Ứng dụng giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số vô tuyến mạng gsm vms

Phân tích, đánh giá hiện trạng cung cấp dịch vụ ạng mMobiFone, xác định nhu cầu, nghiên cứu các giải pháp tăng dung lượng vô tuyến GSM và lựa chọn giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số cho

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HÀ NỘI - 2006

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131455471000000

MỤC LỤC

TrangDanh mục các từ viết tắt

Danh mục các hình vẽ

Danh mục các bảng

Ch ương 1 Phân tích, đánh giá hiện trạng cung cấp dịch vụ ạng m

MobiFone, xác định nhu cầu, nghiên cứu các giải pháp tăng dung

lượng vô tuyến GSM và lựa chọn giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần

số cho mạng GSM/VMS

4

xác định nhu cầu phát tri n dịể ch v t i các khu v c có m t thuê bao ụ ạ ự ậ độ

cao

4

1.2 Nghiên cứu các giải pháp tăng dung lượng vô tuyến GSM và phân

5

dụng tần số MRP cho mạng GSM/VMS

11

Ch ương 2 Phân tích khả ăng thiết bị vô tuyến mạng GSM/VMS n

và lựa ch ọn tham, thông số nâng cao ch ất lượng mạng đáp ứ ng đ ề i u

kiện triển khai MRP

18

triển khai MRP

39

Chương 3 Xây dựng quy trình thự c hi n và các quá trình xem xét, ệ

đ ánh giá i u ch nh h th ng trong quá trình tri n khai MRP đ ề ỉ ệ ố ể

54

3.1 Chuẩn bị triển khai quy họach thiết kế ầ t n số 55

Chương 4 Triển khai giải pháp MRPtrên mạng GSM/VMS, đánh

giá hi ệu qu tri ả ển khai và đề xuấ t h ướng phát triể n ti ếp theo

75

4.5 Đánh giá hiệu quả triển khai MRP và đề xuất hướng phát triển tiếp

theo

87

Phụ lục

Phụ lục 1 Mẫu phiếu yêu cầu thay đổi

Phụ lục 2 Mẫu báo cáo theo dõi kết quả

Phụ lục 3 Phân bổ các ô theo mẫu 4/12 và 3/9

Tài liệu tham khảo

Tóm tắt luận văn

Các từ khóa

Cell load sharing

DL

DTX

Downlink Discontinuous transmission

FH

FLP

Frequency hopping Fractional load planning GSM

Incoming Handover Outgoing Handover Haftrate

IBC

IMSI

Inbuilding coverage solution International Mobile Subscriber Identity

Multireused pattern Mobile Station ISDN Number Mobile Station

Multiplexer OSS

OMC

Operation And Support System Operation Management Center PLMN

PSTN

Public Land Mobile Network Public Switched Telephone Network SDCCH

TRX

Traffic channel Tranceiver

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 3.7 Lưu đồ x lý rơi cuộc gọử i trên kênh TCH 71

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Nhằm đáp ứng yêu cầu phủ sóng và nâng cao dung lượng hệ thống, đảm bảo dịch v cung cấụ p cho khách hàng m ng Mobifone - VMS, đến th i ạ ờ

đ ểi m đầu n m 2006 m ng thông tin di động GSM/VMS phía Nam ã phát ă ạ đtriển tới trên 700 trạm thu phát vô tuyến và 2000 ô Với việc đầu tư cho

mạng lưới, dung lượng hệ thống sẽ được tăng lên nhưng nhà khai thác sẽ

phải đối mặt với vấ đề sao cho vừa phải giải quyết bài toán dung lượng tại n những vùng có mật độ lưu lượng cao v a ph i đảm b o ch t lượng m ng ử ả ả ấ ạtrong đ ềi i kiện dải tần số được cấp phát có giới hạn

Cũng như nhiều nhà khai thác trên thế giới, Công ty Thông tin di động (VMS) phải tìm kiếm nhiều phương án khác nhau nhằm nâng cao dung

lượng mà vẫn đảm bảo chất lượng mạng

Việc triển khai “Ứng dụng gi i pháp đa mẫu sử dụả ng l i t n s cho ạ ầ ốmạng GSM-VMS” là một trong những phương án tối ưu đã giải quyết được vấn đề về dung lượng mà vẫn đảm bảo được chỉ tiêu chất lượng mạng

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã cùng làm việc với các chuyên viên trong đơn vị để tiến hành nghiên cứu lý thuyết, áp dụng vào mạng lưới thực tế của Trung Tâm 2 t i khu v c phía Nam Song song v i ạ ự ớ

việc triển khai, công tác xây dựng các chỉ tiêu đánh giá (KPIs) cũng được thực hiện và đưa vào đánh giá hiệu quả của công tác t i u này trong quá ố ưtrình tinh chỉnh hệ thống

Luận văn bao gồm các chương sau:

Chương 1 Phân tích đánh giá hiện trạng, nghiên cứu các giải pháp tăng cường dung lượng mạng vô tuyến Xem xét và lựa chọn giải pháp Chương

này xem xét đánh giá l i tình hình s dụạ ử ng ph t n s GSM c a các nhà khai ổ ầ ố ủthác GSM và việc phân bố phổ tần cho m ng MobiFone, nhu c u v tăng ạ ầ ề

cường dung lượng mạng để có thể đáp ứng cho sự gia tăng thuê bao cũng như phát triển dịch vụ Từ đ ó cũng xem xét các giải pháp được triển khai để tăng cường dung lượng mạng như: tăng thêm máy thu phát, đặt thêm trạm,

mở rộng ph tầổ n s , tri n khai micro cell, phủ sóng trong các tòa nhà (IBC), ố ểcác giải pháp về phần mềm… Mỗi giải pháp đều có thể được xem xét sử

thuật và phương án được lựa chọn là sử dụng m u a t n s để có th tăng ẫ đ ầ ố ểđược số máy thu phát trên cell mà v n áp ng được yêu c u v ph tầẫ đ ứ ầ ề ổ n s ửdụng, các tiêu chuẩn chất lượng mạng lưới

Chương 2 Phân tích khả nă ng thi t bị mạ ế ng vô tuy n trên h th ng và các ế ệ ố tính nă ng áp ng để tri n khai giải pháp đa m u s đ ứ ể ẫ ử dụ ng l i t n s vô ạ ầ ố tuyến (MRP) tại Tp HCM – Trung Tâm 2 Để có thể tri n khai được gi i ể ảpháp hiệu quả, phải kết hợp xem xét khả năng áp ng c a ph n m m i u đ ứ ủ ầ ề đ ềkhiển tại tổng đài BSC, khả năng đáp ứng của phần cứng trạm thu phát BTS Các tính năng được xem xét đánh giá ở đ ây bao gồm: tính năng nh y tả ần (FH), tính năng truyền gián o n (DTX), tính năđ ạ ng i u khi n công suất đ ề ểđộng của tr m, máy i n tho i,… ây là các tính n ng sẽạ đ ệ ạ đ ă được i u ch nh đ ề ỉtrong quá trình triển khai và góp phần vào việc đảm bảo chất lượng mạng

Để đánh giá hiệu quả việc triển khai, các thông số chỉ tiêu mạng cũng được xem xét bao gồm các chỉ tiêu về cuộc gọi bị rơi, cu c g i b ngh n (trên c ộ ọ ị ẽ ảkênh thoại TCH và báo hiệu SDCCH), t lệỷ chuy n giao thành công c hai ể ảphần vào và ra

Chương 3 Xây dựng quy trình thực hiện và các quá trình xem xét hệ thống

hệ thống khi triển khai thực tế Việc tri n khai gi i pháp a m u s d ng t n ể ả đ ẫ ử ụ ầ

số (MRP ) là một quá trình tối ưu hóa mạng lưới vô tuyến Tại chương này, luận văn trình bày toàn bộ quá trình thực hiện từ bước thu thập d li u đầu ữ ệvào (dữ liệu ô, các thông số mạng, tình tr ng m ng), th c hi n thi t k mẫu ạ ạ ự ệ ế ếtần số, chạy mô phỏng và áp dụng vào mạng Tiếp theo là các quá trình đánh giá và hiệu chỉnh m ng kạ ết hợp với việc tinh chỉnh các tính năng mạng về công suất động Trong quá trình triển khai các chỉ số đ ánh giá (KPI) c ng ũđược xem xét và đánh giá Các quy trình xem xét, xác định l i h th ng để ỗ ệ ố

đảm bảo kiểm soát được các KPI này đã được xây d ng bao g m quy trình ự ồkiểm soát lưu lượng giảm, kiểm soát nghẽn mạch trên kênh TCH và SDCCH, cuộc gọi bị ơ r i, kiểm soát chuyển giao (HO) cũng như ộ m t số công việc cần thực hiện khi kiểm tra thực tế tại trạm

Chương 4 Triển khai giải pháp trên mạng GSM/VMS tạ i Trung Tâm 2 v i ớ

hệ thống thiết bị củ a Ericsson ánh giá hi u qu , xây d ng các tiêu chu n Đ ệ ả ự ẩ

dựng và áp dụng cho mạng MobiFone phía Nam với hệ thống Ericsson trong vùng được xác định Chương này trình bày quá trình thực hiện trong thực tế

từ quá trình thiết kế đến khi áp dụng và cân chỉnh mạng lưới Các tham sốcài đặt cho mạng lưới cũng được xem xét, cân chỉnh và tiêu chuẩn hóa Sau khi triển khai, mạng lưới cũng đã được đánh giá hiệu quả dựa vào các KPI

đã xác định V i m ng lưới sau khi áp d ng, các t n t i c ng được xem xét ớ ạ ụ ồ ạ ũ

đánh giá Nh m đảm b o dung lượng và ch t lượng m ng đến 2010 để ph c ằ ả ấ ạ ụ

vụ sự tăng trưởng c a thuê bao và d ch v sẽủ ị ụ áp d ng trên m ng lu n v n ã ụ ạ ậ ă đ

đề xuất các hướng phát tri n ti p theo và các gi i pháp s phải xem xét áp ể ế ả ẽdụng

Để tập trung trong khi th c hiệự n lu n v n, các ph n lý thuy t nghiên ậ ă ầ ếcứu về kỹ thu t quy ho ch ô (cell planning), quy ho ch l u lượng không ậ ạ ạ ưđược trình bày trong luận v n ă

Tôi xin chân thành cảm n sự giúp đỡ củơ a giáo viên hướng d n ẫPGS.TS Hồ Anh Túy, Lãnh đạo Công ty Thông tin di động và Trung tâm Thông tin di động khu vực 2 cùng các đồng nghiệp đã hỗ trợ cũng nh hợp ưtác giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn này

Dương Quốc Tuấn

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG, XÁC ĐỊNH NHU CẦU, NGHIÊN CỨU CÁC GIẢ I PHÁP T NG DUNG LƯỢNG Ă

VÔ TUYẾN GSM VÀ LỰA CH N GI Ọ ẢI PHÁP ĐA MẪ U S Ử Ụ D NG LẠI TẦN SỐ CHO MẠNG GSM/VMS

1.1 Phân tích, đ ánh giá hi n tr ng cung c p d ch v m ng Mobifone, xác ệ ạ ấ ị ụ ạ định nhu cầ u phát tri n dị ể ch v t i khu v c có m t độ thuê bao cao ụ ạ ự ậ

Trong nh ng nữ ăm qua, mạng thông tin di động GSM phát triển nhanh chóng cả về lượng thuê bao lẫn dung lượng th ai Song song v i vi c phát ọ ớ ệtriển dịch vụ thọai các dịch vụ giá tr gia tăng trên nền công nghệ thế hệ 2.5 ịnhư dịch v chuy n m ch gói vô tuy n kênh chung (GPRS) c ng òi h i m t ụ ể ạ ế ũ đ ỏ ộ

số lượng kênh vô tuyến đủ s c áp ng nhu c u Các nhà khai thác s m đứng ứ đ ứ ầ ớ

trước một quyế định chiến lược làm thế nào để thiết kế phát triển mạng cho t

tương lai để đảm bảo mạng lưới không bị nghẽn mạch lớn và tìm kiếm các giải pháp đáp ứng yêu cầ ău t ng dung lượng nhưng v n đảm b o nâng cao chất ẫ ảlượng mạng và có giá thành hợp lý

Tại Việt Nam hiện nay, phổ tần GSM được phân bổ cho 3 nhà khai thác

với 3 mạng MobiFone, Vinaphone và Viettel Trong dải tần GSM900 phân bổcho mạng MobiFone, nhà khai thác VMS được cấp phép 41 cặp tần số

Với 41 kênh tần số được cấp phép s dụử ng cho m ng MobiFone trên ạtổng số 124 kênh tần số của d i GSM900 s dụả ử ng m u l p l i t n s GSM ẫ ặ ạ ầ ố4/12 thì trung bình sẽ có 3 cặp t n sầ ố trên 1 ô như vậy m i tr m 3 hướng ch ỗ ạ ỉđược cấp trung bình 9 t n s (tương ng 9 nhóm thu phát) V i c u hình 9 ầ ố ứ ớ ấnhóm thu phát cho một trạm việc thiết kế dung lượng mạng vô tuyến đã trở nên rất khó khăn và không còn đủ khả năng ph c v tạụ ụ i khu v c có m t độ ự ậthuê bao cao như Hà nội và Tp HCM hiện tại cũng như trong tương lai Song song với việc nâng cao chất lượng cung cấp dịch vụ thoại mạng MobiFone, việ đc a dạng hóa dịch vụ, đưa các dịch vụ giá tr gia tăng với ị

nhiều tiện ích cung cấp cho khách hàng như: dịch vụ truy cập vô tuyến (WAP), nhắn tin ngắn (SMS), nhắn tin quảng bá (cell broadcast), nhắn tin kèm hình ảnh màu, nhắn tin kèm các file âm thanh, truy c p internet t c độ ậ ốcao đã và đang ngày càng trở nên thực sự hấp d n khách hàng và không th ẫ ểthiếu đối với bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động nào nói chung cũng như mạng MobiFone nói riêng trên l trình ti n lên công nghệ thông tin ộ ế

di động thế hệ th 3 (3G), t o l i thế cạứ ạ ợ nh tranh gi a các nhà khai thác di ữđộng Tuy nhiên, các dịch v này c ng đụ ũ òi h i dung lượng băng thông vô ỏtuyến ngày càng lớn và phải đủ kh năả ng áp ng m t cách hi u qu khi đưa đ ứ ộ ệ ảvào triển khai trên mạng mà không làm ảnh hưởng tới chất lượng của dịch vụ thoại Đây cũng là áp lực yêu cầu nhà khai thác phải có các giải pháp đột phá

1.2 Nghiên cứu các giải pháp tăng dung lượng vô tuyến GSM và phân tích các đ ề i u ki n k ệ ỹ thuật kinh tế để áp dụng các giải pháp

1.2.1 Nghiên cứu các giải pháp tăng dung lượng vô tuyến GSM

Để thực hi n t ng dung lượng vô tuy n cho m ng GSM, có th có m t ệ ă ế ạ ể ộloạt giải pháp phải thực hiện đồng bộ, các giải pháp đó bao gồm:

- Thực hiện tăng cường nhóm thu phát (TRX) cho ô phục vụ tại vùng lưu lượng Đây là giải pháp truyền thống, đơn giản và hiệu quả nh t V i ấ ớcấu hình của thiết bị trạm thu phát sóng, thông thường ta có thể tăng được phần cứng nhóm thu phát trên ô tương ứng với m c ứ độ 4-6TRX Tuy nhiên, phải giải quyết bài toán tần số cho ô mà không ảnh hưởng

đến hệ th ng, gây nhi u cho m ng lưới trong khu vựố ễ ạ c, v n ấ đề này sẽ được giải quy t b i ng dụế ở ứ ng gi i pháp a m u tần số sử dụả đ ẫ ng l i ạ(MRP)

- Phương pháp chia nhỏ ô để đặt thêm trạm Đây cũng là một giải pháp truyền thống và rất hiệu quả, vẫn đang được áp dụng để triển khai tăng cường dung lượng trong các pha phát triển mạng Tuy nhiên, đến m t ộ

lúc các trạm thu phát sóng quá gần nhau (khoảng 400m) thì giải pháp này khó có thể áp dụng vì các hệ thống trạm có thể gây nhiễu lẫn nhau Khi này đòi h i phỏ ải áp dụng một loạt các thao tác như co lại vùng phủ

bằng cách lựa chọn loại ăng ten cho phù hợp, chỉnh ăng ten, đ ều chỉnh icông suất phát,…

- Phương pháp mở dả ầi t n sang ph tầổ n khác Gi i pháp này đang được ả

áp dụng tại Tp HCM Hiện nay, 02 băng được cấp phép là băng GSM900 (41 cặp tần số từ kênh 84 đến 124) và GSM1800 (66 c p t n ặ ầ

số từ kênh 579 đến 644) ây là gi i pháp r t hi u qu và c ng ph i Đ ả ấ ệ ả ũ ảđảm bảo vi c t i u tần số (Dả ầệ ố ư i t n GSM900 t kênh 1 đến 124 ng ừ ứ với tần số kênh lên UL:890-915MHz/ kênh xuống DL:935-960MHz; dải tần GSM1800 từ kênh 512-885 ứng với tần số kênh lên UL:1710- 1875MHz/ Kênh xuống DL:1805-1880MHz)

- Giải pháp lắp đặt thêm trạm công suất nhỏ (microcell): giải pháp này sử dụng loại trạm công suất nhỏ vớ ầi t n s riêng bi t để tăng cường dung ố ệlượng tại các khu vực thường xuyên có nhu cầu rất cao về lưu lượng-mật độ thuê bao cao

- Giải pháp sử dụng ph sóng trong các tòa nhà (Inbuilding solution – ủIBC): triển khai lắp đặt h thống phủ sóng trong các tòa nhà cao tầng sẽ ệđảm bảo tăng cường dung l ng, tăng cường chấượ t lượng ph sóng đặc ủ

biệt tại các tầng hầm, khu vực quá cao bị nhiễ đồng kênh u

- Các giải pháp về phần mềm: sử dụng kênh bán t c, phân chia t i theo ố ạlưu lượng giữa các cell… cũng có thể áp dụng trong một số trường hợp Chi tiết mô tả các giải pháp được xem xét tại phần sau

Cách tìm giải pháp tốt nhất cho mỗi mạng lưới là bắt đầu b ng sự ằnghiên cứu dung lượng, “Nghiên cứu chiến lược dung lượng”, theo biểu đồ chiến lược tăng dung lượng dưới đây tại hình 1.1

1.2.1.1 Thu hẹp bán kính ô:

Phương pháp truyền thống để nâng cao dung lượng mạng trong một khu vực là tạo nên các trạm có bán kính ô nhỏ dần theo th i gian, tuy nhiên ờtới một khoảng cách tới hạn giữa các trạm, mạng sẽ bị ả nh hưởng do nhi u ễ(thực tế tại trung tâm Tp HCM độ cao b trí anten GSM là 24-28m, kho ng ố ảcách giữa các trạm nhỏ ơ h n 400m) do đó các nhà khai thác phải nghĩ đến việc

ứng d ng các gi i pháp khác để nâng cao dung lượng mạng ụ ả

Kế hoạch tần số sẽ hế ứt s c ph c t p khi l p k ho ch cho tr m m i, tr m công ứ ạ ậ ế ạ ạ ớ ạsuất nhỏ và trạm trong nhà MRP kết hợp mẫu tái sử dụng t n s thông d ng ầ ố ụ4/12 cho kênh BCCH với các mẫu có h sốệ tái s dụử ng t n s nh 3/9, 3/6, ầ ố ỏ3/3 MRP cho phép tăng số lượng khối thu phát cho mỗi ô, tr m do ó t ng ạ đ ădung lượng mạng

Sử dụng gi i pháp MRP là giải pháp hữu hiả ệu để nâng hiệu quả sử dụng phổ tần số mà không cần tăng các tr m v i giá thành cao ạ ớ

Đ ểi m gi i h n c a phương pháp này là làm gi m t sốớ ạ ủ ả ỷ tín hi u trên t p ệ ạ

âm C/I do khoảng cách tái sử dụng t n s ng n l i Mu n gi i quy t v n đề ầ ố ắ ạ ố ả ế ấnày cần thiết ph i s dụả ử ng các đặc tính có s n c a h th ng nh i u khi n ẵ ủ ệ ố ư đ ề ểcông suất (power control – PC) cùng với nhảy tần (frequency hopping –FH)

và truyền dẫn gián đ ạo n (Discontinuous transmission - DTX)

Hình 1.1: Biể u đồ chi n lược tăng dung lượng ế

1.2.1.3 Sử ụ d ng trạm công suất nhỏ ạ t i các đ ểi m nóng

Trạm công suất nhỏ được lắp ngoài trời với công suất thấp và ăng ten thấp (5 – 10m so với mặt đường phố) do đó có kích thước phủ sóng nh với ỏbản kính chỉ khoảng 100 – 200m Loại trạm này thích hợp cho vi c thêm ệ

Ứ ng d ng MRP ụ

đ a b ng t n s ă ầ ố (Multi band)

Ứ ng d ng các ụ giải pháp khác (HR)

Tái sử dụng 12

Khoảng cách trạm

<1000m

ứ ng d ng MRP ụ tăng TRX

Nghẽn mạng nhưng không tăng được TRX

Giai đ ạ o n đầu

ứ ng d ng mẫu tái ụ

sử dụng 12

Tăng trạm

dung lượng các đ ểi m có lư ượu l ng tập trung cao như phố kinh doanh, đường phố đ ông người và các khu vực cửa hiệu

1.2.1.4 Sử ụ d ng trạm công suất nhỏ liên tục

Áp dụng MRP cho các trạm công suất nhỏ liên tục nhằm cung cấp tần

số khi số lượng trạm lo i này t ng lên Thông th ng sẽ cầạ ă ườ n kho ng 10 - 16 ảtần số BCCH cho các trạm công suất nhỏ liên tục với 2-4 nhóm thu phát /1 ô 1.2.1.5 Sử dụng đa băng tần số (Multi band)

Tăng số tần s rõ ràng là con đường r t thu n lợi để tăng dung lượng ố ấ ậmạng Nếu tăng tần số trong băng tần khác như GSM1800, dung lượng sẽ được tăng li n b i máy đầu cu i ph n l n hi n nay đều có s dụề ở ố ầ ớ ệ ử ng công ngh ệ

đa b ng t n s , tuy nhiên phương án nàychi phí r t cao ă ầ ố ấ

1.2.1.6 Thiết kế ô trong nhà (IBC)

Thiết kế ô trong nhà cung c p nhà khai thác kh năấ ả ng m rộở ng d ch v ị ụmạng lưới Bằng giải pháp trong nhà, Nhà khai thác có thể cung cấp cho các

tổ chức riêng, các khu vực đặc biệt, các khu nhà đặc biệt vùng phủ sóng và chất lượng cuộc gọi sóng với giá thành hợp lý Đ ềi u này có khả năng t ng ăthêm sự ạ c nh tranh và phân chia thị trường cho nhà khai thác

Ô được thiết kê để cung cấp vùng phủ sóng và chất lượng trong các toà nhà cao tầng, trong các đường h m bằầ ng cách s dụử ng an ten lo i trong nhà ạ

kết hợp với các trạm Hệ thống an ten có thể được gắn trực tiếp với tủ máy của trạm, qua trạm lặp vô tuyến (RF repeater) hoặc trạm lặp cáp quang Kết quả của dịch vụ thiết kế ô trong nhà dựa trên yêu cầu khảo sát, đo kiểm tra 1.2.1.7 Giải pháp truyền dẫn bán tốc (HR)

Với giải pháp “bán tốc”: Về mặt lý thuy t thì có th tăế ể ng g p ôi dung ấ đlượng Khi sử dụng gi i pháp “bán t c” vi c suy gi m ch t lượng v i nhi u ả ố ệ ả ấ ớ ễlân cận ô tăng lên sẽ làm ảnh hưởng đến vấn đề áp dụng kỹ thuật sử dụng l i ạtần số Việc tăng dung lượng cũng còn tuỳ thuộc và thị trường máy đầu cuối

tốc độ kép Và trên hết các nhà khai thác cần phải lưu ý n sđế ự suy giảm của chất lượng mạng lưới

1.2.2 Phân tích các đ ề i u ki n k ệ ỹ thuật và kinh tế để áp dụng các giải pháp

Có nhi u giề ải pháp để nâng cao dung lượng mạng vô tuyến thông tin di động GSM như lắp đặt thêm và thu h p bán kính các ô l n, t ng thêm các ẹ ớ ă

khối thu phát và ứng dụng đa mẫu tái sử dụng t n s MRP, s dụng trạm ô ầ ố ửnhỏ cho các đ ểi m nóng thuê bao, xây dựng mạng có trạm công suất nhỏ liên tục, mở rộng tần số hoặc xây dựng mạng song băng tần số

Đ ềi u quan tr ng là ph i tìm đượọ ả c con đường t i u cho m i m ng lưới ố ư ỗ ạ

để đả m bảo được đ ềi u kiện kinh t và k thu t M i m ng lưới vớ ựế ỹ ậ ỗ ạ i s phân b ổlưu lượng thống nh t, địa lý, thói quen thuê bao và th i gian òi h i gi i pháp ấ ờ đ ỏ ảthống nhất và thích hợp

Các nhà vận hành khai thác mạng GSM có các i u kiện kinh doanh đ ềkhác nhau Một số nhà khai thác của một số nước có phổ ầ t n s vô tuyến ố đ ệi n không giới hạn trong khi đó một số nhà khai thác của nước khác cần phải chia thị trường với nhà vận hành GSM khác Phụ thuộc quyền truy cập phổ tần s ốcác phương pháp khác nhau được nghiên cứu và ng dụứ ng cho vi c nâng cao ệdung lượng mạng vô tuyến GSM

Kết quả của s nghiên c u con đường th ng nh t t p h p m t cách t i ự ứ ố ấ ậ ợ ộ ố

ưu nhi u gi i pháp m rộề ả ở ng dung lượng để cung c p dung lượng m t cách ấ ộbảo đảm cho cả 2 yêu cầu ngắn hạn, dài hạn và giải quy t được các v n đề: ế ấcon đường tốt nhất về kỹ thu t và hiệu quả về giá thành để nâng cao dung ậlượng; các dịch vụ của m ng th hệạ ế 2.5G, tr trước và các d ch v khác nh ả ị ụ ảhưởng thế nào đến dung lượng và chất lượng mạng

1.3 Phân tích các cơ sở kinh k kỹ ế thu t l a ch n gi i pháp a m u s ậ ự ọ ả đ ẫ ử dụng tần số MRP cho mạng GSM/VMS

1.3.1 Nghiên cứu giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số

1.3.1.1 Tái sử ụ d ng tần số

Nhằm đạt được dung lượng cao trong hệ thống mạng tế bào các t n số ầ

sử dụng được tái sử dụng lại Tái sử dụng tần số và xây dựng cấu trúc mạng t ổong là yếu tố chìa khoá cho việc thực hiện một hệ thống dung lượng cao

Mẫu tái sử dụ ng t n s 4/12 là mẫ ầ ố u thường được s dụử ng trên các h ệthống Một mẫu 4/12 lý tưởng bao gồm 3 ô trong một trạm Hướng của an ten lệch nhau 120 độ Mỗi ô sử dụng ng tenna 65 độ k t h p thu phát Có thể sử ă ế ợdụng an ten song cực lệch 45 độ nhằm phân tập và thay thế cho an ten phân tập không gian Hướng an ten lý tưởng theo h ng tướ ới trạm lân cận gần nhất

4 trạm (12 ô) tạo nên mộ đt ài (cluster) như tại hình 1.2 T t c các t n ấ ả ầ

s ố được phép sử dụng được dùng trong m t ài (4 tr m/ 12 ô) Đối v i ài ộ đ ạ ớ đtiếp theo, các tần số nêu trên được lặp lại theo con đường như đ ài thứ nhất Tần số vô tuyến được chia thành 4 nhóm chính A, B, C và D Mỗi nhóm chính được chia thành nhóm phụ A1, A2, A3, B1, B2 Toàn bộ tạo thành 12 nhóm tần số khác nhau Các nhóm tần số khác nhau này được sử dụng trong các ô khác nhau trong một đài (ô đầu tiên sử dụng nhóm A1, ô ti p ếtheo nhóm A2, )

Hình 1.2: Phân bố các ô theo mẫu 4/12

Mẫu này tạo cho kế hoạch tần số với m c nh nhi u đồng kênh, nhi u ứ ỏ ễ ễkênh lân cận tạo nên một hệ thống có chất lượng cao Đa số các mạng lưới thiết kế dựa trên cơ ở mẫu tái sử ụng tần số 4/12 s d

Đối với m ng s dụạ ử ng 41 t n s (ph tầầ ố ổ n 8Mhz) m u 4/12 được phân ẫ

bổ cho kênh quảng bá BCCH và thoại TCH do đó chỉ được 3 khối thu phát cho mỗi ô và chỉ có 5 ô trong đài có 3 nhóm thu phát như theo hình 1.3

Thí dụ số lượng khối thu phát 1 ô theo ph tầổ n được c p khi s dụng ấ ửmẫu 4/12 được nêu tại bảng dưới đây:

Phổ tần cho phép Số ượng khối thu phát trong 1 ô l

đ ềi u ch nh dung lượng m ng vô tuy n ỉ ạ ế

Ứng dụng đa mẫu tái sử dụ ng t n s MRP đố ầ ố i với khu v c có m t ự ậ độdung lượng cao Ứng dụng tái sử dụng t n s vớầ ố i h sốệ tái s dụử ng nh ỏ(khoảng cách tái sử dụng t n s nh ) đồng th i v i vi c k t h p tr m công ầ ố ỏ ờ ớ ệ ế ợ ạsuất nh cho m t con đường thu n ti n để nâng cao dung lượng ỏ ộ ậ ệ

Đa m u tái s d ng t n s sử ụẫ ử ụ ầ ố d ng s đồ nhi u lo i m u tái s d ng t n ơ ề ạ ẫ ử ụ ầ

s ố đồng thời trên mạng lưới, đây là con đường linh hoạt để đạt được việc nâng cao dung lượng

Cơ sở của vi c l a ch n này s dựệ ự ọ ẽ a vào s lượng nhóm thu phát sử ốdụng trung bình trong khu vực sẽ triển khai MRP Nếu s lượng nhóm thu ốphát trung bình đạt đến giới hạn thì giải pháp này khó phát huy hiệu qu ảĐối với m ng s dụạ ử ng 41 t n s (ph tầầ ố ổ n 8Mhz) sau ây là m t thí d đ ộ ụ

s ơ đồ đa mẫu tái sử dụng t n s áp d ng v i m ng có s lượng TRX trung ầ ố ụ ớ ạ ốbình là 3 TRX trên 1 ô Tại kênh phân bổ chứa kênh BCCH (kênh quảng bá), mẫu 4/12 được sử dụng, 02 nhóm thu phát k tiếở ế p ch a tòan kênh th ai ứ ọ(TCH) mẫu sử dụng là 3/9 các nhóm thu phát sau ó, m u s dụỞ đ ẫ ử ng th p ấ

hơn nữa Phân bổ ô theo mẫu 4/12 hay 3/9 được trình bày tại phụ lục 4 C ụthể có thể áp dụng phân bổ như sau:

Kênh BCCH sử ụ d ng mẫu 4/12 – đảm bảo chất lượng BCCH

Hình 1.4: Phân bổ ầ t n s ố theo đ a m ẫu t n s ầ ố MRP

Ứng d ng tái s dụụ ử ng t n s vớầ ố i h sốệ tái s dụử ng nh cho phép s ỏ ửdụng hiệu quả ph tầổ n s và là con đường nhanh chóng để nâng cao dung ốlượng Với ứng dụng đa mẫu sử dụng t n s không yêu c u t ng ph tầầ ố ầ ă ổ n s , ố

sử dụng lo i máy đầu cu i MS mớạ ố i ho c l p đặt thêm tr m m i mà ch cần ặ ắ ạ ớ ỉtăng thêm số khối thu phát vào ô đang khai thác

Tại các khu vực sử dụng tr m công su t nh có th giành các t n s ạ ấ ỏ ể ầ ốriêng cho trạm b ng vi c s d ng tái s d ng t n s sát cho các ô thường ằ ệ ử ụ ử ụ ầ ố

Mẫu MRP kết hợp với nhảy tần, truyền dẫn gián đ ạn, và đ ều khiển o icông suất nhằm chia đều và giảm nhiễu một cách nhỏ nhất

Ưu vi t c a phương pháp MRP là chuy n mộệ ủ ể t cách m m d o t i tái s ề ẻ ớ ửdụng tần số hệ số nh và thích h p cho m ng lưới phân bổ lưu lượng không ỏ ợ ạđều, thí dụ ố s lượng các kh i thu phát khác nhau t i m i ô ố ạ ỗ

9

12

Patch

Xây dựng mạng ô có bán kính nhỏ: trong quy hoạch ô, khoảng cách

1000m giữa 2 trạm không phải là giới hạn thấp nhất mà còn có khả ă n ng giảm xuống Một đ ềi u cần cân nhắc nếu khoảng cách trạm nhỏ nhất bị khống chế bởi khoảng cách giữa các ô sử dụng cùng tần số (ô đồng kênh)

Ô có bán kính nhỏ cung c p vùng phấ ủ sóng tốt cho trong nhà Một mạng được thiết kế tốt là đ ềi u tiện lợi cho con đường sử dụng tái s dụử ng t n ầ

số sát cho việc tăng dung lượng Cần thiết phải quy hoạch mạng cẩn thận và tối ưu hoá mạng đối với mạng lưới có khoảng cách 2 trạm ngắn nhằm đạt được ưu vi t c a s đồ tái s dụệ ủ ơ ử ng t n s sát Các y u t nh cấu trúc thành ầ ố ế ố ưphố, vị trí các ô, độ cao của trạm và góc nghiêng an ten ảnh h ng tưở ới khoảng cách nhỏ nhất của 2 trạm

Triển khai MRP đa m u tái s dụẫ ử ng t n s là m t mô hình k t h p tái ầ ố ộ ế ợ

sử dụng t n s sóng mang kênh BCCH theo m u có h s tái s dụầ ố ẫ ệ ố ử ng v a v i ừ ớtái sử ụ d ng có hệ ố s nhỏ ầ t n số sóng mang kênh TCH MRP được sử ụ d ng với

hệ số tái sử dụng trung bình xuống tới 7.5 Tái sử ụ d ng trung bình với khoảng cách hẹp, hệ số tái s dụử ng nh sẽỏ cho phép s dụử ng nhi u kh i thu phát cho ề ốmột ô loại thường và cho phép nhiều tần số kênh BCCH cho loại nhỏ Giải pháp MRP luôn luôn kết hợp với phương pháp nhảy tần, truyền dẫn gián đ ạo n DTX và đ ềi u khiển công suất nhằm giảm nhiễu

Thiết kế tần số sóng mang kênh BCCH: Tần số sóng mang kênh BCCH

được ấn định b ng riêng và không s d ng cho kênh TCH trên toàn mạng ă ử ụTái sử dụng t n s BCCH s được s dụầ ố ẽ ử ng kho ng cách v a Tái s ả ừ ửdụng tần số mẫu 12 là m u đạt k t qu t t B ng t n s thi t k cho BCCH có ẫ ế ả ố ả ầ ố ế ếkhả năng được s dụử ng trong m t th i gian dài không c n thiếộ ờ ầ t ph i thay đổi ảThiết kế tần số BCCH phải được th c hi n t m do t n s này óng vai trò r t ự ệ ỷ ỉ ầ ố đ ấquan trọng trong th tụ ựủ c l a ch n ô c a máy di độọ ủ ng u cu i MS c ng nh đầ ố ũ ưtrong việc thực hiện chuyển giao handover

1 Phân bổ ầ t n số

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

2 Chia thành các băng

BCCH macro TCH group 1 TCH 2 TCH 3 BCCH micro

3 Phân bổ ầ t n số vào cell

Tần số cho macrocell

BCCH microcell

Hình 1.5: Phân bổ ph ổ ầ t n theo đa m u t ẫ ầ n s ố MRP cho các loại ô

Thiết kế tần s sóng mang kênh TCH: S đầu t tỷ mỉố ự ư để thi t k kế ế ếhoạch tần số BCCH được bù lại cho việc thiết kế kế ho ch t n s TCH Kênh ạ ầ ốTCH có khả ă n ng sử ụ d ng đ ềi u khiển công suất và truyền dẫn gián đ ạo n Nhiều mẫu sử dụng t i t n s được ng d ng trong MRP Ví d nếu ta ạ ầ ố ứ ụ ụ

sử dụng phương án MRP theo mẫu A/B/C/D – 12/8/7/4

- Một số ô có 2 khối thu phát việc nhảy tần có tác dụng nhỏ nhưng khối thu phát thứ hai sử dụng mẫu không quá gần do đó không bị tăng nhiễu Việc xem xét lựa chọn mỗi mẫu tái sử dụng trong a m u tái s dụng: đ ẫ ửphụ thuộc vào sự phân bổ khối thu phát trên mạng Nguyên lý cài răng lược

có thể được áp dụng có lợi cho việc lựa chọn các mẫu tái sử dụng t n s khác ầ ốnhau Cụ thể khi phân bổ ẫ đ m u a tần số ứ, ng với thống kê số lượng ô ta có:

- Kênh BCCH: tái sử dụng tần số 12 đến 14 tần số

- Trường hợp chỉ có 2 khối thu phát có thể sử dụng mẫu 12/8 hoặc 12/9

- Trường hợp đa số ô có 2 và một số có 3 khối thu phát có thể sử dụng 12/8/5, khối thứ 3 không nên sử ụ d ng hệ ố s tái sử ụ d ng nh h n do tăng ỏ ơích nhảy tần đối v i 3 khối thu phát không cao (khoảng 3dB) Trường ớhợp đa số ô có 3 và một số có 2 khối thu phát có thể sử dụng m u ẫ12/8/7, khối thứ 3 nên sử ụ d ng hệ ố s tái sử ụ d ng lớn gần bằng th 2 ứ

- Trường hợp đa số ô có 3 và một số có 4 khối thu phát có thể sử dụng 12/8/7/4, nhảy tần đối với 4 khối thu phát cao

Quá trình thiết kế tần s MRP được thi t k theo l p này t i l p khác ố ế ế ớ ớ ớThí dụ MRP 12/8/7/4 được thiết kế nhóm tần số 12 riêng cho kênh BCCH sau

đó thi t k tớế ế i 8 t n s giành cho TRX th 2 và ti p tục như thể cho đến các ầ ố ứ ếTRX khác của từng ô

1.3.2 Lựa chọn giải pháp đa mẫu sử dụ ng l i t n s MRP cho ạ ầ ố mạng GSM/VMS

Căn cứ việc phân tích trên v các gi i pháp nâng cao dung lượng m ng, ề ả ạkết quả so sánh khả năng nâng cao dung lượng và giá thành c a t ng gi i ủ ừ ả

pháp theo biểu đồ hình 1.5 (nguồn từ VMS-MobiFone)

Có nhi u phề ương pháp để nâng cao dung lượng mạng vô tuyến GSM như đ ã trình bày phần trên, tuỳ theo mật độ thuê bao, ch t lượng, cường độ ấphủ sóng của mỗi vùng mà ta áp dụng các phương pháp cho phù hợp với yêu

cầu MRP là một trong những giải pháp tăng dung lượng mạng vô tuyến (thông qua việc tăng khối thu phát) bằng cách tố ưi u sử dụng l i t n s trong ạ ầ ốkhi không cần thêm trạm mới hoặc tại những vị trí các trạm quá gần nhau không thể thêm trạm

0 1 2 3 4 5 6

Dua

lba n

d

MRP

Hiện nay, mạng thông tin di động MobiFone của Công ty thông tin di động (VMS) mà nhất là t i nh ng n i có mật độ thuê bao lớn như Tp Hồ ạ ữ ơChí Minh và một số thành phố ớ l n khác có nhu cầu rất bức bách trong việc

ứng d ng gi i pháp MRP khi s lượng thuê bao ngày càng tăng mà tài ụ ả ốnguyên tần số vô tuyến là hữu hạn Với nh ng đặc tính u vi t nh ã nói ữ ư ệ ư đ ởtrên, giải pháp MRP là một phương pháp có khả năng ng d ng cao đối ứ ụmạng thông tin di động MobiFone sử dụng thi t b tiên ti n c a các hãng ế ị ế ủnhư Ericsson và Alcatel

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG THIẾT BỊ VÔ TUYẾN MẠNG GSM/VMS VÀ LỰ A CH N THAM, THÔNG SỐ NÂNG CAO CHẤT Ọ

L ƯỢNG MẠNG ĐÁP ỨNG Đ ỀU KIỆN TRIỂN KHAI MRP I

Tính đến 2006, mạng vô tuyến MobiFone khu vực 2 bao gồm 02 lọai thiết bị của các hãng Ericsson và Alcatel L ai thi t b củọ ế ị a hãng Ericsson t p ậtrung tại khu vực Tp HCM là vùng có lưu lượng cao và cũng là vùng sẽ triển khai MRP Riêng Alcatel tập trung tại khu vực miề Đn ông và sẽ là vùng lưu lượng cao trong thời gian tới nên sẽ được xem xét sau V i phân vùng thiế ịớ t b như trên, luận văn sẽ tập trung nhiều vào tính năng của thi t b Ericsson trong ế ịviệc đáp ứng các yêu cầu khi triển khai MRP c ng nh xây dựũ ư ng xem xét h ệthống đánh giá, các tham số đ ề i u chỉnh theo hệ ố th ng Ericsson

Ứng v i m i tham s củớ ỗ ố a ô t i thi t b Ericsson, ta có th có tham số ạ ế ị ểtương đương đối với Alcatel và khi tri n khai h th ng ta c ng s i u chỉnh ể ệ ố ũ ẽ đ ềvới mức độ tương ứng tại phân vùng Alcatel

2.1 Khả ă n ng thiết bị vô tuyến GSM/VMS đối với việc triển khai MRP

Thiết bị vô tuyến mạng MobiFone hiện nay đáp ứng các chức năng chính như chức năng nh y tả ần, truyền dẫn gián đ ạo n và đ ềi u khiển công suất động (trạm - BPC, máy đ ệi n thoại - MPC) cần được ng dụng đối với việc ứtriển khai đa mẫu sử dụng lại tần số MRP

2.1.1 Khả ă n ng ng dụng nhảy tần (FH – Frequency hopping) ứ

Nhảy tần có nghĩa là nhiều tần số được sử dụng để truy n d n tho i, s ề ẫ ạ ố

liệu trên mộ đường kết nối Mỗi cụm khung TDMA (burst) được phát trên t một tần số ố c định nhưng tần số thay đổi giữa các cụm

Mục đích chính của nhảy tần để giảm phụ thuộc tần số vào giao diện không gian Nhảy t n tầ ạo cho đường truyền có kh năả ng cao ch ng l i pha ố ạ

đinh a đường và nhi u đồng kênh N u s dụđ ễ ế ử ng MRP, nh y t n là m t ch c ả ầ ộ ứnăng rất cần thiết

Khi sử ụ d ng nhảy tần, có 3 ảnh hưởng tích cực sau:

- Nhảy t n cầ ắt nhiễu đồng kênh liên tục thành các đ ạo n nhiễu đơn làm giảm nhiễu

- Nhảy tần trải các c m méo làm cho nó xuất hiện không liên tục làm ụtăng khả năng s a l i i u này làm cho máy di động đầu cu i MS đối phó ử ỗ Đ ề ốvới trường hợp tỷ số tín hiệu trên nhiễu C/I thấp

- Pha đinh đa đường ph thu c vào t n s N u máy i n tho i s d ng ụ ộ ầ ố ế đ ệ ạ ử ụ

nhảy tần sẽ chị ảnh hưởng pha đinh đa đường ít hơn trường hợp nằm cố định u trên một cụm Trường hợp này gọi là phân tập tần số

Lợi ích của nhảy tần được tăng lên nếu số tần s sử dụố ng trong chu i ỗnhảy t n tầ ăng, do đó nên sử ụ d ng 3 tần số trở lên

Có 2 loại nhảy tần là nhả ần băng cy t ơ ở s và nhả ần đồy t ng bộ

- Nhảy tần băng cơ sở (baseband hopping) được định ngh a: m i kh i ĩ ỗ ốphát phát trên một tần số cố định, d li u được g i t các c m khác nhau t i ữ ệ ử ừ ụ ớcác khối phát khác nhau Tần số kênh BCCH được đưa vào chuỗi nhảy t n ầNhảy tần băng cơ sở được s dụử ng trong m ng lưới v i các b ghép d ng l c ạ ớ ộ ạ ọ(filter combiner) hoặc ghép dạng lai (hybrid combiner) Để hiệu quả nên sử dụng nhảy tần băng cơ sở từ 3TRX trở lên

- Nhảy tần đồng bộ (synthesize hopping): các khối phát thay đổi tần số đối vớ ừi t ng cụm do ó có kh năđ ả ng s dụử ng nhi u t n số hơề ầ n s kh i thu ố ốphát trên một ô Với những ô có 2 TRX vẫn có thể sử dụng nh y t n cho ả ầnhiều hơn 2 tần số Tuy nhiên nhảy tầ đồng bộ yêu cần u b ghép d ng lai ộ ạ

Ứng v i a m u t n s MRP 12/8/7/4, nh y t n b ng c s sẽ ựớ đ ẫ ầ ố ả ầ ă ơ ở th c hi n ệtrên 4 khối thu phát Khối thu phát thứ 4 trong trường hợp này sử dụng m u ẫ

có hệ số tái sử dụng r t nh nh ng do nh y t n trên các kh i thu phát khác ấ ỏ ư ả ầ ố

của ô sẽ được tăng phân tập và giảm nhiễu

Khối thu sẽ bị nhi u b i các kh i phát khác nhau cho m i c m T số ễ ở ố ỗ ụ ỷtín hệu trên nhiễu thay đổi cho mỗi cụm nhưng chấ ượng của đường truyền t ldẫn chỉ phụ thuộc vào giá trị tỷ số tín hiệu trên nhiễu C/I trung bình

Giá trị trung bình sẽ không bị thay đổi bất thường như C/I của cụm riêng do đó rất ít máy di động u cuối hoàn toàn bị C/I kém hoặc hoàn toàn đầ

có C/I tốt

2.1.2 Truyền dẫn gián đ ạ o n DTX

Truyền dẫn gián đ ạo n (DTX) tạo nên khả năng t t kh i phát c a BTS ắ ố ủ

và MS khi cuộ đc àm thoại đến đ ạo n nghỉ Mục đích là làm giảm nhiễu mạng

và kéo dài thời gian nguồn máy đầu cuối MS và BTS DTX cần sử dụng t i ạkhu vực có độ nhiễu cao được sử ụ d ng có hiệu quả cùng với nhả ần y t

Trong quá trình đàm thoại mỗi thành viên cu c tho i thông thường s ộ ạ ẽyên lặng khoảng >50% thời gian Tổng công suất phát giảm kéo theo tổng nhiễu sẽ giảm khoảng 3dB vào thời đ ểi m đó Cùng với việc tắt khối phát nếu không gửi thông tin, công suất tiêu thụ nguồn của MS cũng sẽ ảm, tiết kiệm ginăng lượng tiêu thụ làm tăng thời gian đàm thoại

2.1.3 Đ ề i u khiển công suất phát

Chức năng đ ềi u khiển công suất phát cho phép BSC đ ềi u chỉnh công suất phát BTS và MS là giảm nhiễu và giảm tiêu thụ ngu n BTS, MS i u ồ Đ ềkhiển công suất phát cần sử dụng t i khu v c có độ nhi u cao được s dụng ạ ự ễ ử

có hiệu quả cùng với nhả ần y t

MS gần trạm phát thông thường có ch t lấ ượng thoạ ốt do tín hiệu cao i t

và nhiễu đồng kênh thấp (C/I lớn) MS xa trạm phát và gần đường ranh giới

giữa các ô sẽ có tín hiệu thấp và nhiễ đồng kênh cao (C/I thấp) Mục tiêu của u chức năng đ ềi u khiển công suất là giảm công suất phát khối phát đối với

nh ng ữ đường có C/I tốt Đ ềi u này làm cho công suất phát giảm và nhiễu gi m ảtạo nên chất lượng tốt hơn cho một số MS có tỷ số C/I thấp

Thuật toán đ ềi u khiển công suất sử dụng thông tin tín hiệu thu được gửi tới BSC trong bản tin đo Trong trường hợp tín hiệu cao vượt quá tín hiệu mong muốn, khối thu sẽ giảm công suất để đạt được tín hiệu thu mong muốn

Đ ềi u khi n công su t đặt ch t lượng lên hàng đầu khi tính toán để sử ể ấ ấdụng công suất phát

Những đường truyền do nguyên nhân nào đó có chất lượng kém mặc dù tín hiệu thu cao hơn ngưỡng mong muốn sẽ không được giảm công suất phát

mà được tăng công suất phát cho đến lúc chất lượng cuộc gọi nâng lên Công suất phát kh i phát tăng không vượt quá công suất thiết kế cho ô ố

Đ ềi u khi n công su t được th c hi n c 2 phía tr m và máy i n thoại ể ấ ự ệ ả ạ đ ệ2.1.3.1 Đ ềi u khiển công suất máy đầu cuối (Dynamic MS power control):

Công suất phát của MS có thể được i u chỉnh khi đang thực hi n cuđ ề ệ ộc

gọi theo sự đ ều khiển của hệ thống (BSC) Đ ều đó có nghĩa là hệ thống sẽ ra i i

lệnh cho MS đ ều chỉnh công suất phát của nó khi MS tiến gần đến trạm BTS i

và ngay lập tức công suất phát của MS giảm xuống mức phù hợp do đó tín hiệu thu tại BTS sẽ trở nên tốt hơn và mức nhiểu tại các ô khác cũng sẽ ả gi m Ngược lại nếu MS chuyển động xa dần trạm BTS tín hiệu thu trạm BTS trở nên yếu dần thì khi đó công suất phát của MS lại được hệ thống i u chỉnh đ ềtăng lên

Đ ềi u khi n công su t MS có 3 m c ích nh sau: ể ấ ụ đ ư

Tránh quá tải m ức tín hiệu thu tạ i tr ạm BTS: sẽ có nh ng vấn đề nảy ữsinh khi MS tiến đến g n BTS mà vẫn giữ nguyên công suất phát tố đầ i a (thông thường là +33 dBm) Trong trường hợp này tín hiệu thu ở BTS sẽ trở nên bão hoà, độ nhậy của tín hiệu thu bị giảm xuống và khi đó chất lượng của

cu c ộ đàm thoại sẽ bị ả nh hưởng và trong m t s trường h p đặc bi t, các ộ ố ợ ệtimeslots trên kênh tần số vô tuyến sẽ bị ả nh hưởng x u Để tránh các nh ấ ả

hưởng xấu này xảy ra, hệ thống cho phép ứng dụng tính năng đ ều chỉnh công isuất phát của MS một cách linh động Nói tóm lại với tính năng này hệ thống

s iẽ đ ều chỉnh công suất phát của MS ở mức phù h p để đảm b o r ng tr m ợ ả ằ ạBTS luôn luôn nhận được tín hiệu phát của MS có cường độ phù hợp nhất tránh các ảnh h ng xưở ấu đến ch t lượng dịấ ch v củụ a m ng ạ

Tăng tỉ số C/I trên đường lên: Việc giảm công suất phát của MS xuống

mức ngưỡng cho phép khi MS chuyển động tới gần trạm BTS còn có tác dụng làm giảm t p âm nhiạ ễu trên đường vô tuyến (tăng tỉ số C/I) cho các tr m lân ạcận

Giảm mức tiêu thụ nguồn của MS: những th hệế máy đầu cu i (MS) ốloại nhỏ càng ngày càng trở nên ph bi n và được ưa chuộng trên thị trường ổ ếViệc hệ thống có thể đ ề i u chỉnh được công suất phát của MS hợp lý theo các khoảng cách khác nhau từ MS tới BTS cách sẽ làm giảm đáng kể công suất tiêu thụ nguồn của máy đầu cuối Do đó với tính năng này, mạng lưới có thể

hỗ trợ các nhà sản xuất máy đầu cuối đưa ra các loại pin nguồn không những

có kích thước nhỏ nhẹ mà còn có thể tăng th i gian àm tho i và k t qu là ờ đ ạ ế ảkhách hàng sẽ có những chiế đ ệc i n thoạ đi i động hết sức nhỏ nhẹ tiêu thụ nguồn ít khi sử dụng d ch vụ ạng GSM ị m

Hình 2.1: Vùng đ ề i u chỉnh công suất phát của MS trong một ô

Vùng không iđ ều chỉnh

Hình 2.2 Đ ề i u chỉnh công suất phát theo suy hao đường truyền

Hình 2.3 Cường độ tín hiệu thu tại BTS theo suy hao đường truyền

Vùng đ ề i u chỉnh công suất MS trong một ô: mụ đc ích c a vi c i u ủ ệ đ ềchỉnh công suất phát của MS là đảm bảo cường độ tín hiệ ở mức thu phù hợp u

tại BTS Tuy nhiên, đ ều chỉnh công suất phát củi a MS ch có th th c hi n ỉ ể ự ệtheo vùng cho phép để tránh cuộc gọi bị ơ r i (hình 2.1)

Vùng này tương ứng với mức phát nhỏ nhất và mức phát l n nhất mà ớ

MS có thể thực hiện được i u ó có nghĩa là ngoài vùng đ ềĐ ề đ i u chỉnh này MS

Công suất phát

của MS

Suy hao đường truyền

Suy hao đường truyền

Giá trị phù

chỉnh

sẽ không thể giảm mức phát xuống thấp hơn mức phát nhỏ nhất của nó khi

MS tiến gần đến trạm BTS và ngược lại nó cũng không thể phát ở mức cao hơn mức phát lớn nhất của nó khi MS rời xa trạm BTS

Trong khi MS đang thực hiện cuộc gọi, trạm BTS sẽ thực hiện các phép đo

cường độ và chất lượng tín hiệu trên đường lên Các phép đo này sẽ được MS gửi và lưu giữ tại BSC Các giá trị của các phép o này sẽ được BSC sử ụđ d ng

để tính toán mức công su t phát phù h p mớ ủấ ợ i c a MS trong vùng i u chỉnh đ ề

Thuật toán sử dụ ng trong i u khi n công su t động Chứ đ ề ể ấ c n ng i u ă đ ềkhiển công suất phát của MS được thực hiện trong tất cả các trường hợp khi

mà MS có sự chiếm kênh TCH hay SDCCH

MS sẽ thực hiện thay đổi công suất phát trong mỗi khoảng khung TDMA thứ 13 tương đương với 8 lần giai đ ạo n SACCH Ở mỗ ầ đ ềi l n i u

chỉnh MS sẽ thực hiện đ ềi u chỉnh 2dB, đ ềi u đó có nghĩa là mứ đ ềc i u chỉnh tối

đa là 8 x 2dB = 16dB

Bảng mô tả dưới đây th hi n các lo i giá tr o được s dụng trong ể ệ ạ ị đ ửthuật toán đ ềi u khiển công suất MS động Nh ng giá tr này được thiế ậữ ị t l p và lưu giữ tại BSC và tiến hành đo bởi MS hoặc trạm BTS

Dữ liệu đo Thực hiện đo bởi

Mức công suất sử dụng b i ở

máy đầu cuối

MS

Truyền gián đọan (DTX) có

hay không được sử dụng b i ở

máy đầu cuối

MS

Thuật toán đ ềi u chỉnh công suất MS động bao gồm 3 giai đ ạo n:

Quá trình chuẩn bị thực hiện các phép đ o trên h th ng BSC: Trong kết ệ ố

quả đ o, MS th c hiện gửi các thông tin về việc chức năng phát gián đọan ự

(DTX) có được sử dụng hay không trong các giai o n th c hi n phép o đ ạ ự ệ đThông tin này sẽ được BSC sử dụng để quy t định xem các phép o trên ế đđường lên sẽ được thực hi n theo ch độ FULL hay SUB (các thông tin o có ệ ế đ

thể bao gồm mức thu RXLev, chất lượng thu RxQual…)

Khi một cuộc gọi được thực hiện chuyển giao từ ộ m t ô mà trên đường lên có kích hoạt DTX, MS sẽ tiếp tục sử dụng DTX ô m i Ở ô mới này ở ớthuật toán đ ềi u khiển công suất MS động không xác định được rằng MS có

đang s dụử ng DTX hay không Do ó thu t toán này c ng không xác định đ ậ ũđược phải th c hi n các phép o trên ự ệ đ đường lên theo chế độ FULL hay SUB.

Nói chung, các phép đo theo ch độ FULL sẽế được s dụử ng ô mà khi ó ở đchức năng DTX của MS được kích hoạt Tuy nhiên, trong một khoảng thời gian nhất định nào đó sau khi thu t toán i u khi n công su t MS động được ậ đ ề ể ấ

khởi tạ ở ô mới thì các phép đo trên đường lên sẽ được thực hiện theo chế độ o

SUB Khoảng th i gian này được n định b i tham s DTXFUL ờ ấ ở ố

Với các thông tin mà MS gửi lên trong các bản tin đo về mức công suất phát mà MS sử dụng, tr m BTS s gộạ ẽ p các b n tin này cùng v i các k t qu ả ớ ế ảcác phép đo về cường độ và chất lượng tín hiệu trên đường lên để gửi v ềBSC

Nếu một kết quả đo bị thiếu (vì lý nào đó mà BSC không nhận được các bản tin đo của MS) , thì các phép đo về cường độ và chất lượng tín hi u ệthiếu sẽ được ước định theo kết quả đ o được nhận lại trong lần tiếp theo Các giá trị về cường độ tín hiệu b mấị t mát này s được đặt ở mứẽ c th p nh t c a ấ ấ ủ

một trong các giá trị nhận được trước và sau khi bị mất một số các kết quả đo Các giá trị về ch t lượng tín hi u b mấấ ệ ị t mát s được đặt mứẽ ở c cao nh t c a ấ ủmột trong các giá trị nhận được trước và sau khi mất mộ ốt s các k t qu o ế ả đ

Nếu các thông tin về mức công su t phát s dụấ ử ng MS b thi u trong ở ị ế

kết quả đo, các giá trị thiếu này cũng sẽ được ướ định Các giá trị này sẽc được ước định phụ thu c vào vi c có bao nhiêu giá tr trên b m t ộ ệ ị ị ấ

Thông thường, tất cả các giá trị ước định được thực hiện nhằm tránh

đưa ra một m c công su t phát quá th p có th d n n làm rớứ ấ ấ ể ẫ đế t cu c g i ộ ọ

Thực hiện lọ c các phép o: Suy hao đường truyề đ n và cường độ tín hi u ệđược tiến hành l c t i BSC Nó được th c hi n v i m c ích đạt ọ ạ ự ệ ớ ụ đ được đ ềi u

ki n n ệ ổ định cho một dãy giá trị rộng c a các kho ng cách i u ch nh Suy ủ ả đ ề ỉhao đường truyền cho mỗi yêu cầu thực hiện phép đo được tính toán dựa trên cường độ tín hiệu nh n được t i BTS và công su t phát được sử ụậ ạ ấ d ng bởi MS Các giá trị suy hao đường truyền được lọc liên tục trên một khoảng thời gian

nhất định Khoảng thời gian này được đặt bởi tham số INILEN cho chế độ

khởi tạo và tham số SSLEN cho ch độ tĩnh ế

Tính toán mức công suất phát: Một mức công suất phát mới của MS

được tính toán cho mỗi giai o n SACCH M c công suất phát là một giá trị đ ạ ứthuần tính theo dBm

Sự tính toán mức công suất phát của MS được thực hiện trong hai bước Đầu tiên, một trạng thái không bị cưỡng bứ đ ềc i u ch nh được tính toán ỉsau đó các trạng thái cưỡng bức đ ềi u chỉnh nào đó được áp dụng cho MS trước khi mức công suất cuối cùng do hệ thống tính toán được gửi tới MS Khả năng công su t phát c a MS ph thu c vào l p công suất phát của MS ấ ủ ụ ộ ớMức công suất pháp thấp nhất cho phép đối với một MS thuộc hệ GSM là 13 dBm (đối với t t cấ ả các lớp)

Theo hệ thống tham số ô của Ericsson, khoảng đ ềi u chỉnh úng phụ đthuộc vào các trạng thái cưỡng bức đề cập trên dây và kho ng i u ch nh t ả đ ề ỉ ừ

mức MSTXPWR này xuống một trong hai mức thấp nhất như hình 2.4 Mức

thấp nhất nào sẽ được sử dụng phụ thuộc vào cường độ tín hiệu nhậ được tại n

trạm BTS PWRDYN là dãy giá trị động thực hiện đ ềđể i u chỉnh

Lưu ý rằng: MSTXPWR có thể thấp hơn mức công suất phát lớn nhất của MS và dãy giá trị cho phép bởi PWRDYN có thể thấp hơn khả năng phát

của MS

Hình 2.4 Dãy giá trị động của quá trình đ ề i u chỉnh MS

Trạng thái cưỡng bức bao gồm:

Giới hạn dãy giá trị công suất động Đây là giới hạn được áp dụng nếu như

mức công suất phát ở trạng thái không cưỡng bức nằm ngoài dãy giá trị động được đưa ra bởi PWRDYN Khi ó có hai trường h p có th x y ra: đ ợ ể ả

Nếu như mức công su t phát ấ ở trạng thái không cưỡng b c l n h n ứ ớ ơ

MSTXPWR (hình 2.4 ) thì mức công su t phát được đặt mức tương đương ấ ở

MSTXPWR Mặt khác n u m c công su t phát tr ng thái không cưỡng b c ế ứ ấ ở ạ ứnhỏ hơn MSTXPWR - PWRDYN (hình 2.4) thì khi ó m t m c công suất đ ộ ứphát mới sẽ được tính toán Đ ềi u này được thực hiện giống như mức công

Khả năng của MS theo

lớp CS phát

PWRDYN

Công suất phát của MS

Công suất phát lớn nhất theo lớp công suất của MS

MSTXPWR

MSTXPWR- PWRDYN

Mức công suất phát thấp nhất

có thể

suất phát ở trạng thái không cưỡng bức với SSDYN tương ứng c ng độ tín ườ

hiệu mong muốn nhậ được tại trạm BTS Mức công suất phát mới chỉ được n

sử dụng n u nh nó là m c công suất phát cho phép ở chế độ bình thường, ế ư ứhay nói cách khác mức công suất phát cho phép ở chế độ bình thường được sử dụng, cụ thể:

Công suất yêu cầu = min(MSTXPWR - PWRDYN, SSDYN + suy hao)

Ý tưởng thực hi n i u ch nh theo SSDYN là nh m mang l i s i u ch nh ệ đ ề ỉ ằ ạ ự đ ề ỉ

một cách hiệu quả hơn khi thực hiện đ ều chỉnh i

Giới hạn độ lớ n bước công su t: Sự ấ thay đổi l n nh t cho phép c a m c ớ ấ ủ ứ

đ ềi u ch nh công su t c a MS là 16 dB trong một giai đ ạỉ ấ ủ o n SACCH, đây là giá trị mức thay đổi công su t l n nh t để tăấ ớ ấ ng ho c gi m khi th c hi n i u ặ ả ự ệ đ ềchỉnh

Giới hạn độ lớ n bước i u ch nh xu ng: Đây là một hằng số chất lượng đ ề ỉ ố

Thông thường, 16 dB là giá trị thay đổi lớn nhất hay là độ là độ lớn bước thay

đổi trong một giai o n SACCH Gi i h n này cho phép nh đ ạ ớ ạ đị độ lớn bước

đ ềi u ch nh xu ng m t giá trị ấỉ ố ộ th p h n i u ó có ngh a là nó có th ng n c n ơ Đ ề đ ĩ ể ă ả

mức đ ểu chỉnh xuống quá thấp có thể sẽ ảnh hưởng không tốt đến chất lượng iđường truyền Gi i h n bước i u ch nh xu ng đượ đặớ ạ đ ề ỉ ố c t nh là m t tính n ng ư ộ ăgiá trị chất lượng trung bình Tham số QVAL định nghĩa cho tính năng này

Giới hạn này cũng chỉ được áp d ng ch độ t nh c a quá trình i u ch nh ụ ở ế ĩ ủ đ ề ỉ

Giới hạn dãy giá trị công suất phát của MS: Lớp công suất phát của MS

cho phép đưa ra mức công su t có thể phát lớn nhất và nhấ ỏ nhất của MS

Các tham số ô liên quan đối với BSC Ericsson:

Các tham số ố c định bao g m: ồ

Tham số Định nghĩa

QRAN1=2 Phân loại dãy giá tr ch t lượng (dqu) ị ấ

QLIM1=3 độ lớn của bước đ ềi u chỉnh xuống (dB)

Ghi chú: dqu = deci quality units

Các tham số cài đặt trên BSC:

REGINT Khoảng cách đ ềi u chỉnh n ổ định (các giai đ ạo n

SACCH)

DTXFUL Số lượng bản tin o tr c khi các phép đo chính đ ướ

thức được thực hiện (các giai đ ạo n SACCH) Ghi chú: một giai đ ạo n SACCH = 480 ms

Các tham số cài đặt trên BSC cho mỗi ô (cell):

PMARG Ngưỡng công suất (dB)

PWRDYN Dãy giá trị công suất MS động (dB)

INILEN Độ dài lọc cường độ tín hiệu ban đầu (các giai o n đ ạ

SACCH)

SSLEN Độ dài lọc cường độ tín hi u n định (các giai o n ệ ổ đ ạ

SACCH)

INIDES Cường độ tín hiệu ban đầu phù hợp (-dBm)

SSDES Cường độ tín hiệu ổn định phù hợp (-dBm)

SSDYN Cường độ tín hiệu để đặt cho dãy giá trị động một

bên (-dBm)

QLEN độ dài lọc ch t lượng ổn định (các giai đ ạấ o n

SACCH)

QVAL đặt các tham số QRAN, QLIM

2.1.3.2 Đ ềi u khiển công suất trạm (Dynamic BTS power control): Công suất phát của trạm di động có thể được i u chỉnh trong quá trình đ ềthực hiện kết nối cuộc gọi Chức năng này được thực hiện tại BSC Sự đ ề i u

chỉnh công suất phát của trạm BTS nhằm mụ đích cung cấp cường độ tín c

hiệu thu phù hợp và ổ định tại các máy đầu cuối (MS).Trạm di động có khả n

năng đ ều chỉnh công suất phát trên từng khe thời gian cơ sở củi a các t n s ầ ốsóng mang đối với cả hai kênh TCH và SDCCH Đ ề đi u ó có nghĩa là hệ ống thBSC sẽ ra lệnh cho BTS đ ềi u ch nh công su t phát c a nó khi MS ti n gần ỉ ấ ủ ếđến trạm BTS và ngay lập tức công suất phát của BTS trên các kênh tần số giảm xuống mức phù hợp do đó tín hiệu thu tại MS sẽ trở nên tố ơt h n Ngược

lại nếu MS chuyển động xa dần trạm BTS tín hiệu thu MS trở nên yếu dần thì khi đó công suất phát của BTS lại được hệ thống đ ềi u chỉnh tăng lên Tuy nhiên, khe thời gian trên kênh tần số mang kênh BCCH không có khả năng

đ ềi u ch nh ỉ

Đ ềi u khi n công su t BTS có 2 m c ích nh sau: ể ấ ụ đ ư

Tăng tỉ số C/I trên đường xu ng: Việ ố c gi m công su t phát c a BTS ả ấ ủxuống mức ngưỡng cho phép khi MS chuyển động t i gần tr m BTS có tác ớ ạdụng làm giảm tạp âm nhiễu trên đường vô tuyến cho các khu v c khác (t ng ự ă

tỉ số C/I) đảm bảo chất lượng thoại cũng như các dịch vụ luôn ở mức tốt nhất

Giảm công suất tiêu thụ nguồn của trạm BTS: Công suất tiêu thụ ngu n ồ

của trạm BTS sẽ được giảm đáng kể nếu s dụng chức năử ng i u khiển công đ ềsuất trạm BTS động mà đặc biệt là giảm công suất tiêu thụ ắ c quy

Vùng đ ề i u chỉnh công suất BTS trong một ô: Mục đích của việc đ ều chỉnh icông suất phát của BTS là đảm bảo cường độ tín hiệ ở mứu c thu phù h p t i ợ ạ

MS Tuy nhiên, đ ềi u chỉnh công suất phát của BTS chỉ có thể thực hiện theo vùng cho phép (hình 2.5)

Hình 2.5 Vùng đ ề i u chỉnh công suất phát của BTS trong một ô

Vùng này tương ứng với mức phát nhỏ nhất và mức phát l n nhất mà ớBTS có thể thực hiện được i u ó có nghĩa là ngoài vùng đ ềĐ ề đ i u chỉnh này BTS sẽ không th giể ảm mức phát xu ng thấp hơn mố ức phát nhỏ nhất của nó

Vùng không iđ ều chỉnh