Đề tài : TÍNH TOÁN VÙNG PHỦ CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4LTE Về nội dung, luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng: Giới thiệu chung hệ thống thông tin di động LTE. Trình bày về định cỡ mạng LTE chia vùng phủ và tài nguyên vô tuyến. Chƣơng này trình bày về cách định cỡ vùng phủ, và các tham số tài nguyên vô tuyến, định cỡ mạng trong LTE. Các tham số đặc trƣng về hệ thống để tính toán vùng phủ. Trình bày về các thông số lƣu lƣợng, cách tính toán và sử dụng các công cụ để tiến hành định cỡ cho mạng truy nhập LTE. Và đƣa ra những kiến nghị để tiếp tục hoàn thiện công cụ định cỡ cho mạng LTE trong tương lai.
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐINH THẾ SƠN TÍNH TOÁN VÙNG PHỦ CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4-LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2013 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐINH THẾ SƠN TÍNH TOÁN VÙNG PHỦ CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4-LTE Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG HÀ NỘI – 2013 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn ĐINH THẾ SƠN ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH VẼ xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xi LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE 2 1. GIỚI THIỆU 2 1.1 Mục đích và phƣơng pháp tiếp cận 5 1.2 Thế hệ kế tiếp của 3GPP (LTE) và định cỡ 5 1.2.1 Yêu cầu cho LTE 6 1.2.2 Công nghệ đa truy nhập 7 1.2.2.1 OFDMA đối với DL 8 1.2.2.2 SC-FDMA cho UL 13 1.3 Khả năng mở rộng băng thông 14 1.4 Kiến trúc mạng LTE 14 1.5 Giao diện E-UTRAN 16 CHƢƠNG 2 ĐỊNH CỠ MẠNG LTE 19 2.1 MỞ ĐẦU 19 2.1 CÁC MÔ HÌNH TỔN TRUYỀN SÓNG THỰC NGHIỆM CƠ SỞ 21 2.3 Mô hình truyền sóng Okumura-Hata 22 2.3.2 Mô hình truyền sóng Walsfisch-Ikegami 25 2.4 ĐỊNH CỠ MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 30 2.4.1. Các đầu vào cho định cỡ 30 2.4.2. Các đầu ra của quá trình định cỡ mạng đa truy nhập 31 2.4.3. Quá trình định cỡ mạng đa truy nhập 32 2.5 ƢỚC TÍNH SỐ LƢỢNG THUÊ BAO 35 2.6. PHÂN TÍCH PHỦ SÓNG 38 iii 2.7. NHIỄU TRONG MẠNG ĐA TRUY NHẬP LTE 45 2.8. QUY HOẠCH TẦN SỐ 47 2.8.1. Các dải tần số đƣợc quy định cho 3G UMTS và LTE 47 2.8.2. Phƣơng pháp quy hoạch tần số cho LTE 48 2.8.2.1. Nguyên lý cơ sở 49 2.8.2.2. Phân tích thừa số tái sử dụng 51 2.8.2.3. Ấn định công suất trong SFR 53 2.9 NGHIÊN CỨU TÌNH HUỐNG CỤ THỂ (CASE STUDY) 53 2.9.1 Tính toán tổn hao cực đại từ trạm gốc đến máy di động và cự ly phủ sóng 53 2.9.2 Tính toán tổn hao cực đại từ máy di động đến trạm gốc 59 2.9.3 Thí dụ minh họa so sánh tính toán quỹ đƣờng truyền cho các hệ thống thông tin di động 61 CHƢƠNG 3- ĐỊNH CỠ LƢU LƢỢNG VÀ CÔNG CỤ ĐỊNH CỠ LTE 69 3.1 Qui hoạch lƣu lƣợng LTE 69 3.2 Tính toán thông lƣợng trung bình 70 3.3 Ƣớc lƣợng lƣu lƣợng yêu cầu và các yếu tố vƣợt quá 72 3.4 Phƣơng pháp và cấu trúc 73 3.5 Định cỡ đầu vào 74 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 87 KẾT LUẬN 87 KIẾN NGHỊ 87 THAM KHẢO 88 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt 1G One Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 2G Second Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai 3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 4G Four Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tƣ 3GPP Third Generation Partnership Project Dự án hợp tác thế hệ 3 A ACK Acknowledgement Tín hiệu xác nhận AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế tƣơng thích ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động B BBERF Bearer binding and event reporting function Chức năng thiết lập ràng buộc kênh mang và báo cáo sự kiện BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BLER Block Error Rate Tỷ lệ lỗi khối BW Bandwidth Băng thông C CA Carrier Aggreation Kết hợp sóng mang CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã v CINR Carrier to Interference Noise Ratio Tỷ số sóng mang so với nhiễu CoMP Cooperative Multipoint Tx/Rx Phát và nhận đa điểm phối hợp CRS Common Reference Symbols Tín hiệu tham chuẩn chung D DeNB Donor eNodeB Nút B phát triển dẫn DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lƣu lƣợng riêng DCS1800 Digital Cellular System 1800 Hệ thống di động tổ ong số 1800 DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DL Downlink Hƣớng xuống E E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy cập vô tuyến cải tiến EARFCN Evolved Absolute Radio Frequency Channel Number Số kênh tần số vô tuyến tuyệt đối ECGI E-UTRAN Cell Global Identifier Định danh cell E-UTRAN toàn cầu ECI E-UTRAN Cell Identifier Định danh cell E-UTRAN EV-DO Evolution -Data Optimized Tối ƣu dữ liệu EPS Evolved Packet System Hệ thống gói cải tiến EPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói cải tiến eNodeB Enhance NodeB NodeB phát triển F FDD Frequency Division Duplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số vi FM Frequency Modulation Điều chế tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi hồi tiếp G GSM Global System for Mobile Hệ thống mạng di động toàn cầu GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến thông dụng GoB Grid-of-Beams Vạch các búp sóng GI Guard Interval Khoảng bảo vệ H HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy cập gói đƣờng xuống tốc độ cao HO Handover Chuyển giao HARQ Hybrid-ARQ Yêu cầu tự động phát lại HSPA High Speed Packet Access Truy cập gói tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Quản lý thuê bao I ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế IP Internet Protocol Giao thức Internet IMT International Mobile Telecommunication Viễn thông di động toàn cầu IMT- Advance International Mobile Telecommunication - Advance Viễn thông di động toàn cầu – Phát triển IRC Interference Rejection Combining Bộ kết hợp chống nhiễu IMS IP Multimedia Sub-System Phân hệ đa phƣơng tiện sử dụng IP K vii KPI Key Performance Indicator Thông số chính về hiệu suất L LTE Long Term Evolution Giải pháp tiến hóa dài hạn LTE-Adv Long Term Evolution-Advanced Giải pháp tiến hóa dài hạn – phát triển LA Location Area Vùng vị trí M MCCH Multimedia Control Channel Kênh điều khiển đa phƣơng tiện MTCH Multimedia Traffic Channel Kênh lƣu lƣợng đa phƣơng MBMS Multimedia Broadcast and Multicast Services Đa dịch vụ đa phƣơng tiện MCL Minimum Coupling Loss Suy hao ghép tối thiểu MS Mobile Station Trạm di động MIMO Multi Input Multi Ouput Đa ngõ vào đa ngõ ra MRC Maximum Ratio Combiner Bộ kết hợp tỷ lệ tối đa MCC Mobile Country Code Mã di động quốc gia MNC Mobile Network Code Mã mạng di động MCS Modulation and Coding Scheme Giản đồ điều chế và mã hóa MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MAC Medium Access Control Điều khiển truy cập môi trƣờng N NAS Network Access Stratum Tầng truy cập mạng O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiple Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao viii O&M Operation and Maintenance Bảo dƣỡng và vận hành OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao P PCell Primary Cell Ô phục vụ chính PCRF Policy and Charging Rules Function Tính cƣớc và quản lý chính sách PCC Primary Component Carrier Sóng mang thành phần chính PDCP Packet Data Convergence Protcol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh vật lý chia sẻ đƣờng xuống PDN-GW Packet Data Network Gateway Cổng giao tiếp mạng dữ liệu gói PUSCH Physical Uplink Shared Channel Kênh vật lý chia sẻ đƣờng lên PBCH Physical Broadcast Channel Kênh quảng bá vật lý PMIP Proxy Mobile IP IP di động đại diện PUCCH Physical Uplink Control Channel Kênh vật lý điều khiển đƣờng lên PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ lệ công suất đỉnh so với trung bình PC Power Control Điều khiển công suất PCS1900 Personal Communication System Hệ thống viễn thông cá nhân 1900 PCI Physical Cell Identity Thực thể cell vật lý PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PDCCH Physical Downlink Control Channel Kênh vật lý điều khiển đƣờng xuống [...]... đích hƣớng tới của công nghệ di động 4G Chính vì điều này, việc xây dựng kích cỡ mạng và vùng phủ là một trong những yếu tố hàng đầu để có thể xây dựng đƣợc hệ thống thông tin di động 4G LTE Chính vì thế đề tài sẽ nghiên cứu về vấn đề này, thực hiện tham số và tính toán vùng phủ của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 Trong thời gian tới, khi mạng thông tin di động thế hệ thứ 4 (4G) đƣợc triển khai,... ích cho các nhà khai thác và những ngƣời quan tâm tới vấn đề này Về nội dung, luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu chung hệ thống thông tin di động LTE Chƣơng 2: Trình bày về định cỡ mạng LTE- chia vùng phủ và tài nguyên vô tuyến Chƣơng này trình bày về cách định cỡ vùng phủ, và các tham số tài nguyên vô tuyến, định cỡ mạng trong LTE Các tham số đặc trƣng về hệ thống để tính toán vùng. .. khác, UPE chịu trách nhiệm cho các nhiệm vụ liên quan tới mặt bằng sử dụng.Nó chịu trách nhiệm định tuyến và chuyển tiếp gói, phân phối địa chỉa IP cho di động Tính cƣớc cho roaming và định vị cho liên eNB di động, tính cƣớc cho bản tin cuộc gọi tới các eNB và truy cập mạng di động 1.5 Giao di n E-UTRAN Một trong những mục tiêu của E-UTRAN là đơn giản hóa và giảm số lƣợng các giao di n giữa các thành phần... Xác định các mô hình cơ bản cho định cỡ mạng truy nhập ● Ƣớc tính vùng phủ ● Ƣớc tính các tham số của mạng ● Đánh giá khả năng ● Phát triển và mô tả công cụ ƣớc lƣợng 1.2 Thế hệ kế tiếp của 3GPP (LTE) và định cỡ Mặc dù HSDPA và HSUPA có đủ khả năng để duy trì cạnh tranh trong nhiều năm tới, nhƣng để đảm bảo rằng các hệ thống thông tin liên lạc 3GPP sẽ tiếp tục cạnh tranh, thế hệ tiếp theo của mạng truy... yêu cầu Sau khi đã tính toán di n tích phủ sóng của site, sử dụng ƣớc tính ƣớc tính này để phân tích các vấn đề liên quan đến dung lƣợng Quá trình này bao gồm chọn site và cấu hình hệ thống chẳng hạn kênh, các phần tử kênh và các đoạn ô Các phần tử này khác nhau đối với từng 21 hệ thống Cấu hình đƣợc chọn để đáp ứng đƣợc các yêu cầu lƣu lƣợng Trong một số hệ thống không dây tổ ong, phủ sóng và dung lƣợng... thiểu các giao di n Một yêu cầu quan trọng cho LTE là làm cho có thể chuyển đổi liền mạch từ hệ thống viễn thông hiện nay Điều này có thể có thể đƣợc thực hiện bằng cách tái sử dụng của quang phổ hiện tại, khả năng tƣơng tác giữa các hệ thống hiện tại và sắp tới, tái sử dụng các vị trí hiện có và sản xuất thiết bị có giá cạnh tranh Nó mang lại cho các nhà khai thác khả năng di chuyển đến hệ thống mới một... cấu hình vô tuyến Ước tính điểm khởi đầu cho các thông số lớp vật lý cơ sở Cải thiện hiệu năng Cải thiện dung lượng Quyết định dựa trên nhu cầu phát triển Triển khai mạng Tối ưu liên tục Khởi động khai thác thương mại Tối ưu ban đầu Kiểm tra các thông số ban đầu Làm sạch môi trường vô tuyến Đánh giá hiệu năng hệ thống Hình 1.1 Chu trình đời hoạt động của một mạng thông tin di động Trong quá trình quy... băng tần và khi cần có thê thay đổi mô hình Điều này cần thiết cho ƣớc tính vùng phủ sóng 20 Các thông số hệ thống nhƣ công suất phát, hệ số khuếch đại anten, ƣớc tính tổn hao, kiểu anten đƣợc sử dụng … phải đƣợc biết trƣớc khi bắt đầu định cỡ mạng không dây tổ ong Mỗi mạng không dây có thông số riêng Phân tích lƣu lƣợng cho phép ƣớc tính lƣu lƣợng mà mạng cần truyền tải Các kiểu lƣu lƣợng khác nhau... bổ sung cho từng kiểu lƣu lƣợng cần đƣợc tính và đƣa vào mô hình Thời gian và khối lƣợng lƣu lƣợng cũng cần đƣợc dự báo để đánh giá hiệu năng mạng và xác định liệu mang có thực hiện đƣợc các yêu cầu đề ra Ƣớc tính phủ sóng đƣợc sử dụng để xác định vùng phủ sóng của từng BTS Ƣớc tính phủ sóng tính toán di n tích mà tại đó máy thu của ngƣời sử dụng có thể „nghe‟ đƣợc tín hiệu từ BTS Nó cung cấp di n tích... CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE 1 GIỚI THIỆU Ngành công nghiệp viễn thông đang trải qua sự xuất hiện của một số công nghệ cạnh tranh và nâng cao, bao gồm cả WIMAX, HSPA, DVB-H Với các yêu cầu ngƣời dùng ở bên ngày càng tăng các mạng di động đang phải đối mặt lớn hơn bao giờ cạnh tranh từ các công nghệ khác HSPA (High speed packet access) và MBMS (multimedia broadcast and multicast . Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 2G Second Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai 3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ. Mobile Network Code Mã mạng di động MCS Modulation and Coding Scheme Giản đồ điều chế và mã hóa MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MAC Medium Access Control Điều khiển. eNodeB Nút B phát triển dẫn DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lƣu lƣợng riêng DCS1800 Digital Cellular System 1800 Hệ thống di động tổ ong số 1800 DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều