốc thứ nhất thì kênh lưu lượng đa khung thứ i+1 sử dụng cho kênh lưu lượn bán tốc thứ hai… cứ tiếp tục như thế ghép 2 kênh lưu lượng trên cùng một khe thời gian Trong đó một kênh lưu lượng bán tốc sử dụng cho một cuộc gọi.
2.3.2 Cách triển khai giải pháp bán tốc:
Bán tốc được tích hợp sẵn trong các trạm BTS của mạng di động do đó để sử dụng giải pháp bán tốc ta chỉ cần kích hoạt các tính năng thích hợp( nên mua giấy phép tương ứng cho an toàn) Chẳng hạn trên hệ thống của viettel hiện tại( phiên bản R10) có các tính năng sau có thể sử dụng để kích hoạt chức năng bán tốc.
Cấp phát kênh vi sai
Mã hoá đa tốc tương thích
Các chiến lược cấp phát bán tốc toàn tốc
Tuy nhiên đi đôi với việc làm tăng dung lượng mạng thi giải pháp bán tốc sẽ làm giảm chất lượng cuộc gọi cho nên nếu dung lưọng mạng chưa đến mức nghẽn thi chung ta cũng chưa nên kích hoạt chức năng bán tốc.
Hiện tại phòng thiết kế tối ưu khu vực 1 đã cho phép và triển khai phương pháp Bán tốc sử dụng tính năng cấp phát kênh vi sai vì đây là tính năng có khả năng thực hiện được Còn tính năng mã hoá đa tốc tương thích AMR hiện tại không triển khai được vì chưa mua được giấy phép sử dụng và tính năng Các chiến lược cấp phát kênh bán tốc toàn tốc là tính năng mới cần được nghiên cứu ở giai đoạn sau.
Kênh bán tốc là một tài nguyên cũng như các loại tài nguyên vô tuyến khác trên hệ thống Do vậy ta hoàn toàn có thể điều khiển được nó cũng như kết hợp với các tài nguyên vô tuyến khác Khi sử dụng tính năng DCA ta có các loại tài nguyên vô tuyến sau:
PPRT =Priority profile resource type (Loại tài nguyên)
SCTYPE: Kiểu cell con , có hai kiểu là overlaid và underlaid ( UL/ OL)
CHTYPE: Loại kênh logic, dùng DCA cho hai loại kênh logic SDCCH/ TCH CHRATE: Tốc độ kênh, chính là bán tốc toàn tốc
Ngoài ra loại tài nguyên vô tuyến này có thể được điều khiển thông qua một danh sách ưu tiên (PP: Priority profile) Trong danh sách ưu tiên có các mức ưu tiên( PRL: Priority level) Mỗi thuê bao trong cơ sở dữ liệu thuê bao HLR có một mức ưu tiên có thể thay đổi được , ký hiệu là CAPL( channel allocation Priority level) Nhờ mức ưu tiên này mà ta có thể cấp phát các mức ưu tiên khác nhau cho cac thuê bao khác nhau Do đó có thể phân loại thuê bao theo các mức khác nhau. Khi một cuộc gọi được thiết lập thì MSC truy vấn CAPL từ HLR sau đó chuyển CAPL đến BSC Từ CAPL, BSC chỉ ra được mức ưu tiên (PRL) mà thuê bao sẽ được đối xử trong quá trình cấp phát kênh CAPL có khoảng từ 0 đến 15, trong đó CAPL=0 có nghĩa là MSC không gửi CAPL đến BSC và BSC sẽ dùng PRL CAPL có nghĩa là không có ưu tiên trong quá trình cấp phát kênh Còn các giá trị CAPL còn lại thì CAPL càng nhỏ mức ưu tiên càng cao Và khi đó PRL trong BSC sẽ có giá trị bằng CAPL Hiện tại trong HLR giá trị của CAPL được đặt là CAPL= 0 cho tất cả các thuê bao, do đó PRL trong BSC sẽ có giá trị bằng 15.
Theo DCA trong quá trình cấp phát kênh cho 1 cuộc gọi của một thuê bao thì tài nguyên của cell mà BSC quản lý sẽ được điều khiển thông qua danh sách ưu tiên
PP Cấu trúc một PP như sau:
PPName (Tên Priority Profile), bao gồm :
PRL (Priority Level) INAC(%) PROBF(%)
INAC: Inaccessible Channel , phần trăm số tài nguyên không được dùng
PROBF: Xác suất lỗi khi cấp phát tài nguyên cuối cùng trong số tài nguyên được phép Hiện tại do CAPL = 0 nên PRL Do đó khi cấp phát tài nguyên thì BSC sẽ dựa vào mức ưu tiên PRL và tài nguyên sẽ bị điều khiển bởi các thông số INAC và PROBF gắn liền với nó.
Các bước khi triển khai Giải pháp bán tốc:
Bước1: Khai báo danh sách ưu tiên PP với các thông số INAC và PROBF thích hợp
Bước2: Khai báo loại tài nguyên cho các cell sử dụng half rate Và liên kết loại tài nguyên này với PP vừa khai báo.
Bước3: Khai báo các thông số kích hoạt DCA trong BSC và MSC
Chẳng hạn ta khai báo danh sách ưu tiên có tên là F40 với thông số PRL , thì INAC = 60% PROBF = 0% và khai báo loại tài nguyên UL/TCH/FR lúc đó khi lưu lượng của cell thấp thì MS được quyền sử dụng kênh toàn tốc FR Vì INAC
`% có nghĩa là số kênh lượng toàn tốc FR được sử dụng là 40% Trong trường hợp lưu lưọng cao và giờ cao điểm thì do CAPL =0 dẫn đến PRL mà FR40 cóPRL với INAC`% do đó sau quá trình giám sát kênh chỉ ra rằng số kênh FR rảnh rỗi nhỏ hơn hoặc bằng số kênh không được phép sử dụng thì MS bị buộc sử dụng kênh lưu lượn bán tốc HR Do đó nâng cao được dung lượng mạng.
Giải pháp tăng cường , cách đấu nối TG các BTS
Đối với một trạm di động tế bào mặt đất thì các BTS có thể được coi là các thành phần chủ yếu của mạng Do đó ta có thể gọi BTS này là các phần tử của mạng GSM Công việc thiết kế mạng sau khi tính toán được lưu lượng và chất lượng phục vụ sẽ là lập cấu hình cho các đài trạm tức là các BTS hay các phần tử của mạng. Cấu trúc của các phần tử của mạng không những cho phép tăng dung lượng và lưu lượng của mạng mà nó cũng can thiệp vào quá trình tăng chất lượng phục vụ của mạng.
Một trạm BTS gồm 3 thành phần chính :
Hình 2.2 Sơ đồ trạm BTS
Hệ thống anten dùng cho mạng tổ ong có thể được chia làm 3 nhóm chính, phụ thuộc vào kiểu mẫu bức xạ của chúng như sau :
Anten đẳng hướng (Omni dirrection Antenas):Trường hợp bức xạ sóng điện từ anten ra mọi hướng là như nhau.
Anten định hướng (Direction Antenas): Trường bức xạ sóng điện từ anten theo một hướng nhất định Thường được sử dụng trong các site được Sector hoá. Công suất phát tập trung vào một hướng do đó nó được dùng phổ biến trong mạng tổ ong vì 2 lí do: Mở rộng vùng phủ sóng và sử dụng lại tần số.
-Anten đa hướng (Mutil Antenas): Đây là hệ thống anten mà mỗi một anten thực hiện một mẫu bức xạ phối hợp Loại đơn giản nhất là anten 2 hướng ngược nhau, loại anten này có khả năng phủ sóng theo giải dài như trục giao thông mà có lưu lượng nhỏ.
Vị trí địa lý của trạm: Bao gồm Kinh độ của trạm và vĩ độ của trạm
Búp sóng chính là vùng không gian tập trung khoảng 95% năng lượng sóng điện từ bức xạ ra khỏi antenna.
Độ rộng búp sóng chính theo phương thẳng đứng (vertical beam): là góc giữa 2 đường (quy về đường thằng) nửa công suất trên và dưới, trên mặt cắt đứng của búp sóng chính.
Động rông búp sóng chính theo phương ngang (horizon beam): là góc giữa 2 đường (quy về đường thằng) nửa công suất trên mặt cắt ngang của búp sóng chính.
Độ cao của Antenna (Height) : Độ cao antenna là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ đáy antenna GSM đến mặt đất.
Góc phương vị của Cell (Azimuth): Góc azimuth là góc tạo bởi đường tâm của búp sóng chính với phương bắc của trái đất theo chiều kim đồng hồ, có giá trị từ 0 o đến < 360 o
Góc ngẩng của Antenna của Cell (Tilt): Góc tilt là góc tạo bởi đường tâm của búp sóng chính với mặt phẳng nằm ngang.
Góc tilt điện (electrical tilt): là góc tạo bởi đường tâm của búp sóng chính với mặt phẳng nằm ngang khi antenna dựng vuông góc với mặt đất Góc tilt điện được tạo ra do cấu trúc của búp sóng chính được xây dựng từ cấu trúc của các trấn tử antenna.
Góc tilt cơ (physical tilt): là góc tạo bởi mặt phẳng lưng antenna với mặt phẳng đứng.
Góc tilt tổng (để tính toán bán kính phủ của sector) là tổng của góc tilt điện và tilt cơ.
Cấu hình của trạm (BTS Configuration): Ý muốn nói trạm có mấy
Sector, mỗi Sector sử dụng mấy TRX.
Tần số sử dụng của Cell: (Cell Carriers).
Chẳng hạn Cell sử dụng 1 tần số là 50 thì BCH Carrier = TCH Carrier 50 Còn nếu Cell có cấu hình 2 tần số là 45 và 80 thì BCH Carrier = 45 còn TCH Carrier = 80 Ngoài ra còn cần quan tâm xem cấu hình tần số của Cell là COM (Combination) hay NCOM (Non-Combination) Thường với cấu hình 1 TRX (sử dụng 1 tần số) thì là COM còn từ 2 TRX trở lên thì có cấu hình là NCOM.
Các mối quan hệ neighbour của Cell (Cell neighbour Relationships):
Là các mối quan hệ chuyển giao của Cell VD: có mối quan hệ neighbour giữa HNI0303 và HNI0433, có nghĩa là cuộc gọi của thuê bao có thể được chuyển giao từ Cell HNI0303 sang HNI0433 và ngược lại.
Công suất thu phát của anten :
Công suất thu phát của anten BTS có ảnh hưởng đến chất lượng thu phát của các đầu cuối di động.
Tủ RBS có cấu tạo từ những khối sau:
Khối DXU: Là một CPU, nó là một giao diện giữa mạng truyền dẫn và các bộ thu phát Nó cũng tách thông tin timing từ kết nối PCM và tạo ra timing tham khảo cho RBS Giao diện truyền dẫn DXU có thể kết nối với giao diện T1 và E1.
Khối IDM: Là khối phân phối nguồn bên trong cung cấp nguồn +24 DC tới các khối khác trong BTS Các mạch phân phối được bảo vệ bởi các bộ ngắt mạch IDM bao gồm một khối với 21 bộ ngắt mạch, 4 cáp nối tới PSU, và cáp kết nối tới các khối khác
Hình 2.3 Sơ đồ tủ RBS
Khối dTRU: Là khối mà chứa 2 bộ thu phát TRX cho việc truyền và nhận dữ liệu trên hai sóng mang vô tuyến dTRU có hai đầu cực anten phát và 4 đầu cực anten thu dTRU có khả năng tích hợp lai ghép Bộ tích hợp lai ghép có thể sử dụng để tích hợp 2 đầu cực anten phát tới 1 đầu cực chung dTRU hỗ trợ
4 nhánh phân tập thu để cải thiện độ nhạy thu Version dTRU ban đầu chỉ hỗ trợ GMSK, các phiên bản sau hỗ trợ cả GMSK và EDGE
Khối CXU: là một khối phân phối tín hiệu RX từ CDU tới dTRU trong cùng RBS CXU hỗi trợ cả GMSKvà 8-PSK Một CXU có thể hỗ trợ 3 CDU. Cấu hình CXU gồm sáu bộ chuyển mạch có thể thiết lập để kết nối các CDU khác nhau với các dTRU khác nhau CXU là một sản phẩm có thể sử dụng cho cả băng 900 MHz và 1800 MHz.
Khối CDU: là giao diện giữa các bộ thu phát và hệ thống anten Nhiệm vụ của CDU là kết hợp các tín hiệu được phát từ một số bộ thu phát, và phân phối các tín hiệu nhận được tới một số bộ thu phát Qua CDU, tất cả các tín hiệu được lọc trước khi phát và sau khi thu bởi các bộ lọc thông giải CDU cho phép một số các dTRU có thể chia sẻ các anten
Khối ACCU và DCCU: phục vụ phân phát nguồn tới các PSU Chỉ có 1
ACCU hoặc DCCU trong tủ phụ thuộc vào loại nguồn đầu vào.
2.4.4 Phương pháp lắp đặt Cosite và đấu nối TG
Cosite là phương pháp nâng cao dung lượng mạng băng cách đặt 2 trạm
BTS cùng một vị trí sử dụng cùng một cột antenna, trong đó 2 trạm này là hoàn toàn độc lập nhau với cách đấu nối này thì chúng ta sẽ có 6 cell trong một site và cấu hình của trạm được tăng gấp đôi Tuy nhiên cách đấu nối này hạn chế hơn đấu nối
TG ở chỗ là nó phải sử dụng đến 6 tần số BCCH
TG Synchronization là khái niệm mà ở đó 2 hay nhiều RBS tuy được cũng cấp truyền dẫn tách biệt nhưng được kết nối với nhau, trong đó có một RBS chủ (Master) và các RBS phụ thuộc (Slave) lấy tín hiệu đồng bộ từ RBS chủ này, và trên hệ thống sẽ xem xét 2 hay nhiều RBS này như một trạm (Site) duy nhất có 2 hay nhiều luồng truyền dẫn.
Giải pháp quy hoạch lại các tế bào trong mạng
Khi số lượng kênh tại các đài trạm tăng đến giá trị giới hạn như đó xét ở trên mà vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của khách hàng Yêu cầu lúc này để tăng dung lượng cho hệ thống phải quy hoạch lại ô Biện pháp đầu tiên là chúng ta có thể thay đổi mô hình sử dụng lại tần số, giảm số nhóm tần số Từ đó số kênh ở các đài trạm tăng lên.
Công suất của thuê bao di động thường là 2W đối với các thuê bao cầm tay.Bên cạnh đó,độ nhạy của trạm thu gốc thì bị giới hạn bởi các loại nhiễu Tổng hợp các yếu tố tác động như, công suất phát cho phép, giới hạn mức thu chấp nhận được, sự giới hạn của truyền sóng vô tuyến sẽ giới hạn vùng phủ.
Một nhân tố khác cũng phải xét đến đó là người sử dụng muốn sử dụng thuê bao của mình ở mọi lúc mọi nơi: bên trong những công trình dưới đất,các nhà cao tầng, thậm chí ngay ở dưới chân trạm thu phát gốc BTS Ở những vị trí như vậy tổn hao truyền sóng là quá lớn, ảnh hưởng lớn đến chất lượng thông tin.
Nói chung với khoảng cách nhất định, tổn hao truyền sóng tuân theo một số phân bố thống kê Như vậy, theo đó chỉ có khoảng 5% trường hợp thông tin sẽ có tổn hao truyền sóng là ít hơn hoặc bằng mức tổn hao trung bình ở một khoảng cách với trạm thu phát gốc BTS Giá trị này không được nhà khai thác quan tâm lắm, vì mục tiêu của họ là đảm bảo 90÷95% vùng phủ sóng tại mọi nơi mà khách hàng
Lưu lượng yêu cầu Xử lý thiết lập cuộc gọi Lưu lượng thông Kênh Lưu lượng
A(1-GoS) A*GoS muốn sử dụng dịch vụ Vì vậy, nhà khai thác phải để một mức độ dự trữ quan trọng cho tổn hao đường truyền sóng.
Cùng với mục đích này, một mục tiêu quan trọng là khi quy hoạch mạng tổ ong là phải đạt được dung lượng lưu lượng cao Nói một cách khác là mật độ thuê bao phải cao nhưng vẫn đảm bảo chất lượng phục vụ và thoại
Nếu một người dùng mạng di động thích dùng riêng một kênh vô tuyến độc lập thì việc sử dụng đó là rất lãng phí bởi vì phần lớn thời gian kênh vô tuyến là rỗi, không được sử dụng. Đó là điều không nên bởi lý do trong vùng phục vụ của máy di động các máy di động khác nhau không thể sử dụng chung kênh giống nhau do vấn đề nhiễu đồng kênh Chỉ có phổ biến từ nhu cầu thông tin không dây ngày càng tăng mặc dù những yêu cầu rằng tất cả các hệ thống hoạt động với mức độ hiệu quả phổ càng cao và việc quản lý phổ của quốc gia và quốc tế với việc chỉ ấn định một kênh dành riêng.
Hệ thống vô tuyến tổ ong đó được sử dụng những kênh thông tin vô tuyến trung kế và có hiệu quả về phổ tần.Mỗi trạm gốc được ấn định một số kênh vô tuyến mà chúng được chia ra cho nhiều người sử dụng Tỉ lệ người sử dụng trên số kênh tăng lên sẽ là hiệu quả trung kế Hơn nữa mỗi kênh vô tuyến được sử dụng lại nhiều lần trong những vùng khác nhau.
Hình 2.4 : Sơ đồ lưu lượng
Lưu lượng yêu cầu: Nghĩa là tổng lưu lượng yêu cầu của thuê bao đối với kênh vô tuyến
Lưu lượng thông: Nghĩa là lưu lượng truyền đi thành công trên kênh vô tuyến Lưu lượng nghẽn : Nghĩa là lưu lượng bị nghẽn lúc thiết lập cuộc gọi và vì vậy chúng không được truyền đi ngay lập tức.
Lưu lượng yêu cầu= Lưu lượng thông+ Lưu lượng nghẽn
Giờ cao điểm: Đó là giờ bận nhất trong ngày được biết theo phân tích thống kê lưu lượng trong mạng Kế hoạch hoá dung lượng phải quan tâm tới yêu cầu sử dụng trong giờ cao điểm này.
Cấp độ dịch vụ GoS (Grade of Service): Để yêu cầu một cấp độ dịch vụ tốt trên kênh vô tuyến trung kế thì khả năng nghẽn phải thấp Điều này cho thấy rằng số lượng những người dùng tiềm tàng phải được hạn chế hay cụ thể hơn lưu lượng yêu cầu phải được đảm bảo trong dung lượng của kênh.
Ngược lại nếu cấp độ dịch vụ thấp hơn thì có thể chấp nhận, việc xảy ra nghẽn cao hơn vẫn có thể được phép và có thể có sự tăng tương ứng trong lưu lượng yêu cầu Điều này có thể cân bằng so với việc tăng số lượng người dùng.
Vì vậy, mạng sẽ được thiết kế với một mức độ nghẽn mạch nào đó có thể chấp nhận được Khái niệm GoS lúc này xác định phần trăm số cuộc gọi không thành công do thiếu tài nguyên trên tổng số cuộc gọi đang cần đấu nối đồng thời.
Nói chung các mạng tổ ong ở Châu Âu đều có GoS là 0.02(hay 2%) Điều này nghĩa là có 2% lưu lượng bị nghẽn, còn lại 98% lưu lượng thông.
Nếu lưu lượng yêu cầu là A thì :
Lưu lượng nghẽn = A*GoS và
2.5.2 Tái sử dụng lại tần số
Tái sử dụng tần số là một trong những thế mạnh của các hệ thống thông tin vô tuyến kiểu tế bào Khi tổ chức thông tin theo từng ô nhỏ và mỗi vùng một trạm phát, ở các khoảng cách xa, các tín hiệu bị suy giảm đến mức nào đó mà coi như không còn tác dụng nữa, khi đó các tần số đã dùng có thể được sử dụng lại như một mạng khác và vì thế, số thuê bao được phục vụ chắc chắn sẽ tăng lên.
Trong quy hoạch ô, người ta gần đúng các ô bằng một hình lục giác và vùng phục vụ được chia thành một mạng tổ ong Trên một vị trí, người ta đặt các anten thu phát cho ba hướng cách nhau 1200. Đối với một mạng di động cụ thể, tuỳ theo dải tần số, địa hình, mà người ta chọn theo một trong ba mẫu tái sử dụng tần số đã trình bày ở trên Mặt khác, trong thực tế, các máy phát BTS và MS đều thực hiện tự động điều chỉnh công suất phát để máy thu luôn nhận được công suất tín hiệu cần thiết dù MS ở bất kỳ vị trí nào trong cell Nhờ vậy, nhiễu lẫn nhau do việc tái sử dụng tần số được giữ ở mức tối thiểu.
Siemens sử dụng ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số : 3/9, 4/12 và 7/21 Theo công thức tính khoảng cách lặp giữa hai ô liền kênh ta có :
D : khoảng cách giữa hai ô đồng kênh (km) ;
R : bán kính của cell (km) ; N: số ô của cụm ; ở cả ba mẫu sử dụng lại tần số, đặc điểm hình học của đài có những nét chính như sau:
Mỗi đài đều có ba ô ( ba rẻ quạt ) Các anten của ô có góc phương vị phân cách nhau 120, và các ô được tổ chức với các anten hướng về phía một trong các vị trí đài gần nhất, nhờ vậy tạo nên các ô hình cờ ba lá.
Mỗi ô sử dụng các anten phát và hai anten thu phân tập cho một góc phương vị.
Giải pháp tối ưu hoá gán kênh cố định
Tài nguyên phổ tân số bị hạn chế, chi phí cao và sự phức tạp của tế bào nhỏ đã thúc đẩy việc nghiên cứu về việc sử dụng các kênh vô tuyến một cách có hiệu quả trong các mạng tế bào Nói chung vấn đề gán kênh trong mạng tế bào là vấn đề của việc gán kênh tân số cho các phiên liên lạc sao cho tránh được sự xuyên nhiễu.Mục đích số lượng kênh càng ít càng tốt để cung cấp cho lượng người dùng Kỹ thuật cơ bản được sử dụng đẻ tăng dung lượng của một hệ thống thông tin tế bào là tái sử dụng kênh Tuy nhiên, việc tái sử dụng kênh bị giới hạn bởi hiện tượng xuyên nhiễu đồng kênh và chi phí cao liên quan tới hệ thống tế bào nhở hơn các chiến lược gán kênh hiệu quả nhất là rất cần thiết trong việc tái sử dụng lại phổ tần Việc tối ưu hoá gán kênh cố định trong mạng di động tế bào là bài toán tối ưu Đối với mạng bất kỳ có kích thước hợp lý chỉ có thể nhận được các giải pháp gồm tối ưu bằng các thuật toán kinh nghiệm
Vấn đề gán một tập kênh cho mỗi tế bào sao cho hiệu quả nhất về phổ được gọi là vấn đề gán kênh Gán kênh là điều rất quan trọng trong quy hoạch mạng di động tế bào bởi việc gán kênh hiệu quả sẽ tạo ra hiệu quả sử dụng phổ tần có sẵn Tuy nhiên, vấn đề gán kênh lại thuộc vào lớp các bài toán tối ưu tổ hợp Nói chung, đối với các mạng di động có kích thước hợp lý việc giải quyết bài toán này gần như là không thể Một số cách tiếp cận có tính thực tế đối với vấn đề này được đưa ra trong sách báo Đó là việc sử dụng cách tiếp cận mang tính lý thuyết của graph truyền thống ; cách tiếp cận bằng kỹ thuật ủ mô phỏng , cách tiếp cận mạng nơron. Mỗi cách tiếp cận đã đưa ra đều có những điểm hạn chế riêng.
Cách tiếp cận mạng nơron tỏ ra không thích hợp cho việc gán kênh trong vì nó tạo ra những giải pháp nghèo nàn, ngay cả trong các trường hợp đơn giản Việc sử dụng kỹ thuật ủ mô phỏng có thể tránh được các giải pháp tối thiểu cục bộ nhưng chi phí thời gian hoạt động là tốn kém Mặt khác, chất lượng giải pháp là rất khó kiểm soát Việc nghiên cứu tiếp theo hướng này là cần thiết.
Hướng tiếp cận theo lý thuyết graph đã được nghiên cứu một cách rộng rãi và có rất nhiều kết quả nghiên cứu đã được báo cáo Sau đây, những kết quả quan trọng nhất sẽ được tổng kết Dựa trên kinh nghiệm của việc gán kênh trước tiên cho tế bào có độ khó gán cao nhất Trong đã đề xuất một thuật toán lặp với một nhóm ban đầu của các con số được rạo ra một cách ngẫu nhiên để biểu diễn những khó khăn trong việc gán kênh của các tế bào riêng lẻ Thuật toán này có một tốc độ hội tụ chậm và thời gian cho việc chạy thử cao đặc biệt khi kích thước hệ thống lớn.Trong chỉ tiêu theo kinh nghiệm về độ khó gán kênh đã được đề xuất và các tế bào được sẵp xếp thành danh sách theo thứ tự màu nút hoặc thứ tự cấp độ nút Dựa trên danh sách đó, các kênh đã được gán bởi hoặc chiến lược vét cạn tần số (F) hay chiến lược vét cạn yêu cầu (R)
Vì thuật toán kinh nghiệm không đưa ra thông tin về chất lượng của giải pháp, các cận dưới trong vấn đề gán kênh đã nhận được trong bằng xem xét mạng nhỏ được tách riêng ra khỏi hệ thống nguyên thuỷ Gần đây, cận dưới chặt hơn trong một số điều kiện nhất định đã được đưa ra ở Hai thuật toán dựa trên việc tiếp cận tô màu graph cũng đã được đề xuất.
Trong phần này, chúng ta quan tâm tới ý tưởng cơ bản của việc sắp xếp các tế bào thành danh sách có thứ tự, sau đó thực hiện gán kênh Không giống cách tiếp cận thông thường, các tế bào được sắp xếp lại sau mỗi gán kênh theo độ phức tạp sắp xếp được chỉnh sửa của chúng Tổng cộng có 4 thuật toán gán kênh mới, cụ thể là các thuật toán F/CR, F/DR, R/CR, R/DR đã được đề xuất.
Hiệu quả của các thuật toán này đã được nghiên cứu và so sánh với các kết quả đã được xem xét ở phần trước cũng như cận dưới lý thuyết cũng được đánh giá. Chúng ta nhận thấy rằng (i) thứ tự màu nút là một phương pháp sắp xếp có hiệu quả hơn là thứ tự cấp độ nút; (ii) chiến lược vét cạn tần số thích hợp hơn cho các hệ thống với lưu lượng được phân bố có tính đồng đều không cao, và chiến lược vét cạn yêu cầu là phù hợp hơn cho hệ thống với lưu lượng được phân bó đồng đều hơn và (iii) chiến lược FR với thứ tự lại màu nút hay là các thuật toán FR/CR là thuật toán hiệu quả nhất Phạm vi tần số tìm được bằng các thuật toán của chúng ta là nhỏ hơn đáng kể phạm vi tìm được bởi các thuật toán trong và bằng hoặc rất gần các cận dưới lý thuyết.
Trong mục sau, vấn đề gán kênh sẽ được trình bày chi tiết và mục đích của chúng ta sẽ được làm rõ Trong mục 2.6.3, chúng ta nhìn lại vài kinh nghiệm cơ bản trong việc gán kênh Trong mục 2.6.4 các thuật toán F/CR, F/DR, R/CR R/DR sẽ được trình bày
Ba điều kiện bắt buộc thường xuyên được lưu ý trong vấn đề gán kênh :
- Hạn chế xuyên nhiễu đồng kênh : một kênh được gán cho một tế bào không thể tái sử dụng trong các tế bào lân cận Những tế bào này nằm trong phạm vi xuyên nhiễu đồng kênh.
- Hạn chế xuyên nhiễu đồng kênh lân cận : các kênh được gán cho các tế bào lân cận phải duy trì một sự phân cách cực tiểu là a kênh.
- Hạn chế xuyên nhiễu kênh cùng tế bào; các kênh được gán cho cùng một tế bào phải duy trì sự phân cách cực tiểu là s kênh.
Với hệ thống tế bào N tế bào là ma trận tương thích kênh N x N,C = [cij] có thể được sử dụng để biểu diễn 3 loại ràng buộc, cij biểu thị của sự phân cách kênh tối thiểu giữa các kênh được gán cho tế bào i và tế bào j Rất dễ nhận thấy rằng cij 0 có nghĩa là một kênh được gán cho tế bào i có thể được tái sử dụng tại tế bào j cij
= s có nghĩa là hạn chế xuyên nhiễu kênh cùng trạm là s kênh cij = a có nghĩa là hạn chế xuyên nhiễu kênh lân cận bằng a kênh Trên thực tế, ma trận tương thích thường nhận được bằng việc đo hệ thống thực không có một cấu trúc lục giác đều lý tưởng. Giả sử vector M = (m1, m2 mN) biểu thị các yêu cầu kênh của mạng N tế bào Giả sử một tổ hợp kênh tần số được xếp hạng bởi một tập số nguyên dương {1,2,3 } theo tần số sóng mang của chúng (hình 2.10) Giả sử fik là kênh được gán cho cuộc gọi thứ k trong tế bào i Việc gán kênh có thể nhận được là sự tập hợp của các số nguyên F = (fik), với i = 1,2, mi, sao cho : |fik – fjl| ≥ cij với mọi i,j,k và l (ngoại trừ i = j và k = l) Một thuật toán gán kênh hiệu quả sẽ cho gán kênh F* với N(F*) = maxi,k,fik càng nhỏ càng tốt N(F*) được hiểu như là phạm vi tần số của việc gán kênh
Hình 2.11 Gán kênh cố định trong hệ thống di động tế bào
Tốc độ lưu lượng trong một mạng tế bào biến đổi từ tế bào này tới tế bào khác Các vùng với tỷ lệ lưu lượng cao hơn đáng kể được gọi là điểm nóng Thông thường, một điểm nóng bao gồm một vài tế bào gây xuyên nhiễu với mỗi tế bào có một đòi hỏi kênh cao.
Các tế bào bên trong điểm nóng được gọi là các tế bào điểm nóng Phạm vi tần số của hệ thống thường quyết định được bởi phạm vi điểm nóng “nóng nhất”. Phạm vi điểm nóng phụ thuộc vào kênh được gán cho các tế bào điểm nóng của nó như thế nào Nói cách khác, nếu các kênh được gán cho các tế bào điểm nóng (thuộc cùng điểm nóng) được đóng gói một cách hiệu quả, một phạm vi tần số nhỏ cho tất cả các hệ thống cũng có thể đạt được Do đó, thuật toán gán kênh hiệu quả sẽ tập trung vào việc thoả mãn những yêu cầu của mỗi nhóm tế bào điểm nóng (thuộc cùng điểm nóng) được đóng gói một cách hiệu quả, một phạm vi tần số nhỏ cho tất cả các hệ thống cũng có thể đạt được Do đó, thuật toán gán kênh hiệu quả sẽ tập trung vào việc thoả mãn những yêu cầu của mỗi nhóm tế bào điểm nóng. Nhiều nghiên cứu trước đó, tập trung trước tiên vào việc gán kênh cho tế bào có độ khó gán kênh cao nhất Các chỉ tiêu kinh nghiệm về những khó khăn trong việc gán kênh đã được xác định và sau đó các tế bào đã được sắp xếp vào một danh sách. Các kênh được gán dựa trên danh sách Chúng ta tìm ra hai vấn đề đối với việc tiếp cận này Vấn đề đầu tiên liên quan đến trận tự của tế bào Khi các kênh được gán cho tế bào, độ khó của sắp xếp tế bào riêng lẻ thay đổi Do đó cần sắp xếp lại các tế bào sau mỗi lần gán kênh Vấn đề thứ hai là trong cách tiếp cận này chỉ tập trung vào việc gán kênh cho các tế bào có độ khó gán kênh cao nhất Có thể không nhận dạng được các khu vực điểm nóng và bởi vậy có thể dẫn đến việc chỉ định kênh không hiệu quả khi mà các tế bào liên tiếp trong danh sách đã được sắp xếp không thuộc cùng một điểm nóng.
2.6.3 Những quy tắc kinh nghiệm cơ bản
Hai phương pháp sắp xếp tế bào
Gọi di là một số đo độ khó gán kênh cho tế bào i Trong đó, di được định nghĩa :
nếu mi ≠ 0; ngoài ra, di = 0 Vì số hạng cii ở vế phải của phương trình (3.1) là như nhau đối với tất cả các tế bào, ta có thể bỏ nó để có dạng đơn giản hơn : ij 1
Sử dụng thứ tự cấp độ nút, các tế bào được sắp xếp theo trật tự giảm dần giá trị di Bởi vậy, tế bào đầu tiên có ưu tiên cao nhất cho việc đạt được một kênh đầu tiên.
Giải pháp tính toán mở rộng, nâng cao dung lượng mạng Viettel TP Vinh 53 3.1 Đặt vấn đề
Giới thiệu sơ lược mạng Viettel
Sơ đồ kết nối mạng di động - vieTtel Mobile
VTN Toll2 Tdem HN(CGY)
PSTN Viettel, mạng quân sù
PSTN Viettel, mạng qu©n sù quèc tÕ
PSTN Viettel, mạng qu©n sù
Mạng đối tác Mạng VIETTEL
Mạng vô tuyến Mạng lõi
Hình 3.2: Sơ đồ mạng Viettel
BSC KV1: Đài điều khiển trạm gốc của khu vực 1 (miền Bắc-Hà Nội)
BSC KV2: Đài điều khiển trạm gốc của khu vực 2 (miền Trung - Đà Nẵng) BSC KV3: Đài điều khiển trạm gốc của khu vực 3 (miền Nam - tp Hồ Chí Minh) GPC: Mạng viễn thông của VinaPhone
VMS: Mạng viễn thông của MobilePhone
VTN: Trung tâm Viễn thông liên tỉnh
Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc mạng di động Viettel hiện tại
Hiện nay, mạng di động Viettel dùng công nghệ GSM, thế hệ 2,5G được sử dụng phổ biến trên 180 nước với hơn 700 nhà khai thác trên thế giới.
Mạng di động Viettel được chia thành mạng lõi và mạng vô tuyến
Tổng đài GMSC Đóng vai trò là tổng đài có giao diện với các mạng bên ngoài để kết nối mạng bên ngoài với mạng GSM.
Hồ Chí Minh có 02 GMSC.
Tổng đài GMSC trên là tổng đài softswitch với dung lượng trên 20.000 E1 Tại Hà Nội tổng đài GMSC kết nối với các hệ thống sau:
Kết nối trực tiếp với các tổng đài cổng GMSC khác trong mạng.
Kết nối trực tiếp với 09 tổng đài MSC tại Hà Nội và 09 MSS (softswitch).
Kết nối trực tiếp với trên 30 quản lý trạm gốc BSC khu vực 1 bằng giao thức BSSAP của báo hiệu số 7.
Kết nối trực tiếp với hệ thống CRBT.
Giao diện kết nối là các luồng E1 hoặc STM1 Các giao diện này sử dụng báo hiệu số 7, giao diện giữa GMSC với MSC sử dụng giao thức: ISUP, SCCP, MAP, CAP.
Và kết nối trực tiếp đến các mạng sau:
Kết nối trực tiếp với tổng đài Toll của Viettel tại Hà Nội định tuyến lưu lượng đi quốc tế; đến mạng PSTN của Viettel và mạng quân sự.
Kết nối với VMS - mạng di động Mobile Phone.
Kết nối với GPC - mạng di động VinaPhone.
Kết nối với Sphone - mạng di động của SPT.
Kết nối với EVN - mạng di động của EVN
Kết nối với VTN1 - mạng PSTN liên tỉnh của VNPT.
Kết nối với Tandem Hà Nội mạng cố định của Bưu điện Hà Nội.
Giao diện kết nối lưu lượng ngoại mạng là các luồng E1 hoặc STM1 Báo hiệu số 7 sử dụng các giao thức ISUP cho thoại và giao thức MAP cho SMS.
GMSC tại Hồ Chí Minh và Đà Nẵng cũng được đấu nối tương tự như Hà Nội.
MSC làm chức năng chuyển mạch, thiết lập điều khiển cuộc gọi Gồm trên 40 tổng đài MSC kết nối với dung lượng trên 20 triệu thuê bao được đặt tại 3 trung tâm là Hà Nội, tp.Hồ Chí Minh và Đà Nẵng Kết nối trực tiếp với các GMSC và cácBSC tại mỗi vùng.
Các MSC trên có giao diện với GMSC và các BSC, giao diện kết nối bằng các luồng E1 và STM1 Giao diện báo hiệu với GMSC sử dụng báo hiệu số 7 giao thức SCCP, ISUP, MAP, CAP Giao diện báo hiệu với BSC sử dụng giao thức BSSAP.
Hệ thống cơ sở dữ liệu thuê bao - HLR
HLR - Trung tâm quản lý đăng ký dữ liệu thuê bao, với dung lượng trên
40 triệu thuê bao được đặt tại Hà Nội, HLR kết nối trực tiếp với các hệ thống sau:
Các STP sử dụng giao thức MAP.
Hệ thống GPRS cho dịch vụ WAP.
Hệ thống IN và các hệ thống VAS
IN (Intelligent network): Xử lý điều khiển các cuộc gọi của thuê bao trả trước Prepaid; Lưu trữ thông tin tài khoản của thuê bao trả trước.
SMSC (Short Message Service Center): Trung tâm dịch vụ tin nhắn: Xử lý điều khiển nhận SMS từ thuê bao và phân phối SMS tới thuê bao nhận.
MCA (Miscall Alert System): Hệ thống cảnh báo cuộc gọi nhỡ.
CRBT (Colour Ringback Tone): Hệ thống nhạc chuông chờ.
BGM (Backgroud Music): Hệ thống nhạc nền.
SGSN (Serving GPRS Support Node): Thực hiện chức năng chuyển mạch gói Có hỗ trợ giao diện kết nối với BSC.
GGSN (Gateway GPRS Support Node): Thực hiện chức năng chuyển mạch gói Không có giao diện kết nối với BSC
GPRS (General Packet Radio Service 2.5G): 172Kb/s (EDGE 2.75G: 384Kb/s).
Hiện tại mạng di động Viettel dùng công nghệ GSM 2.5G sử dụng dải tần
900 và 1800MHz Sử dụng các kỹ thuật tiên tiến để tăng dung lượng mạng, chất lượng phủ sóng như kỹ thuật nhảy tần, half-rate … Toàn mạng gồm trên 120 BSC quản lý trên 8000 trạm BTS.
Hệ thống quản lý trạm gốc BSC
Tại Hà Nội: gồm trên 30 BSC của Ericsson, kết nối trực tiếp:
Các MSC đặt tại Hà Nội.
Hệ thống GPRS cung cấp các dịch vụ WAP.
Các trạm thu phát vô tuyến BTS khu vực 1.
Tại tp Hồ Chí Minh gồm trên 80 BSC của Alcatel kết nối trực tiếp: Các MSC đặt tại Hồ Chí Minh.
Hệ thống GPRS tại Hà Nội.
Các trạm thu phát vô tuyến BTS khu vực 3.
Tại Đà Nẵng gồm trên 10 BSC của Ericsson, kết nối trực tiếp:
Các MSC đặt tại Đà Nẵng.
Hệ thống GPRS tại Hà Nội.
Các trạm thu phát vô tuyến khu vực 2.
Trạm thu phát vô tuyến BTS
Phủ kín 64/64 tỉnh thành, bao gồm trên 8000 trạm BTS.
Tại Hà Nội: bao gồm các BTS của Ericsson kết nối trực tiếp đến các BSC tại Hà Nội.
Tại tp Hồ Chí Minh bao gồm các BTS của Alcatel kết nối trực tiếp đến các BSC tại tp Hồ Chí Minh.
Tại Đà Nẵng bao gồm các BTS của Ericsson kết nối trực tiếp đến các BSC tại Đà Nẵng.
Sơ đồ tổng quát của mạng Viettel (Hình 3.2)
Hiện trạng mạng GSM của Viettel ở Vinh
Mạng GSM Vinh nằm trong tổng thể mạng GSM phía bắc sử dụng thiết bị của Ericsson Nó được lắp đặt và đưa vào sử dụng với cấu hình bao gồm các BTS tại các trạm được nối tới một BSC, BSC này được đấu nối với MSC qua các TRAU. Cho đến nay trên địa bàn thuộc khu vực Vinh đã có gần 50 trạm phát.
Gồm 45 trạm đã được Sec tor hóa và 4 trạm sử dụng anten Omni.
3.3.1 Nhận xét về chất lượng phủ sóng
Các trạm Omni có cấu hình thấp, chất lượng phủ sóng yếu, nhu cầu sử dụng tại các vùng tăng lên. Ở các trạm Sector có cấu hình lớn tập chung ở các khu vực có lưu lượng cao như: Tiểu đoàn 26 - E80 - P Hưng Dũng - tp Vinh , Bệnh Viện QK 4 - Hưng Lộc -
Tp Vinh, Đại đội TT18 - Hưng Bình - Tp Vinh, ….
3.3.2.Nhận xét về dung lượng mạng Ở BTS Tổng trạm QK 4 - Lê Duẩn - Vinh : Có 3 cell (Sector): Cell 1 có 7 TRX tương ứng với 56 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng (SDCCH), 4 kênh dành cho GPRS và 49 kênh lưu lượng thoại (TCH), với cấp độ phục vụ GoS =2% Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 39.324/0.033 92 thuê bao.
Cell 2 có 8 TRX tương ứng với 64 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 4 kênh dành cho GPRS và 57 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (phụ lục) ta biết được dung lượng của Cell 1 là 46.817 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 46.817/0.033 = 1419 thuê bao.
Với cấp độ phục vụ tương tự và cấu hình tương tự ta lần lượt tính được số thuê bao của Cell 3 là: 1419 thuê bao.
Vậy trạm Tổng trạm QK 4 - Lê Duẩn - Vinh có thể phục vụ là:
- Ở BTS Tiểu đoàn 26 - E80 - P Hưng Dũng - tp Vinh : Có 3 Cell: Cell 1 có
3 TRX tương ứng với 25 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 1 kênh điều khiển dành riêng và 22 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (phụ lục) ta biết được dung lượng của Cell 1 là 14.920 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 14.902/0.033 = 452 thuê bao.
Với cấp độ phục vụ tương tự và cấu hình tương tự ta lần lượt tính được số thuê bao của Cell2, Cell3 là: 452 thuê bao.
Vậy trạm Tiểu đoàn 26 - E80 - P Hưng Dũng - tp Vinh có thể phục vụ là:452*3 = 1356 thuê bao
- Ở BTS KS Trường Sơn - đường Phan Bội Châu - tp Vinh : Có 3 cell: Cell
1 có 6 TRX tương ứng với 48 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 4 kênh cho GPRS và 41 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS = %, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của Cell 1 là 31.918 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 31.918/0.033 = 967 thuê bao.
Với cấp độ phục vụ tương tự và cấu hình tương tự ta lần lượt tính được số thuê bao của Cell2 và Cell3 là: 967 thuê bao.
Vậy trạm KS Trường Sơn - đường Phan Bội Châu - tp Vinh có thể phục vụ là: 967 * 3 = 2901 thuê bao.
- Ở BTS Trung Đoàn 80 - xóm 19 - Nghi Phú - Tp Vinh có 3 Cell: Cell1 có
8 TRX tương ứng với 64 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 5 kênh cho GPRS và 56 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (phụ lục) ta biết được dung lượng của Cell
1 là 45.877 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 45.877/0.033 = 1390 thuê bao.
Với cấp độ phục vụ tương tự và cấu hình tương tự ta lần lượt tính được số thuê bao của Cell 2, Cell3 là: 1390 thuê bao.
Vậy trạm Trung Đoàn 80 - xóm 19 - Nghi Phú - Tp Vinh có thể phục vụ là:
- Ở BTS Núi quyết - Tp Vinh : Có 3 Cell: Cell 1 có 8 TRX tương ứng với 64 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 4 kênh cho GPRS và 57 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của Cell 1 là 46.817 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 46.817/0.033 1419 thuê bao.
Với cấp độ phục vụ tương tự và cấu hình tương tự ta lần lượt tính được số thuê bao của Cell2 là: 1419 thuê bao
Cell 3 có 6 TRX tương ứng với 48 kênh trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá(BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 4 kênh cho GPRS và 41 kênh lưu lượng(TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của Cell1 là 31.918 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 31.918/0.033 = 967 thuê bao.
Vậy trạm Núi quyết - Tp Vinh có thể phục vụ là:
Tương tự như vậy với các trạm khác ta tính được dung lượng và số thuê bao các trạm để phục vụ Từ đó ta có bảng thống kê các số liệu mạng thông tin di động GSM khu vực Tp Vinh đầu năm 2009.
Bảng 3.1 Danh sách trạm tp Vinh đầu năm 2009
Cấu hình Erlang Thuê bao
6 KS Trường Sơn - đường Phan Bội
12 D682 -đường Kim Đồng.P.Hưng Bình
13 Công ty Phát hành sách Nghệ an - đường Minh Khai -
Chú - Phường Trung đô - Tp Vinh
35 Nhà ông Hường - 46 Đường Ngư Hải - Tp
An - Vinh (Trường trung cấp nghề tiểu thủ công nghiệp
Theo bảng trên tổng số thuê bao có thể phục vụ là: 117448 thuê bao Tuy nhiên hiện nay số thuê bao trên mạng ngày càng tăng do mức sống của người dân ngày càng được nâng cao Chính vì vậy việc mở rộng mạng và tăng cường các trạm để đáp ứng số thuê bao gia tăng là rất cần thiết Bởi khi số thuê bao tăng thì chỉ trong một thời gian xẩy ra tràn, hiện tượng tràn này xẩy ra sẽ gây ra lỗi quá tải tạiBSC Tức là có quá nhiều thuê bao cần thâm nhập mạng song không có đủ số kênhTCH cần thiết để phân bố.
Các giải pháp nâng cao dung lượng và mở rộng mạng GSM
3.4.1 Phương án tăng cường các BTS
Kế hoạch phát triển mạng GSM ở khu vực Tp Vinh
Theo dự đoán số thuê bao di động khu vực Tp Vinh vào cuối tháng 6 năm
2009 là 184000 thuê bao, với dung lượng mỗi thuê bao là 0.033 Erlang thì dung lượng của mạng cần là:
Như vậy để phục vụ cho 184 000 thuê bao vào cuối năm 2007 thì dung lượng tối thiểu cần được mở rộng là:
Sử dụng thiết bị Ericsson để nâng cấp dung lượng và nâng cao chất lượng của mạng, tức là nâng cao khả năng phục vụ của mạng, ta có một số phương án sau:
Sử dụng các trạm có sẵn để mở rộng khả năng phục vụ của mạng bằng cách nâng cấp cấu hình của trạm này Đối với các trạm Omini có cấu hình hiện tại là1BTS này bằng cách lắp thêm các TRX vào mỗi hướng cần phục vụ căn cứ vào góc azimut của anten, phương pháp này có ưu điểm là tận dụng được cơ sở nhà trạm,nguồn điện lưới cung cấp và đường truyền dẫn có sẵn.
Cho nên việc mở rộng thi công lắp đặt không phức tạp, đỡ tốn kém, dễ bảo dưỡng và khai thác Phương án này còn cho phép đáp ứng được lưu lượng tại các khu vực cómật độ sử dụng di động cao, đồng thời tăng chất lượng vùng phủ sóng tại các vùng trước đây có cường độ tín hiệu yếu và lưu lượng thấp Nhược điểm của phương pháp này là nếu mở rộng các vùng mạng có sẵn thì với cấu hình tối đa thì các trạm này vẫn không đáp ứng được số thuê bao di động như đã dự đoán và chất lượng phủ sóng là không để giữa các khu vực ở xa các trạm có sẵn mà chưa được phủ sóng Mặt khác chất lượng phủ sóng Indoor cho máy đầu cuối di động 2W sẽ không đảm bảo tại các vùng chưa được phủ sóng hoặc cường độ thu được là rất yếu.
Bổ sung thêm một số trạm mới tại các khu vực có lưu lượng cao và nơi có chất lượng phủ sóng yếu cùng với khu vực chưa được phủ sóng phải sử dụng các trạm ở xa Đồng thời với việc giảm kích thước Cell các trạm có sẵn bằng cách giảm công suất phát anten của các trạm để bảo đảm chất lượng phủ sóng Indoor cho các máy đầu cuối di động 2W tại các nơi có cường độ yếu Tuy nhiên nhược điểm của phương án này là rất khó thực hiện ở cả hai phương diện kỹ thuật về kinh tế Về mặt kỹ thuật thì việc thiết kế Site mới đòi hỏi phải khảo sát lựa chọn một cách kỹ lưỡng trước khi lắp đặt các trạm để vừa thuận lợi cho việc bảo dưỡng tối ưu mạng vừa thuận tiện cho việc nhà trạm, truyền dẫn và nguồn điện lưới cung cấp để vận hành mạng Về mặt kinh tế mà nói thì việc đầu tư cho lắp đặt quá nhiều trạm sẽ gây tốn kém rất lớn về mặt kinh tế, trong đó là: các kinh phí về truyền dẫn, về thiết bị, về nguồn điện cung cấp, kinh phí cho thuê nhà trạm và phân công lắp đặt và để bảo dưỡng trạm.
Phương án C Đây là phương án tổng hợp của 2 phương án trên bằng cách lựa chọn các ưu điểm và loại trừ các nhược điểm của chúng Phương án này thực hiện Sector và tăng cường các BTS cho các trạm có sẵn, đồng thời lắp đặt các trạm cần thiết tại các khu vực có lưu lượng cao và nơi có chất lượng phủ sóng yếu nhằm đáp ứng nhu cầu về lưu lượng và chất lượng phủ sóng đồng đều của tòan mạng.
Có thể nói đây là một phương án không những đáp ứng được nhu cầu thông tin di động ở Vinh trong những năm tới mà nó còn là một giải pháp đơn giản hóa về mặt kỹ thuật và tiết kiệm chi phí mở rộng mạng.
3 4.2 Phương án chia ô và phủ sóng các ô mới
Nâng cấp mạng cũ Để đáp ứng được lượng thuê bao dự đoán và các dịch vụ gia tăng vào năm
2009 đòi hỏi các trạm cũ phải được nâng cấp mức cấu hình lên.
Việc nâng cấp được thực hiện như sau:
Các trạm Sector có cấu hình trung bình hoặc gần tối đa được nâng cấp lên cấu hình tối đa để đáp ứng cho truyền dẫn Việc nâng cấp bằng cách thêm một hoặc nhiều TRX vào các ngăn tủ có sẵn cho BTS phục vụ theo hướng cần tăng lưu lượng dựa vào góc azimut của anten (50 0 , 170 0 , 290 0 ) được xác định cụ thể như sau:
Các trạm ở các khu vực phủ sóng yếu nhưng nhu cầu không cao được tăng cấu hình Omni cho BTS, cụ thể như sau: Ông Luận - Phường Hà Huy Tập - Vinh : 2TRX
Trạm Ông Việt - Nghi Kim - Tp Vinh : 2TRX
Trạm Số 48 - Huỳnh Thúc Kháng - Tp Vinh : 2TRX
Bà Hà - Xóm Xuân Hùng - Xã Hưng Lộc - Vinh : 2TRX
Ngoài ra các trạm Sector ở những vùng có mật độ thuê bao lớn cũng sẽ được nâng cấp cấu hình lên cao.
Như vậy việc nâng cấp cấu hình mạng cũ không những sẽ tăng lưu lượng của mạng mà còn nhằm mục đích phát triển mạng từng bước lên GPRS để phục vụ cho các thiết bị di động dùng những dịch vụ băng thông rộng như: truy cập internet không dây, điều khiển từ xa… ở một số khu vực hiện nay và toàn mạng Viettel trong tương lai không xa.
Hiện nay mạng GSM của Viettel khu vực TP Vinh, đã sử dụng ở một số trạm nhưng với số lượng thuê bao hạn chế Sử dụng tùy theo cấu hình của trạm và nhu cầu của các thuê bao.
* Ở Tổng trạm QK 4 - Lê Duẩn - Vinh : Có 3 Cell: Cell 1 có 8 TRX tương ứng với 64 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 8 kênh cho GPRS và 53 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS 2%, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của BTS1 là 43.061 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 43.061/0.03305 thuê bao.
Với cấp độ phục vụ tương tự và cấu hình tương tự ta lần lượt tính được số thuê bao của Cell 2, Cell 3 là: 1035 thuê bao.
* Ở trạm Trường dạy nghề QK4 - CS2 - P Hưng Dũng - Vinh : Có 3 Cell: Cell 1 có 7 TRX tương ứng với 56 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH),
2 kênh điều khiển dành riêng, 6 kênh cho GPRS và 47 kênh lưu lượng (TCH) với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của BTS1 là 37.463 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 37.463/0.03335 thuê bao.
Cell 2 có 6 TRX tương ứng với 48 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 6 kênh cho GPRS và 39 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của BTS1 là 30.083 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 30.083/0.033 = 912 thuê bao.
Với cấp độ phục vụ tương tự và cấu hình tương tự ta lần lượt tính được số thuê bao của Cell 3 là 912 thuê bao.
Vậy tram Trường dạy nghề QK4 - CS2 - P Hưng Dũng - Vinh có thể phục vụ là: (912 * 2) + 1135 = 2959 thuê bao.
* Ở trạm Tiểu đoàn 26 - E80 - P Hưng Dũng - tp Vinh : Có 3 Cell: Cell 1 có 6 TRX tương ứng với 48 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá (BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 6 kênh cho GPRS và 39 kênh lưu lượng (TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của BTS1 là 30.083 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 0.033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 30.083/0.332 thuê bao.
Cell 2 có 8 TRX tương ứng vói 64 kênh, trong đó sử dụng 1 kênh quảng bá(BCH), 2 kênh điều khiển dành riêng, 8 kênh cho GPRS và 53 kênh lưu lượng(TCH), với cấp độ phục vụ GoS = 2%, theo bảng Erlang B (Phụ lục) ta biết được dung lượng của BTS1 là 43.061 Erlang Với dung lượng 1 thuê bao là 033 Erlang thì số thuê bao phục vụ là: 43.061/0.033 = 1305 thuê bao.
Cell 3 với 6 TRX với GoS tương tự nên số thuê bao phục vụ là: 912 thuê bao.
Vậy trạm Tiểu đoàn 26 - E80 - P Hưng Dũng - tp Vinh có thể phục vụ là:
Bảng 3.2 Danh sách trạm sau khi nâng cấp
TT Tên Trạm CH cũ Erl cũ TRX cx
NC Erl mới Erl tăng 1
8 Xưởng Thông tin 80 - Hưng Đông
13 Công ty Phát hành sách
32 Đoàn Ca Kịch múa Bông Sen,
Phường Trung đô - Tp Vinh
36 Số 114 - Hồ Sỹ Đống - P Lê
(Trường trung cấp nghề tiểu thủ công nghiệp Nghệ
