Một số vấn đề liên quan đến quy hoạch mạng WCDMA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Một số vấn đề liên quan đến quy hoạch mạng WCDMA Nội dung đồ án Tổng quan quá trình quy hoạch Yêu cầu thiết kế mạng vô tuyến Mô hình truyền dẫn vô tuyến Quy hoạch cell danh định Tìm kiếm vị trí và khảo sát Thiết kế mạng vô tuyến Mở đầu Tuning

Đồ án tốt nghiệp Đại học MỤC LỤC Trần Quốc Trọng - D08VT5 1 Đồ án tốt nghiệp Đại học DANH MỤC HÌNH VẼ Trần Quốc Trọng - D08VT5 2 Đồ án tốt nghiệp Đại học DANH MỤC BẢNG BIỂU Trần Quốc Trọng - D08VT5 3 Đồ án tốt nghiệp Đại học DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 3GPP 3rd Generation Partnership Project Hiệp hội chuẩn hóa các công nghệ mạng thông tin di động tế bào AALn ATM Adaptation Layer n Lớp giao tiếp ATM thứ n ACLR Adjacent Channel Leakage power Ratio Tỷ lệ rò rỉ năng lượng kênh lân cận ACS Adjacent Channel Selectivity Chọn lọc kênh lân cận AICH Acquisition Indicator Channel Kênh chỉ thị thu thập AIUB Antenna Interface Unit Board Bảng khối giao diện ăng-ten AMR Adaptive Multi Rate Tỷ lệ đa thích nghi ARIB Association of Radio Industries and Broadcasting Hiệp hội Công nghiệp và Truyền hình vô tuyến ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không đồng bộ BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BLER Block Error Rate Tỷ lệ lỗi khối BS Base Station Trạm gốc CCTrCH Composite Coded Transport Channel Kênh truyền mã hoá tổng hợp COST Co-Operation in the field of Scientific and Technical research Tổ chức nghiên cứu khoa học kỹ thuật châu Âu CCPCH Common Control Physical CHannel Kênh điều khiển vật lý chung sơ cấp CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung CPICH Common Pilot CHannel Kênh điều khiển chung CSU Combiner and Splitter Unit Khối tách ghép DCH Dedicated CHannels Kênh riêng DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications Viễn thông không dây được tăng cường kỹ thuật số DL DownLink Đường xuống DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu Trần Quốc Trọng - D08VT5 4 Đồ án tốt nghiệp Đại học FACH Forward Access Channel Kênh chuyển giao truy nhập FDD Frequency Division Duplex Ghép kênh phân chia theo tần số GoS Grade of Service Mức dịch vụ GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói thông thường GSM Global System for Mobile communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu HLR Home Location Register Bộ ghi vị trí thuê bao HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản IMT-2000 International Mobile Telephony system 2000 Hệ thống điện thoại di động quốc tế 2000 IP Internet Protocol Giao thức internet ITU International Telecommunications Union Liên minh viễn thông quốc tế Iu UMTS interface between UTRAN and core Giao diện vô tuyến giữa UTRAN và lõi Iub UMTS interface between RNC and RBS Giao diện vô tuyến giữa RNC và RBS Iur UMTS interface between RNC and RNC Giao diện vô tuyến giữa RNC và RNC MCPA Multi Carrier Power Amplifier Bộ khuếch đại đa sóng mang MS Mobile Station Trạm di động MSS Mobile Satellite System Hệ thống vệ tinh di động Node B Denotation for radio base station in 3GPP standards Ký hiệu trạm gốc vô tuyến trong chuẩn 3GPP O&M Operation and Maintenance Vận hành và bảo trì OVSF Orthogonal Varying Spreading Factors mã biến đổi hệ số lan truyền trực giao PCH Paging Channel Kênh tin nhắn PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin liên lạc cá nhân PICH Page Indication CHannel Kênh chỉ thị nhắn tin QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAB Radio Access Bearer Vật mang truy nhập vô tuyến RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RANOS Radio Access Network Operating System Hệ thống điều hành mạng truy nhập vô tuyến Trần Quốc Trọng - D08VT5 5 Đồ án tốt nghiệp Đại học RBS Radio Base Station Trạm vô tuyến gốc RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RX Baseband receiver Băng tần cơ sở nhận SCH Synchronisation CHannel Kênh đồng bộ SF Spreading Factor Hệ số lan truyền SIR Symbol to Interference power Ratio Tỷ lệ ký tự trên công suất nhiễu STM Synchronous Transfer Mode Phương thức truyền đồng bộ TDD Time Division Duplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TEMS TEst Mobile System Hệ thống kiểm tra di động TMA Tower Mounted Amplifier Bộ khuếch đại thiết lập tháp TRAM Tools for Radio Access Management Công cụ quản lý truy cập vô tuyến TX Baseband transmitter Băng tần cơ sở phát UE User Equipment Thiết bị người dùng UL UpLink Đường lên UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống 3G của Châu âu UTRAN UMTS Terrestrial RAdio Network Mạng viễn thông mặt đất Uu Denotation for the air interface in 3GPP standards Biểu diễn cho giao diện không khí WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mà băng rộng WWW World Wide Web Mạng thế giới Trần Quốc Trọng - D08VT5 6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan về quy hoạch WCDMA CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH WCDMA 1.1 Tổng quan quá trình quy hoạch 1. Định nghĩa các yêu cầu: khi bắt đầu, điều này cần thiết để xác định yêu cầu hiệu suất của mạng WCDMA được thực hiện. 2. Hoạt động của mô hình truyền dẫn vô tuyến: để truyền dẫn vô tuyến đáng tin cậy hơn, phù hợp các mô hình WCDMA thực hiện tại cho các khu vực quan trọng để được phủ sóng. 3. Quy hoạch cell danh định: các yêu cầu, quy định trong pha đầu tiên, kích thước đầu vào của mạng lưới đáp ứng nhiều thuê bao, bằng cách sử dụng sự định cỡ hoặc các công cụ thiết kế. 4. Tìm kiếm vị trí và khảo sát : quy hoạch cell, tìm các vị trí phù hợp nhất trong vùng phủ sóng vô tuyến theo các tiêu chuẩn chung. 5. Thiết kế mạng vô tuyến: các khía cạnh thiết kế mạng khác nhau được phân tích, đặc biệt • Sự phân bổ năng lượng kênh đường xuống chung • Quy hoạch tần số trong trường hợp của các cell với hơn một nhà cung cấp dịch vụ cho các yêu cầu lưu lượng • Mã quy hoạch • Thông số liên quan trong các thuật toán chuyển giao 6. Mở đầu tuning: các thiết lập mặc định của các thông số dữ liệu cell và các vị trí cấu hình được tối ưu hóa bằng cách sử dụng các phép đo trong lĩnh vực này. Hình 1. Quá trình quy hoạch Một số trong những bước này sẽ được thảo luận chi tiết hơn sau đây, ngoài ra các vấn đề khác được trình bày trong các chương sau. Trần Quốc Trọng - D08VT5 7 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan về quy hoạch WCDMA Loại cell Bán kính cell Vị trí của ăng-ten của trạm cơ sở Macro-cell (cell lớn) 1km-30km Ngoài trời, gắn trên mái nhà chiều cao trung bình, chiều cao của tất cả các tòa nhà xung quanh thấp hơn chiều cao anten trạm gốc. Macro-cell nhỏ 0.5km-3km Ngoài trời, gắn trên mái nhà chiều cao trung bình, chiều cao của tất cả các tòa nhà xung quanh cao hơn chiều cao anten trạm gốc. Micro cell Lên đến 1km Ngoài trời, gắn dưới chiều cao trung bình mái nhà. Pico- cell/trong nhà Lên đến 500m Trong nhà hoặc ngoài trời (gắn dưới chiều cao trung bình mái nhà) Bảng 1. Phân loại cell theo COST 231 1.2 Yêu cầu thiết kế mạng vô tuyến Yêu cầu thiết kế mạng vô tuyến có liên quan đến vùng phủ, lưu lượng và dịch vụ và được quy định cụ thể đối với từng loại diện tích: đô thị đông đúc, đô thị, ngoại ô và nông thôn (xem bảng). Đô thị đông đúc Các khu vực trong vành đai đô thị. Bao gồm các khu vực phát triển đông đúc. Chiều cao xây dựng trung bình là dưới 40m. Mật độ xây dựng trung bình là> 35%. Đô thị Khác so với các đô thị đông đúc. Chiều cao xây dựng trung bình là dưới 40m. Mật độ xây dựng trung bình là từ 8% đến 35% Ngoại ô Mật độ thường liên quan đến việc đặt ra mô hình đường phố, thường bao gồm thảm thực vật. Chiều cao xây dựng trung bình là dưới 20m. Mật độ xây dựng trung bình là từ 3% đến 8%. Nông thôn Khu vực nhỏ, phân tán xây dựng. Chiều cao xây dựng trung bình là dưới 20 m. Mật độ xây dựng trung bình là <3% Bảng 1. Kiểu Diện tích Ngoài những khu vực chính, đường giao thông được phân loại như là một loại vector, phụ thuộc lưu lượng giao thông. Các con đường có thể được bao quanh bởi thảm thực vật và các tòa nhà hay không và nằm trong khu vực bằng phẳng hoặc đồi núi. Mỗi môi trường khác nhau có đặc điểm riêng biệt của từng môi trường, vì thế phải đánh giá chính xác kiểu môi trường để đưa ra kết luận. Trần Quốc Trọng - D08VT5 8 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan về quy hoạch WCDMA 1.2.1 Yêu cầu vùng phủ Đối với từng khu vực, phần mở rộng trong km 2 của vùng phủ sóng xác định. Có thể làm tăng giá trị của khu vực có phạm vi phủ yêu cầu thông qua một số giai đoạn trong sự phát triển của mạng. Ưu tiên phủ nên được xác định theo vùng sử dụng, phân bố dân cư hoặc phân phối xe. Các khu vực lưu lượng cao (có phạm vi phủ ưu tiên cao nhất) thì vùng phủ liên tục được đảm bảo, ví dụ đường cao tốc, đường giao thông công cộng với mật độ cao, khu vực kinh doanh và các loại tương tự. Các khu vực với những hạn chế về vị trí và cấu hình nên được xác định. 1.2.2 Yêu cầu lưu lượng Đối với mỗi khu vực, số lượng thuê bao và thông tin của họ (kinh doanh, thông thường, dữ liệu hoặc giọng nói) được xác định. Việc dự báo thuê bao hàng năm là cần thiết để lập kế hoạch mạng tăng trưởng. Khối lượng lưu lượng cho mỗi thuê bao và các loại hình dịch vụ xác định dựa vào trung bình trong giờ bận rộn. Thường, số liệu này được đưa ra trong Erlang cho các dịch vụ tiếng nói và trong Kbyte/h cho các dịch vụ dữ liệu. Phân phối thuê bao không đồng đều nên được phân biệt và định lượng mật độ để lập kế hoạch vùng phủ "nóng tại chỗ ". 1.2.3 Yêu cầu dịch vụ Các loại dịch vụ được cung cấp phải được đưa ra. Đối với từng lĩnh vực, cũng cần được sử dụng ước tính của từng dịch vụ. Các dịch vụ được đặc trưng bởi chất lượng (QoS của Dịch vụ) tham số liên quan cho người có thẻ truy cập vô tuyến khác nhau. Các thuộc tính chính để xác định một dịch vụ là bit rate, trễ chuyển giao, Tỉ lệ Lỗi Bit (BER) và tỷ lệ lỗi khối (BLER). Các khu vực với độ tin cậy vùng phủ khác nhau nên phân biệt để xác định dịch vụ. 1.2.4 Mô hình Tuning Trong quá trình lập quy hoạch cell, công cụ quy hoạch WCDMA được sử dụng để dự đoán phủ sóng bởi các mô hình lan truyền, phương tiện, đối với một cấu hình đặc biệt. Các mô hình truyền khác nhau được xem xét theo môi trường khác nhau như sóng vô tuyến, cáp đồng trục, cáp quang, vệt tinh Mô hình thuật toán 9999 thực hiện bởi Ericsson và dựa trên mô hình Okumura-Hata được khuyến khích cho macrocell, môi trường đô thị, ngoại ô và nông thôn. Mô hình (mô hình hiệu chuẩn) được thực hiện để có được dự đoán truyền đáng tin cậy hơn. Đo và dự đoán mẫu tín hiệu được so sánh, và giảm thiểu lỗi giữa chúng. Từ đó rút ra được kết quả thực tiễn cho quá trình quy hoạch mạng cụ thể sau này. Trần Quốc Trọng - D08VT5 9 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan về quy hoạch WCDMA 1.3 Quy hoạch cell danh định Phạm vi của một hoạt động quy hoạch cell danh định thường phụ thuộc vào các yêu cầu theo giai đoạn cụ thể của quá trình quy hoạch mạng ví dụ đăng ký ứng dụng hoặc thiết kế mạng vô tuyến. Trong trường hợp của một hoạt động đăng ký, vị trí cần thiết để đạt được các yêu cầu vùng phủ và lưu lượng là cần thiết. Ngoài số lượng cần các vị trí, các trạm phát và độ bao phủ dịch vụ cho mỗi vị trí. Trong việc dự đoán thu được sóng vô tuyến, công cụ lập kế hoạch WCDMA là WCDMAplanner, dựa trên các mô hình truyền sóng vôt tuyến điều hưởng được sử dụng. Thiết kế mạng vô tuyến là một hoạt động dựa trên các dự đoán bởi các công cụ thiết kế và kiến thức về môi trường thực tế của địa phương. Các kết quả của hoạt động này là một quy hoạch mạng vô tuyến hoàn chỉnh với số lượng thực tế các vị trí và cấu hình RBS. 1.4 Cân nhắc tìm kiếm vị trí 1.4.1 Giới thiệu Trong một cấu hình macrocell điển hình chiều cao ăng-ten trạm gốc lớn hơn so với chiều cao trung bình các toà nhà. Các cell bán kính phủ sóng thu được với cấu hình này có khả năng lớn nhất đối với cấu hình các vị trí khác tại cùng một điều kiện phát năng lượng. Giá trị tối đa của nó là khác nhau theo các loại môi trường và các chi tiết lắp đặt. Đối với một mạng vô tuyến mới khi số lượng thuê bao không phải là quan trọng, một loại cấu hình vị trí macrocell được coi là giải pháp đầu tiên. Phát triển mạng lưới đòi hỏi khả năng mở rộng bằng chiến lược khác nhau, ví dụ: • Sử dụng nhiều hơn của các cell cho mỗi khu vực với bán kính phủ sóng nhỏ hơn (cell tách). • Giới thiệu microcell để tăng vùng phủ sóng. • Thực hiện vùng phủ nóng để nâng cao lưu lượng. • Thực hiện điều khiển nâng cao năng lực mạng vô tuyến điện. • Thông qua các biện pháp cụ thể để phủ sóng trong nhà. Các loại diện tích khác nhau (mô tả trong Bảng) cũng có thể đặc trưng bởi các mô hình kênh khác nhau. Trong trường hợp sử dụng các cấu hình macrocell cung cấp phủ sóng trong nhà, dung sai xuyên qua cấc toà nhà, thường từ 15 đến 20dB, phải được đưa vào tính toán liên kết. Khi lập quy hoạch cho các dịch vụ dữ liệu không dây, cùng một tốc độ bit có thể được quy định thống nhất trong khu vực cell hoặc nó có thể khác nhau và nhỏ hơn ở vùng biên cell hơn là gần các trạm cơ sở, do đó cho phép phạm vi cell lớn hơn. Sự lựa chọn giữa hai chiến lược phụ thuộc vào dịch vụ mạng. Trần Quốc Trọng - D08VT5 10 [...]... chất lượng cao WCDMA RAN TRAM cung cấp tích hợp mạng lưới thiết kế, giám sát và quản lý hiệu suất trạm phát và mạng lưới truyền dẫn Trần Quốc Trọng - D08VT5 18 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Mạng truy nhập vô tuyến WCDMA 2.4.1 Bộ hoạch định WCDMA Cung cấp lập kế hoạch và dự đoán của mạng WCDMA Công cụ này phù hợp mạng vô tuyến cho ban đầu và lập kế hoạch cho việc mở rộng Quá trình hoạch định tạo... Tổng quan về quy hoạch WCDMA Đối với việc triển khai macrocell, phương pháp tiếp cận khác nhau và các giải pháp được xem xét theo môi trường cụ thể: xây dựng bố trí, vị trí, giao thông và mật độ Như một hệ quả khác nhau, ba môi trường, đô thị đông đúc/ đô thị, ngoại ô/nông thôn và đường rậm có thể được quy hoạch một cách riêng biệt trong suốt toàn bộ các khu vực 1.4.2 Dung lượng Quy hoạch mạng lưới WCDMA. .. liệu mạng hiện có Các công cụ mô phỏng, dự đoán và hiển thị vùng phủ, lưu lượng và chất lượng 2.4.2 Bộ truyền tải WCDMA Có giá trị cho cả quy hoạch ban đầu và mở rộng quy hoạch mạng truyền tải Các công cụ nhập dữ liệu từ hoạch định WCDMA và từ mạng thực tế sau đó đưa kết quả cho các nút qua RANOS Công cụ hỗ trợ chia sẻ các tài nguyên truyền dẫn với các ứng dụng khác, lập kế hoạch truyền vật lý Một thuật... để tạo ra một phần tử mạng đầy đủ quản lý môi trường cho mạng RANOS cung cấp quản lý phối hợp của nhiều nút cho một số nhiệm vụ, chẳng hạn như tải các phần mềm, lưu trữ và cấu hình WCDMA RAN RANOS cũng định nghĩa các cảnh báo thuê bao trong tất cả các nút Việc kiểm kê chức năng làm cho nó dễ dàng có được một cái nhìn tổng quan cũng như là một cái nhìn chi tiết về các tài nguyên mạng Cấu hình mạng cũng... các yêu cầu tách khác nhau Một số thông số quan trọng của 3PP WCDMA được liệt kê trong Hình 3.3 Hình 3 Đặc tả kỹ thuật 3GPP WCDMA Trần Quốc Trọng - D08VT5 24 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Giao diện vô tuyến WCDMA Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của WCDMA là công suất mà tài nguyên chia sẻ dùng chung.(Hình 3.4) Hình 3 Sự linh hoạt tốc độ bit Điều này làm cho WCDMA rất linh hoạt trong việc... 2.5.1 Hoạch định và triển khai Các công cụ hoạch định WCDMA, truyền tải WCDMA và các công cụ thiết kế có thể được sử dụng cùng với thông tin từ mạng GSM hiện có để đơn giản hóa việc phối hợp hoạch định Các thông tin chung cũng được sử dụng để cung cấp bản đồ vùng phủ chung, thông tin di động hàng xóm, và mạng truyền tải Điều này làm cho quá trình thiết kế và triển khai mạng WCDMA phối hợp với mạng. .. Đại học Chương 2: Mạng truy nhập vô tuyến WCDMA Transmission Co-siting, cung cấp khả năng chia sẻ liên kết truyền tải hệ thống với mạng 2G và các nút WCDMA RAN, để tiết kiệm chi phí mạng lưới truyền tải và đơn giản triển khai mạng 2.3 RANOS – Hỗ trợ hoạt động truy cập mạng lưới vô tuyến RANOS là sự hỗ trợ hoạt động cho hệ thống nút WCDMA RAN Nó bổ sung các yếu tố chức năng quản lý mạng triển khai thực... hoặc vào một số được dự kiến sẽ có sẵn trong các phiên bản tương lai của hệ thống Số lượng bearer yêu cầu cá nhân (RABs) nên được giữ tối thiểu Lên đến 5-6 loại bearer hợp lý cho một trường hợp kích thước điển hình Khi sử dụng một số lượng lớn các bearer, những nỗ lực định mức trở nên phức tạp hơn Sẽ ngày càng khó khăn để có một tổng quan tốt về đo kích thước nói chung, và tác động của các thông số cá... thuật toán đo kích thước tiên tiến sẽ giúp các nhà quy hoạch mạng định vị và đo kích thước của các nút mạng RNC 2.4.3 Bộ tối ưu hoá WCDMA Theo dõi các trạm phát và thực hiện mạng truyền tải , do đó hình thành một nền tảng cho việc phân tích và tối ưu hóa mạng Kết quả từ phân tích có thể được sử dụng để thay đổi dữ liệu cấu hình nút hoặc để mở rộng hoạch định Đầu vào cho công cụ này là lưu lượng và... Sau khi quy hoạch với TRAM, dữ liệu cấu hình mạng được tinh lọc và nạp vào các RBS và RNC thông qua sự hỗ trợ của RANOS Dữ liệu thu được bởi RANOS có thể được sử dụng bởi TRAM như là đầu vào để đánh giá mạng lưới và tiếp tục quy hoạch, xem hình 2.4 Hình 2 Tương tác giữa RANOS và TRAM cho mạng cấu hình lại Trần Quốc Trọng - D08VT5 15 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Mạng truy nhập vô tuyến WCDMA Phần . Indication CHannel Kênh chỉ thị nhắn tin QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAB Radio Access Bearer Vật mang truy nhập vô tuyến RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên RAN Radio. interface between UTRAN and core Giao diện vô tuyến giữa UTRAN và lõi Iub UMTS interface between RNC and RBS Giao diện vô tuyến giữa RNC và RBS Iur UMTS interface between RNC and RNC Giao diện. Dedicated CHannels Kênh riêng DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications Viễn thông không dây được tăng cường kỹ thuật số DL DownLink Đường xuống DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia