Nguyên lý mạng Di Động Tế Bào ppsx

1 Telecommunications Program Telecommunications Program 2. NguyênlýmạngDi ĐộngTếBào(Cellular Mobile Nertwork) •Mạngdi độngban đầudựatrêntrạmthu phát đặtcaovớicôngsuấtlớnphủ mộtvùngvớidiệntíchrộng(bánkínhphủ sóng60-80km): -Khôngsửdụnglạitầnsố -Dung lượngbịhạnchế (1970 ở New York chỉ có12/10 triệudâncóthể thực hiện đồngthời) -Máycấmtaycókíchthướclớn à1970s thaythế cáctrạmthu phátcôngsuấtlớnbằngcáctrạmthu phátvới côngsuấtbéphủ mộtvùngdiệntíchvừađủđể cóthể sử dụnglạiphổ tần à mạngdi độngtếbào(cell) -Cell làvùngphủ sóngcủamộttrạmthu phát(BTS) thể hiệnlàhìnhlụcgiác -Sửdụnglạitầnsốlàdùnglạikênhtầnsốchomộtcell khác -Dung lượngtăng, thiếtbịcầmtaybé, và độ phứctạptăng(handover - handoff , roaming, signaling and mornitoring) 2 Telecommunications Program Telecommunications Program •Cell đượcthể hiệnbằngmộtcặp sốnguyên(i,j). Trong đói làsốcell khidichuyểnvuônggócvớimột cạnhcủalụcgiác, j làsốcell khi đổi hướng60 0 ngượcchiềukim đồnghồ (như hìnhbên). Giả thiếtkhoảng cáchgiữatâm2 cell kề nhau được chuẩnhoábằngmột • Địnhlý: khoảngcáchgiữa2 điểm cótoạđộ (u 1 ,v 1 ) và(u 2 ,v 2 ) là A B E DF CG A B E DF CGA B E DF CG i j ( ) ( ) ( ) ( ) 2 121212 2 1212 vvvvuuuud − + − − + − = 1 3 Telecommunications Program Telecommunications Program -1 -1 0 1 2 3 1 2 3 a=60 o P u* u*,v*: coordinates of point P v* a u v -Trụctoạđộ (u,v) cóchiềudài đơnvịtheomỗitrụclà -Tâmmỗicell thể hiệnbằngmộtcặpsốnguyên R3 4 Telecommunications Program Telecommunications Program 0 30 o (u 1 ,v 1 ) 0 30 o 0 30 o (u 2 ,v 2 ) x y u vv u (u 1 ,0) (u 2 ,0) v u (u 1 ,v 1 ) (u 2 ,v 2 ) y v 1 v 2 (u 2 -u 1 ) sin30 o d 12 x=(u 2 -u 1 ) cos30 o () () ()()() ()() ()()()() 1212 2 12 2 12 1212 2 2 12 2 12 2 2 1212 1122 12 22 12 30sin2 30sin30cos 30sin 30cos vvuuvvuu vvuu uuvvuud vuuvy uux y x d −−+−+−= °−−+ °−+−+°−= −°−+= °−= + = 2 2 5 Telecommunications Program Telecommunications Program •Bánkínhcell R = 1 3 •Khoảngcáchgiữa2 cell (0,0) vàcell (i,j) Diijj=++ 22 •Cụmcell (nhómcell –cluster) làmộtnhómcáccell đượcgán bởimộtbộtầnsaochokhônggâynhiễulẫnnhau. Bánkínhcủa cụmlà(xemD làkhoảngcáchgiữa2 cell lớn–2 cụm) R D c = 3 •Sốlượngcell (BTS) trongmộtcụmlà 2 2 3 D N R = • Khoảngcáchgiữa2 cell đồngkênhlà 3 DRN = R RR 3 D QN R == 6 Telecommunications Program Telecommunications Program 2505 2114 1604 1923 1313 903 1222 712 402 311 101 Nji 7 Telecommunications Program Telecommunications Program 2505 2114 1604 1923 1313 903 1222 712 402 311 101 Nji 8 Telecommunications Program Telecommunications Program •Cácloạikíchthướccell -Megacells: phủ hàngtrămkm (satellite BS) -Macrocells: phủ hàngchụckm (phủ thànhphố, >1km) -Microcells: phủ hàngtrămm (tòanhà, khuthươngmại, hội nghị, hộichợ,… < 1km) -Picocells: W-LAN (trongtoànhà, < 0,1km) -Femtocells: Mạngtruycậpcánhân, đồ dùng, vậtdụngtrong nhàPAN. 9 Telecommunications Program Telecommunications Program •Dung lượngkênhcủahệthốngtếbào Giả sử cóN cells, mỗicell đượcphân(gán) mộtnhómkênhk, N cells tạothànhmộtcụm(nhómcell) gọilàCluster. Vậysốkênhtrênmột cụmlà: SkN = Số lầnlặplạicủaCluster M, tổngdung lượngcủahệthốnglà CkNMMS == N là đượcgọilàkíchthướccủaCluster thường4, 7 hoặc12. N càng lớnthìnhiễu đồngkênhcàngbé à chấtlượngtốt. Ngượclạikíchthước Cluster không đổivàkíchthướccell giảmthìdung lượngkênhsẽtăng à kỹ thuậtchiacell. Mỗicell trongmộtCluster chiếm1/N kênhcủahệ thống 10 Telecommunications Program Telecommunications Program Số users đượcphụcvụđồngthời -A tot làtổngdiệntíchcầnbảophủ -A c làdiệntíchcủamộtcell -BW làtổngdảithôngcủahệthống -B làbăngthôngcủamộtkênhsong công -N làhệsốsửdụnglạitầnsố Sốusers đượcphụcvụđồngthờilà: 1 tot c A BW n ABN = [...]... Telecommunications Program 3 Đặc điểm của kênh truyền trong thông tin di động • Sóng điện từ truyền trong môi trường vô tuyến với các hiện tượng - Phản xạ (reflection) - Khúc xạ (refraction) - Nhiễu xạ (difraction) - Tán xạ (scattering) Trong thông tin di động tín hiệu từ nguồn phát đến máy thu với nhiều con đường khác nhau (user di động) tín hiệu fading nhiều tia Tín hiệu thu được bị ảnh hưởng: suy hao, méo... Program 3 Đặc điểm của kênh truyền trong thông tin di động • Biếu di n tín hiệu dải nền tương đương của tín hiệu thông dải (Lowpass Equivalent Representation) + Tín hiệu thông dải tại tần số fc theo hình bao phức u(t) được biếu di n là: { x ( t ) = Re u ( t ) e j 2π f c t } + Nếu u(t) được biếu di n là: u ( t ) = Ax ( t ) e jϕ x ( t ) + Thì x(t) được biếu di n là: x ( t ) = Ax ( t ) cos ( 2π f c t + ϕ... 33MHz được dùng cho hệ thống DĐ tế bào với kênh song công 50kHz Khi hệ số tái sử dụng tần số N=4, N=7 xác định số lượng kênh trên một cell? Ví dụ: Băng thông 25 MHz được dùng cho hệ thống DĐ tế bào với mỗi user sử dụng kênh song công 30kHz Xác định số users hệ thống có thể phục vụ khi: - Dùng một BTS - Dùng 20 BTS và hệ số tái sử dụng tần số là 4 Ví dụ: Một vùng có di n tích 2500 km2 được phục vụ bởi... số kênh) 15 Telecommunications Program Ví dụ: Trung bình thời gian của một cuộc gọi di động là 200s, và thực hiện cuộc gọi trung bình 15 phút Hệ thống yêu cầu GOS = 1%, và có 100 kênh Hãy xác định số user có thể được phụ vụ bởi hệ thống? 16 Telecommunications Program • Cải thiện dung lượng hệ thống Giá của mạng di động tỷ lệ với số trạm BTS và danh thu của hệ thống tỷ lệ với số khách hàng à tăng lượng... kênh truyền trong thông tin di động Trong đó: Ax ( t ) - Hình bao tức thời 2π f c t + ϕ x ( t ) - Pha tứ thời 1 dϕ x ( t ) f x = fc + 2π dt -Tần số tức thời + Khi x(t) tín hiệu sau điều chế được biếu di n: x ( t ) = i ( t ) cos ( 2π f c t ) + jq ( t ) sin ( 2π f c t ) u ( t ) = i ( t ) + jq ( t ) 26 Telecommunications Program 3 Đặc điểm của kênh truyền trong thông tin di động 1 X ( f ) = U ( f − f... 3 Đặc điểm của kênh truyền trong thông tin di động + Khi x(t) tín hiệu thông dải ngẫu nhiên dừng (Bandpass Wide Sense Stationary Random Signal) Ri (τ ) = Rq (τ ) Riq (τ ) = − Rqi (τ ) Ru (τ ) = 2  Ri (τ ) + jRqi (τ )    + Với Riq (τ ) = ∞ ∫ i ( t ) q ( t + τ ) dt −∞ 28 Telecommunications Program 3 Đặc điểm của kênh truyền trong thông tin di động • Biếu di n tín hiệu dải nền tương đương của hệ thống... của kênh truyền trong thông tin di động + Đáp ứng tần số H ( f ) = G ( f − fc ) + G* ( − f − fc ) + Lúc này v ( t ) = u ( t ) * g ( t ) = vi ( t ) + jvq ( t ) V ( f ) = U ( f )G ( f ) vi ( t ) = ui ( t ) * gi ( t ) − uq ( t ) * g q ( t ) vq ( t ) = ui ( t ) * g q ( t ) + uq ( t ) * gi ( t ) 30 Telecommunications Program 3 Đặc điểm của kênh truyền trong thông tin di động ui ( t ) gi ( t ) + vi ( t )... hơn hoặc bằng bao nhiêu ??? và khoảng cách giữa cell đồng kênh D ≥ ??? 14 Telecommunications Program • Lý thuyết trung kế (trunking theory) - m kênh có thể phục vụ nhiều hơn m users à sẽ có nghẽn xuất hiện à xác suất nghẽn là bao nhiêu là chấp nhận được? (GOS - Grade Of Service, thường 2% cho di động, 1% cho cố định) - Công thức Erlang B Blocking = GOS = Am m! m Ai ∑ i! i =0 Ac = λTh Traffic của một... traffic trên một cell là A = 33 Erlang A 33calls 33calls × 30 λ= = = = 990calls / hr Th 2 min hr 20 Telecommunications Program • Chuyển giao (handoff – handover): khi cuộc gọi đang được thực hiện, user di chuyển từ cell này đến cell khác nên cuộc gọi được chuyển sang kênh lưu lượng mới (của cell mới) để cuộc gọi không bi gián đoạn à chuyển giao cứng và chuyển giao mền ??? BS1 BS2 D handoff threshold... R D 12 Telecommunications Program - Với cell dạng lục giác, giả thiết công suất tín hiệu tỷ lệ với d-n, trong đó d là khoảng cách, n là hệ số suy hao mũ âm (thường n = 4) C C R−n SIR = = 6 = 6 I I i ∑ Di n ∑ i =1 i =1 - Các cell lân cận có cùng khoảng cách ( R) = ( SIR = D 6 n 3N ) n D = R n 6SIR = R n 6 6 C I - SIR được cải thiện khi hệ số tái sử dụng tần số lớn 13 Telecommunications Program - Với . Program Telecommunications Program 2. NguyênlýmạngDi ĐộngT Bào( Cellular Mobile Nertwork) •Mạngdi độngban đầudựatrêntrạmthu phát đặtcaovớicôngsuấtlớnphủ mộtvùngvớidiệntíchrộng(bánkínhphủ sóng60-80km): -Khôngsửdụnglạitầnsố -Dung. cáctrạmthu phátcôngsuấtlớnbằngcáctrạmthu phátvới côngsuấtbéphủ mộtvùngdiệntíchvừađủđể cóthể sử dụnglạiphổ tần à mạngdi độngt bào( cell) -Cell làvùngphủ sóngcủamộttrạmthu phát(BTS) thể hiệnlàhìnhlụcgiác -Sửdụnglạitầnsốlàdùnglạikênhtầnsốchomộtcell. Băngthông33MHz đượcdùngchohệthống DĐ tế bàovới kênhsong công50kHz. KhihệsốtáisửdụngtầnsốN=4, N=7 xác địnhsốlượngkênhtrênmộtcell? Vídụ: Băngthông25 MHz đượcdùngchohệthống DĐ tế bàovới mỗiuser sử dụngkênhsong