Tot nghiep hệ thống phủ song di động trong toa nha IBS

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, cơ sở hạ tầng đô thị cũng ngày một đổi mới, các khu nhà cao tầng đang mọc lên ngày một nhiều hơn. Phần lớn các toà nhà cao tầng này đều là văn phòng làm việc của các công ty trong và ngoài nước, khách sạn, siêu thị, khu chung cư… Đây là nơi mà nhu cầu liên lạc rất lớn và là những khách hàng quan trọng của các nhà khai thác viễn thông. Vấn đề vùng phủ và dung lượng đều rất quan trọng vì chất lượng thoại di dộng ảnh hưởng trực tiếp đến uy tín của nhà cung cấp dịch vụ. Vì vậy để có thể đảm bảo nhu cầu liên lạc, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng đặc biệt là các khách hàng cao cấp, các nhà khai thác viễn thông đang từng bước tập trung nâng cao chất lượng viễn thông trong các toà nhà cao tầng. Tuy nhiên, do đặc trưng vùng phủ của những khu vực này rộng hoặc trải dài theo chiều dọc, sóng vô tuyến từ trạm BTS bên ngoài tòa nhà (BTS outdoor macro) bị suy hao nhiều khi xuyên qua các bức tường bê tông dẫn đến cường độ tín hiệu không đạt yêu cầu, nên giải pháp phủ sóng trong tòa nhà hiện nay được nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động lựa chọn. Việc xây dựng một hệ thống phủ sóng di động trong các tòa nhà này trở nên cần thiết đặc biệt là hai thành phố lớn Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh.

BÁO CÁO THỰC TẠP TỐT NGHIỆP

Đề tài : Tìm hiểu hệ thống phủ sóng di động

trong tòa nhà cao tầng

LỜI NÓI ĐẦU

Trong báo cáo “Tìm hiểu hệ thống phủ sóng di động trong tòa nhà” này, Em sẽ

trình bày quy trình khảo sát, thiết kế, kiểm định chất lượng và vận hành, bảo trì hệ thống phủ sóng điện thoại di động cho một tòa nhà mẫu từ đó có thể triển khai rộng cho các tòa

nhà cao tầng khác

Báo cáo được tổ chức thành ba chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về mạng GSM

Chương 2: Giải pháp phủ sóng di động trong toà nhà

Chương 3: Khảo sát và thiết kế hệ thống phủ sóng di động trong toà nhà

Chương 4: Xây dựng hệ thống IBC cho tòa nhà

Kết luận và hướng phát triển đề tài: Phần này sẽ trình bày các kết quả đạt được của

báo cáo, và một số hạn chế chưa khắc phục được, để từ đó đưa ra một số hướng phát triển trong tương lai

Do còn nhiều hạn chế về trình độ và thời gian nên báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 11, năm 2011

And Business Liên hiệp công nghiệp và kinh doanh vô tuyến

B

BSIC Base Station Indentifization Code Mã nhận dạng trạm gốc

C

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập chia theo mã

C/I Carrier to Interference Ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu

CSPDN Circuit Switched Public Data

Network

Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng

CS-ACELP Conjugate Structure Algebraic Code

Excited Linear Pradiction Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại số cấu trúc phức hợp

D

DPCCH Dedicated Physical Control Chanel Kênh điều khiển vật lý riêng

E

EIRP Equivalent Isotropically Radiated

F

FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh

theo tần số FDMA Frequence Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần

số

G

GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói chung

IMSI International Mobile Subscriber

Identity Số nhận dạng thuê bao di di động quốc tế ISDN Integrated Servive Digital Network Mạng số đa dịch vụ

L

M

MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động

N

O

OCQPSK Orthogonal complex quadrature

Phase Shift Keying

Khóa chuyển pha vuông góc trực giao

P

PCS Personal Communication Services Dịch vụ thông tin cá nhân

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công

cộng PRACH Physical Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý

Q

R

RSSI Receive Signal Strength Indication Biểu thị tín hiệu thu

S

T

TACH Traffic and Associated Channel Kênh lưu lượng và liên kết

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời

W

WCDMA Wideband Code Division Multiplex Đa truy cập chia theo mã

WDM Wavelength Devision Multiplexing Ghép kênh phân chia

bước sóng

MỤC LỤC

-o0o -THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3

MỤC LỤC 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM 7

1.1 Các đặc tính và dịch vụ của mạng GSM 7

1.2.1 Hệ thống GSM 8

1.2.2 Hệ thống con chuyển mạch (SS) 9

1.2.3 Trạm di động(MS) 10

1.2.4 Hệ thống con BSS 11

1.2.5 Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS) 11

1.3 Cấu trúc địa lý của mạng GSM 12

1.4 Các đặc trưng của GSM 12

2.2.3 Phần tử bức xạ 22

2.4 Kết luận 25

CHƯƠNG III: TIẾN HÀNH KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG TOÀ NHÀ 26

3.6.2 Các tham số lập kế hoạch 37

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG HỆ THỐNG IBC CHO TOÀ NHÀ 43

4.1 Phân tích kết quả khảo sát 44

4.2.5 Thiết kế hệ thống IBS theo trục đứng 50

4.2.6 Lắp đặt phòng BTS room 54

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3

MỤC LỤC 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM 7

1.1 Các đặc tính và dịch vụ của mạng GSM 7

1.2.1 Hệ thống GSM 8

1.2.2 Hệ thống con chuyển mạch (SS) 9

1.2.4 Hệ thống con BSS 11

1.2.5 Hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS) 11

1.3 Cấu trúc địa lý của mạng GSM 12

1.4 Các đặc trưng của GSM 12

2.2.3 Phần tử bức xạ 22

2.4 Kết luận 25

CHƯƠNG III: TIẾN HÀNH KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG TOÀ NHÀ 26

3.6.2 Các tham số lập kế hoạch 37

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG HỆ THỐNG IBC CHO TOÀ NHÀ 43

4.1 Phân tích kết quả khảo sát 44

4.2.5 Thiết kế hệ thống IBS theo trục đứng 50

4.2.6 Lắp đặt phòng BTS room 54

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM

1.1 Các đặc tính và dịch vụ của mạng GSM

Từ các khuyền nghị của GSM ta có thể tổng hợp nên các đặc tính chủ yếu sau:

 Số lượng các dịch vụ và tiện ích cho các thuê bao cả trong thông tin thoại và số liệu lớn

 Sự tương thích của các dịch vụ trong GSM với các dịch vụ của mạng có sẵn (PSTN-ISDN) bởi các giao diện theo tiêu chuẩn chung

 Tự động cập nhật vị trí cho mọi thuê bao di động

 Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng các đầu cuối thông tin di động khác nhau như máy xách tay, máy cầm tay đặt trên ôtô

 Sử dụng băng tần số 900MHz với hiệu quả cao nhờ sự kết hợp giữa TDMA (Time Division Multiple Access) với FDMA (Frequency Division Multiple Access)

 Giải quyết sự hạn chế dung lượng nhời việc sử dụng lại tần số tốt hơn

Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM:

 Các dịch vụ thoại:

 Chuyển hướng các cuộc gọi vô điều kiện, cuộc gọi khi thuê bao di động bận và không bận, cuộc gọi khi không đến được MS, cuộc gọi khi ứ nghẽn vô tuyến

 Cấm tất cả các cuộc gọi đi, cuộc gọi ra quốc tế, cuộc gọi ra quốc tế trừ các nước PLMN thường trú, cuộc gọi đến khi lưu động ở ngoài nước có PLMN thường trú

 Giữ cuộc gọi, đợi gọi, chuyển tiếp cuộc gọi

 Hoàn thành các cuộc gọi đến các thuê bao bận.

 Nhóm và sử dụng khép kín, dịch vụ ba phía, thông báo cước phí

 Dịch vụ điện thông không trả cước

 Nhận dạng số chủ gọi, số thoại được nối, cuộc gọi hiềm thù

 Các dịch vụ số liệu:

 Truyền dẫn số liệu

 Dịch vụ bản tin ngắn, hộp thư thoại

 Phát quảng bá trong cell

ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ

PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng

MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động

PSDN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

CSPDN: Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng

Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc mạng GSM 1.2.1 Hệ thống GSM

Hệ thống này được chia thành hệ thống chuyển mạch SS và hệ thống trạm gốc BSS, mỗi hệ thống này có một số chức năng tại đó thực hiện tất cả các chức năng của hệ thống Và những khối chức năng này được thực hiện ở các thiết bị khác nhau Hệ thống được thực hiện nhự một mạng gồm nhiều cell vô tuyến cạnh nhau để cùng đảm bảo toàn

bộ vùng phủ sóng của vùng phục vụ Mỗi cell một trạm vô tuyến gốc BTS làm việc ở một tập hợp các kênh vo tuyến Các kênh này khác với các kênh được sử dụng ở các cell lân cận để tránh nhiễu giao thoa.

• Một bộ điều khiển trạm gốc BSC sẽ điều khiển một nhóm BTS BSC điều khiển các chức năng như chuyển giao và điều khiển công suất

• Một MSC (trung tâm chuyễn mạch các dịch vụ di động) phục vụ một số bộ điều khiển trạm gốc, MSC điều khiển các cuộc gọi tới và đi từ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng di động mặt đất công cộng PLMN và các mạng số liệu công cộng PSDN, và có thể là các mạng riêng

Các khối nói trên đều tham gia vào việc nối thông giữa một trạm di động MS và một thuê bao di động ở PSDN Nếu không thể thực hiện một cuộc gọi đến MS ta sẽ thông cần bất

cứ một thiết bị nào khác Vấn đề nảy sinh khi ta muốn thực hiện một cuộc gọi kết cuối ở

MS, người gọi hầu như không biết MS được gọi ở đâu Vì thế cần một số cơ sở dữ liệu mạng để theo dõi MS Cơ sở dữ liệu quan trọng nhất là bộ đăng ký thường trú HLR Khi một thuê bao di động mua một đăng ký từ một hãng khai thác GSM, thuê bao di động này

sẽ được đăng ký ở HLR của hãng này HLR chứa các thông tin về thuê bao như các dịch

vụ bổ xung và các tần số nhận thực, quyền thâm nhập của thuê bao, các dịch vụ mà thuê bao đăng ký, các số liệu động về vùng mà ở đó đang chứa thuê bao của nó (Roaming), trong HLR còn tạo báo hiệu số 7 trên giao diện với MSC Ngoài ra sẽ có thông tin về vị trí của MS tức là hiện thời vị trí của MS ở đâu thuộc MSC nào Thông tin này thay đổi khi MS di động MS sẽ gửi thông tin về vị trí thông qua MSC/HLR đến HLR của mình, nhờ vậy đảm bảo phương tiện để thu một cuộc gọi

1.2.2 Hệ thống con chuyển mạch (SS)

Hệ thống con chuyển mạch (SS): bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao Chức nãng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác

MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc thiết lập cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC giao tiếp với hệ thống con BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua G-MSC

Khối SS cũng cần giao tiếp với mạng ngoài để sử dụng khả năng truyền tải của các mạng này cho việc truyền tải số liệu của người sử dụng hay báo hiệu giưã các phần tử của mạng GSM Chẳng hạn SS có thể sử dụng mạng báo hiệu kênh chung số 7, mạng này đảm bảo hoạt động tương tác giữa các phần tử của SS trong một hay nhiều mạng GSM MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC Một tổng đài MSC thích hợp cho một vùng đô thị và ngoại ô có dân cư vào khoảng một triệu (với mật độ thuê bao trung bình)

 Khối IWF:

Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này Các thích ứng này gọi là chức năng tương tác IWF IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trường hợp hai giao tiếp giữa MSC và IWF được để mở

 Khối HLR:

Giữ các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông không phụ thuộc vào

vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao Thường HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuê bao AUC

 Khối trung tâm nhận thực AUC:

Được nối đến HLR chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật Đương vô tuyến cũng được AUC cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác về thuê bao và phải được bảo vệ chống mọi thâm nhập trái phép

 Bộ ghi định vị tạm trú VLR:

Là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của MSC Mỗi MSC có VLR Ngay cả khi MS lưu động vào một vùng MSC mới VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR Đồng thời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang

ở vùng MSC nào Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR có thể coi VLR như một HLR phân bố VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC

 Tổng đài di động cổng GMSC:

Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM /PLMN sẽ được định tuyến cho tổng đài vô tuyến cổng Gateway-MSC Nếu người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuê bao di động của mạng GSM Tổng đài tại PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này đến MSC có trang bị một chức năng được gọi là chức năng cổng

Tổng đài MSC này gọi là MSC cổng và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạng GSM GMSC sẽ phải tìm ra vị trí của MS cần tìm Điều này được thực hiện bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký HLR sẽ trả lời khi đó MSC này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS Như vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở GSM có sự khác biệt giữa thiết bị vật lý và đăng

có thể sử dụng trạm MS khác như của chính mình Điều này làm nẩy sinh vấn đề MS bị lấy cắp, vì không có biện pháp để chặn đăng ký thuê bao nếu bị lấy cắp thì khi đó sẽ cần một cơ sở dữ liệu chứa số liệu phần cứng của thiết bị: thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (nhưng hiện nay ở Việt Nam thì người ta không dùng thiết bị này nữa bởi vì khi có EIR thì nó yêu cầu máy có chỉ tiêu chất lượng tốt Do kinh tế thị trường thì không phải ai cũng

có thể mua một máy có chất lượng đạt yêu cầu ) EIR được nối Với MSC qua một đường báo hiệu Nó cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị Bằng cách này có thể cho một MS không được thâm nhập

1.2.4 Hệ thống con BSS

Là một hệ thống đặc thù riêng cho tính chất tổ ong vô tuyến của GSM BSS giaodiện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vô tuyến, vì thế nó bao gồm các thiết bị thu phát đường vô tuyến và quản lý các chức năng này Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài SS Tóm laị, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài

và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với OSS BSS bao gồm hai loại thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC

 Khối BTS:

Một BTS gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến Có thể coi BTS là các Modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức năng khác Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU là khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc

độ TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có thể đặt cách xa BTS và thậm chí còn đặt trong BSC và MSC

 Khối TRAU:

Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi giữa tiếng 64kbit/s luật A và tiếng RPE LTP 13 kbit/s cũng như thích ứng tốc độ giữa các khung 3.6, 6, 12 kbit/s sử dụng ở giao diện vô tuyến TRAU được điều khiển bởi BTS Nếu nó được đặt bên ngoài BTS thì việc điều khiển được thực hiện bởi báo hiệu trong băng bằng cách sử dụng một số bit dự trữ ở trong khung 320 bit của các kênh lưu lượng 16 kbit/s trong đó chỉ có 13 kbit/s được

sử dụng cho việc truyền lưu lượng các bít dự trữ nói trên là các bit điều khiển

 Khối BSC:

BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và chuyển giao Một phía BSC được nôí với BTS còn phía kia nối với MSC của SS Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có khả năng tính toán đáng kể Vai trò chính của nó là quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện

A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện Abit

 Quản lý đăng ký thuê bao:

Bao gồm các hoạt động đăng ký thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá thuê bao khỏi mạng, đăng ký thuê bao rất phức tạp gồm nhiều dịch vụ và tính năng bổ xung Nhà khai thác phải có thể thâm nhập tất cả các thông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi

 Quản lý chất lượng :

Có một số chức năng đo đạc ở GSM, nội dung chức năng đo đạc sơ cấp này được thực hiện ở phần tử mạng chịu trách nhiệm về đối tượng đo, chẳng hạn các số liệu định hướng theo cuộc gọi được thực hiện ở MSC sau, đó số lượng đo sơ cấp được gửi tới OSS và được lưu trữ ở đấy.

Các phép đo đó là:

 Đo lưu lượng các tuyến

 Đo lưu lượng các loại lưu lượng

 Đo về độ phân tán lưu lượng

Đối tượng chính để đo ở mạng vô tuyến là cell

1.3 Cấu trúc địa lý của mạng GSM

Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi vào tổng đài ọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng

 Vùng mạng:

Tổng đài vô tuyến cổng GMSC kết nối các đường truyền giữa mạng GSM/PLMN và mạng PSTN/ISDN khác hay các mạng PLMN khác sẽ ở mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM sẽ được định tuyến đến một hay nhiều tổng đài vô tuyến cổng GMSC

Vùng định vị được hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động

 Tính tương thích:

Do sự phát triển nhanh chóng của các mạng tế bào ở Châu Âu, hiện có nhiều hệ thống tế bào khác nhau mà không tương thích với nhau Vì vậy, hiển nhiên là cần phải có một tiêu chuẩn chung cho hệ thống thông tin di động Và một hội đồng thực thi đã được thiết lập với một nhiệm vụ phức tạp là phân định chung-riêng ở mạng tiêu chuẩn mới Tiêu chuẩn GSM đã được qui định và phát triển ở các nước Châu Âu đang hoạt động để khai thác chung với nhau Kết quả là một hệ thống tế bào đã được thực hiện ở khắp Châu Âu Sự thuận lợi do tiêu chuẩn GSM đem lại, sẽ có một thị trường lớn đối với các thiết bị GSM Nghĩa là các nhà sản suất sẽ cung cấp các hiết bị với chất lương cao hơn và giá thành rẻ hơn Các thành công của GSM đã được chấp nhận và thực hiện trên khắp thế giới Hệ thống thông tin di động số GSM tương thích với hệ thống báo hiệu số 7 và sử dụng băng tần (890-915 ) MHz để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc và băng tần (935-960) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ trạm gốc đến máy di động.

 Loại bỏ các tạp âm:

Trong các hệ thống điện thọai tế bào hiện nay, máy di động thông tin với cell bằng các tín hiệu vô tuyến tương tự Mặc dù kỹ thuật này có thể đảm bảo một chất lượng thoại rất tốt (nó được sử dụng nhiều đối vớ vô tuyến quảng bá stereo), nhưng nó dễ bị tạp âm xâm nhập Tạp âm sẽ giao thoa với hệ thống hiện hành, có thể được phát sinh bởi các nguyên nhân sau :

 Một nguồn công suất mạnh hoặc kéo dài , gần với hệ thống thông tin di động (như

hệ thống đánh lửa trên ô tô , sét )

 Sự truyền dẫn ở các máy di động khác nhau trên cùng một tần số (nhiễu kênh chung)

 Sự truyền dẫn ở các máy di động khác nhau, theo kiểu “xuyên ngang “ từ một tần

số lân cận (nhiễu kênh lân cận )

 Nhiễu nền xâm nhập vì tín hiệu quá yếu

Để đối phó với nhữnh vấn đề gây ra nhiễu trong hệ thống tế bào mới người ta sử dụng các tín hiệu số thay cho tín hiệu tương tự Các tín hiệu được phát trên một giao diện vô tuyến

số có thể được bảo vệ để chống lại các lỗi phát sinh do tạp âm Việc bảo vệ này sẽ hình thành từ sự mã hoá của tín hiệu, mà cơ chế là do sự quyết định của phần mềm và sử dụng giải mã viterbi Các cơ chế này cho phép phát hiện và sửa chữa các lỗi ở một tín hiệu Kết quả là có một giao diện vô tuyến mạnh hơn nhiều

Thông tin di động số có thể chịu được mức nhiễu cao hơn so với các hệ thống tương tự hiện có, dẫn đến việc cải thiện cả chất lượng lẫn hiệu quả ở hệ thống thông tin di động

 Tính linh hoạt và tăng thêm dung lượng:

Với giao diện vô tuyến tương tự hiện có, mỗi kết nối giữa một thuê bao di động với một Cell đòi hỏi phải có sóng mang RF riêng, điều đó dẫn đến đòi hỏi ở Cell phải lắp đặt thêm modul (phần cứng ) RF Vì vậy, để mở rộng dung lượng của một Cell thì phải tăng thêm

số lượng các kênh và các modul RF có chất lượng tương đương phải được đưa thêm vào thiết bị của Cell Do đó, việc mở rộng hệ thống là tốn nhiều thời gian, tiền của và công sức Như vậy, các hãng khai thác cũng bao hàm cả việc lập kế hoạch RF rất phức tạp Để khai thác một cách hợp pháp, tất cả các hệ thống phải sử dụng một khoảng tần số RF đã đựoc qui định chặt chẽ, chỉ trong khoảng tần số (872-960 MHz)

Rõ ràng phổ tần số bị nhiều hạn chế và chỉ một số lượng có hạn các cuộc đàm thoại là có thể chèn được trên một số lượng kênh vô tuyến đã cho, do đó, thường xuyên có sự quá tải

xảy ra tại giờ cao điểm của nhu cầu, kết quả là “ call blocking “ (tức thuê bao sẽ nghe một cho biết đường truyền đang bận ), hậu qủa là sự không thoả mãn của thuê bao.

Khi mà giao diện số được sử dụng ở hệ thống GSM sẽ đưa đến việc giải quyết việc sử dụng phổ vô tuyến có sẵn một cách hiệu quả hơn Tám cuộc gọi đồng thời được thực hiện trên một sóng mang RF Điều đó có nghĩa là mỗi modul RF riêng sẽ đáp ứng cho tám thuê bao cùng một lúc, và như vậy hệ thống sẽ được mở rộng, yêu cầu thay đổi modul RF thường ít hơn so với các hệ thống cũ Do đó hệ thống là rất linh hoạt vì nó có thể thay đổi dung lượng bằng một bộ phận khác của mạng bằng cách đặt lại cấu hình từ cơ sở dữ liệu của hệ thống

 Sử dụng các giao diện tiêu chuẩn:

Trong mạng tế bào mỗi thiết bị được sử dụng là được chế tạo bởi một nhà sản suất Điều

đó là vì một hãng sản xuất chỉ sản xuất thiết bị đã được thiết kế để thông tin với nhau Tình trạng này có thể rất có lợi cho các hãng sản xuất như họ có ảnh hưởng lớn lên sự định giá các sản phẩm của họ, nhưng lại là điều không có lợi đối với người sử dụng điện thoại di động và nhà khai thác mạng vì giá thành thiết bị cao

Với hệ thống thông tin di động số GSM thì ngược lại, vì do các giao diện tiêu chuẩn như C7 và X25 được sử dụng trong toàn hệ thống Điều này có nghĩa là các nhà qui hoạch hệ thống có thể lựa chọn thiết bị với giá thành khác nhau của các hãng sản xuất khác nhau

Vì vậy, sự cạnh tranh giữa các hãng sản xuất với nhau sẽ tăng lên và giá thành sẽ hạ xuống Ngoài ra, các nhà thiết kế mạng sẽ có nhiều linh hoạt hơn khi đặt mua các cấu kiện của mạng, tức là họ có tể tạo ra nhiều hiệu quả sử dụng ở các đường truyền mặt đất

mà họ đang khai thác

 An toàn và bảo mật tuyệt đối:

Vấn đề an toàn được xem đứng đầu danh mục các vấn đề sẽ được cạnh tranh của các nhà khai thác ở các hệ thống tương tự Trong một vài hệ thống thế hệ đầu có khoảng 20% cuộc gọi bị ăn cắp Để bảo mật số liệu và thoại được tốt, GSM đưa ra đề nghị bảo mật cả

về phương pháp truyền dẫn trên giao diện vô tuyến và cả ở cách thức lưu lượng được xử

lý trước khi truyền dẫn Các dữ liệu được điều khiển và báo hiệu sẽ được mật mã cùng với các kỹ thuật nhận thực thuê bao tinh vi sẽ loaị trừ việc ăn cắp cuộc gọi ở hệ thống GSM thiết bị di động sẽ được nhận dạng một cách độc lập từ thuê bao di động Mỗi máy

di động có một số nhận dạng được mã hoá cứng khi sản xuất để kiểm tra nếu như nó được khai báo là đã bị mất cắp

Hệ thống GSM đảm bảo ở một mức độ cao tính bảo mật cho các thuê bao, các cuộc gọi sẽ được số háo, mã háo và sau đó được gài mật mã trước khi phát lên không gian

 Chuyển vùng nhanh hơn:

Chuyển vùng xảy ra khi máy di động di chuyển giữa các cell Một cuộc gọi sẽ được chuyển từ một kênh này đến kênh khác và từ một cell này đến một cell khác để duy trì cuộc gọi được liên tục Trong các hệ thống tương tự hiện có, chỉ có thuê bao rất tốt mới nhận ra một chuyển vùng đã xảy ra Còn hệ thống GSM đã giải quyết vấn đề này và quá trình chuyển vùng được điều khiển chặt chẽ hơn nhiều GSM cho phép đưa nhiều yếu tố vào tính toán và được tính toán chi tiết hơn (Đo cường độ tín hiệu của các cell lân cận)

 Nhận dạng thuê bao:

So với các hệ thống tương tự, mỗi thuê bao di động được nhận dạng bởi số máy điện thoại mà nó được gắn lên thiết bị di động của nó Vì vậy nếu thuê bao muốn thu/phát các cuộc gọi thì cần phải có thiết bị di động Trong hệ thống GSM, thuê bao và thiết bi di

động được nhận dạng một cách riêng rẽ Thuê bao được nhận dạng bằng một card thông minh (Smart card),được biết như một khối nhận dạng thuê bao SIM.

Nghĩa là người sử dụng chỉ cần mua thuê bao ở một hệ thống di động nhưng có khả năng

sử dụng cho nhiều kiểu thiết bị di động khác nhau (Fax, Computer, điện thoại di động) Nghĩa là khi di chuyển thuê bao chỉ cần mang theo SIM card của nó Vì SIM card nhận diện người sử dụng nên bất kỳ nơi nào các cuộc gọi của thuê bao tạo ra, háo đơn tính cước sẽ luôn luôn được được gửi tới bộ ghi định vị thường trú (HLR) của thuê bao

 Tính tương thích với ISDN:

ISDN là một tiêu chuẩn mà hầu hết các nước đang phát triển đã cam kết thực hiện Đây là một mạng thông tin mới và tiên tiến được thiết kế để truyền thoại và số liệu thuê bao trên các đường truyềnthoại tiêu chuẩn Mạng GSM đã được thiết kế để khai thác với hệ thống ISDN và sẽ cung cấp các đặc tính có thể tương thích với nó

CHƯƠNG II: GIẢI PHÁP PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG TOÀ NHÀ

2.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, để mở rộng thị phần ngoài việc cạnh tranh về giá cả, dịch vụ giá trị gia tăng, chăm sóc khách hàng các nhà cung cấp dịch vụ di động cũng không ngừng tập trung phát triển mạng lưới để có vùng phủ rộng, phủ sâu, chất lượng phủ sóng tốt Tuy nhiên, ngay cả đối với các công ty cung cấp dịch vụ di động đã phủ sóng 63/63 tỉnh thành

có một vấn đề cần quan tâm là tại một số thành phố lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh là chất lượng phủ sóng trong các toà nhà, đặc biệt là các toà nhà cao tầng của khách sạn, văn phòng của các công ty trong và ngoài nước, khu chung cư cao cấp… Đây là nơi mà nhu cầu liên lạc rất lớn và là những khách hàng quan trọng của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Vì vậy để có thể đảm bảo nhu cầu liên lạc, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng đặc biệt là các khách hàng cao cấp, các nhà khai thác viễn thông đang từng bước tập trung nâng cao chất lượng viễn thông trong các toà nhà cao tầng

Hình 2.1: Mô hình hệ thống phủ sóng di động trong tòa nhà

Tại các tầng thấp thường có tình trạng sóng yếu, chập chờn, ở các tầng cao thì nhiễu (nhất

là đối với các nhà khai thác chia sẻ chung băng tần GSM) dẫn đến khó thực hiện và rớt cuộc gọi Tuy nhiên, do đặc trưng vùng phủ của những khu vực này rộng hoặc trải dài theo chiều dọc, sóng vô tuyến từ trạm BTS outdoor macro bị suy hao nhiều khi xuyên qua các bức tường bê tông dẫn đến cường độ tín hiệu không đạt yêu cầu, nên giải pháp phủ sóng trong tòa nhà IBS (Inbuilding Solutions) hay IBC (Inbuilding Coverage) hiện nay được nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động lựa chọn Trong các phần tiếp theo người thực hiện sẽ đi sâu vào việc thiết kế hệ thống IBC

Hình 2.2: Hệ thống IBS sẽ đảm bảo được vùng phủ tốt trong các tòa nhà

 Dưới đây là những ưu điểm khi sử dụng hệ thống Inbuilding:

 Đảm bảo vùng phủ sóng di động mọi lúc mọi nơi bên trong tòa nhà, giúp khả năng truy cập mạng và liên lạc không bị gián đoạn cho việc giao dịch, hội nghị…

 Các dịch vụ thông tin, dữ liệu, mobile… đều được cung cấp với chất lượng ổn định

để mang lại hiệu quả công việc tốt nhất và lợi nhuận cho khách hàng

 Tối ưu hóa thiết kế về kinh phí thiết bị sử dụng và khả năng phủ sóng

 Tránh phủ sóng ra ngoài phạm vi tòa nhà để giảm thiểu khả năng nghẽn mạng ngoài ý muốn

 Hệ thống In Building là một hệ thống độc lập không phụ thuộc vào hệ thống outdoor bên ngoài nên việc sử dụng hệ thống này bảo đảm tính bền vững ổn định chất lượng vùng phủ sóng cho tòa nhà

 Hệ thống có khả năng tích hợp tất cả các mạng đang sử dụng trên toàn quốc như cùng một lúc có thể dùng chung các mạng như Vinaphone, Mobifone,Viettel…trên một hệ thống Inbuilding đã lắp trước, có khả năng linh hoạt thay đổi cấu hình, nâng cấp cấu hình bảo dưỡng mạng

 Nền tảng cho các ứng dụng hệ thống wireless, mobile broadband, mobile TV…

2.2 Tổng quan giải pháp IBC cho tòa nhà cao tầng

Có thể nói hiện nay đối với các tòa nhà lớn như là sân bay, ga điện ngầm, văn phòng cao tầng, siêu thị kinh doanh hàng hóa rộng lớn… thì vấn đề vùng phủ và dung lượng đều rất quan trọng vì chất lượng thoại di dộng ảnh hưởng trực tiếp đến uy tín của nhà cung cấp dịch vụ Tuy nhiên, do đặc trưng vùng phủ của những khu vực này rộng hoặc trải dài theo chiều dọc, sóng vô tuyến từ trạm BTS bên ngoài tòa nhà (BTS outdoor macro) bị suy hao nhiều khi xuyên qua các bức tường bê tông dẫn đến cường độ tín hiệu không đạt yêu cầu, nên giải pháp phủ sóng trong tòa nhà hiện nay được nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động lựa chọn

Hệ thống inbuilding bao gồm ba phần chính: nguồn tín hiệu, hệ thống phân phối tín hiệu

và phần tử bức xạ Trong đó hệ thống phân phối tín hiệu là điểm khác biệt điển hình giữa

hệ thống inbuilding so với hệ thống mạng BTS outdoor macro thông thường

Nguồn tín hiệu Hệ thống phân phối tín hiệu Phần tử bức xạ

Hình 2.3: Các thành phần chính của hệ thống IBC 2.2.1 Nguồn tín hiệu để phủ sóng cho indoor có thể dùng

 Nguồn tín hiệu bằng trạm outdoor:

Hình 2.4: Vùng phủ trong tòa nhà từ một tế bào macro trong mạng BTS outdoormacro

Đây là giải pháp đơn giản nhất để cung cấp vùng phủ cho các toà nhà với tín hiệu

từ các trạm macro bên ngoài toà nhà Giải pháp này được khuyến nghị nếu lưu lượng trong tòa nhà khôngcao, hoặc chủ tòa nhà không cho phép lắp đặt thiết bị và đi cáp trong tòa nhà hoặc việc triển khai giải pháp dành riêng cho nó không kinh tế

Khi đó vùng phủ được cung cấp bằng cách:

• Tín hiệu sẽ thâm nhập vào toà nhà từ bên ngoài Điều này chỉ thực hiện được đối với các tòa nhà có khoảng hở lớn đối với bên ngoài hoặc ít tường, cửa sổ kim loại

• Đặt BTS trên các tòa nhà xung quanh và hướng anten tới tòa nhà cần phủ Khi đó không cần đến hệ thống phân phối tín hiệu nữa và phần tử bức xạ chính là anten của trạm BTS outdoor macro đó

Ưu điểm của giải pháp này là chi phí thấp, không mất nhiều thời gian trong triển khai, có thể phủ cả ngoài nhà (outdoor) và trong nhà (indoor)

Nhược điểm của giải pháp này là vùng phủ hạn chế, tốc độ bit thấp đối với các dịch vụ dữ liệu, dung lượng thấp và chất lượng không thể chấp nhận được ở một số phần trong toà nhà Suy hao tăng dần khi tần số càng cao, do vậy khó cung cấp vùng phủ cho toà nhà mức tín hiệu tốt Suy hao có thể khắc phục bằng cách tăng công suất từ các trạm ngoài nhà nhưng nhiễu sẽ tăng Việc thiết kế tần số gặp nhiều khó khăn do quỹ tần số hạn hẹp (nhất là đối với các nhà khai thác chia sẻ chung băng tần GSM)

 Nguồn tín hiệu dùng trạm lặp Repeater:

Ngoài cách phủ sóng trong nhà bằng trạm outdoor có thể sử dụng trạm lặp (repeater) làm nguồn vô tuyến cung cấp cho hệ thống phân phối Khi đó vùng phủ của trạm outdoor hiện

có được mở rộng Nhưng giải pháp này ít được sử dụng trong thực tế vì cường độ tín hiệu, chất lượng, sự ổn định, dung lượng phụ thuộc vào trạm BTS bên ngoài và việc thiết

kế cho trạm lặp (quỹ đường truyền, mức độ cách ly 2 hướng) mặc dù giá thành thấp, triển khai nhanh, dễ dàng Vì có nhiều nhược điểm nói trên nên trên thực tế rất ít nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng giải pháp này, trừ trường hợp bất khả kháng

 Nguồn tín hiệu bằng trạm indoor dành riêng:

Hình 2.5: Vùng phủ cho tòa nhà được cung cấp bởi trạm indoor dành riêng

Giải pháp này có thể tăng thêm dung lượng cho những vùng trong nhà yêu cầu lưu lượng cao Vấn đề chính ở đây là cung cấp dung lượng yêu cầu trong khi vẫn đảm bảo vùng phủ tốt của toà nhà mà không làm ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ của mạng BTS outdoor macro Vì vậy giải pháp này được các nhà cung cấp dịch vụ di động trong khu vực sử dụng như SingTel, Digi

Ưu điểm của giải pháp này là nguồn tín hiệu từ bên ngoài ổn định, mức tín hiệu tốt, mở rộng dung lượng hệ thống dễ dàng Nhược điểm của giải pháp là giá thành cao,

yêu cầu phải có cách bố trí tần số/kênh cụ thể và xây dựng hệ thống truyền dẫn đảm bảo tính mỹ thuật

2.2.2 Hệ thống phân phối tín hiệu

Hệ thống phân phối tín hiệu có nhiệm vụ phân phối tín hiệu từ nguồn cung cấp đi đến các anten hoặc phần tử bức xạ khác và được phân loại thành:

 Hệ thống thụ động:

Hình 2.6: Giải pháp hệ thống anten phân phối cáp đồng thụ động

Hệ thống thụ động là hệ thống anten được phân phối bằng cáp đồng trục và các phần tử thụ động Đây là giải pháp phổ biến nhất cho các khu vực phủ sóng inbuilding không quá rộng, có đặc điểm:

- Trạm gốc được dành riêng cho toà nhà: Tín hiệu vô tuyến từ trạm gốc được phân phối qua hệ thống đến các anten Vùng phủ cho toà nhà được giới hạn đồng thời không làm ảnh hưởng đến chất lượng mạng BTS outdoor macro Nhưng yêu cầu kỹ sư thiết kế phải tính toán quỹ đường truyền cẩn thận vì mức công suất ở mỗi anten phụ thuộc vào sự tổn hao mà các thiết bị thụ động được sử dụng, đặc biệt là chiều dài cáp

- Các thiết bị chính gồm: cáp đồng trục, bộ chia (splitter/tapper), bộ lọc (filter), bộ kết hợp (combiner), anten

hệ thống còn sử dụng các thiết bị khác trong việc phân phối tín hiệu: Hub quang chính, cáp quang, Hub mở rộng, khối anten từ xa

Hình 2.7: Sơ đồ một hệ thống anten phân phối chủ động cho khu trường sở

Giải pháp này thường được sử dụng cho những khu vực phủ sóng inbuilding rất rộng, khi

mà hệ thống thụ động không đáp ứng được chỉ tiêu kỹ thuật suy hao cho phép Khi đó một BTS phục vụ được nhiều tòa nhà trong một vùng, thường là các khu trường sở Các kết nối khoảng cách xa (hơn 1 km) sử dụng cáp quang, sự phân phối giữa một tầng và các phần trong toà nhà có thể dùng cáp xoắn đôi dây Nhưng nhược điểm dễ nhận thấy là chi phí cao

Hình 2.8: Sơ đồ một hệ thống anten phân phối chủ động cho một toà nhà cao tầng

 Hệ thống lai ghép:

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống lai ghép

Hệ thống này là sự kết hợp giữa hệ thống thụ động và chủ động Giải pháp này dung hoà được cả ưu nhược điểm của hai hệ thống thụ động và chủ động Vì nó vừa đảm

bảo chất lượng tín hiệu cho những khu vực phủ sóng trong nhà có quy mô lớn lại vừa tiết kiệm chi phí.

2.2.3 Phần tử bức xạ

Phần tử bức xạ có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tín hiệu điện thành sóng điện từ phát ra ngoài không gian và ngược lại Do hệ thống trong nhà được sử dụng ở những khu vực có vùng phủ sóng đặc biệt như nên đối với từng công trình cụ thể đòi hỏi phải có phần tử bức xạ thích hợp

o Anten: sử dụng thích hợp với những vùng phủ có khuynh hướng hình tròn hoặc hình chữ nhật Đó là vì anten cho vùng phủ sóng không đồng đều, việc tính quỹ đường truyền phụ thuộc nhiều vào cấu trúc của toà nhà Phạm vi phủ sóng của anten ở dải GSM900 là 25m ÷ 30m; GSM1800 là 15m ÷ 18m Có 2 loại anten thường được sử dụng là anten vô hướng (omni) và anten có hướng (yagi) Anten vô hướng có tính thẩm mỹ, nhỏ gọn dễ lắp đặt nên có thể kết hợp hài hoà với môi trường trong toà nhà, còn anten có hướng có độ tăng ích cao thích hợp khi phủ sóng trong thang máy

Hình 2.10: Hệ thống phân phối cáp rò

o Cáp rò: Đặc điểm của cáp rò (còn gọi là cáp tán xạ) là có cường độ tín hiệu đồng đều theo một trục chính nên thường được dùng cho các vùng phủ phục vụ kéo dài đặc biệt như: hành lang dài, xe điện ngầm, đường hầm Phạm vi phủ sóng của cáp dò chỉ vào khoảng 6m nhưng lại có ưu điểm hơn hẳn so với anten là hỗ trợ được dải tần số rộng

từ 1 MHz ÷ 2500 MHz

2.3 Các thiết bị dùng trong hệ thống DAS

2.3.1 Các loại anten dùng cho hệ thống

Anten Omni 3dBi, Omni Direction 2400 4.5dBi, Panel 14 dBi, hỗ trợ dải tần từ 800-2500 MHz

Hình 2.11: Anten Omni với sơ đồ bức xạ theo chiều ngang và dọc

Hình 2.12: Các loại slipter dùng trong IBC

 Công thức tính suy hao trong Slipter:

 Công thức tính suy hao: Slipter loss= 10log (tổng số ngõ ra) + 0.1dB

Ví dụ: Slipter 1:3 thì suy hao tại mỗi ngõ ra là: 10log(3)+0.1dB = 4.87dB

Hình 2.13: Suy hao của Slipter 1:3 2.3.3 Bộ chia không đều (Coupler)

Suy hao các bộ Coupler của hãng Telestone (Trung Quốc):

Coupler type Coupling Value (dB) Insertion Loss (dB)

Hình 2.14: Coupler chia tín hiệu ra các anten có công suất 3.5 – 5dBm

2.3.4 Bộ POI (Point of Interface)

Chức năng của POI trong hệ thống IBC là kết hợp các Operator từ BTS rồi phân phối ra hệ thống DAS thông qua feeder

Hình 2.15: Vị trí của POI trong hệ thống IBC

Phần A là tín hiệu từ BTS outdoor của các nhà cung cấp dịch vụ được đưa vào BTS indoor của hệ thống IBC, hiện tại có 3 nhà cung cấp dịch vụ chính ở nước ta: Vietel, VMS Mobifone và Vinaphone đều dùng tần số GSM 900MHz và DCS 1800MHz

Phần B là bộ POI kết hợp tín hiệu của tất cả các nhà cung cấp dịch vụ được lấy từ Phần A thành một đường sau đó truyền đến hệ thống DAS ở phần C

Hình 2.16: Các tần số được kết hợp vào bộ POI

Phần C là hệ thống DAS bao gồm các linh kiện thụ động như feeder, anten indoor, slipter…để phân phối công suất từ BTS đưa tới

Ở đây, người thực hiện sẽ dùng bộ Hybrid 2 ngõ vào và 4 ngõ ra có chức năng tương tự như bộ POI

và vùng phủ của toàn mạng di động

CHƯƠNG III: TIẾN HÀNH KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỦ

SÓNG DI ĐỘNG TRONG TOÀ NHÀ3.1 Các bước thiết kế hệ thống IBC cho tòa nhà

Sau khi hoàn tất hợp đồng cung cấp giải pháp phủ sóng di động cho toàn nhà, thì

kỹ sư sẽ xin bên chủ đầu tư bản vẽ kiến trúc của tòa nhà, bao gồm cả tầng hầm… Việc có bản vẽ kiến trúc trong tay sẽ rất thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống IBS: vị trí lắp đặt các anten, hệ thống đi dây cáp…

Hình 3.1: Thiết kế hệ thống IBS cho tòa nhà cao tầng

Để có thể nắm rõ kiến trúc của toàn nhà thì bắt buộc người kỹ sư cần phải đi khảo sát thực tế, vì trên bản vẽ kiến trúc không thể hiện hết những gì trên thực tế Bên cạnh đó, người kỹ sư cũng cần nắm rõ vị trí địa lý của tòa nhà (tòa nhà cao bao nhiêu tầng, một tầng rộng bao nhiêu mét vuông, vị trí đặt tòa nhà có gần trạm BTS không…), từ đó có phương hướng đề xuất ra những giải pháp có tính kinh tế nhất, thuận lợi cho công việc lắp đặt Quan trọng nhất trong là việc khảo sát chất lượng mạng trong tòa nhà Trong quá trình khảo sát, dựa trên việc xem xét cấu trúc xây dựng của toà nhà, một số tầng được lựachọn khảo sát vùng phủ sóng và khả năng thâm nhập sóng từ các trạm bên ngoài vào các tầng này để đưa ra các số liệu cụ thể Thiết bị phục vụ cho việc khảo sát bao gồm:

 Máy đo TEMS8 hỗ trợ trên máy điện thoại cầm tay Sony-Erricson K800i

 Máy tính xách tay IBM T61 với phần mềm đo kiểm Tems 8.

 Máy định vị vệ tinh GPS

 Máy ảnh kỹ thuật số

 Chúng tôi tiến hành đo ba thông số bao gồm:

 Mức thu (RxLev)

 Chất lượng thu (RxQual)

 Tỉ số nhiễu đồng kênh C/I

Dựa trên kết quả đo và khảo sát hai thông số này, đánh giá chúng, đưa ra kết luận chất lượng phủ sóng trong toà nhà và từ đó đưa ra giải pháp kỹ thuật giải quyết vấn đề trên

Lập dự án một hệ thống phủ sóng tín hiệu di động bên trong tòa nhà (Inbuilding Coverage - IBC) là một quá trình gồm nhiều bước Tất cả các bước phải được tiến hành một cách cẩn thận để thu được một hệ thống hoạt động tối ưu Trong chương này, người thực hiện đồ án sẽ giải thích từng bước của quá trình thiết kế và thực hiện lắp đặt hệ thống phủ sóng tín hiệu trong tòa cao ốc

Hệ thống này được thiết kế dựa trên công nghệ thông tin di động GSM 1800 và mạng 3G với tần số 2100MHz

Quá trình lập dự án IBC được chia thành các bước chính sau đây

 Khảo sát và nhận dạng địa hình tòa nhà cần phủ sóng

 Khảo sát trạm thu phát gốc và tín hiệu bên trong tòa nhà

 Lập kế hoạch vị trí

 Thiết kế, lắp đặt và cấu hình thiết bị

 Kiểm tra và hiệu chỉnh

3.2 Mục tiêu khảo sát

Khảo sát là một bước cơ bản và quan trọng trong quá trình lập dự án IBC Các thông số quan trọng cần cho quá trình lập dự án phải được thu thập cẩn trọng và chính xác trong quá trình khảo sát từng khu vực cụ thể của tòa nhà Quá trình khảo sát không có nghĩa là một ai đó đi vào tòa nhà và đi xung quanh khắp mọi nơi, ngoài ra cũng có thể thu thập các thông tin cần thiết thông qua nhà cung cấp dịch vụ và chủ tòa nhà Tuy nhiên, một quá trình khảo sát tại thực địa sẽ dễ dàng thu thập được thông tin đầy đủ và chính xác

Những mục tiêu phải đạt được trong giai đoạn khảo sát:

 Phạm vi phủ sóng: toàn bộ tòa nhà hay một số khu vực nhất định Khu vực đỗ xe có được mở rộng phủ sóng trong tương lai, các khu vực quan trọng đối với khách hang

 Loại cáp: cáp đồng trục, feeder, cáp quang hay loại cáp khác Liệu ống dẫn cáp cho phép đi loại cáp có kích thước tối đa là bao nhiêu, góc uốn cong cho phép của cáp trong ống dẫn cáp

 Vị trí đi cáp: cách đi cáp từ trạm thu phát gốc BTS đến các anten, vị trí anten để đi cáp

dễ nhất, khoảng cách kết nối

 Vị trí đặt anten: Liệu trần giả có cho phép đặt anten hay không, từng loại anten cụ thể

để lắp trên trần giả hoặc trên tường, loại anten cụ thể (có hướng, vô hướng, nhiều băng tần hoặc một băng tần…) được chỉ định bởi nhà khai thác (Operator)

 Số lượng anten cần thiết cho một tầng, loại tòa nhà (văn phòng, nhà máy, điểm đỗ xe, cửa hàng, trung tâm mua sắm…) Các tầng có cấu trúc giống hệt nhau hay không, các

phép đo cần thiết Việc lắp nhiều anten có tiết kiệm năng lượng hơn là việc lắp một anten ở trung tâm tầng nhà

 Nguồn nuôi cho BTS và hệ thống, bằng ắc quy dự phòng hay nguồn điện xoay chiều trực tiếp

3.3 Khảo sát tòa nhà và nhận dạng địa hình toà nhà cần phủ sóng

Trong quá trình khảo sát, các đặc tính sau đây của tòa nhà cần được quan tâm và thu thập thông tin:

- Hình dáng : cao và dẹt, rộng và thấp, số lượng tầng, mặt bằng

- Kích cỡ: Diện tích bao phủ (m2)

- Toà nhà cũ hay mới sẽ quyết định việc lựa chọn phương thức truyền dẫn Một số tòa nhà

cũ không cho phép sử dụng các loại cáp có trọng lượng lớn, các loại cáp đồng trục lõi to đòi hỏi góc uốn cong lớn Trong khi đó, các tòa nhà mới xây dựng, hiện đại thường có cấu trúc thẳng, ít uốn khúc, cho phép sử dụng các loại cáp có đường kính lớn

- Các tòa nhà có sẵn hệ thống dây cáp (VD: SMF và MMF)

3.3.1 Kiểu văn phòng cao ốc

Hình 3.2: Tòa nhà cao tầng

• Mô tả chung: Nhiều tầng có cấu trúc giống nhau, hình tháp, mặt bằng hạn chế

• Ảnh hưởng tới IBC:

+ Thiết kế tương đối gọn nhờ vào liên kết liên tầng, lượng ăng ten cần cho một sàn ít + Dễ lắp đặt IBC nhờ vào cấu trúc các lát sàn tương tự nhau

+ Mức sử dụng lưu lượng cao, cần đến nhiều tần số, có bản thiết kế chi tiết

+ Nếu toà nhà lớn thể sử dụng active IBC

+ Người thiết kế có thể lập kế hoạch phủ sóng (bao gồm vị trí đặt anten, công suất ra anten EiRP) cho một sàn, sau đó áp dụng tương tự cho các sàn khác Lập kế hoạch cho từng sàn trước tiên, sau đó là đường trục backbone

3.3.2 Kiểu công xưởng

• Mô tả chung: Ít tầng, trần cao, các công xưởng, kho bãi, bãi để xe

• Ảnh hưởng tới IBC

+ Diện tích bao phủ lớn, khoảng cách kết nối xa

+ Giảm sự mất đường truyền trong không gian bởi tầm nhìn quang

+ Việc lập kế hoạch phức tạp hơn cho các lát sàn không giống nhau

+ Thuận lợi cho việc lắp đặt IBC do khoảng cách kết nối rộng

+ Mức sử dụng đặc biệt thấp, số lượng thiết bị truyền tải ít

Hình 3.3: Tòa nhà công xưởng 3.3.3 Khu trường học

Hình 3.4: Khu trường học

• Mô tả chung: Gồm nhiều toà nhà có thể nối liên kết với nhau, số lượng lát sàn hạn chế, diện tích mặt bằng hạn chế, giống mô hình kiểu văn phòng, kích cỡ nhỏ hơn

• Ảnh hưởng tới IBC:

+ Liên kết giữa các toà nhà lớn hơn, liên kết trong mỗi toà nhà tương đối ít

+ Mức sử dụng cao, nhiều thiết bị truyền tải

+ Thuận lợi cho việc lắp đặt active IBC do khoảng cách kết nối rộng

+ Có thể kết hợp mô hình hệ thống lai Coax/FO FO để nối khoảng cách giữa các toà nhà và Coax để nối khoảng cách bên trong mỗi toà nhà.

3.3.4 Kiểu cấu trúc phức tạp (sân bay, ga tàu điện ngầm)

• Mô tả chung: Gồm nhiều toà nhà có cấu trúc phức tạp, kích cỡ và chiều cao lát sàn khác nhau, số lượng sàn hạn chế, mặt bằng rộng

• Ảnh hưởng tới IBC:

+ Khoảng cách liên kết kết nối xa, có thể phân khu

+ Kế hoạch chi tiết, phức tạp do môi trường và kích cỡ các phòng không đồng nhất + Mức sử dụng cao với các trạm điều hành BTS được nối với một thiết bị IBC chung + Số lượng thiết bị truyền tải lớn do mức sử dụng lớn

+ Thuận lợi cho việc lắp đặt active IBC, cần thiết phải có nhiều dịch vụ băng thông

Hình 3.5: Cấu trúc nhà ga sân bay 3.4 Tiến hành đo các thông số cơ bản

3.4.1 Đo mức thu RxLevel (RF Signal Level)

Sau khi kết thúc quá trình khảo sát toà nhà, người thực hiện báo cáo có thể nhận xét về mức thu RxLevel trong toà nhà là yếu Kết quả thong thường của máy đo cho thấy, mức thu nằm trong khoảng từ –80 dBm đến –112dBm Tại tầng hầm của toà nhà, hoàn toàn không có sóng di động Tại các tầng từ tầng 1 đến tầng giữa của khách sạn, mức thu nằm trong khoảng – 80 dbm đến -96 dbm Các phòng nằm sâu trong toà nhà mức thu RxLevel rất thấp, đặc biệt trong thang máy hoàn toàn không có sóng Đối với các tầng trên cùng, hiện tượng điển hình của toà nhà cao tầng là floating xuất hiện Điều này có ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình thực hiện cuộc gọi