Hoàn thiện ông tác quản lý dự án đầu tư công trên địa bàn thành phố bắc giang

117 Trang 7 - 4 - THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT AAA Authentication, Authorization and Accounting Hệ thống nhận thực và tính cước AC Authentication Center Trung tâm nhận thực AMPS American Mobil

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Lịch sử và xu thế phát triển của thông tin di động

Thông tin di động đang không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các kỹ thuật tiên tiến và công nghệ cao Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn ra lần đầu tiên vào cuối thế kỷ 19 Kể từ đó, công nghệ này đã trở thành một ứng dụng phổ biến trong thông tin quân đội và sau này là thông tin vô tuyến công cộng.

Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn quan trọng, từ hệ thống di động tương tự đến hệ thống di động số, và hiện tại là

Tốc độ dữ liệu tối đa của người sử dụng có thể đạt 2Mbps, nhưng chỉ trong các ô pico trong nhà, trong khi tốc độ 14,4 Kbps được đảm bảo cho thông tin di động thông thường ở các ô micro Hiện tại, nghiên cứu về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư đang được tiến hành, với mục tiêu cung cấp tốc độ lớn hơn 2 Mbps Hệ thống di động băng rộng (MBS) sử dụng sóng mạng ở bước sóng mm và băng tần 64 GHz, dự kiến nâng tốc độ người sử dụng lên đến 155 Mbps (STM-1) Tại Việt Nam, sự phát triển mạnh mẽ của thông tin di động đã diễn ra như một tất yếu để đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin trong thời kỳ đổi mới Ban đầu, một số mạng thông tin di động như mạng nhắn tin ABC và mạng nhắn tin toàn quốc đã được thử nghiệm Đến tháng 3/1993, mạng điện thoại di động MobiFone sử dụng kỹ thuật số GSM chính thức hoạt động, và tháng 6/1996, mạng Vinaphone ra đời, tồn tại song song với mạng VMS, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng số thuê bao của cả hai mạng này.

Năm 2002, Saigon Postel đã ra mắt mạng thông tin di động CDMA 800 Mhz Đến đầu năm 2005, Viettel triển khai mạng GSM 900 Mhz, trong khi VP Telecom giới thiệu mạng WLL CDMA băng tần 450 Mhz Cùng thời điểm, Hanoi Telecom cũng đã triển khai mạng cdma2001x EV DO với băng tần 800 Mhz.

2007 và đang chuyển sang mạng eGSM trong năm nay

Trên thực tế, các mạng Vinaphone, MobiFone, Viettel, Saigon Postel,

VP Telecom đã nâng cấp mạng lên 2.5G, và trong tương lai, với sự gia tăng nhu cầu về dịch vụ và chất lượng, các mạng này sẽ hướng tới 3G, trong đó WCDMA là một lựa chọn đáng chú ý.

Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3

1.2.1 Những mục tiêu chưa thực hiện được của hệ thống t hông tin di động thế hệ thứ hai

Hệ thống thông tin di động thế hệ hai chưa đáp ứng được các mục tiêu ban đầu, đặc biệt là trong việc truyền tải dữ liệu với tốc độ cao và triển khai hiệu quả các kỹ thuật mới như IP Những nhu cầu này đã thúc đẩy sự phát triển của hệ thống thông tin di động tốc độ cao, dẫn đến sự ra đời của các hệ thống mới, đóng vai trò là cầu nối chuyển tiếp sang hệ thống thông tin di động thế hệ ba Dưới đây là những mục tiêu chính mà hệ thống thông tin di động thế hệ hai vẫn chưa đạt được.

 Chưa hình thành hệ thống tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu

 Dịch vụ đơn nhất (chủ yếu là dịch vụ thoại, chỉ có thể truyền tải những thông tin ngắn và đơn giản)

 Không thể thực hiện trên toàn cầu: do tiêu chuẩn phân tán và bảo hộ kinh tế nên không thể thống nhất toàn cầu và chuyển vùng toàn cầu

 Dung lượng thông tin không đủ

1.2.2 C ác yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ ba

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba được phát triển để giải quyết những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người về khả năng truyền số liệu Để đạt được điều này, hệ thống phải thực hiện được hai mục tiêu cơ bản: tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu và khả năng truyền tải đa phương tiện, giúp mang lại trải nghiệm thông tin di động toàn diện và hiện đại hơn.

Hệ thống thông tin di động trong tương lai sẽ có khả năng truyền tải dịch vụ hình ảnh với tốc độ từ thấp đến cao, tối đa đạt 2 Mbps.

- 16 - c) Tăng dịch vụ chuyển mạch gói

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai chỉ sử dụng phương thức chuyển mạch kênh truyền thống với hiệu suất kênh tương đối thấp Ngược lại, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba kết hợp cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói, đồng thời tăng cường phương thức truyền tải không đối xứng.

Dịch vụ số liệu mới như WWW có đặc tính không đối xứng, với tốc độ truyền tải đường lên chỉ cần vài nghìn bit/s, trong khi tốc độ truyền tải xuống có thể đạt vài trăm nghìn bit/s Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai hiện tại chỉ hỗ trợ dịch vụ đối xứng, điều này hạn chế khả năng tối ưu hóa hiệu suất truyền tải dữ liệu.

Hệ thống thông tin di động trong tương lai sẽ cải tiến đáng kể về khả năng truy cập WWW và truyền tải dữ liệu so với hệ thống di động thế hệ thứ hai Chất lượng truyền tải và dịch vụ của hệ thống này sẽ không kém cạnh gì so với mạng cố định.

Hệ thống thông tin di động tương lai hứa hẹn mang lại chất lượng truyền tải gần đạt tiêu chuẩn của hệ thống hữu tuyến, với tốc độ truyền đạt 144 Kbps cho người đi xe, 384 Kbps cho người đi bộ và 2 Mbps cho người sử dụng trong nhà Bên cạnh đó, việc nâng cao tuổi thọ pin cho các thiết bị cầm tay cũng sẽ được chú trọng.

Công nghệ tiêu hao công suất thấp đang được nghiên cứu để áp dụng trong hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo Kỹ thuật tích hợp silic xạ tần cũng là một hướng phát triển quan trọng, giúp giảm thể tích, trọng lượng và tổn hao năng lượng của hệ thống.

- 17 - h) Hiệu suất phổ cao hơn

Việc áp dụng các kỹ thuật tiên tiến như điều khiển công suất nhanh, chuyển giao mềm và hệ thống anten thông minh đã significantly nâng cao hiệu suất phổ của hệ thống mới, mang lại hiệu suất kênh cao hơn.

Phân bổ tần số cho IMT- 2000

Phân bổ tần số IMT-2000 cho các khu vực như châu Âu, Hàn Quốc, Nhật Bản và Mỹ được thể hiện rõ ràng trong hình 1.1 Tại châu Âu, hệ thống thế hệ hai DCS 1800 hoạt động trên băng tần 1710-1755 MHz cho đường lên và 1805-1850 MHz cho đường xuống Trong khi đó, ở châu Âu và hầu hết các quốc gia châu Á, băng tần IMT-2000 được quy định là 2x60 MHz (1920-1980 MHz cho đường lên và 2110-2170 MHz cho đường xuống).

Băng tần 1980 MHz kết hợp với 2110-2170 MHz có thể được sử dụng cho WCDMA FDD, trong khi băng tần TDD ở châu Âu có sự biến đổi, với băng tần được cấp phép có thể là 2010-2020 MHz Các hệ thống FDD sử dụng băng tần khác nhau cho đường lên và đường xuống, ngược lại, hệ thống TDD sử dụng cùng một tần số cho cả hai hướng truyền.

Nhật Bản sử dụng hệ thống thế hệ hai PDC, trong khi Hàn Quốc áp dụng IS 95 cho cả khai thác tổ ong và PCS Phổ PCS của Hàn Quốc khác với phổ PCS của Mỹ, cho phép Hàn Quốc sử dụng toàn bộ phổ tần theo quy định của IMT 2000 Tại Nhật, một phần phổ tần của IMT-2000 TDD đã được dành cho PHS Ở Mỹ, không còn phổ tần mới cho các hệ thống thông tin di động thế hệ ba, và các dịch vụ của hệ thống này sẽ được thực hiện bằng cách thay thế phổ tần của hệ thống thế hệ ba bằng phổ tần của hệ thống PCS thế hệ hai hiện tại.

Hình 1.1 Phân bổ tần số cho hệ thống thông tin di động IMT-2000

Một số quốc gia đã cấp phép cho việc sử dụng phổ tần của công nghệ IMT-2000 Giấy phép đầu tiên được Phần Lan cấp vào tháng 3 năm 1999, sau đó là Tây Ban Nha Một số quốc gia khác cũng có thể áp dụng phương thức cấp giấy phép tương tự như GSM đã được cấp phép ở châu Âu Tuy nhiên, một số quốc gia vẫn đang trong quá trình đấu giá phổ tần cho IMT.

2000 giống như M b ỹ án đấu gi phổ ần cho PCS á t

Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sang hệ thống thông tin di động thế hệ 3

thống thông tin di động thế hệ 3

Nhu cầu truyền số liệu trong tương lai sẽ thúc đẩy việc khai thác mạng với nhiều tính năng mới, nhằm cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng Điều này đòi hỏi các nhà khai thác mạng hiện có phải nâng cấp cơ sở hạ tầng và triển khai các công nghệ tiên tiến cho các thế hệ mạng tương lai.

Cùng với sự phát triển của Internet và Intranet, việc xây dựng các công sở vô tuyến trở nên ngày càng quan trọng trong hoạt động kinh doanh Một trong những mục tiêu chính là tạo ra các giải pháp di động để kết nối doanh nghiệp hoặc công sở hiệu quả hơn Ngoài ra, công nghệ vô tuyến còn mang lại tiềm năng lớn cho các doanh nghiệp trong việc cung cấp dịch vụ trực tuyến.

Quảng bá phụ Dự phòng Dự phòng

Các thiết bị vô tuyến tạo ra nguồn lợi nhuận cho nhà khai thác thông qua việc tiếp nhận tin tức và các thông tin khác Để đáp ứng nhu cầu dịch vụ di động

Hình 1.2 Quá trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất sang hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA

WCDMA/UMTS đã đề xuất hai giải pháp cho giao diện vô tuyến nhằm đáp ứng yêu cầu của ITM-ê 2000, cả hai đều sử dụng công nghệ DS Một giải pháp áp dụng DD sử dụng F, trong khi giải pháp còn lại sử dụng DD Giải pháp DD đã được triển khai rộng rãi ở châu Âu và châu Mỹ, trong khi giải pháp DD được áp dụng trong giai đoạn đầu ở châu Á Bài viết này sẽ tập trung vào nghiên cứu giải pháp DDê F.

Trong chế độ FDD, cặp sóng mang 5 MHz được sử dụng cho đường lên và đường xuống với tần số cụ thể: đường lên từ 1920 MHz đến 1980 MHz và đường xuống từ 2110 MHz đến 2170 MHz, tạo ra khoảng phân cách 190 MHz Mặc dù sóng mang 5 MHz là sóng mang danh định, chúng ta có thể sử dụng tần số từ 4,4 MHz đến 5 MHz để áp dụng cho sóng mang 200 MHz.

Trong chế độ TDD, một s t s ố ần ố đã được định nghĩa: 1900 MHz đến

Tần số 1920 MHz đến 2010 MHz và lên đến 2025 MHz được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống Điều này có nghĩa là không có khoảng tần số cách biệt giữa hai hướng truyền tải.

Bảng 1.1 Các thông số giao diện vô tuyến của WCDMA

S ơ đồ đa th m nhậpâ DS-CDMA b ng ră ộng Độ ộng r băng tần (MHz) 2/10/15/20

T ốc độ chip (Mcps) (1,28)/3,84/7,68/11,52/15,36 Độ d ài khung (ms) 10 Đồng b ộ giữa BTS D b /ị ộ Đồng ộ b Điều ch đường lêế n/đường xuống QPSK/BPSK

Tr phải ổ đường lên/đường xuống QPSK/OCQPSK

CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA

Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin di động thế hệ ba

Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA được trình bày trong hình 2.1 Mạng này bao gồm hai thành phần chính: mạng lõi và mạng truy cập vô tuyến.

Mạng lõi di động bao gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC) và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói (SGSN) Các kênh thoại và kênh dữ liệu được kết nối với mạng ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng (GMSC) và nút chuyển mạch gói tổng (GGSN) Để kết nối giữa trung tâm chuyển mạch kênh và các mạng ngoài như ISDN, PSTN, cần có thiết bị chuyển đổi chức năng tương tác mạng (IWF) Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và nút hỗ trợ chuyển mạch gói, mạng lõi còn có các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng thông tin di động như HLR, AUC và EIR.

Mạng th âm nhập vô tuyến ồm c g ác phần ử sau: t

 RNC: bộ đ iều khiển mạng vô tuyến – Đóng vai trò như BSC mở ạng GSM

 NB: nút B – Đóng vai trò như BTS ở ạng GSM m

 TE: thiết bị đầu cuối

Giao diện giữa MSC và RNC được gọi là Iu CS, trong khi giao diện giữa SGSN và RNC là Iu-PS Các RNC kết nối với nhau qua giao diện Iur, và giao diện giữa RNC với nút B là Iub.

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống WCDMA

Chức năng của các phần tử trong hệ thống WCDMA

Cấu trúc hệ thống WCDMA được phát triển dựa trên nền tảng của cấu trúc hệ thống UMTS Hệ thống UMTS bao gồm các phần tử mạng logic và các giao diện, trong đó mỗi phần tử đảm nhiệm một số chức năng nhất định.

Trong hệ thống mạng, các phần tử được chia thành mạng truy cập vô tuyến (RAN) và mạng lõi (CN) Mạng truy cập vô tuyến đảm nhiệm các chức năng liên quan đến vô tuyến, trong khi mạng lõi thực hiện chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối dữ liệu Để hoàn thiện hệ thống, cần có thiết bị người dùng (UE) để thực hiện giao diện giữa người sử dụng và hệ thống.

2.2.1 Mạng thâm nhập vô tuyến (UTRAN)

C ấu trúc ạng m âth m nh vô tuy UTRAN được cho trong hình ập ến 2.2

Hình 2.2 Các phần tử của mạng UMTS

UTRAN bao gồm một hoặc nhiều hệ thống con mạng vô tuyến (RNS), trong đó RNS là một phần quan trọng của UTRAN Mỗi RNS bao gồm một bộ điều khiển, đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý và điều phối các kết nối mạng vô tuyến.

Mạng vô tuyến (RNC) bao gồm một hoặc nhiều Nút B (Node B) Các RNC được kết nối với nhau thông qua giao diện Iur, trong khi các Nút B kết nối với RNC qua giao diện Iub.

Sau đây ta xem xét chức năng của c ác phần t ử trong bộ đ iều khiển mạng vô tuyến

 N út B: C chức ăng chuyển đổi òng ữ liệu giữa hai giao diện ó n d d Iub và

Nút B có nhiệm vụ chính là xử lý các vấn đề liên quan đến giao diện vô tuyến, bao gồm mã hóa, đan xen, thích ứng tốc độ và trải phổ Bên cạnh đó, nút B còn tham gia vào việc khai thác và quản lý tài nguyên vô tuyến.

Bộ điều khiển vùng vô tuyến (RNC) là phần tử chủ chốt trong việc quản lý tài nguyên và điều khiển kết nối của UTRAN RNC giao tiếp với mạng lõi và đảm bảo các giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến, bao gồm việc định nghĩa các thông điệp và thủ tục giữa UE và UTRAN Nó cũng đóng vai trò là điểm tập trung cho các dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho mạng lõi, đặc biệt là trong việc quản lý tất cả các kết nối liên quan đến UE.

RNC điều khiển một nút B cho trước được xem như RNC điều khiển (CRNC), có trách nhiệm quản lý tải và tắc nghẽn cho các ô của mình Khi một kết nối giữa UE và UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC, các RNC tham gia vào kết nối này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt.

SRNC (RNC phục vụ) là thành phần quan trọng trong mạng UTRAN, thực hiện việc quản lý và điều phối dữ liệu giữa người sử dụng (UE) và mạng Nó đảm bảo việc truyền tải thông tin hiệu quả, đồng thời báo cáo tình trạng RANAP tương ứng từ và tới các thiết bị SRNC cũng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên và tuyến đường, quản lý các thao tác như sắp xếp các thông số cần thiết cho kết nối vô tuyến Ngoài ra, SRNC còn đóng vai trò là CRNC cho một số nút B mà UE kết nối, giúp duy trì sự ổn định và hiệu suất của mạng.

RNC trôi (DRNC) là một loại RNC không kết nối trực tiếp với SRNC để điều khiển các thông tin mà UE sử dụng Khi cần, DRNC có thể thực hiện hợp tác với SRNC và phân chia tài nguyên ở các phần khác nhau Tuy nhiên, DRNC không thực hiện xử lý dữ liệu lớn từ giao diện vô tuyến mà chỉ định tuyến thông tin giữa các giao diện Iub và Iur Một UE có thể không có DRNC hoặc có một hoặc nhiều DRNC khác nhau.

Lưu : mộtý RNC vật lý có chứa t c c ất ả ác chức năng c CRNC, SRNC, ủa DRNC

Bộ định vị thường trú (HLR) là một cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin quan trọng về người sử dụng dịch vụ viễn thông HLR chứa các thông tin như lý lịch thuê bao, các dịch vụ được phép sử dụng, khu vực không được phép chuyển mạng, và thông tin về các dịch vụ hỗ trợ như trạng thái chuyển hướng cuộc gọi Thông tin này không phụ thuộc vào vị trí hiện tại của thuê bao và HLR thường là một máy tính độc lập, có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao.

Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC) và bộ ghi định vị tạm trú (VLR) là hai thành phần quan trọng trong mạng di động, giúp cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh cho người dùng thiết bị di động (UE) tại vị trí hiện tại của họ Chức năng của MSC là thực hiện các giao dịch chuyển mạch kênh (CS), trong khi VLR lưu giữ bản sao thông tin lý lịch của người sử dụng cũng như vị trí của UE trong hệ thống, đảm bảo mức độ chính xác cao hơn so với HLR Phần mạng được kết nối qua MSC/VLR thường được gọi là vùng phục vụ CS.

Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng (GMSC) có nhiệm vụ giao tiếp với mạng bên ngoài GMSC được đặt tại điểm kết nối UMTS và là phần quan trọng trong mạng chuyển mạch kênh bên ngoài.

IWF (Gateway Interface) là một thiết bị quan trọng giúp thích ứng giao thức và truyền dẫn Nó cho phép mạng WCDMA kết nối với các mạng khác như mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh (CSPND), mạng PSTN, mạng ISDN và các mạng PLMN khác.

EIR (Equipment Identity Register) là hệ thống quản lý thiết bị người dùng UE, lưu trữ tất cả các dữ liệu liên quan đến UE EIR kết nối với MSC và SGSN qua đường truyền để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị Nếu một thiết bị không được phép, nó sẽ bị cấm hoạt động.

Trung tâm nhận thực (AUC) quản lý thông tin nhận thực và mật mã liên quan đến từng cá nhân thông qua khóa bí mật Quá trình quản lý này diễn ra thông qua kho nhận dạng được bảo vệ bằng mật khẩu duy nhất cho từng tài khoản Khóa bí mật này được giữ gìn cẩn thận và bảo mật trong bộ nhớ của hệ thống.

Giao diện giữa các phần tử trong hệ thống WCDMA

2.3.1 Mô hình giao thức tổng quát đối với c ác giao diện mặt đất UTRAN

Cấu trúc giao thức của các giao diện mặt đất trong UTRAN được thiết kế theo mô hình giao thức tổng quát Mô hình này được xây dựng dựa trên nguyên tắc các lớp cao và các mặt cao độc lập với nhau Điều này cho phép thay đổi một phần của cấu trúc giao thức mà không ảnh hưởng đến các phần khác trong hệ thống.

Hình 2.3 Mô hình giao thức tổng quát cho giao diện mặt đất UTRAN a) Các lớp ngang

Cấu trúc giao thức của UTRAN bao gồm hai lớp chính: lớp mạng vô tuyến và lớp mạng truyền tải Tất cả các vấn đề liên quan đến UTRAN chỉ có thể được giải quyết ở lớp mạng vô tuyến, trong khi lớp mạng truyền tải thể hiện công nghệ truyền tải được chọn sử dụng cho UTRAN mà không gây ra bất kỳ sự thay đổi nào về đặc thù của UTRAN.

C ấu trúc giao thức ồm ốn g b mặt ó làđ : m iặt đ ều khi , m người s ển ặt ử dụng, mặt đ ều khiển truyền ải i t , mặt người s dử ụng mạng truyền t ải

Mặt người sử dụng mạng truyền tải

Mặt điều khiển mạng truyền tải ALCAP

Mạng báo hiệu Mạng số liệu

Mặt người sử dụng mạng truyền tải

Mặt điều khiển được sử dụng cho mọi bử áo hiệu đặc ù th UMTS, bao gồm các giao thức ứng dụng như ANAP ở giao diện Iu, RNSAP ở giao diện Iur, và ứng dụng út B ở giao diện Iub Nó cũng tích hợp vật mang báo hiệu để truyền tải các bản tin của giao thức ứng dụng một cách hiệu quả.

Một trong những nhiệm vụ chính của giao thức áo hiệu là thiết lập các vật mang lạc quan cho UE, chẳng hạn như vật mang thông tin truyền dẫn ở Iu và các vật mang thông tin điều khiển ở Iur và Iub Trong cấu trúc ba mặt, các thông số của vật mang ở giao thức ứng dụng không gắn kết trực tiếp đến công nghệ mà người sử dụng, nhưng nó là các thông số mang chung Vật mang báo hiệu đối với giao thức và ứng dụng có thể hoặc không thể dùng kiểu cụ thể như vật mang báo hiệu cho giao thức điều khiển đường truyền tham nhập ALCAP Nói chung, nó luôn được thiết lập bởi các lớp bậc hoạt động khai thác và bảo dưỡng.

Mọi thông tin được người sử dụng phát sóng và thu thập đều được truyền tải qua mạng thông qua các thiết bị sử dụng Mặt người sử dụng bao gồm các luồng dữ liệu và các vật mang dữ liệu cho các luồng này, mỗi luồng dữ liệu được đặc trưng bởi một hay nhiều số m giao thức khung được định nghĩa cho giao diện mạng.

 M i ặt đ ều khiển ạng m truyền ải t :

Mặt điều khiển dạng số liệu được sử dụng cho tất cả các báo hiệu trong liệu lớp truyền tải Nó không chứa bất kỳ thông tin nào của lớp tín hiệu bậc cao trong mạng vô tuyến.

Mặt phẳng điều khiển mạng truyền tải ALCAP bao gồm nhiều giao thức điều khiển, giúp quản lý dữ liệu và tín hiệu cần thiết cho người sử dụng Mặt điều khiển này hoạt động như một cầu nối giữa các giao thức và người dùng, đảm bảo quá trình truyền tải dữ liệu diễn ra hiệu quả và ổn định.

Mặt điều khiển mạng truyền tải là yếu tố quan trọng giúp giao thức ứng dụng hoạt động hiệu quả trong môi trường mạng vô tuyến Công nghệ được lựa chọn cho việc truyền tải dữ liệu cần phải hoàn toàn độc lập và phù hợp với yêu cầu của người sử dụng.

Khi mặt điều khiển mạng truy cập được sử dụng, các mạng vật truyền tải dữ liệu được thiết lập đồng nhất để người sử dụng có thể truy cập thông tin Giao thức ứng dụng trên mặt điều khiển khởi động giao dịch thiết lập mang số liệu, sử dụng giao thức ALCAP đặc thù cho công nghệ mặt phẳng người sử dụng.

Tính độc lập của ALCAP trong việc quản lý giao dịch là rất quan trọng, tuy nhiên, không phải tất cả các loại vật mang số liệu đều có thể sử dụng ALCAP Giao thức ALCAP chủ yếu được áp dụng trong việc điều khiển mạng truyền tải, không thích hợp cho việc ghi nhận tín hiệu cho giao thức ứng dụng Nếu không có giao dịch ALCAP, quá trình điều khiển mạng truyền tải có thể hoàn toàn tự động Các quy định UMTS chỉ ra rằng vật liệu và mạng báo hiệu cho ALCAP luôn được thiết lập để khai thác và bảo vệ, nhưng không quy định chi tiết về điều này.

 M ặt người s dử ụng ạng m truyền tải:

Các vật mang số liệu và báo hiệu trong giao thức ứng dụng đều thuộc mạng truyền tải Các vật mang số liệu được điều khiển trực tiếp bởi bộ điều khiển mạng truyền tải trong thời gian thực Tuy nhiên, các hoạt động điều khiển để thiết lập các vật mang báo hiệu cho giao thức ứng dụng được coi là hành động khai thác và bảo dưỡng.

Giao diện Iu kết nối giữa UTRAN và CN là một phần quan trọng trong việc phân chia hệ thống thành UTRAN đặc thù và CN Giao diện Iu được chia thành hai loại: Iu CS để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh và Iu PS để phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.

Kết nối UTRAN với CN chuyển mạch g yêu cầu rằng mặc dù mặt dữ liệu có thể sử dụng các phương thức truyền tải khác nhau, nhưng mặt điều khiển phải đồng nhất cho cả Iu-CS và Iu-PS Cấu trúc giao thức cho Iu-CS đảm bảo sự tương thích và hiệu quả trong việc quản lý kết nối mạng.

Cấu trúc tổng quát của giao thức cho Iu CS được trình bày trong hình 2.4 Giao diện Iu có ba mặt chính, được sử dụng chung để truyền tải dữ liệu qua ATM Lý do cho việc giao tiếp giữa các thực thể và môi trường vật lý là rất quan trọng.

Hình 2.4 Cấu trúc giao thức Iu-CS

Mặt người sử dụng mạng truyền tải

Giao thức người sử dụng Iu

Mặt điều khiển mạng truyền tải

Mặt người sử dụng mạng truyền tải

SCCP MTP3b SSCF- NNI SSCOP AAL5

Q.2150.1 MTP3b SSCF- NNI SSCOP AAL5 Q.2630.1

 Ngăn xếpgiao thức mặt đi ều khiển -Iu CS:

Ngăn xếp giao thức m i ặt đ ềukhiển RANAP trên giao diện SS7 bao gồm các lớp ứng dụng điều khiển kết nối (SCCP), phần truyền bản tin (MTP3b) và lớp thích ứng báo hiệu ATM cho các giao diện mạng (SAA NNI) SAA NNI được chia thành chức năng điều phối dịch vụ (SSCF) và lớp thích ứng ATM 5 (AAL5) Các lớp SSCF và SSCOP được thiết kế riêng cho việc truyền tải báo hiệu trong mạng ATM và chịu trách nhiệm quản lý kết nối báo hiệu AAL5 được sử dụng để phân đoạn dữ liệu thành các bậc tế bào ATM.

 Ngăn xếpgiao thức mặt đi ều khiển ạng m truyền ải t Iu-CS:

Giao diện vô tuyến của WCDMA

C ấu trúc logic giao diện vô tuyến ủa c WCDMA được xây dựng tr n cơ ê s c êở ác ti u chuẩn ủa UMTS được cho trong hình 2.8 c

Hình 2.8 Cấu trúc giao thức giao diện vô tuyến WCDMA

Tầng vật lý trong mạng là lớp thấp nhất, có chức năng xử lý vô tuyến, trải phổ, ngẫu nhiên hóa và điều chế, mã hóa/giải mã dữ liệu, điều khiển công suất, định thời và giám sát quá trình chuyển giao Các kênh vật lý tại lớp này thường chịu ảnh hưởng của nhiễu và các yếu tố môi trường.

Kênh logic Vật mang vô tuyến

Kênh truyền tải Điều khiển Điều khiển Điều k hi ển Điều k hi ển Đ iề u kh iể n

Báo hiệu mặt điều khiển

Thông tin mặt người sử dụng

Lớp 2 Giao thức – hội tụ số liệu gói (PDCP) Điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC)

Lớp 2 Điều khiển đoạn nối vô tuyến (RLC) –

Lớp 2 Điều khiển thâm nhập môi trường (MAC) –

Lớp 2 Điều khiển – đa phương/quảng bá (BMC)

Kênh vật lý được xác định bởi tần số và các yếu tố ngẫu nhiên, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền dữ liệu qua giao diện vô tuyến Mỗi kênh vật lý chỉ cần thiết để thực hiện các thao tác sửa lỗi cho lớp vật lý, trong khi các kênh khác được sử dụng để truyền thông tin lên các lớp cao hơn.

 Thiết l và ập giải phóng ết ối k n RLC

 Đảm b ảo thu kh ng lỗi ô qua các ác nhận x

Quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) là một phần quan trọng trong giao thức PDCP, nằm trên lớp RLC Mục tiêu chính của PDCP là nén dữ liệu từ các lớp thấp hơn có cấu trúc chung Chức năng điều khiển quảng bá/đường truyền (BMC) xử lý các bản tin quảng bá của người dùng, cho phép họ thu thập các thông tin này Một trong những thành phần quan trọng nhất là lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC), chịu trách nhiệm quản lý toàn bộ giao diện vô tuyến và tài nguyên vô tuyến Tất cả các bản tin hiệu lệnh từ và đến người dùng đều được truyền qua RRC, điều này cần thiết để phân tích yêu cầu từ người dùng và tài nguyên mạng.

- 39 - nguyên v tuyếnô có thể được ấn định Cũng ồn ại ột giao diện điều khiển t t m giữa RRC và c l ác ớpkhác.

Các kênh truyền tải

Kênh truyền tải được sử dụng để truyền tải thông tin trong các lớp cao Có hai loại kênh truyền tải: kênh truyền tải chung và kênh truyền tải riêng Kênh truyền tải chung cho phép tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm người sử dụng, trong khi kênh truyền tải riêng được ấn định bằng một mã bảo mật và chỉ dành riêng cho một người sử dụng duy nhất.

Kênh truyền tải riêng (DCH) là kênh duy nhất cung cấp thông tin từ các lớp vật lý riêng lẻ cho một người sử dụng Kênh này bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời cùng với thông tin điều khiển lớp cao, giúp đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong quá trình truyền tải.

Lý thuyết ô vật lý không thể nhận biết được nội dung thông tin được mang ở các ô kênh DCH, do đó thông tin điều khiển lớp cao và số liệu người sử dụng xử lý dữ liệu giống nhau Các ô thông số của lý thuyết ô vật lý do UTRAN thiết lập có thể được thay đổi giữa số liệu và điều khiển.

Kênh truyền tải riêng được đặc trưng bởi khả năng điều khiển công suất nhanh và thay đổi tốc độ dữ liệu linh hoạt theo từng tần số khung Hệ thống này có khả năng phát đến một phần nội dung cụ thể bằng cách điều chỉnh tính năng hướng anten của hệ thống anten thích ứng Các kênh riêng còn hỗ trợ chuyển giao mềm, nâng cao hiệu suất truyền tải thông tin.

UTRAN xác định sáu kiểu kênh truyền ải chung, bao gồm: kênh quảng bá (BCH), kênh truy nhập đường xuống (FACH), kênh tìm gọi (PCH), và kênh truy nhập ngẫu nhiên Các kênh này không có khả năng chuyển giao mềm nhưng cho phép điều khiển công suất nhanh chóng.

- 40 - nhiên (RACH), k nh gói ê chung đường lên (CPCH) và kênh đường xuống dùng chung (DSCH).

Kênh quảng bá là phương thức truyền tải thông tin quan trọng trong mạng UTRAN, thường được sử dụng để phát sóng các thông tin đặc thù Do UE chỉ có thể đăng ký với kênh mà nó có khả năng giải mã, nên kênh quảng bá cần được phát với công suất cao để đảm bảo vùng phủ sóng đáp ứng nhu cầu người sử dụng Tuy nhiên, tốc độ thông tin trên kênh quảng bá bị giới hạn bởi khả năng giải mã của các UE tốc độ thấp, dẫn đến việc kênh quảng bá phải có tốc độ dữ liệu thấp và cố định.

2/ Kênh thâm nhập đường xuống (FACH)

Kênh thâm nhập đường xuống là kênh truyền tải thông tin điều khiển đến các UE trong một ô nhất định Sau khi RNC nhận được bản tin thâm nhập ngẫu nhiên, các ô dữ liệu có thể được phát trên kênh FACH, cho phép nhiều kênh FACH tồn tại trong mỗi ô Kênh FACH cần có tốc độ bit đủ thấp để tất cả các UE đều có thể nhận được thông tin Trong trường hợp có nhiều kênh FACH, tốc độ bit có thể cao hơn Kênh FACH không sử dụng điều khiển công suất ô, do đó cần có thông tin nhận dạng trong băng để đảm bảo các bản tin được phát đi chính xác.

Kênh tìm kiếm là một phương tiện truyền tải dữ liệu liên quan đến thủ tục tìm kiếm, chẳng hạn như khi mạng muốn khởi động thông tin với người dùng cuối (UE).

Việc thiết k kêế nh t g ìm ọi ảnh hưởng đến m êức ti u thụ công suất của UE ở

Chế độ chờ của thiết bị UE thường xuyên được điều chỉnh để thu đúng tần số tìm kiếm của trạm gốc, giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng của pin.

Kênh RACH là phương tiện truyền tải thông tin điều khiển từ UE, đồng thời cũng có thể phát đi các cụm nhỏ dữ liệu từ UE Để hoạt động hiệu quả, hệ thống phải có kênh RACH từ mọi vị trí trong vùng phủ sóng Điều này đồng nghĩa với việc tốc độ dữ liệu thực tế của RACH cần phải đủ thấp, tối thiểu cho việc thâm nhập hệ thống lần đầu và các thủ tục điều khiển khác.

5/ Kênh gói chung đường lên (CPCH)

Kênh CPCH và kênh RACH đều đóng vai trò quan trọng trong việc truyền dữ liệu, với kênh RACH chịu trách nhiệm cung cấp số liệu cho người dùng theo thời gian thực Sự kết hợp giữa FACH và kênh RACH tạo thành một cơ chế hiệu quả để truyền tải thông tin Điểm khác biệt chính giữa kênh CPCH và kênh RACH là khả năng điều khiển công suất nhanh và cơ chế phát hiện va chạm Trong khi kênh RACH chỉ có thể truyền tải một hoặc hai khung tin, kênh CPCH cho phép truyền tải nhiều khung hơn, mang lại hiệu quả cao hơn trong việc giám sát và quản lý trạng thái.

6/ Kênh dùng chung đường xuống (DSCH)

Kênh dùng chung đường xuống là một kênh truyền tải thông tin, cho phép nhiều người sử dụng chia sẻ thông tin và điều khiển Kênh này tương tự như kênh thâm nhập đường xuống nhưng có khả năng điều khiển công suất nhanh và tốc độ bit thay đổi theo khung Kênh DSCH không nhất thiết phải phủ sóng toàn bộ vùng, và có thể sử dụng các chế độ khác nhau của các phương pháp phát sóng cho kênh liên kết riêng.

Từ việc phân tích các kênh truyền tải chung, có thể nhận thấy rằng các kênh RACH, FACH và PCH đóng vai trò quan trọng trong hoạt động kết nối của mạng băng rộng Bên cạnh đó, việc sử dụng kênh DSCH và CPCH là tùy chọn, nhưng có thể giúp nâng cao hiệu quả quyết định trong mạng.

2.5.3 Sắp xếp các kênh truy ền ải t lên các kênh v ật lý

Mỗi kênh truyền tải đều đi kèm với một chỉ thị khu vực dạng truyền tải (TFI), giúp nhận diện dữ liệu từ các kênh khác nhau với mức độ chính xác cao hơn Thông tin TFI được kết hợp vào chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI) TFCI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu biết kênh nào đang hoạt động trong khung thời gian hiện tại Việc thông báo này không cần thiết khi sử dụng cơ chế phát hiện kênh truyền tải mù (DBFD), được thực hiện bằng cách kết nối với các kênh riêng đường xuống Máy thu giải mã TFCI và chuyển lên mức cao hơn cho từng kênh truyền tải có thể hoạt động tại kết nối đó Hình 2.9 minh họa sự sắp xếp hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải.

Hình 2.9 Giao diện giữa các lớp cao và lớp vật lý

Mỗi kênh vật lý có thể điều khiển một hoặc nhiều kênh số liệu vật lý, tạo ra một kênh truyền tải đa hợp được mã hóa (CCTrCh) Mặc dù có thể có nhiều kênh CCTrCh trên một kết nối nhất định, nhưng trong trường hợp này chỉ có một kênh điều khiển vật lý được phát Các kênh truyền tải được sắp xếp theo các số liệu kênh vật lý khác nhau, với một số kênh truyền tải mang kênh vật lý giống nhau hoặc thậm chí có thể cùng một kênh vật lý Hình 2.10 minh họa sự sắp xếp chính xác các kênh truyền tải trong các tỉ lệ kênh vật lý.

Kênh số liệu vật lý

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi TFI

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi TFI

Khối truyền tải và chỉ thị lỗi

Lớp cao Lớp vật lý

TFCI Mã hóa và ghép kênh Giải TFCI Giải mã và giải ghép kênh

Kênh điều khiển vật lý

Kênh số liệu vật lý

Kênh điều khiển vật lý

Hình 2.10 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý

Điều khiển công suất và chuyển giao trong WCDMA

2.6.1 Đ i ều khi ển công su ất trong WCDMA Điều khiển công suất trong h ệ thống CDMA là vấn đề rất quan trọng Vì c ác người ử ụng ùng chung một ần ố ại ùng s d d t s t c m ột thời đ ểm i nên một người s dử ụng kh ng đượcô phát một công suất cao đến m c ức ác người ử s dụng khác ị ấn át Chẳng ạn, nếu b l h m ột người ử ụng ần trạm ốc phát s d g g cùng công suất ới ột người ử ụng ở bi n giới v m s d ê ô ì t th ại trạm g t ốc ín hiệu t ừ người ử ụng ần đó ẽ ớn đến s d g s l m nó ức chồng ấn hoàn toàn n hiệu ừ l tí t người s dử ụng ở xa Do đó, tín hi ệu của người ử ụng ở xa kh ng thể ô s d ô kh i phục được và đó chính là hiện tượng gần-xa Để á tr nh hiện tượng này ì th UE ph được hải ướng dẫn hiệu ch h mức để ỉn công suất phát sao cho mọi đường truyền ẫn d t mừ ọi người s dử ụng trong ô

Các kênh truyền tải Các kênh vật lý

BCH Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (PCCPCH)

FACH Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (SCCPCH)

RACH Kênh vật lý thâm nhập ngẫu nhiên (PRACH)

DCH Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH)

Kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH) DSSH Kênh vật lý đường xuống dung chung (PDSCH)

CPCH Kênh gói chung vật lý (PCPCH)

Kênh đồng bộ (SCH) đảm bảo sự đồng nhất trong truyền tải dữ liệu, trong khi Kênh hoa tiêu chung (CPICH) cung cấp thông tin định vị cho người dùng Kênh chỉ thị bắt (AICH) hỗ trợ trong việc bắt đầu kết nối, còn Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) giúp xác định cuộc gọi đến Kênh chỉ thị trạng thái CPCH (CSICH) truyền tải thông tin trạng thái hệ thống, và cuối cùng, Kênh phát hiện va chạm/chỉ thị ấn định kênh (CA/CA ICH) giúp phát hiện và quản lý va chạm trong quá trình truyền dữ liệu.

Điều khiển công suất trong WCDMA sử dụng hai kỹ thuật chính: điều khiển công suất vòng hở và điều khiển công suất vòng kín Kỹ thuật vòng hở đánh giá công suất phát dựa trên công suất tín hiệu thu được từ trạm gốc và tốc độ thông tin quảng bá Trạm gốc phát quảng bá công suất trên kênh CPICH, giúp thiết bị đầu cuối sử dụng thông tin này để điều chỉnh công suất thu được, nhằm đánh giá công suất lý tưởng mà đầu cuối nên sử dụng Điều này cho phép điều khiển công suất hiệu quả trong các đường lên và đường xuống, chống lại hiện tượng fading và các hiệu ứng gây nhiễu khác.

UE thực hiện điều khiển công suất lần đầu thông qua kênh PRACH hoặc PCPCH Đối với điều khiển công suất vòng kín, UE hoặc trạm gốc đo tỉ số SIR và so sánh với giá trị SIR đích Trạm gốc sẽ ra lệnh cho UE tăng công suất phát nếu SIR quá nhỏ và giảm công suất phát nếu SIR quá cao Điều khiển công suất vòng kín còn được biết đến như điều khiển công suất nhanh, với tần suất thay đổi lên đến 1,5 lần/s Tốc độ này đủ nhanh để ứng phó với các thay đổi suy hao đường truyền và hiệu ứng fading Rayleigh, trừ trường hợp UE di chuyển với tốc độ cao.

C lệnh điều khiển công suất trong hệ thống kín được gửi trên các kênh điều khiển và lý mà vật được kết hợp với các kênh số liệu Ví dụ, ở đường lên lý, có kênh DPD H kết hợp với kênh DP CH Bên cạnh các thông tin khác, kênh DPDCH mang các lệnh điều khiển công suất đến trạm gốc Lệnh điều khiển công suất được gửi đều đặn trong một khe thời gian trong khung 10ms (15 khe).

M lỗi ệnh đ ều khiển i công suất c thể chỉ thị cho phíaó g ửi giữ nguyên c ng ô

Công suất phát có thể được điều chỉnh giảm hoặc tăng theo mức 1 dB, 2 dB hoặc 3 dB Tương tự, trong quá trình truyền xuống, việc điều khiển công suất được thực hiện thông qua kênh DPCCH.

Một phương pháp điều khiển công suất khác là điều khiển công suất vòng ngược, với mục đích chính là duy trì chất lượng dịch vụ ở mức tối ưu Mục tiêu của việc điều khiển công suất là giữ SIR (tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu) tại phía thu ở mức tối ưu Tuy nhiên, giá trị SIR mục tiêu là một hàm của chất lượng yêu cầu cho dịch vụ được hỗ trợ Để đo chất lượng dịch vụ, chúng ta sử dụng tỷ lệ lỗi khung (FER) tại giao diện vô tuyến, vì SIR là một hàm của FER.

FER có khả năng chấp nhận thay đổi qua dịch vụ, ví dụ như dịch vụ thoại sử dụng băng thông AMR 12,2 Kbps, có thể hỗ trợ FER với tỷ lệ 1% mà không làm giảm chất lượng dịch vụ Dịch vụ dữ liệu phi thời gian thực có thể hỗ trợ tốc độ cao hơn trước khi truyền tải, cho phép truyền lại để sửa lỗi Tuy nhiên, dịch vụ phi thời gian thực có độ trễ lớn hơn và thông lượng thấp hơn, nhưng các ảnh hưởng này có thể được chấp nhận.

2.6.2 Chuyển giao trong hệ thống WCDMA

WCDMA/UMTS hỗ trợ hai loại chuyển giao chính: chuyển giao cứng và chuyển giao mềm Chuyển giao mềm là quá trình nối trước khi ngắt, cho phép thông tin vẫn tồn tại giữa UE và nhiều ô trong một khoảng thời gian Ngược lại, chuyển giao cứng là ngắt trước khi nối, trong đó thông tin với ô cũ bị ngắt trước khi thiết lập kết nối với ô mới Chuyển giao mềm bao gồm hai kiểu: chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn.

Chuyển giao êm là quá trình chuyển giao diễn ra giữa các trạm di động và trạm gốc khác nhau, trong đó trạm di động bắt đầu truyền thông tin tới một trạm gốc mới mà chưa cắt kết nối với trạm gốc cũ.

Thông tin củangười s dử ụng g ửi đếnUE được gửi đồng ời t m th ừ ỗi trạm ốc g

Trong mạng di động, UE (User Equipment) được phép nhận thông tin từ các trạm gốc, nhưng thường bị trễ trong quá trình truyền tải dữ liệu Thông tin này được gửi từ các trạm gốc đến RNC (Radio Network Controller), nơi tiến hành hợp nhất thông tin Trong trường hợp chuyển giao mềm, mỗi trạm gốc sẽ gửi các lệnh điều khiển công suất đến UE để đảm bảo kết nối ổn định.

Chuyển giao mềm hơn giữa hai ô được hỗ trợ bởi một trạm gốc, với vòng điều khiển công suất tích cực được điều khiển bởi một trạm gốc Đối với một UE, tùy thuộc vào vùng phủ vô tuyến, cả chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn có thể xuất hiện tại cùng một thời điểm.

Thiết lập một cuộc gọi trong hệ thống WCDMA

Thủ tục thiết lập một cuộc gọi trong hệ thống WCDMA bắt đầu bằng tín hiệu yêu cầu thiết lập từ UE Yêu cầu này có thể được phát qua kênh truyền tải RACH hoặc kênh truyền đặc biệt CPCH Bản tin phát đi là một yêu cầu để thiết lập một kết nối logic RRC trước khi thực hiện các giao dịch báo hiệu hay thiết lập vật mang.

RNC phản hồi bằng cách gửi bản tin thiết lập kết nối đến RRC qua kênh logic CCCH Nếu có sự cố trong việc truyền tải từ DCH, bản tin thiết lập kết nối RRC sẽ cung cấp một mã ngẫu nhiên để UE sử dụng trên đường lên UE sẽ tự động xác định mã định kênh, và mã này được thể hiện trên đường xuống.

UE trả lời RNC bằng bản tin hoàn thành thiết lập kết nối được gửi trên kênh logic DCCH Sau đó, UE phát một bể bản tin dành cho mạng lưới.

Bản tin này được phát trong quá trình khởi đầu RRC, khi chưa có thiết lập quan hệ áo hiệu giữa UE và mạng lõi Phần trọng yếu của bản tin được truyền trực tiếp giữa UE và mạng lõi, nhằm thiết lập một quan hệ áo hiệu mới giữa các thành phần này.

Hình 2.11 Thủ tục thiết lập một cuộc gọi trong WCDMA

CCCH: Yêu cầu kết nối RRC

DCCH: Thiết lập kết nối RRC

DCCH: Truyền trực tiếp khởi đầu

RANAP: Bản tin UE khởi đầu RANAP: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhận thực) DCCH: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhận thực)

DCCH: Truyền trực tiếp (Đáp ứng nhận thực)

RANAP: Truyền trực tiếp (Đáp ứng nhận thực)

RANAP: Yêu cầu chế độ bảo vệ DCCH: Yêu cầu chế độ bảo vệ

DCCH: Hoàn thành chế độ bảo vệ

RANAP: Hoàn thành chế độ bảo vệ

DCCH: Truyền trực tiếp (thiết lập)

RANAP: Truyền trực tiếp (thiết lập)

RANAP: Truyền trực tiếp (xử lý gọi)

DCCH: Truyền trực tiếp (xử lý gọi)

RANAP: Yêu cầu ấn định RAB

DCCH: Cấu hình lại hoặc thiết lập vật mang vô tuyến

DCCH: Hoàn thành cấu hình lại hoặc thiết lập vật mang vô tuyến

RANAP: Hoàn thành ấn định RAB

RANAP: Truyền trực tiếp (Alerting) DCCH: Truyền trực tiếp (Alerting)

RANAP: Truyền trực tiếp (kết nối)

DCCH: Truyền trực tiếp (kết nối)

DCCH: Truyền trực tiếp (khẳng định kết nối)

RANAP: Truyền trực tiếp (khẳng định kết nối)

RNC sẽ chuẩn bị bản tin truyền trực tiếp khởi đầu từ RRC đến bản tin UE, sau đó gửi bản tin này đến mạng lõi Trong trường hợp này, bản tin hợp nhất sẽ được gửi đến MSC Việc lựa chọn MSC hay SGSN phụ thuộc vào thông tin được mã hóa trong bản tin truyền khởi đầu từ UE Phần nội dung của bản tin truyền trực tiếp sẽ được xếp vào phần nội dung của bản tin UE khởi đầu.

MSC sẽ khởi đầu các thủ tục bảo vệ bằng cách nhận thực trên nguyên tắc hiệu lệnh trả lời giống như ở GSM Điểm khác biệt ở đây là UE (thiết bị người dùng) phải thực hiện xác thực lẫn nhau với mạng Điều này có nghĩa là mạng không chỉ phát một số ngẫu nhiên đến UE để nhận được phản hồi mà còn phát một mã thẻ xác thực (AUTN), mã này được tính toán độc lập tại USIM và HLR AUTN này phải trùng khớp với AUTN ở mạng Yêu cầu giao thức RRC cũng được áp dụng trong quy trình này.

Nếu nhận thực thành công, UE sẽ phát hành tin nhắn trả lời để MSC kiểm tra Bản tin này cũng sẽ được truyền đi nhờ các khả năng truyền trực tiếp.

Trong quá trình giao tiếp giữa RANAP và RRC, mạng khởi xướng các thủ tục mã hóa và kiểm tra tính trung thực Các thủ tục này được thực hiện giữa UE và UTRAN MSC gửi tin nhắn RANAP đến UE, và UE phản hồi lại RNC bằng tin nhắn RRC Sau khi hoàn tất chế độ bảo mật, RNC gửi tin nhắn RANAP đến MSC, hoàn thành quy trình bảo vệ.

Thời điểm thiết lập cuộc gọi, thông tin được truyền đi như sau: số điện thoại bị gọi được gửi trong bản tin thiết lập từ UE đến MSC thông qua báo hiệu truyền dẫn không dây trực tiếp Nếu lần thử gọi đầu tiên được bắt đầu, MSC sẽ trả lời rằng bản tin đang bị giữ do đang tiến hành cuộc gọi Tiếp theo, cần phải thiết lập một RAB để làm truyền tải luồng thoại thực tế tới người sử dụng.

RAB (Radio Access Bearer) là một kết nối giữa người dùng và mạng lõi, chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu Nó được thiết lập thông qua một hoặc nhiều kênh vô tuyến tại giao diện vô tuyến, với mỗi kênh mang một mã số nhận dạng riêng biệt để phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu hiệu quả.

Báo hiệu giữa UE và mạng ỏi là một quá trình quan trọng, trong đó mạng ỏi yêu cầu thiết lập RAB thông qua bản tin yêu cầu ấn định RAB của ANAP Dựa vào thông tin trong bản tin R, RNC có thể thiết lập một hoặc nhiều vật mang vô tuyến cho UE sử dụng, hoặc có thể khôi phục lại vật mang đang tồn tại RNC sử dụng bản tin lệnh để thiết lập vật mang vô tuyến hoặc cấu hình lại vật mang vô tuyến nhằm hướng dẫn quá trình này.

UE sử dụng cấu trúc sóng mang mới để thiết lập kết nối Sau khi hoàn thành thiết lập vật mang vô tuyến, UE gửi bản tin hoàn thành đến RNC RNC tiếp tục gửi bản tin hoàn thành đến MSC để xác nhận RAB Lúc này, một đường truyền từ UE đến MSC đã được thiết lập Phần còn lại của quy trình thiết lập cuộc gọi tương tự như trong GSM, bao gồm các bản tin báo động, kết nối và xác nhận kết nối được truyền qua tín hiệu băng tần.

Cần lưu ý rằng dịch vụ tiếng ẩn là dịch vụ truyền mạch và kênh Mặc dù thông tin thoại được đóng gói để truyền qua giao diện vô tuyến, nó cũng được đóng gói để truyền qua giao diện khác Điều này yêu cầu một thiết bị mang riêng trong thời gian có cuộc gọi, thậm chí khi phát không liên tục, để đảm bảo rằng các cuộc gọi thoại vẫn có thể được truyền tải hiệu quả.

QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU HOÁ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Mở đầu

Chương này sẽ trình bày tổng quan về quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3, bao gồm các nội dung như định kích thước, quy hoạch lưu lượng và vùng phủ sóng, cũng như tối ưu hóa mạng Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến sẽ được mô tả chi tiết trong các phần tiếp theo.

Giai đoạn định kích cỡ mạng di động bao gồm việc dự tính số lượng đài phát, trạm gốc và các yếu tố khác dựa trên yêu cầu của nhà khai thác và truyền sóng trong khu vực Để đáp ứng các yêu cầu về vùng phủ, dung lượng và chất lượng dịch vụ, cần xem xét mối liên hệ chặt chẽ giữa dung lượng và vùng phủ Chương này sẽ phân tích ổn hao, sau đó định hướng cho quy hoạch vùng phủ và dung lượng cùng với công cụ quy hoạch WCDMA Khi quy hoạch chi tiết, bản đồ truyền sóng thực tế và tác động của lưu lượng phải được xem xét kỹ lưỡng Vị trí của các trạm phát sóng và các thông số mạng sẽ được lựa chọn dựa trên công cụ quy hoạch và người quy hoạch Cuối cùng, dung lượng và vùng phủ sau khi quy hoạch sẽ được phân tích kỹ lưỡng, và hiệu năng mạng sẽ được đánh giá thông qua các phép đo cụ thể để tối ưu hóa dịch vụ.

Để đảm bảo an toàn bảo vệ quyền bầu cử trong các hệ thống truyền thông băng rộng, cần thiết kế các hệ thống này với sự chú ý đến việc giảm thiểu nhiễu giữa các kênh lân cận.

Hình 3.1 Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống WCDMA

Suy hao đường truyền

Để tính toán suy hao đường truyền, người ta phát triển nhiều mô hình truyền sóng khác nhau Vì đặc điểm truyền sóng không ổn định, các mô hình này chủ yếu mang tính thực nghiệm Dưới đây là một mô hình truyền sóng đường thẳng được sử dụng để tính suy hao đường truyền.

3.2.1 Mô hình truyền sóng cho môi trường ngoài trời

Tổn hao truyền sóng giữa trạm gốc và máy di động trong môi trường ngoài trời đã được nghiên cứu kỹ lưỡng Tổn hao này thường được biểu diễn thông qua phương trình (3.1).

Công thức tính tổn hao tại khoảng cách R so với tổn hao tại khoảng cách tham khảo R0 được biểu diễn như sau: P(R) = N(R0,δ ) + 10mlg(R/R0) [dB] Trong đó, P(R) đại diện cho tổn hao tại khoảng cách R, n là hệ số m c tũ ủa ổn hao đường truyền với giá trị từ 2 đến 5, và δ là độ lệch chuẩn.

- Sơ bộ số trạm gốc và đài trạm

- Các cấu hình trạm gốc

- Các cấu hình trạm gốc

- Các thông số đặc thù cho thuật toán RRM

- Phân tích dung lượng và vùng phủ

- Phân tích chất lượng phục vụ (QoS)

Quy hoạch dung lượng và vùng phủ

Hiển thị hiệu năng mạng

Tối ưu hóa Điều chỉnh các thông số RRM

Kết quả đo hiệu năng của mạng

- Các yêu cầu vùng phủ

- Các yêu cầu về dung lượng

- Các yêu cầu về chất lượng

- Kiểu vùng truyền sóng vô tuyến Định cỡ mạng

Thành phần ứth hai v ải c ở ế ph ủa phương trình (3.1) thể hiện sự suy hao không đổi của mô trường ngoài, giữa ạm gốc và máy tr gi tr di động, với n thường xấp xỉ bằng 4 Khi n = 4, tín hiệu sẽ suy giảm khoảng 40 dB nếu khoảng cách tăng lên.

Phương trình c (3.1) thể hiện sự thay đổi của tổn hao xung quanh tổn hao trung bình trong đường truyền Hàm này được ước lượng bằng một phân bố Log chuẩn với giá trị trung bình và độ lệch chuẩn là 8 dB Các nghiên cứu đã chứng minh rằng giá trị này có thể áp dụng cho nhiều môi trường truyền sóng khác nhau, bao gồm cả các thành phần và nốt phong thổ.

3.2.1.2 Các mô hình thực nghiệm

Mô hình Hata-Okumura là một trong những mô hình thực nghiệm được đề xuất và sử dụng rộng rãi trong các dự án nghiên cứu về tổn hao truyền sóng Mô hình này giúp phân tích và dự đoán sự suy giảm tín hiệu trong môi trường đô thị và nông thôn Bên cạnh đó, mô hình H-Walfisch Ikegami cũng được áp dụng phổ biến để đánh giá tổn hao truyền sóng, đặc biệt trong các khu vực đô thị.

Hầu hết các công cụ truyền sóng hiện nay dựa vào mô hình Hata, một mối quan hệ thực nghiệm được phát triển từ báo cáo kỹ thuật của Okumura Mô hình Hata cho phép áp dụng các kết quả vào các công cụ tính toán, với báo cáo của Okumura cung cấp nhiều lưu đồ hữu ích cho việc lập mô hình thông tin vô tuyến Các biểu thức toán học trong mô hình Hata được sử dụng để xác định tổn hao trung bình L.

LP = 69,55 + 26,16lgfc – 13,821ghb – a(hm) + 44,9 – 6,55lghb)lgR [dB 2)] (3

Trong đó: fc: tần ố óng mang (MHz) s s

LP: tổn hao trung bình (dB) hb: độ cao anten của trạm g (m) ốc

- 54 - a(hm): hệ ố s hiệu chỉnh cho độ cao của anten của trạm di động (dB) R: Khoảng cách giữa anten của trạm di động MS v anten của trạm à g ốc (Km).

D thônải g số áp dụngcho mô hình ata như H sau:

Trong nghiên cứu về mức độ suy giảm tín hiệu âm thanh, công thức a(hm) được xác định cho các thành phố nhỏ và trung bình là a(hm) = (1,11gfc – 0,7)hm – (1,561lgfc 0,8) [dB] với 1 ≤ hm ≤ 10m và 1 ≤ R ≤ 20Km Đối với các thành phố lớn, công thức là a(hm) = 8,29(lg1,54hm)² – 1,1 [dB] khi tần số fc ≤ 200 MHz, và a(hm) = 3,2(lg11,75hm)² – 4,97 [dB] khi fc ≥ 400 MHz.

LP = LP (thành phố) - 2{lg(fc/28) 2 – 5,4} [dB] (3.6)

LP = LP (thành phố) – 4,78(lgfc) 2 + 18,33lgfc 40,49 – [dB] (3.7)

Mô hình ATA khung xét đến hiệu chỉnh cho đường truyền cụ thể được sử dụng trong mô hình Okumura Mô hình Okumura có xu hướng trung bình hóa một số trạng thái cường độ điểm và không đáp ứng nhanh sự thay đổi của mặt cắt đường truyền vô tuyến Mô hình này thể hiện tốt nhất ở các khu vực thành phố với các nhóm nhà cao tầng xếp thành hàng Để áp dụng mô hình Okumura, cần thực hiện đánh giá thiết kế khung cẩn thận, đặc biệt khi lựa chọn yếu tố mô hình phù hợp với điều kiện môi trường Cần có dữ liệu để dự đoán các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường xung quanh máy thu di động, bao gồm cả yếu tố môi trường và hiệu chỉnh theo đường truyền cụ thể để giảm thiểu sự suy hao.

- 55 - truyền trung bình của Okumura và d o ự đ án cho đ ờng truyền c o ụ thể đ ang được khảo s át b) Mô hình Walfisch Ikegami-

Mô hình này được sử dụng để đánh giá sự tổn hao đường truyền trong môi trường thành phố cho thông tin di động Đây là mô hình thực nghiệm nhằm đánh giá tổn hao đường truyền trong băng tần 800-2000 MHz Hiện tại, mô hình này được áp dụng cho hệ thống GSM và trong mô hình mô phỏng truyền sóng tại Mỹ Mô hình bao gồm ba phần: tổn hao không gian tự do, nhiễu do vật cản như nhà và đường phố, và tổn hao tán xạ.

LP = Lf + Ln + Lt hay LP = Lf khi Ln + Lt ≤ 0 (3.8) Trong đó: Lf: tổn hao kh ng gian tô ự do

Ln: nhiễu x mạ ái à - nh đường phố và t ổn hao tán x ạ Lt: tổn hao các v ật che chắn

T ổn hao không gian tự do được x ác định theo biểu thức sau:

Lf = 32,4 + 20lgR + 20lgfc [dB] (3.9) Nhiễu x m à - ạ ái nh đường phố và t hao tánổn x ạ được xác định như sau:

Ln = 16,7 – 10lgW + 10lgfc + 20lg∆hm + Lo [dB] (3.10) Trong đó: W độ rộng đường : phố (m)

Lo = -9,646, [dB] 0 ≤ φ55 0 φ( là g óc đến so với trục phố)

T ổn hao các vật che chắn được xácđịnh như sau:

Lt = Lb + ka + kdlgR – 9lgb (3.11) Trong đó: b: khoảng cách giữa ác to nh c à à d ọc theo đường truyền vô tuyến (m)

Lb = -18lg11 + ∆hb hb≥hr

Lb = 0 hb ≤hr ka = 54 hb≤hr ka = 54 – 0,8hb R≥500m hb≤hr ka = 54 1,6∆hmR - R hr Để xác định kf cho thành phố trung bình và vùng ngoại ô với mật độ dân số trung bình, sử dụng công thức kf = 4 + 0,7(fc/925 – 1) Đối với thành phố lớn, công thức sẽ là kf = 4 + 1,5(fc/925 – 1).

D ôải th ng số cho mô hình Walf chis -Ikegami:

Có thể ử dụng các giá trị mặc định cho mô hình như sau: b = 20n ÷ 50m, W = b/2, φ = b/2, chiều cao nóc nhà là 3m cho nhà có độ cao và 0m cho nhà phẳng Độ cao hr được tính bằng công thức hr = 3 x số tầng + n.

Mô hình ata cho thấy sự giảm thiểu độ suy hao đường truyền từ 13 đến 16 dB so với mô hình Walfisch-Ikegami Mô hình này cũng ảnh hưởng bởi độ động của phố, nhiễu từ môi trường xung quanh và các tác động ổn hao tán.

Walfisch Ikegami có x - ét đến ác ảnh ưởng ày c h n

3.2.2 Các mô hình cho môi trường trong nhà

Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy việc sử dụng máy di động trong nhà sẽ gặp hiện tượng phading Rayleigh đối với đường truyền bị chướng ngại và phading Rician đối với các tia tầm nhìn thẳng (LOS) Phading Rayleigh là hiện tượng phading ngắn hạn xảy ra do tín hiệu truyền tới phía thu theo nhiều đường khác nhau, dẫn đến triệt tiêu lẫn nhau ở phía thu.

Trong môi trường đô thị, việc phân loại truyền sóng giữa các tầng trong tòa nhà là rất quan trọng do sự sử dụng chung tần số Nhiễu giao thoa có thể được giảm thiểu bằng cách áp dụng các tần số khác nhau cho các tầng Các yếu tố như cấu trúc tòa nhà, tỷ lệ các phía và cửa sổ có ảnh hưởng đến suy hao vô tuyến giữa các tầng Kết quả đo đạc cho thấy suy hao giữa các tầng không tăng tuyến tính theo mức độ dB, mà thay vào đó, tổn hao lớn nhất xảy ra khi máy thu và máy phát cách nhau một tầng Tổn hao tổng thể của đường truyền tăng ở mức độ thấp hơn khi số tầng tăng lên Giá trị suy hao giữa các tầng là 15 dB cho phân cách một tầng và từ 6 đến 10 dB cho mỗi tầng phân cách tiếp theo Các giá trị này có thể tham khảo trong tài liệu.

Phân tích vùng phủ vô tuyến

Khi phân tích vùng phủ vô tuyến, việc khảo sát các khu vực cần phủ sóng và kiểu vùng phủ là rất quan trọng Thông thường, các khu vực ưu tiên bao gồm vùng thương mại, khu dân cư có mật độ dân số cao và các tuyến đường cao tốc chính Để xác định những khu vực này, cần thu thập thông tin bản đồ liên quan đến mật độ dân cư, phân loại khu vực thành phố, ngoại ô và nông thôn, cũng như các khu thương mại, dân cư và công nghiệp Hiểu rõ các yếu tố này là cần thiết để đảm bảo hiệu quả trong việc triển khai mạng lưới phủ sóng.

 Chúng ta muốn đảm bảo có thể cung cấp một dung lượng phù hợp cho các vùng này

 Biết được đặc điểm truyền sóng của vùng vì kiểu môi trường sẽ có một tác động trực tiếp đến mô hình truyền sóng

Mức độ phủ sóng di động phụ thuộc vào môi trường, với các khu vực như ngoại ô và thành phố yêu cầu phủ sóng trong nhà, trong khi các đường cao tốc chỉ cần phủ sóng trong xe Ở những khu vực khác, chỉ cần cung cấp vùng phủ ngoài trời Đối với hệ thống GSM, việc hiểu các yếu tố này là cần thiết để bắt đầu thiết kế, nhưng với WCDMA, cần xem xét thêm kiểu dịch vụ có sẵn trong khu vực Sự phụ thuộc của dung lượng vào loại dịch vụ được minh họa trong Hình 3.2 Hiệu quả của anten ô cũng bị ảnh hưởng bởi tốc độ dữ liệu; thông lượng cao hơn đồng nghĩa với bán kính hiệu quả của ô nhỏ hơn.

Hình 3.2 Các vùng phủ của anten cho các tốc độ số liệu khác nhau

Ngay sau khi hiểu rõ yêu cầu về vùng phủ, chúng ta sẽ sử dụng thông tin đó để chuẩn bị quy hoạch vùng phủ ban đầu Trước khi thực hiện quy hoạch vùng phủ, cần xác định các yếu tố quan trọng liên quan đến vùng phủ, đặc biệt là quỹ đường truyền vô tuyến.

3.3.1 Quỹ đường truyền vô tuyến

Hệ thống WCDMA là một công nghệ truyền thông không dây, sử dụng các thông số đặc trưng trong quỹ đạo truyền tải không cần ống dẫn Nó dựa trên cơ sở của

Do tải của ô và hệ thống ảnh hưởng đến vùng phủ sóng, cần có dự trữ nhiễu trong quỹ đường truyền Nếu cho phép tải lớn, thì cần nhiều dự trữ nhiễu ở đường truyền và vùng phủ sóng sẽ nhỏ Đối với các trường hợp sóng bị giới hạn trong vùng phủ, vấn đề là dự trữ nhiễu nhỏ, trong khi các trường hợp khác có giới hạn dung lượng nhưng có dự trữ nhiễu cao Ở các trường hợp này, giới hạn băng tần ở vùng phủ sẽ ảnh hưởng đến tổn hao đường truyền, do đó cần xem xét cường độ cho phép trong quỹ đường truyền và dung lượng tối đa của giao diện vô tuyến.

Bán kính của ô dịch vụ thoại

Bán kính của ô dịch vụ số liệu

64 kbps Bán kính của ô dịch vụ số liệu

- 64 - tuyến của BS kh ng được ử ụng Dự ữ ô s d tr nhiễu c ở ác ường h b tr ợp ị ới h gi ạn b vởi ùng phủ thường có á gi trị 1,0-3,0 dB tương ứng ới ải 20 50% v t -

C có m lần ột ượng ự trữ phađinh nhất định ở d công suất phát để duy trì điều khiển công suất nhanh vòng ín ương ứng Đặc biệt, điều này được áp dụng cho phađinh chậm khi MS người đi bộ chuyển động chậm, có thể bù trừ hiệu quả phađinh nhanh Giá trị đ ển ình ủa ự trữ phađinh nhanh là 2,0 c d à – 5,0 dB cho các MS chuyển động chậm.

• Độ l ợi chuyển giao mềm

Chuyển giao mềm và cứng đảm bảo hiệu suất tối ưu để chống lại pha đinh chuẩn log bằng cách giảm dự trữ pha đinh Điều này đặc biệt quan trọng vì pha đinh chậm thường không tương quan với các trạm g và bức cốc, trong khi chuyển giao MS sẽ lựa chọn BS tốt hơn Chuyển giao mềm cung cấp độ lợi phân bổ lớn hơn trong việc chống lại pha đinh nhanh bằng cách giảm Eb/N0 liên quan đến một đường truyền đơn nhờ vào việc kết hợp phân tập Tổng độ lợi của chuyển giao mềm bao gồm cả độ lợi chống lại pha đinh chậm và nhanh, được coi là từ 2,0 đến 3,0 dB trong các ứng dụng thực tế.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét ba ví dụ về quy đường truyền dữ liệu cho các dịch vụ UMTS Đầu tiên, dịch vụ thoại sử dụng codec AMR với tốc độ 12,2 kbps; thứ hai, dữ liệu thời gian thực đạt 144 kbps; và cuối cùng, dữ liệu thời gian thực trong môi trường macro thành phố với mức độ phức tạp và âm đường quy hoạch là 3 lê dB Dự trữ nhiễu 3 dB được dành cho tăng tạp âm trong đường lên Các giả định sử dụng trong quy đường truyền cho máy phát và máy thu được trình bày trong bảng 3.1 và 3.2.

Bảng 3.1 Các giả định cho MS Đầu cu tiối ếng Đầu cu s ối ố liệu

Công suất phát ực đạ c i 21 dBm 24 dBm

H s ệ ố khuếch đại anten 0 dBi 2 dBi

T ổn hao cơ ể th 3 dB 0 dB

Bảng 3.2 Các giả định cho BS

H s ệ ố khuếch đại anten 18 dBi (trạm g ốc 3 sectors)

Eb/N0 yêu cầu Tiếng: 5,0 dB

S ố liệu thời gian thực 144 kbps: 1,5 dB

S u ố liệ thời gian phi thực 384 kbps: 1,0 dB

Quỹ đường truyền băng 3.3 được thiết lập cho dịch vụ tiếng 12,2 kbps dành cho người lái xe ô tô, bao gồm cả tổn hao ổn định trong ô tô là 8,0 dB Trong trường hợp này, không có dự trữ pha đinh nhanh vì tại tốc độ 120 km/h, điều khiển công suất nhanh không bù được pha đinh Yêu cầu Eb/N0 được xác định là 5,0 dB, phụ thuộc vào tốc độ bit, dịch vụ, đặc điểm của truyền vật lý, tốc độ máy di động, thuật toán thu và cấu trúc anten trạm gốc Đối với các tốc độ thấp, yêu cầu Eb/N0 cũng thấp, nhưng cần có dự trữ pha đinh nhanh, trong khi tốc độ của máy di động thấp thường là yếu tố quyết định cho việc duy trì dự trữ pha đinh nhanh.

Bảng 3.4 trình bày quỹ đường truyền của dịch vụ số liệu thời gian thực

Tốc độ 144 kbps đạt được khi xác suất phủ trong nhà là 80% Sự khác biệt giữa bảng 3.6 và 3.7 nằm ở độ lợi xử lý khác nhau, với công suất phát của MS cao hơn và yêu cầu Eb/N0 thấp hơn Bên cạnh đó, dự trữ phađinh nhanh là 4,0 dB được dành riêng cho hệ thống.

- 66 - điều khiển công suất nhanh để có thể bù trừ phađinh tại 3km/h Tổn hao thâm nhập tòa nhà ở đây được coi bằng 15 dB

Bảng 3.5 trình bày quỹ đường truyền của dịch vụ ố li phi thời gian thực 384 kbps ngoài trời Độ lãng phí tài nguyên thấp hơn so với các đường truyền hợp lệ khác do tốc độ bit cao hơn Hơn nữa, yêu cầu về tỷ số Eb/N0 cũng thấp hơn Quỹ đường truyền này được tính toán mà không xem xét đến chuyển ô giao.

Bảng 3.3 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ tiếng 12,2 kbps ARM

(120 km/h, người sử dụng đi xe ô tô, có chuyển giao mềm)

Dịch vụ tiếng 12,2 kbps (đi xe tốc độ 120 km/h)

H s ệ ố khuếch đại ủa anten (dBi) c 0.0 b

T ổn hao cơ ể th (dB) 3,0 c

M ật độ phổ tạp âm nhiệt (dBm/Hz) -174,0 e

H s t âệ ố ạp m máy thu trạm g ốc

M ật độ phổ tạp âm máy thu

Công suất ạ t p âm máy thu (dBm) -103,2 h=g+10xlg(384*10 4 )

Công suất nhiễu ở áy thu (dBm) m -103,2 jxlg(10 0,1(h+i) -

10 0,1h ) Độ lợi x lý ử (dB) 25,0 lxlg(3840/12,2)

Eb/N0 yêu cầu (dB) 5,0 m Độ nhạy máy thu (dB) -120,2 n=m-l+k

H s ệ ố khuếch đại an ten trạm g ốc

T ổn hao cáp ở BS (dB) 2,0 p

T ổn hao đường truyền c ực đại 154,2 r=d-n+o-p-q

Hằng ố phađinh log chuẩn s (db) 7,0

Thừa s mô hố ìnhtruyền sóng 3,52

D ự trữ phađinh log chuẩn (dB) 7,3 s Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 3,0 t

T ổn hao trong xe (dB) 8,0 u

Tổn hao truyền sóng cho phép đối với vùng phủ của ô (dB) 141,9

Bảng 3.4 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu thời gian thực

144 kbps (3 km/h, người sử dụng trong nhà được phủ sóng bởi BS ngoài trời, có chuyển giao mềm)

Dịch vụ tiếng số thời gian thực 144 kbps

Công suất phát ực đại c 0,25 W

H s ệ ố khuếch đại ủa anten (dBi) c 2.0 b

T ổn hao cơ ể th (dB) 0,0 c

M ật độ phổ tạp âm nhiệt (dBm/Hz) -174,0 e

H s t âệ ố ạp m máy thu trạm g (dB) ốc 5,0 f

M ật độ phổ t âạp m máy thu

Công suất ạp m máy thu (dBm) t â -103,2 h=g+10xlg(384*10 4 )

Công suất nhiễu ở áy thu (dBm) m -103,2 jxlg(10 0,1(h+i) -

Tổng ạp m hiệu ụng t â d và nhiễu

-100,2 k=h+i Độ lợi x lý ử (dB) 14,3 Lxlg(3840/12,2)

- 69 - Độ nhạy máy thu (dBm) -113,0 n=m-l+k

H s ệ ố khuếch đại anten trạm gốc

T ổn hao cáp ở BS (dB) 2,0 p

T ổn hao đường truyền c ực đại 151,0 r=d-n+o-p-q

Hằng ố phađinh log chuẩn s (dB) 12,0

Thừa s mô hố ìnhtruyền sóng 3,52

D ự trữ phađinh log chuẩn (dB) 4,2 s Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 2,0 t

T ổn hao trong nhà (dB) 15,0 u

T ổn hao truyền sóng cho phép đối v với ùng phủ ủa ô c (dB) 133,8 v=r-s+t-u

Hiệu suất vùng phủ sóng của WCDMA được định nghĩa là diện tích vùng phủ trung bình mà một đài trạm có thể phục vụ trong môi trường truyền sóng cụ thể, theo các quy định tiêu chuẩn và mức độ ưu tiên nhất định Hiệu suất này được đo bằng km² cho mỗi đài trạm.

Bằng cách phân tích và tính toán quỹ đường truyền, chúng ta có thể xác định bán kính phủ sóng (R) của ô trong mô hình truyền sóng Khi đã xác định được R, chúng ta có thể tính toán diện tích phủ sóng của ô đó.

Đối với sóng vô tuyến có bước sóng phụ thuộc vào ấu kính của phần đoạn ủa anten trạm gốc và cánh ốc, khi sử dụng anten vô hướng phủ sóng có thể xác định đúng tỷ lệ là 2,6R.

Bảng 3.5 Quỹ đường truyền tham khảo cho dịch vụ số liệu phi thời gian thực 384 kbps (3 km/h, người sử dụng ngoài trời, không có chuyển giao mềm)

Dịch vụ số liệu phi thoại 384 kbps, không chuyểngiao mềm

Công suất phát ực đại c 0,25 W

H s ệ ố khuếch đại ủa anten (dBi) c 2.0 b

T ổn hao cơ ể th (dB) 0,0 c

M ật độ phổ tạp âm nhiệt (dBm/Hz) -174,0 e

H s t âệ ố ạp m máy thu trạm g (dB) ốc 5,0 f

M ật độ phổ t âạp m máy thu

Cô ng suất ạp m máy thu (dBm) t â -103,2 h=g+10xlg(384*10 4 )

Công suất nhiễu ở áy thu (dBm) m -103,2 jxlg(10 0,19h+i) -

Tổng ạp m hiệu t â dụng và nhiễu

(dBm) -100,2 k=h+i Độ lợi x lý ử (dB) 10,0 lxlg(3840/12,2)

Eb/N0 yêu cầu (dB) 1,0 m Độ nhạy máy thu (dBm) -109,2 n=m-l+k

H s ệ ố khuếch đại anten trạm ốc 18,0 g o

T ổn hao cáp ở BS (dB) 2,0 p

T ổn hao đường truyền c ực đại 147,2 r=d-n+o-p-q

Hằng ố phađinh log chuẩn s (dB) 7,0

Thừa s mô hố ìnhtruyền sóng 3,52

D ự trữ phađinh log chuẩn (dB) 7,3 s Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 0,0 t

T ổn hao trong nhà (dB) 0,0 u

Tổn hao truyền sóng cho phép đối với vùng phủ của ô (dB) 139,9 v=r-s+t-u

Phân tích dung lượng vô tuyến

Để thực hiện quy hoạch vùng phủ sóng vô tuyến hiệu quả, chúng ta cần xác định quỹ đường truyền và sử dụng mô hình truyền sóng phù hợp Thông thường, quy

Bảng 3.6 chỉ ra mối quan h giữa d tr nhiễu được yêu cầu với tải đường ệ ự ữ lê n.

Bảng 3.6 Mối quan hệ giữa dự trữ nhiễu được yêu cầu với tải đường lên

Từ bảng 3.6, chúng ta nhận thấy rằng khả năng tải của công trình tiến đến 100% Tuy nhiên, không thể đạt được hệ số tải trọng bằng 100% Hơn nữa, khi tải trọng càng lớn, khả năng tải của công trình càng giảm và hiệu quả của công trình cũng giảm theo.

Chúng ta không thể đạt được tải tối ưu 100%, nhưng có thể đạt được tải tối thiểu 60% Để thực hiện điều này, cần chuyển đổi tải dự kiến từ tải tối ưu sang các thông số đo lường cụ thể như tổng số thuê bao và tổng lưu lượng Việc này giúp xác định vùng phủ của ô và khả năng hỗ trợ tải hiệu quả Ví dụ, khi quy hoạch ô dựa trên băng thông cho dịch vụ cụ thể (như dịch vụ dữ liệu 128 kbps) và với mức dự trữ nhiễu nhất định (ví dụ 4 dB cho tải đường truyền 60%), chúng ta có thể khảo sát vùng phủ và đánh giá xem tải dự kiến có nhỏ hơn tải quy hoạch ban đầu hay không Nếu không đáp ứng được tải trong một số khu vực, cần điều chỉnh quy hoạch bằng cách bổ sung thêm trạm gốc Quá trình quy hoạch này là một chu trình lặp đi lặp lại để đạt được giá trị tối ưu nhất.

3.4.1 Tính toán hệ số tải

Giai đoạn hai của định c mỡ dạng là tự tính khối lượng ưu lượng cần hỗ trợ trên một đài trạm Hệ thống WCDMA thường gặp phải giới hạn do nhiễu giao thoa tại giao diện vô tuyến, vì vậy cần phải đánh giá nhiễu cũng như dung lượng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của mạng.

3.4.1.1 Tính toán hệ số tải đường lên (Uplink Load Factor)

Tải đường lên có thể được đánh giá dựa trên công suất thu băng rộng hoặc thông lượng Hệ số tải đường lên thường được sử dụng để chỉ sự đánh giá tải đường lên.

Kmax là số người sử dụng tối đa trong hệ thống, trong khi η Ultheo biểu thị công suất thu băng rộng và thông lượng l được mô tả trong các phương trình (3.2) và (3.3) Đường n được định nghĩa là tỷ lệ giữa tổng công suất thu (Ptotal) và công suất áp dụng âm nhiệt (PN) K là số người sử dụng trong hệ thống, với các tham số Vi, Gpi=Ri/Rc, và (Eb/N0)i là tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cho người sử dụng I Khi K người sử dụng có tốc độ bit thấp (R1), phương trình (3.3) có thể được điều chỉnh như trong phương trình (3.4).

Phương trình (3.3) và (3.4) cho phép đánh giá tải theo thông lượng, sử dụng các giá trị đo tức thì như Eb/N0, βν và K để đánh giá tải ô Phương trình (3.2) dự đoán lượng tăng lên phải tương ứng với tăng tạp âm quy hoạch cực đại Những phương trình này thường được áp dụng để ước lượng phân tích dung lượng ô WCDMA mà không cần mô phỏng dung lượng hệ thống Ngoài ra, chúng cũng hữu ích trong việc tính toán lưu lượng ô và quy hoạch tăng tạp âm trong quá trình định cỡ mạng Các thông số cần thiết để tính toán hệ số tải đường lên được trình bày trong bảng 3.7.

Bảng 3.7 Các thông số sử dụng để tính toán hệ số tải đường lên

C á Địnhnghĩa ác gi trịkhuyến nghị

K S ố người ử ụng tr n s d ê ô νi H s tệ ố ích ực tiếng cho người c s dử ụng ở ớp ật l v lý

0,67 cho tiếng, giả thiết 50% tích ực tiếng c và ôth ng tin đ ềui khiển b ổ xung DPCCH khi DTX

Eb/N0 là tỷ số năng lượng trên một bit với mật độ phổ công suất cần thiết để đảm bảo chất lượng dịch vụ theo quy định Tạp âm bao gồm tạp âm nhiệt và nhiễu quy tắc, ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu.

Phụ thuộc ào ịch v , tốc v d ụ độ bit, kênh phađinh nhiều đường, t ốc độ MS, ph n tập anten thu… â

B Bằng ốc độ chip Rc WCDMA t 3,84 Mcps

Ri Tốc độ bit của người sử dụng i Phụ thuộc vào dịch vụ β T s ỷ ố nhiễu ừ t ô khác đến ô được x ét nhìn ừ áy thu BS t m Ô macro với anten vô hướng m ặt ngang 55%

Phương pháp đánh giá tải trên cơ sở công suất thu băng rộng cho phép xác định chính xác hơn các yếu tố nhiễu từ các tần số lân cận Điều này giúp phân biệt giữa nhiễu tự nhiên và nhiễu từ các sóng mang khác, từ đó cải thiện độ chính xác trong việc đánh giá tải Nếu tần số lân cận thấp, có thể cho phép tăng cường độ nhạy của hệ thống, giúp nhận diện tín hiệu yếu hơn Phương pháp này mang lại lợi ích lớn trong việc đánh giá tải một cách hiệu quả và chính xác hơn.

Thông lượng trong mạng di động chịu ảnh hưởng bởi nhiễu từ các ô lân cận, và cần được đánh giá thông qua thông số β Để đảm bảo dung lượng mềm, thông tin về tải trọng của các ô lân cận có thể được thu thập tại RNC Quản lý tài nguyên radio (RRM) dựa trên thông số này nhằm duy trì thông lượng cho các ô trong quy hoạch Nếu tải trọng của ô lân cận tăng cao, nó sẽ tác động đến vùng phủ sóng của ô đó.

Hình 3.3 thể hiện mối quan hệ giữa số người sử dụng và dự trữ nhiễu đường lên Nếu ổn định đường truyền cho phép, lượng người sử dụng sẽ tăng lên mà không ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ Dựa vào bảng 3.3, chúng ta có thể xem xét dự trữ nhiễu yêu cầu như là hàm số của số lượng người sử dụng, trong khi ổn định đường truyền cho phép không tính đến các suy hao do thâm nhập tòa nhà và xe ô tô Hình 3.4 minh họa rõ hơn về mối liên hệ này.

Số lượng người sử dụng

Hệ số tải đường lên

Hình 3.3 Mối quan hệ giữa tải đường lên, nhiễu và số lượng người sử dụng

Hình 3.4 Mối quan hệ giữa tổn hao đường lên cho phép cực đại và số lượng người sử dụng

Số lượng người sử dụng

Dự trữ nhiễu yêu cầu

Số lượng người sử dụng

Tổn hao đường truyền cho phép cực đại

3.4.1.2 Tính toán hệ số tải đường xuống ηηηηηDL (Downlink Load Factor)

Có thể đánh giá đường xuống trên cơ sở công suất phát hoặc ông lượng Trong phương pháp đánh giá tải trên cơ sở công suất phát đường xuống, η DL được xác định theo công thức cụ thể.

Ptotal là tổng công suất phát đường xuống hiện tại của BS, trong khi Pmax là công suất phát cực đại của BS Phương pháp đánh giá này cho thấy rằng Ptotal không cung cấp thông tin chính xác về khả năng hoạt động của hệ thống trong mối liên hệ với dung lượng cần thiết của giao diện vô tuyến Đặc biệt, cùng một giá trị Ptotal có thể tương ứng với hiệu suất khác nhau ở các giao diện vô tuyến có tần số cao hơn Đối với phương pháp đánh giá tải, thông lượng η DL được xác định như sau:

K là số kết nối đường xuống, Ri là tốc độ bit của người sử dụng, và Pmax là thông lượng tối đa cho phép G của Pi là lý thuyết về độ lợi của người sử dụng, với α 1 là hệ số trực giao trung bình và β 1 là hệ số nhiễu trung bình đường xuống từ các nguồn khác Các thông số cần thiết để tính toán đường xuống được trình bày trong bảng 3.8.

Hệ thống CDMA sử dụng mã trực giao ở đường xuống để phân biệt các MS Nếu không xảy ra truyền sóng đa đường, tính trực giao đảm bảo việc MS thu tín hiệu từ BS Tuy nhiên, khi độ phân tán thời gian đủ lớn ở kênh vô tuyến, MS sẽ nhận một phần tín hiệu từ BS như là nhiễu đa.

- 78 - thâm nhập Tính ực giao btr ằng ương 1 t ứng v ới người s dử ụng trựcgiao hoàn h oả Th ng thường ệ ố trực giao nằm ô h s trong khoảng 0,4 0,9 ở ác- c kênh đa đường

Bảng 3.8 Các thông số được sử dụng để tính tải đường xuống Định nghĩa C á ác gi trịkhuyến nghị

K S k n m ô ố ết ối ở ột = số người ử s dụng x (1+bổ xung cho chuyển giao mềm) ν i H s tệ ố ích ực tiếng cho người ử c s dụng i ở ớp ật l v lý

0,67 cho tiếng, giả thiết 50% tích ực tiếng c và ôth ng tin điều khiển b xung DPCCH ổ khi DTX

Quy hoạch dung lượng và vùng phủ

3.5.1 Dự đoán vùng phủ và dung lượng lặp

Trong quá trình quy hoạch chi tiết, cần thu thập số liệu về truyền sóng từ khu vực quy hoạch, cùng với dự đoán về mật độ và lưu lượng người sử dụng Bên cạnh đó, thông tin về các đài trạm BS hiện có cũng rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả của quy hoạch.

Để sử dụng hiệu quả các đầu tư hiện có, cần chú ý đến kết quả từ quy hoạch vùng phủ và dung lượng, bao gồm vị trí, cấu hình và các thông số của đài trạm Trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba, người dùng chia sẻ các nguồn nhiễu ở giao diện vô tuyến, khiến cho việc phân tích riêng lẻ trở nên khó khăn Mỗi người dùng không chỉ ảnh hưởng đến nhau mà còn buộc phải điều chỉnh công suất, và những thay đổi này lại dẫn đến các biến động khác trong hệ thống.

Toàn bộ quá trình dự tính công suất cần lặp lại cho đến khi đạt được sự ổn định Tốc độ của MS, các dạng kênh đa đường, tốc độ bit và kiểu dịch vụ có vai trò quan trọng hơn trong các hệ thống di động thế hệ hai WCDMA có đặc điểm điều khiển công suất nhanh ở cả đường lên và đường xuống, cùng với chuyển giao mềm/cứng và các kênh đường xuống trực giao, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống Sự khác biệt trong đánh giá nhiễu giữa hệ thống di động thế hệ hai và WCDMA thể hiện rõ ở độ nhạy của BS Trong quy hoạch mạng GSM, độ nhạy thường được coi là không đổi, trong khi ở mạng di động thế hệ ba, độ nhạy phụ thuộc vào số lượng người dùng và tốc độ bit, mang tính chất đặc thù của ô và dịch vụ.

3.5.2 Công cụ quy hoạch Ở các hệ thống thông tin di động thế hệ hai thì quy hoạch chi tiết chủ yếu tập trung lên quy hoạch vùng phủ Trong khi đó, ở các hệ thống thông tin di động thế hệ ba thì cần phải phân tích dung lượng và quy hoạch nhiễu một cách chi tiết Công cụ quy hoạch sẽ giúp cho người làm công tác quy hoạch tối ưu các cấu hình của vùng phủ, chọn anten, hướng anten và thậm chí cả vị trí đặt để đáp ứng được chất lượng dịch vụ, dung lượng và các yêu cầu dịch

3.5.3 Lặp đường lên và đường xuống

Mục đích của lặp đường lên là mô phỏng và ấn định công suất phát của các MS để tối ưu hóa mức nhiễu và độ nhạy của BS Độ nhạy của BS được điều chỉnh dựa trên mức nhiễu đường lên dự tính, dẫn đến việc tăng tạp âm Ảnh hưởng của tải đường lên được đánh giá thông qua công suất phát của các MS, cụ thể là 10lg(1- ηUL) Trong quá trình lặp đường lên, công suất phát của các MS được xác định dựa trên độ nhạy của trạm phục vụ tốt nhất, chất lượng dịch vụ, tốc độ và các tổn hao đường truyền Cuối cùng, công suất phát này sẽ được so sánh với công suất phát tối đa cho phép.

Các MS và những MS vượt quá giới hạn được xem là vượt ngưỡng và sẽ ngừng thông tin Sau đó, có thể điều chỉnh lại nhiễu, giá trị tải mới và độ nhạy mới cho từng BS đã được ấn định Nếu hệ số tải đường vượt quá giới hạn đã thiết lập, các MS sẽ chuyển dịch ngẫu nhiên từ ô có tải cao sang một sóng mang khác hoặc bị vượt ngưỡng.

Mục đích của lặp đường xuống là xác định công suất phát BS phù hợp cho từng MS, nhằm đảm bảo tín hiệu thu tại MS đạt yêu cầu Eb/N0 mục tiêu.

3.5.4 Lập mô hình hiệu năng mức đường truyền

Khi định cỡ và quy hoạch vô tuyến, cần đưa ra các giả thiết đơn giản hóa liên quan đến kênh truyền đa đường, máy phát và máy thu Mô hình truyền thống sử dụng Eb/N0 trung bình để đảm bảo chất lượng dịch vụ yêu cầu, bao gồm cả ảnh hưởng của kiểu trễ Tuy nhiên, trong các hệ thống điều khiển công suất nhanh, Eb/N0 trung bình không đủ để đáp ứng yêu cầu chất lượng.

Để đặc trưng ảnh hưởng của kênh vô tuyến lên hiệu năng mạng, cần xem xét phân bổ công suất phát khi lập mô hình hiệu năng mức đường truyền Các nghiên cứu cho thấy, trong môi trường phađinh nhiều đường của WCDMA, không chỉ yêu cầu Eb/N0 trung bình mà còn cần tăng công suất phát trung bình để tính toán nhiễu Hơn nữa, việc dự trữ phađinh nhanh là cần thiết khi dự tính quỹ đường truyền công suất, nhằm cho phép điều khiển công suất theo phađinh nhanh ở góc ô.

Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến

Sau khi hoàn thành quy hoạch mạng vô tuyến, bước tiếp theo là thiết kế mạng kết nối các trạm gốc với RNC Cần xác định số lượng và vị trí của RNC, cũng như thiết kế mạng truyền dẫn giữa các RNC và các trạm gốc Phần này sẽ tập trung vào việc định cỡ giao diện Iub, xác định RNC, và thiết kế mạng truyền dẫn.

3.6.1 Định cỡ giao diện Iub

Giao diện vật lý của một trạm gốc liên quan đến dung lượng Iub từ một trạm gốc nhất định với các giá trị rời rạc Ví dụ, giao diện T1 có tốc độ 1,5 Mbps Tại Bắc Mỹ, một trạm gốc UMTS có thể sử dụng các giao diện như T1, DS-1 hoặc OC-3 Việc xác định số lượng luồng T1 cần thiết cho một trạm gốc cụ thể là rất quan trọng để tính toán tổng tải Iub tại RNC.

Không thể cộng dung lượng có sẵn tại mỗi trạm gốc Chẳng hạn, với 100 trạm gốc, mỗi trạm yêu cầu băng tần 1,7 Mbps, ta sẽ cần hai luồng T1 tương đương 3 Mbps Tuy nhiên, tổng số tải tại RNC chỉ là

Để xác định dung lượng Iub thực tế, cần lưu ý rằng tốc độ không phải lúc nào cũng đạt 300 Mbps mà thường chỉ khoảng 170 Mbps Điều này bao gồm việc xem

Để xác định tổng độ rộng băng tần yêu cầu cho giao diện Iub, cần tính toán dựa trên lưu lượng người sử dụng dự kiến và các yếu tố bổ sung Công thức tính được đưa ra như sau: Độ rộng băng tần của Iub = Lưu lượng người sử dụng dự kiến x (1 + tính cụm) x (1 + phần bổ xung báo hiệu + phần bổ xung O&M) x (1 + phần bổ xung ATM) Việc bổ sung phần mào đầu ATM là cần thiết, vì tất cả lưu lượng của người sử dụng, tải báo hiệu và tải O&M đều được chứa trong các tế bào ATM.

Lượng bổ sung cho tính cụm phụ thuộc vào kiểu lưu lượng, trong đó nếu chỉ cung cấp dịch vụ thoại, lượng này bằng không Đối với dịch vụ dữ liệu, lượng cần bổ sung có thể lên tới 40%, nhưng thường được lấy bằng 25% Khi tính toán, 10% lưu lượng được sử dụng cho báo hiệu, 10% cho tải O&M, và phần mào đầu ATM thay đổi theo từng dịch vụ Độ rộng băng tần Iub được tính bằng công thức: Độ rộng băng tần Iub = Lưu lượng người sử dụng dự kiến x (1 + 0,250 x (1 + 0,1 + 0,1) x (1 + 0,2) = Lưu lượng người sử dụng dự kiến x 1,8 Do đó, cần định cỡ độ rộng băng tần của Iub gần bằng hai lần lưu lượng người sử dụng thực tế Lưu lượng người sử dụng thường không đối xứng, với lưu lượng đường xuống cao hơn đường lên, nhưng các phương tiện truyền dẫn Iub thực tế là đối xứng Vì vậy, khi định cỡ giao diện Iub, cần đánh giá lưu lượng của người sử dụng ở hướng có nhu cầu cao hơn, thường là đường xuống.

Dung lượng của RNC thường bị giới hạn bởi thông lượng hoặc lưu lượng do mối liên hệ với trạm gốc mà nó không trực tiếp điều khiển Chẳng hạn, RNC có thể hoạt động như SRNC hoặc DRNC trong quá trình chuyển giao mềm Trong nhiều trường hợp, RNC có khả năng xử lý lưu lượng hiệu quả.

Số lượng trạm gốc không quyết định đến khả năng điều khiển, mà lưu lượng xử lý mới là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến dung lượng của RNC Dung lượng của RNC bị giới hạn bởi các thông số kết hợp khác nhau.

 Tổng ố thu bao số liệu s ê

 Tổng dung lượng ủa giao diện Iub c

 Tổng dung lượng ủa giao c diện Iur

 Tổng dung lượng ủa giao diện c Iu.

 Tổng dung lượng ủa chuyển mạch c

 Tổng ố ác trạm g s c ốc được đ ều khiển i

 Tổng ố ác óng mang v tuyến s c s ô

Trong trường hợp giới hạn, dung lượng giao diện Iub sẽ bị hạn chế Cụ thể, giới hạn dung lượng Iub cho một RNC thường dao động từ 150 Mbps đến 200 Mbps, trong khi một RNC tương tự có thể đạt giới hạn lên đến 500 Mbps hoặc nhiều sóng mang vô tuyến hơn Do đó, nếu mô hình hỗ trợ từ 500 Kbps đến 1 Mbps, số lượng RNC sẽ bị ảnh hưởng bởi tổng băng tần của giao diện Iub hơn là bởi các yếu tố khác.

3.6.3 Quy hoạch mạng truyền dẫn UTRAN

Sau khi xác định được số lượng RNC cần thiết dựa trên yêu cầu về băng tần của giao diện Iub, ta cần xây dựng một kế hoạch để xác định các trạm gốc nào được kiểm soát bởi các RNC tương ứng Điều này sẽ giúp xác định được các biên giới của RNC Việc phân tích các cell hoặc group cell nằm trên các biên giới này sẽ cho phép ước tính số lượng ưu tiên lượng chuyển giao giữa các RNC.

- 90 - giữa RNC theo dự kiến V ậy, phải ác định ác ết ốiì v x c k n Iur được yêu cầu và băng tần ần thiết c cho các ết ối ày k n n

Số lượng chuyển giao giữa các RNC sẽ phụ thuộc vào cơ sở vật chất môi trường vô tuyến gần các biên giới của RNC Giả sử 50% lưu lượng tại các trạm gốc biên giới sẽ được phục vụ bởi hai trạm gốc được điều khiển bởi hai RNC khác nhau Điều này cho phép bổ sung thêm chuyển giao mềm với sự tham gia của các khối không nằm trên biên giới Chẳng hạn, một người sử dụng nào đó ở tầng trên cùng của một tòa nhà cao tầng có thể được phục vụ bởi một RNC, nhưng do vị trí của người sử dụng mà người đó cũng có thể phát đến một nút B thuộc một RNC khác Tuy nhiên, số lượng chuyển giao mềm được phép trong mạng sẽ được xác định trong bảng dữ liệu của các RNC Nhưng tại thời điểm thiết kế, bảng dữ liệu này vẫn chưa được xác định chính xác.

Giao diện Iur được sử dụng để truyền dữ liệu dẫn ưu lượng từ MSC qua DRNC đến RNC, nhằm đánh giá băng tần Iub Để đánh giá băng tần c Iurgi, có thể áp dụng giả thiết về độ rộng băng tần Iub Cụ thể, nếu giả sử rằng độ rộng băng tần Iub gấp x lần số lượng người sử dụng, thì độ rộng băng tần Iur nên gần bằng hai lần thông lượng của số người sử dụng đối với phần ưu lượng xuất hiện khi chuyển giao mềm giữa các RNC.

Chúng ta đã thiết lập quy hoạch từ nút B đến RNC chủ, và cần thiết kế một mạng truyền tải để hỗ trợ tất cả các kết nối giữa nút B và các RNC, giữa các RNC với nhau, cũng như giữa các RNC với các SGSN và MSC Do tất cả các giao diện đều là giao diện ATM, chúng ta sẽ tập trung vào việc thiết kế một mạng ATM hiệu quả.

Trong ví dụ mô tả ở hình 3.8, có ba RNC, mỗi RNC điều khiển một số nút B và kết nối với hai RNC khác Tất cả các RNC đều được kết nối đến một SGSN và MSC, nhưng ở vị trí địa lý khác nhau và xa SGSN, MSC Mặc dù tình huống này không có thực, nó minh họa sự phức tạp trong việc giải quyết các vấn đề mạng Hình 3.8 chỉ ra các kết nối logic giữa các nút khác nhau, nhưng không thể áp dụng giao diện này một cách riêng lẻ Cần thiết lập các cấu hình truyền tải để hỗ trợ mỗi giao diện hiệu quả, có thể thực hiện bằng cách sắp xếp theo hình vòng Ring Tuy nhiên, do khoảng cách giữa các nút, chi phí cho vòng Ring trở nên cao Do đó, chúng ta sẽ triển khai một trong hai cấu hình như trong hình 3.9 Trong cấu hình đầu tiên, sử dụng tầng chuyển mạch ATM để giảm chi phí truyền tải, nhưng cần đầu tư thiết bị và chi phí vận hành Cấu hình thứ hai sử dụng một trong các RNC làm chuyển mạch ATM, trong khi MSC có thể sử dụng một SGSN hoặc RNC làm chuyển mạch ATM Cấu hình này có thể cung cấp một số nhược điểm vì RNC cơ bản là một chuyển mạch ATM với tính năng bổ sung cho UMTS Tổng dung lượng chuyển mạch của một RNC có thể lên đến vài Gbps, trong khi dung lượng giao diện Iub bị giới hạn ở 200 Mbps, giúp giảm chi phí truyền tải mà không cần triển khai một mạng chuyển mạch phức tạp.

Thiết kế và ước chi phí cho mạng WCDMA liên quan chặt chẽ đến việc đặt RNC Có nhiều giải pháp để đặt RNC, bao gồm việc đặt RNC ngay tại vị trí MSC, đặt xa vị trí MSC hoặc kết hợp nhiều RNC từ các khu vực khác nhau.

Hình 3.8 Kết nối RNC theo logic hoặc cấu hình Ring

Tối ưu mạng

Tối ưu mạng là quá trình cải thiện chất lượng và hiệu suất của mạng để đảm bảo tài nguyên được sử dụng hiệu quả Quá trình này bao gồm phân tích mạng, cải thiện cấu trúc mạng và nâng cao hiệu suất hoạt động.

Quá trình chuyển đổi từ quy hoạch vùng phủ và dung lượng mạng chi tiết sang khai thác và tối ưu mạng di động là một chuỗi liên tục Các số liệu thống kê và các chỉ thị hiệu năng chính đối với mạng được cung cấp cho công cụ phân tích trạng thái mạng và có thể điều chỉnh các thông số quản lý tài nguyên mạng để đạt được hiệu năng tốt hơn Đoạn đầu của quá trình tối ưu là định nghĩa các chỉ số hiệu năng chính.

Kết quả đo từ hệ thống quản lý mạng và số liệu đo ngoài hiện trường có thể được sử dụng để xác định chất lượng dịch vụ Với sự hỗ trợ của hệ thống quản lý, ta có thể phân tích hiệu năng mạng hiện tại và dự báo tương lai Điều này cho phép đánh giá hiệu quả của các thuật toán quản lý tài nguyên và tuyến đường thông qua các chỉ số hiệu năng chính.

Mục đích của việc phân tích chất lượng mạng di động là cung cấp cái nhìn tổng quan về hiệu năng của mạng cho nhà khai thác Phân tích này bao gồm việc lập kế hoạch đo lường tại hiện trường và sử dụng hệ thống quản lý mạng Sau khi xác định các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ, dữ liệu sẽ được phân tích để tạo báo cáo điều tra Đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai, chất lượng dịch vụ bao gồm các thống kê chuyển giao và kết quả đo của các cuộc gọi Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba có tính chất đa dạng hơn, do đó cần định nghĩa mới về chất lượng dịch vụ Hơn nữa, hệ thống này cần được tối ưu hóa một cách tự động để cải thiện hiệu suất.

Tối ưu hóa bằng nhãn công sẽ tốn nhiều thời gian, trong khi tối ưu hóa tự động cần phải cung cấp câu trả lời nhanh chóng cho các điều khiển thay đổi ưu lượng trong mạng.

Nhiễu giữa các nhà khai thác

Hệ thống băng rộng gặp phải vấn đề nhiễu kênh lân cận, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất Nhiễu này phát sinh do sự không lý tưởng của máy phát và bộ lọc thu không hoàn hảo Hiệu năng của kênh lân cận bị giới hạn bởi hiệu suất của thiết bị người dùng (MS) Trong đường lên, nguồn nhiễu chủ yếu đến từ bộ khuếch đại phi tuyến tại MS, gây ra sự dò công suất kênh lân cận Trong khi đó, ở đường xuống, độ nhạy của máy thu tại đầu cuối quyết định mức độ nhiễu kênh lân cận Tùy thuộc vào điều kiện thực tế, các giải pháp khác nhau có thể được áp dụng để giảm thiểu nhiễu và nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS) cũng như chất lượng tín hiệu.

Việc lựa chọn vị trí và mẫu anten BS rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tổn hao tín hiệu từ MS đến BS Tổn hao tín hiệu lớn có thể giúp giảm thiểu nhiễu từ các kênh lân cận Thực tế cho thấy, không nên đặt anten quá thấp để tránh tình trạng MS ở quá gần anten, điều này có thể làm giảm hiệu suất truyền tín hiệu.

Giảm độ nhạy của máy thu BS có thể giúp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu và kênh lân cận, tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc máy thu ít nhạy hơn với các tín hiệu hữu ích và vùng phủ bị giảm Phương pháp này chỉ phù hợp cho các ô nhỏ khi vùng phủ đường lên không phải là vấn đề quan trọng.

Đặt cùng trạm BS với các nh khai thác khác giúp tránh được nhiều kênh lân cận Khi các nh khai thác sử dụng tần số gần nhau, việc đặt cùng trạm BS sẽ tối ưu hóa công suất thu từ các MS ở cả hai nhà cung cấp Điều này giúp giảm thiểu sự khác biệt về công suất lớn và suy hao kênh lân cận.

Công nghệ 96 - c đảm bảo ngăn chặn hiệu quả mọi vấn đề nhiễu ở kênh lân cận với mức độ 33 dB Đặc biệt, tại đường xuống, công suất thu được từ hai BS cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các MS Tuy nhiên, giải pháp này chỉ áp dụng cho chế độ UTR sử dụng AN FDD.

Điều chỉnh khoảng cách giữa các sóng mang trong hệ thống 3G là rất quan trọng, với khoảng cách danh định là 5 MHz Tuy nhiên, khoảng cách này có thể được điều chỉnh trong khoảng 200 kHz tùy theo yêu cầu giảm thiểu nhiễu từ các kênh lân cận Việc sử dụng khoảng cách sóng mang lớn hơn có thể giúp giảm nhiễu hiệu quả hơn từ các kênh gần.

Chuyển giao giữa các kênh lân cận là một phương pháp hiệu quả để giảm thiểu nhiễu trong hệ thống truyền dẫn Khi MS bị nhiễu từ các kênh lân cận, việc thực hiện chuyển giao giữa các kênh này có thể giúp cải thiện chất lượng tín hiệu Điều này cho phép người dùng tối ưu hóa việc khai thác tài nguyên và nâng cao hiệu suất truyền tải thông tin Sử dụng chuyển giao giữa các tác kênh lân cận sẽ hỗ trợ trong việc giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MẠNG THÔNG TIN

Đặt vấn đề

Phát triển lên 3G là xu hướng tất yếu của mạng thông tin di động, trong đó, WCDMA và CDMA 2000 là các công nghệ đã được lựa chọn làm tiêu chuẩn cho xây dựng mạng thông tin di động 3G.

Nghiên cứu này tập trung vào công nghệ và cấu trúc mạng của hệ thống thông tin di động 3G sử dụng công nghệ WCDMA, đồng thời phân tích sự phát triển và thực trạng thị trường thông tin di động tại Việt Nam Phần thứ hai của luận văn sẽ trình bày ứng dụng thực tiễn trong việc lập kế hoạch, thiết kế kỹ thuật và triển khai một mạng thông tin di động toàn quốc tại Việt Nam sử dụng công nghệ WCDMA Ứng dụng này sẽ hỗ trợ các nhà quản lý dự án, kỹ sư trưởng và lãnh đạo các công ty trong việc thiết lập và khai thác mạng viễn thông di động thế hệ thứ ba, góp phần vào sự phát triển của thị trường viễn thông di động đầy tiềm năng tại Việt Nam.

Các nhà khai thác 3G mới ở Việt Nam có thể là các công ty hiện tại đang hoạt động trong mạng di động GSM như VMS, GPS, Viettel, và Hanoi Telecom, hoặc các nhà khai thác CDMA như SPT và VP Ngoài ra, có thể có một nhà khai thác hoàn toàn mới nếu được cấp phép sau khi mở cửa thị trường viễn thông vào năm 2009 Hiện tại, một nửa trong số 6 nhà khai thác viễn thông di động tại Việt Nam đã lựa chọn công nghệ CDMA, trong khi nửa còn lại sử dụng công nghệ GSM 2,5G Do đó, WCDMA sẽ là một xu hướng phát triển trong tương lai.

- 98 - l ựa chọn ưu ti n số 1 cho các nh khai thác ớiê à m ho ặc 3 nh khai thác GSM à đang có thực hiện nâng cấp n 3G lê

Lập kế hoạch phát triển mạng

4.2.1 Phân tích thị trường viễn thông và viễn thông di động Việt Nam Worldbank đã công bố GDP Việt Nam năm 2007 là 71.22 t ỉ USD tức khoảng > 836 USD/người v dâới n số 5,1 8 4 tri ệu

Kế hoạch phát triển viễn thông Việt Nam đến năm 2010 và bốn chiến lược đến năm 2020 đã được nghiên cứu và phê duyệt bởi chính phủ, cho thấy tiềm năng phát triển thị trường viễn thông Hiện tại, có 6 nhà khai thác viễn thông cơ bản và dịch vụ đang hoạt động, phản ánh sự đa dạng và khả năng phát triển của ngành viễn thông trong nước.

1 Dịch ụ viễn thông cơ bản và v Internet

1.1 Đ ện thoạii c ố định PSTN trong nước và quốc t ế x x x -

1.2 Đ ện thoại VoIP i trong nước và quốc tế x x x x x x

1.3 Đ ện thoại di i động GSM toàn quốc x x x

1.4 Đ ện thoại di i động CDMA toàn ốc qu x x

1.5 Truyền ố liệu, s kênh ri ng liên ê tỉnh x x x

1.6 Thuê kênh ri ng ê viễn ông quốc th t (cế ổng VTQT) x x x

1.7 Th ng tin vệô tinh x x

1.9 Dịch vụ kết nối internet IXP x x x - - -

Bảng 4.1 Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cơ bản Việt Nam hiện nay b Chỉ tiêu phát triển thông tin di động

S lố ượng M ật độ S lố ượng Mật độ

Bảng 4.3 Chỉ tiêu phát triển thông tin di động đến năm 2010

4.2.2 Kế hoạch phát triển thuê bao và dịch vụ Định ướng h phát triển cho một nhà khai thác di động 3G WCDMA m ới ở Việt Nam (tạm đặt tê à à n l nh khai thác A Telecom) c n c v c b ă ứ ào ác ài toán phân tích th ị ường Giả ửtr s à khai thácnh được ấp c phép và bắt đầu ển khai tri mạng ừ 009 ới ục đích đạt được t 2 m khoảng 20% thị phần v hào ết năm thứ hai t ức khoảng tr n ê 3 triệu thu bao Do vậy, kếê hoạch kinh doanh v thiết k và à ế phát tri mển ạng cũng ẽ ựa ê s d tr n cơ ở phục ụ thu bao qua 3 giai đoạn: s v ê

- Giai đoạn 1 Pha 1 A và Pha 1B (năm đầu tiên), trong đó Pha 1A là – mạng thử nghiệm, tri khai tại các ển thành phố ớn Hà Nội, H l ải Phòng, Đà

Nẵng, TP Hồ Chí Minh và 10 tỉnh, thành trọng iđ ểm Mục êti u cần đạt được 1000.000 thuê bao đến h ết Pha 1

- Giai đ ạn 2 Pha 2 (năm thứ hai) triển khai tại khoảng 64 ỉnh thànho – t và c ác đường qu lốc ộ, mục ti u đạt 3 ê triệu thu bao cho đến h ê ết Pha 2

Giai đoạn 3 Pha sẽ được triển khai trên toàn quốc từ năm thứ 3, với mục tiêu đạt 9-10 triệu thuê bao vào năm thứ 10 của hoạt động.

Bảng sau đây thống kê k ế hoạch phát tri ển thu bao v ph n tích ỉ ệê à â t l dịch ụ ủa ạng trong hai pha đầu: v c m

S ố liệu ói ích hoạt trong giờ bận g k 50% 50% 50%

Bảng 4.4 Kế hoạch phát triển thuê bao CDMA của nhà khai thác mới.

Thiết kế kiến trúc mạng lõi và hệ thống điều khiển trạm gốc

Hình 4.1 Dưới đây mô t ả thiết ế kiến trúc k h ệ ống WCDMA v c th ới ác h ệ thống ịch ụ ích ợp ngoại vi d v t h

Hình 4.1 Kiến trúc hệ thống Kiến trúc mạng bao gồm các thành phần chức năng v c hới ấu ình ác c thành phố chính được đề nghịnhư sau:

 Trạm thu phát gốc Nút B

Nút B là một thiết bị nhỏ gọn nhưng có khả năng mở rộng linh hoạt, với mỗi trạm dung lượng cao hỗ trợ đa sóng mang trên tần số RF Thiết bị này tương thích với nhiều băng tần khác nhau và giao diện vô tuyến CDMA, có thể kết nối với các mạng thế hệ trước như IS95 Nút B cho phép triển khai linh hoạt cả trong nhà và ngoài trời, với các tùy chọn dung lượng đa dạng từ lớn đến nhỏ (Marco, Mico, Pico).

Ch nức ăng chính ủa Nút B c là chuyển giao Nút B ẽ s có chức ăng n chuyển giao ềm, cứng… Nó cung cấp giao diện vô m tuyến CDMA đến áy m

- 102 - di động và t h lập ợp ưu lượng v ề RNC Cấu ình h mạng vô tuyến trong đó có s lố ượng Cell Nút B được chi tiết ho ở phần - á sau:

 Kh i ối đ ều khiển ạm ốc tr g RNC

RNC có khả năng quản lý tự động và đăng ký sử dụng tài nguyên cho các dịch vụ thoại và dữ liệu Nó hỗ trợ các chức năng giao tiếp cần thiết với các cổng tín hiệu và Internet, cùng với giao diện chuẩn A giữa RNC và MSC Đối với lưu lượng dữ liệu gói, RNC cung cấp giao diện giữ liệu riêng Thường được cấu trúc dạng khối, RNC có khả năng mở rộng để phù hợp với cấu trúc điều khiển phân tán.

Dung lượng của RNC phản ánh khả năng xử lý cuộc gọi trong giờ cao điểm, khả năng mở rộng và nâng cấp, cũng như số lượng E1 kết nối với MSC, PDSN và Nút B.

Chuyển giao mềm có thể được áp dụng trong các cuộc gọi giữa các RNC trên cùng một sợi cáp quang, trong khi chuyển giao cứng xảy ra giữa các sợi cáp khác nhau Quá trình chuyển giao bên trong RNC sẽ được quản lý bởi RNC.

Trung tâm chuyển mạch di động M m SC đã thiết lập các chuẩn tạm thời cho dịch vụ thoại, theo quy định của ITU và IEFE Các chuẩn này bao gồm việc chia bộ thích nghi dịch vụ thành thực thi điều khiển, với việc sử dụng bộ điều khiển Media Gateway (MGC) trong mạng kết nối Bộ điều khiển MGC được coi như máy chủ thoại hoặc máy chủ MSC, góp phần vào sự phát triển của công nghệ mạng di động.

MSC được thiết kế phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế và chuyển mạch, do ITU T, ETS-I và ANSI quy định, đồng thời cũng tương thích với các tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam.

MSC hỗ trợ dịch vụ thoại và dữ liệu trong mạng chuyển mạch kênh, cung cấp các cổng giao tiếp với tiêu chuẩn bảo mật cao Nó đảm bảo hiệu suất và khả năng tương tác trong mạng chuyển mạch, đồng thời hỗ trợ các đặc tính kỹ thuật theo tiêu chuẩn ITU T.

- 103 - b áo hiệu S7 MSC c khả ăng kết ốió n n IWF, HLR/ VLR, AuC, Pre Paid, SMSC, VMS, OMC và BCCS

 B ộ định ị v thu bao thườngê ú HLR tr

HLR (Home Location Register) đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý thông tin thuê bao, bao gồm dữ liệu về số thuê bao, vị trí và phạm vi hoạt động của người dùng Nó hoạt động như một kho lưu trữ thông tin chính, giúp xác định và xử lý các yêu cầu dịch vụ cho thuê bao Một HLR có thể hỗ trợ một hoặc nhiều MSC (Mobile Switching Center), đảm bảo khả năng kết nối và phục vụ người dùng một cách hiệu quả.

 Trung tâm nhận ực th AC

AC kiểm soát quá trình xác thực thu bao và thời gian lệ án sử dụng tài nguyên mạng Nó cũng quản lý dữ liệu để lưu trữ khóa mã xác thực và chức năng kích hoạt từ xa Một AC có thể phục vụ một hoặc nhiều tổ hợp MSC thông qua một hoặc nhiều HLR.

 Kh ốichức ă n ng tương tác IWF

IWF cung cấp khả năng chuyển mạch kênh di động end-to-end qua mạng CDMA, đóng vai trò như một gateway giữ mạng không dây và mạng PSTN Nó hỗ trợ tính năng định tuyến IP, liên kết và cung cấp tất cả các chuẩn CDMA, đồng thời phối hợp hoạt động trong lớp 5 của MSC.

 Mạng l õi chuyển ạch m g ói PCN

PCN là thành phần cốt lõi cho phép cung cấp dịch vụ IP qua mạng CDMA một cách liên tục PCN kết nối các mạng sử dụng công nghệ IP như Internet, mạng tổng IP, và bất kỳ mạng IP nào khác, đảm bảo khả năng truyền tải dữ liệu end to end hiệu quả.

Sảm phẩm ạng õi chuyển ạch m l m g ói bao gồm n dút ịch ụ ữ liệu ói PDSN, v d g t âác nh n chủ HA, trung t m xác thựcâ và thanh toán AA A

 Tác nhân chủ HA: cung cấp chức ăng IP động n

 Nút dịch ụ ữ v d liệu g ói PDSN: đóng vai trò một áy m chủ truy nhập mạng ôkh ng d y, k nối BSC v mạng â ết ới IP.

Máy chủ AAA (Authentication, Authorization, and Accounting) là giải pháp hiệu quả cho việc quản lý nhận thực, nhận dạng và tính cước trong các hệ thống mạng Với việc sử dụng máy chủ RADIUS, các hoạt động này được thực hiện một cách đơn giản và an toàn, giúp tối ưu hóa quy trình xác thực và giám sát người dùng.

Máy chủ ủy quyền cung cấp dịch vụ Internet trên điện thoại di động MIEP là thiết bị kết nối mạng di động với các ứng dụng trên Internet và Intranet Chức năng của nó mạnh mẽ hơn thiết bị hạ tầng WAP gateway, cung cấp các tính năng như hỗ trợ đa phương tiện, kiểm soát truy cập và tính toán ước lượng.

Điểm điều khiển dịch vụ SCP cung cấp các môi trường logic và thực thi cần thiết để thực hiện các chức năng của mạng không dây thông minh Nó đảm bảo rằng môi trường thực sự cung cấp kết nối ổn định đến nhiều loại thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Mạng thông minh tuyến WIN là một hệ thống mạng ôth thông minh, không bị giới hạn bởi nhiều chuẩn khác nhau, cho phép thiết lập và kết nối giữa nhiều nhà cung cấp dịch vụ Hệ thống này hoạt động hiệu quả, hỗ trợ chuyển vùng tự động giữa các mạng WIN, tương tự như Camel trong GSM.

Thiết kế mạng vô tuyến và kế hoạch phủ sóng

Việc quy hoạch và tối ưu hóa mạng vô tuyến WCDMA đã được phân tích kỹ lưỡng trong chương 3 Phần này sẽ trình bày các yêu cầu cơ bản cần thiết khi thiết kế mạng vô tuyến CDMA.

- Tính đến ba đặc ính chính t là độ phủ, dung lượng và chất ượng l

- Thiết k t s ế ần ố CDMA bao gồm óng mang CDMA v s à d ôải th ng, khoảng cách ối t thiểu giữa ác c sóngmang.

- Tránh nhiễu li ên h ệ thống

Cấu hình cell được triển khai nhằm tiết kiệm chi phí và hiệu quả, giúp đạt được mục tiêu phủ sóng và dung lượng phù hợp với thiết kế mạng Các loại cấu hình cell bao gồm: cell nội thị, cell ngoại, trạm ngoại, cell nông ở thôn hoặc đường cao tốc, cell nhỏ và trạm lặp.

Mới đây, một nhà khai thác 3G đã công bố rằng kế hoạch phủ sóng là yếu tố then chốt cho sự thành công trong khai thác và kinh doanh mạng di động Kế hoạch phủ sóng của nhà khai thác A Telecom có thể được tổng hợp với các mục tiêu cụ thể như sau:

- Cung cấp các dịch v ụ truyền ôth ng thoại chất ượng cao trong khu vực l có mạng ưới l

- Cung cấp dung lượng mạng cần thi để ết đạt chuẩn ch lượng dịch v ất ụ

Q oS 2% (tứ ỉ ệ thiết ập cuộc ọi thành côc t l l g ng ASR l 98% hoặc à cao hơn)

- Cung cấp ùng phủ óng cho các ịch ụ truyền ữ liệu ốc độ cao v s d v d t trong các khu vực có nhu cầu cao

Cung cấp sóng phủ rộng trong những khu vực chiến lược như vùng kinh tế trung tâm, các khu vực thương mại và cơ quan chính phủ là rất quan trọng Nguyên tắc triển khai phủ sóng cần được thực hiện một cách đồng bộ và hiệu quả để đảm bảo tính khả thi và đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Trong quá trình triển khai, dung lượng m ỗi loại ẽ được đ ều chỉnh s i cho phù h v d b ợp ới ự áo thuê bao của ăm tiếp theo n

4.4.2.3 Các giả định kế hoạch trạm

Mạng CDMA được thiết kế để phủ sóng hiệu quả tại các khu vực đô thị tập trung, nội thành và trên các tuyến đường ở vùng ngoại ô và nông thôn Quỹ đường truyền vô tuyến đã được nghiên cứu và sẽ được áp dụng để đảm bảo kết nối ổn định trong các khu vực này.

Bảng 4.6 Quĩ đưòng truy vô ền tuyến đường lên

Công suất phát áy cầm tay Tx (dBm) m 23 23 Độ lợi anten máy cầm tay Gain (dBi) 0 0

Suy giảm qua người (dB) 3 3 Độ lợi thu anten trạm BTS (dBi) 17 17

Suy giảm êtr n cáp trạm BTS (dN) 3 3

Eb/N0 yêu cầu (dB) 4 Tuỳ thuộc tốc độ d ữ liệu

Suy giảm êti u chuẩn (dB) 8 8

Phađinh tiêu chuẩn (dB) 10,3 10,3 Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 4,1 4,1

Suy giảm qua nhà (dB) Tuỳ thuộc thực ế địa ình t h

Suy giảm qua nhà trên các địa hình:

- Đô thị đông người: 28 dB

Mạng CDMA được thiết ế ựa tr n các mục ti k d ê êu Q ư sau: oS nh

- Mạng truyền ẫn : (RNC MSC PST ): 1% d - - N

- Toàn b mộ ạng đầu cuối đầu cuối): 2% ( -

Như đã nêu mục ở 1, cụ thể ơn như sau cho kế h hoạch ph sủ óng

- Pha 1A: sẽ che phủ các thành phố chính bao gồm: Hà Nội, Đà Nẵng,

Mục tiêu triển khai mạng tại TP Hồ Chí Minh và 16 tỉnh chiến lược cần hoàn thành trong 6 tháng đầu Quá trình triển khai sẽ bắt đầu sau khi đạt được thỏa thuận thương mại với nhà cung cấp thiết bị được chọn, và mạng sẽ bắt đầu cung cấp dịch vụ sau 7 tháng.

Pha 1B sẽ mở rộng vùng phủ sóng tới các tỉnh khác, nhằm cung cấp dịch vụ cho các khu dân cư đô thị chính tại 10 tỉnh Mục tiêu này dự kiến sẽ được hoàn thành trong năm đầu tiên hoạt động.

- Trong pha 2, nhà khai thác A Telecom sẽ phát triển vùng phủ để mở rộng tới các địa điểm chiến lược trong các huyện, thị chính của các tỉnh khác

Trong giai đoạn đầu, khi nhu cầu dung lượng chưa cao, việc sử dụng trạm lặp sẽ là giải pháp hiệu quả để mở rộng vùng phủ sóng cho các cell tại 64 tỉnh.

 Mở rộng vùng phủ trong các pha tiếp theo:

Để đạt được mục tiêu phủ sóng toàn quốc, cần mở rộng vùng phủ và nâng cao dung lượng nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trưởng thuê bao Dự báo trong bảng 4.7 chỉ rõ số lượng trạm BTS và số thuê bao dự kiến cho các giai đoạn tiếp theo.

Số Nút B Số thuê bao Số Nút B Số thuê bao

Bảng 4.7 Dự báo số Nút B và số thuê bao của hai pha

Phương án truyền dẫn

Trong bối cảnh hiện nay, nhà khai thác A Telecom sẽ hợp tác với hạ tầng truyền dẫn của VNPT hoặc Viettel tại những khu vực mà việc xây dựng đường truyền riêng không khả thi về kinh tế Giai đoạn đầu, A Telecom sẽ sử dụng mạng viba của mình kết hợp với hệ thống truyền dẫn có sẵn của VNPT/Viettel Đối với mạng truy cập vô tuyến, chủ yếu sử dụng viba, nhưng trong các khu vực đô thị, để đạt được mục tiêu phát triển nhanh chóng, A Telecom sẽ tận dụng hạ tầng sẵn có của VNPT/Viettel.

Mạng truyền dẫn dữ liệu lõi bao gồm kết nối giữa MSC và các MSC mạng khác, cũng như từ MSC đến RNC Mạng lõi chịu trách nhiệm truyền dữ liệu, điều hành băng thông ảo, thông tin cước và quản lý tín hiệu kết nối để chuyển tiếp thông điệp qua giao thức S7.

Trong tương lai, các nhà khai thác sẽ tiến hành xây dựng mạng truyền dẫn riêng với chi phí thấp Mạng truyền dẫn sẽ áp dụng công nghệ quang SDH kết hợp với các giải pháp đấu chéo để tối ưu hóa vị trí và hiệu suất truyền tải.

Các dịch vụ cung cấp

Hệ thống thông tin di động toàn quốc của A Telecom sẽ cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu đa dạng dựa trên công nghệ WCDMA, cùng với các dịch vụ giá trị gia tăng (VAS) khác nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường và tối ưu hóa lợi nhuận tài chính Nhà khai thác sẽ triển khai cơ sở hạ tầng mạng IT và mạng di động để hỗ trợ các dịch vụ Để nâng cao tính cạnh tranh, A Telecom sẽ cung cấp dịch vụ khách hàng và dịch vụ cao cấp ngay từ giai đoạn đầu.

 Các dịch vụ cơ bản ban đầu:

- Thoại ơ ản ội ạt, trong nước, quốc t ) c b (n h ế

- Quản lý cuộc ọi (chuyển tiếp g , ch , chờặn , gi cuộc g ) ữ ọi

- Hiển thị hoặc ngăn kh ng hiển s ô thị ố máy chủ ọi g

- Truyền ữ liệu chuyển ạch d m kênh.

 Các dịch vụ tiên tiến bao gồm :

- Dịch vụ thông tin (tin tức, thời tiết, thể thao, th trường ị v.v )

- T n ải ội dung (chuông, hình nền, tr chơò i)

 Các dịch vụ tương lai:

3G CDMA có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ truyền thông đa dạng, đáp ứng nhu cầu thị trường và khai thác tiềm năng của công nghệ Các dịch vụ này bao gồm thoại, video, dữ liệu và nhiều ứng dụng khác, giúp nâng cao trải nghiệm người dùng.

Hệ thống tính cước và chăm sóc khách hàng

Hệ thống tính ước và chăm sóc khách hàng BCCS đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển chiến lược kinh doanh của A Telecom Để đạt được điều này, A Telecom cần xây dựng một hệ thống BCCS đáp ứng đầy đủ các yêu cầu và mục tiêu kinh doanh của họ.

4.7.1 Chức năng hệ thống BCCS

BCCS hỗ trợ linh hoạt trong việc xây dựng cấu trúc dịch vụ và kế hoạch dự án thông qua giao diện thân thiện cho người sử dụng, đồng thời nâng cao khả năng định nghĩa dịch vụ và lập kế hoạch dự án hiệu quả.

Hệ thống BCCS cần được thiết kế trên nền kiến trúc module, cho phép dễ dàng bảo trì và mở rộng Điều này giúp tích hợp linh hoạt với các hệ thống khác, đồng thời hỗ trợ nhiều loại phần cứng khác nhau, mở rộng dải dịch vụ cung cấp đến khách hàng một cách hiệu quả.

 Cung ứng dịch ụ đăng k thuê bao, v ý

 Định á cgi ước cho cuộc ọi g ,

 Phát hành ho đơn cướcá ,

 Quản lý k ế hoạch định gi á cước,

 Quản lý việc thanh toán cước,

 Quản lý thoả thuận roaming,

 Tính cước roaming và thanh toán,

 Định dạng và kiểm tra số liệu cước CDR

Lưu đồ sau mô tả quá trình tính cước:

Hình 4.2 Lưu đồ hoạt động tính cước

4.7.3 Tích hợp các hệ thống thông tin và trung tâm gọi

Khi xử lý cước và chăm sóc khách hàng, nhiều file dữ liệu được tạo ra từ các thành phần mạng khác nhau như CDR, thông tin ngăn chặn gian lận, và số liệu lưu lượng gửi đến BCCS hoặc OMC qua giao thức FTAM trên kết nối X.25 Các phiếu tính cước nóng được gửi định kỳ từ MSC hoặc VLR đến BCCS qua đường X.25 Để hỗ trợ hoạt động khai thác, chăm sóc khách hàng và tính cước, nhà khai thác thiết lập một trung tâm gọi (Contact Center/Call Center), là hệ thống thông tin tích hợp điện thoại - máy tính CTI, cho phép ứng dụng trả lời tự động IVR và phân phối cuộc gọi hiệu quả.

Thu thập số liệu cuộc gọi CDR

Phân loại và đánh giá

Xắp xếp và xử lý các khoản thanh toán

Kiểm soát gian lận và tín dụng

- 113 - động ACD, quản lý và thiết lập giao dịch qua điện thoại giữa nhà khai thác và khách hàng.

Xây dựng hệ thống công nghệ thông tin tích hợp

Để phát triển một mạng thông tin di động hiệu quả, cần thiết phải có một chiến lược xây dựng hệ thống công nghệ thông tin hoàn hảo Hệ thống này không chỉ hỗ trợ triển khai và khai thác mạng mà còn cho phép mở rộng dung lượng mạng một cách hiệu quả trong tương lai.

Hệ thống công nghệ thông tin của nhà khai thác cần đạt được các yêu cầu cơ bản sau:

- Kiến trúc hệ thống cho phép tất cả các thành phần tạo thành một hệ thống hỗ trợ tích hợp

- Cấu hình kỹ thuật cho phép dễ dàng mở rộng về qui mô và chức năng hệ thống

- Có thể sử dụng các giải pháp tình thế để kết hợp các ứng dụng khác đã có sẵn mang lại những lợi ích đặc biệt cho khách hàng

- Hệ thống hỗ trợ kinh doanh

- Hệ thống về cung cấp sản phẩm và nội dung

- Hệ thống thông tin mạng lưới,

- Hệ thống hỗ trợ doanh nghiệp

- Hệ thống mạng máy tính doanh nghiệp LAN, PABX, Intranet, Internet, máy tính…

Vận hành và bảo dưỡng

Nhà khai thác phải sử dụng các biện pháp sau để đảm bảo các thành phần mạng hoạt động tốt

- Trung tâm vận hành và bảo dưỡng mạng OMC với đội ngũ nhân viên đầy đủ sẽ giám sát hoạt động 7x24 giờ từng thành phần mạng

- Dự phòng phần cứng cho tất cả các thành phần mạng quan trọng

- Thực hiện quá trình khôi phục hệ thống, khắc phục lỗi theo 3 mức

- Dự phòng phần mềm và cơ sở dữ liệu

- Chiến lược nâng cấp phần cứng và phần mềm

Công tác vận hành và bảo dưỡng thực hiện:

- Tối ưu hoá và phân tích hiệu năng mạng vô tuyến

- Bảo dưỡng, sửa chữa kỹ thuật

Chuyển vùng quốc tế

Chuyển vùng quốc tế cho phép người dùng di động CDMA tiếp tục sử dụng dịch vụ khi họ ra nước ngoài Nhà khai thác A Telecom cần hợp tác với các nhà khai thác CDMA khác trên thế giới để thiết lập dịch vụ chuyển vùng quốc tế, đảm bảo rằng thuê bao của A khi đi nước ngoài và thuê bao của các nhà khai thác khác đến Việt Nam đều có thể kết nối và sử dụng dịch vụ một cách thuận lợi.

Các quốc gia và vùng lãnh thổ có thể thỏa thuận chuyển đổi trong giai đoạn đầu bao gồm: Úc, Trung Quốc, Hồng Kông, Nhật Bản, New Zealand, Hàn Quốc, Đài Loan, Thái Lan và Mỹ.

Thực tế, chuyển vùng quốc t ế cho phép người dùng CDMA giữa ác c quốc gia còn ạn chế ơn chuyển h h vùng GMS do thị phần toàn c ầu nhỏ ơn h

Đã có nhiều giải pháp và tiêu chuẩn kỹ thuật được phát triển nhằm giảm bớt khó khăn trong việc chuyển vùng, trong đó có giải pháp chuyển vùng giữa công nghệ CDMA và GSM Việc chuyển vùng này được hỗ trợ thông qua các chức năng liên hoạt động và liên vận hành IIF, cùng với sự xuất hiện của các thiết bị di động mới.

- 115 - c ả CDMA v GSM/GPRS v đang được thương mại ho cho phép chuyển à à á vùng toàn ầu c

Các mạng CDMA đang được triển khai mạnh mẽ, trong khi các nhà khai thác GSM cũng có kế hoạch phát triển 3G sử dụng công nghệ WCDMA Điều này cho thấy việc chuyển vùng CDMA trong tương lai sẽ diễn ra thuận lợi.

Mục tiêu quản lý chất lượng dịch vụ

Kinh nghiệm hoạt động trong lĩnh vực thông tin di động quốc tế và Việt Nam cho thấy rằng sự hài lòng của khách hàng luôn gắn liền với chất lượng dịch vụ mạng và chất lượng dịch vụ phải luôn được kiểm tra, đánh giá Cảm nhận của khách hàng về chất lượng dịch vụ cần phải được kiểm soát chặt chẽ và phối hợp với bộ phận dịch vụ khách hàng nhằm đảm bảo rằng chất lượng dịch vụ đáp ứng được mục tiêu đề ra.

C mác ục tiêu chất ượng sau và l biện pháp quản lý được coi l th ng sốà ô quan trọng để đánh giá s h lự ài òng c ủa khách hàng:

 Độ kh ả ụng ủa ịch ụ độ d c d v ( kh ả ụng ủa d c c ác thành ph ần ạng m ):

Nhà khai thác yêu cầu tất cả các thiết bị của nhà cung cấp đều đạt độ khả dụng tối thiểu là 99,995% Điều này có nghĩa là không có bộ phận nào của thiết bị có thể hoạt động không khả dụng phục vụ trong khoảng thời gian 25 phút mỗi năm Ngoài ra, nhà khai thác cũng cần có kế hoạch triển khai các hệ thống dự phòng và phân tán nhằm đảm bảo duy trì hoạt động của hệ thống mạng với độ khả dụng cao.

 Tỉ lệ thi ết l ập cu ộc ọi g CSR và T l ỉ ệ thành công cu ộc ọi g ASR:

Tỷ lệ thành công của các cuộc gọi liên quan chặt chẽ đến mức độ nghẽn mạng của các thiết bị truy cập Tỷ lệ thành công này được xác định bằng khả năng kết nối của khách hàng trong quá trình khôi phục hoặc nhận cuộc gọi giữa hai thuê bao.

Nhà khai thác A Telecom sẽ ph i cố gắng ả đạt chỉ ố CSR v s à ASR cao hơn

Tiêu chuẩn kỹ thuật ô tô ứng dụng đạt 98%, yêu cầu kiểm soát các chỉ số này thông qua việc đo kiểm mạng thường xuyên Việc thực hiện các quy trình vận hành và khắc phục sự cố là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Các vấn đề kỹ thuật khác về triển khai mạng

Để triển khai một mạng thông tin di động mới, cần thực hiện và phối hợp các vấn đề chính liên quan đến quản lý và kiến thức về hệ thống viễn thông công cộng.

- K ế hoạch đánh ố: Kế hoạch đánh số phụ thuộc ào quĩ ố quốc gia v s v s à k ế hoạch phát triển thu bao của nh khai thácê à

- K n mết ối ạng PSTN: k nối giữa mạngết di động CDMA và mạng PSTN c ủa VNPT/ Viettel/ SPT sẽ ựa tr n các ết ối E1 dùng chuẩn áo hiệu ố 7 d ê k n b s

Các vấn đề kỹ thuật và kinh tế trong kết nối giữa các mạng viễn thông được thỏa thuận trực tiếp giữa các doanh nghiệp theo quy định của Bộ Thông tin và Truyền thông Hai bên khai thác phải đạt được một Thỏa thuận kết nối mối cung cấp dịch vụ giữa mạng viễn thông của doanh nghiệp A Telecom và mạng viễn thông của doanh nghiệp B trước khi triển khai kết nối.

Nhà khai thác A cần xin cấp phép sử dụng tài nguyên viễn thông theo quy định của các cơ quan quản lý như Bộ Thông tin và Truyền thông, bao gồm việc đăng ký bảo hiệu SPC, quản lý dải địa chỉ IP bởi VNNIC, và tần số lý số vi ba do Cục Tần số VTĐ quản lý.

- Nhà khai thác cũng phải đăng ký chất ượng ạng l m (do Cục quản lý chất lượng BCVT v CNTT quảnà lý)