Quy hoạch mạng 3G WCDMA và ứng dụng

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT ii DANH MỤC HÌNH v LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương 1: Tổng quan về hệ thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA 2 Chương 3: Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA 2 3.3.Quy hoạch vùng phủ vô tuyến 32 3.4.Quy hoạch dung lượng vô tuyến 49 3.5.Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 56 3.6.1.Định cỡ MSC, SGSN và GGSN 63 3.8.Tối ưu hóa mạng 68 3.9.Kết luận chương 69 4.3.Giải pháp phát triển mạng WCDMA của Vinaphone 74 4.4.Quy hoạch mạng 3G của Vinaphone tại Hà Nội 77 i DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT ii 1G 2G 3G 3GPP First Generation Second Generation Third Generation 3rd Generation Global Partnership Project Thế hệ thứ nhất Thế hệ thứ 2 Thế hệ thứ 3 Dự án hội nhập toàn cầu thế hệ 3 A. AuC ATM AICH AP-AICH AMPS Authentication Center Asynchronous Transfer Mode Acquisition Indication Channel Access Preamble Acquisition Indicator Channel Advanced Mobile Phone System Trung tâm nhận thực Truyền mã đồng bộ Kênh chỉ thị bắt Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập Hệ thống tiến điện thoại di dộng tiến bộ B. BTS BSS BMC BSC BHCA BER Base Tranceiver Station Base Station Subsystem Broadcast/Multicast Control Base Station Controller Busy Hour Call Attempts Bit Error Rate Trạm thu phát gốc Hệ thống phụ trạm gốc điều khiển quảng bá/đa phương bộ điều khiển trạm gốc số lần tiến hành gọi giờ bận Tỷ số lỗi bít C. CDMA CN CS Code Division Multiple Access Core Network Circuit switching Truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi Chuyển mạch kênh D. DL DSSS DPDCH DPCCH Downlink Direct Sequence Spread Spectrum Dedicated Physical Data Channel Dedicated Physical Control Channel Đường xuống Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp kênh số liệu vật lý riêng, kênh để truyền lưu lượng của người sử dụng kênh điều khiển vật lý riêng E. EDGE EIR Enhanced Data Rates for Evolution Equipment Identity Register Các tốc độ dữ liệu tăng cường cho sự tiến hoá Bộ ghi nhận dạng thiết bị F. FDD FDMA FBI FM Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Access Feedback Information Frequency Modulation Phương thức song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Thông tin phản hồi ngược Điều chế tần số G. GGSN GPRS GSM Gateway GPRS Support Node General Packet Radio Service Global System for Mobile Telecommunication Nút hỗ trợ cổng GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung Hệ thống viễn thông di động toàn cầu iii iv DANH MỤC HÌNH MỤC LỤC i MỤC LỤC i DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT ii DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC HÌNH v LỜI NÓI ĐẦU 1 LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương 1: Tổng quan về hệ thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA 2 Chương 3: Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA 2 3.3.Quy hoạch vùng phủ vô tuyến 32 3.4.Quy hoạch dung lượng vô tuyến 49 3.5.Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 56 3.6.1.Định cỡ MSC, SGSN và GGSN 63 3.8.Tối ưu hóa mạng 68 3.9.Kết luận chương 69 4.3.Giải pháp phát triển mạng WCDMA của Vinaphone 74 4.4.Quy hoạch mạng 3G của Vinaphone tại Hà Nội 77 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Các hằng số A và B cho mô hình Hata-OkumuraError: Reference source not found Bảng 3.2. Các lớp công suất của UE Error: Reference source not found Bảng 3.3a. Giá trị Eb/No yêu cầu trong môi trường đường truyền tĩnh Error: Reference source not found Bảng 3.3b. Giá trị Eb/No yêu cầu trong điều kiện truyền dẫn đa đường Error: Reference source not found Bảng 3.4. Các tham số tính toán quỹ đường truyền Error: Reference source not found Bảng 3.5. Tính quỹ đường lên cho dịch vụ tiếng 12,2 kbps ngoài trời Error: Reference source not found Bảng 3.6. Thí dụ tính quỹ đường truyền cho số liệu tốc độ 128 kbps, trong nhà Error: Reference source not found Bảng 3.7. Thí dụ tính quỹ đường xuống cho tiếng 12,2 kbps đi bộ ngoài trời. Error: Reference source not found Bảng 3.8. Phụ thuộc dự trữ nhiễu yêu cầu vào tải ô Error: Reference source not found Bảng 3.9. Yêu cầu đối với hiệu năng kênh lân cận Error: Reference source not found Bảng 4.1. Phân hệ vô tuyến mạng VinaPhone của một số BSC ở Hà Nội Error: Reference source not found Bảng 4.2. Phân bố và dung lượng của các MSC Error: Reference source not found Bảng 4.3. Các dịch vụ có thể cung cấp và yêu cầu về chất lượng Error: Reference source not found Bảng 4.4. Phân bố hình thái mật độ dân cư (theo khảo sát).Error: Reference source not found Bảng 4.5. Lưu lượng cho quy hoạch mạng WCDMA thành phố Hà Nội Error: Reference source not found Bảng 4.6. Tổng kết lưu lượng cho từng loại dịch vụ Error: Reference source not found vi Bảng 4.7. Các giả định cho MS Error: Reference source not found Bảng 4.8. Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps trong nhà Error: Reference source not found Bảng 4.9. Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps ngoài trời Error: Reference source not found Bảng 4.10. Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps trên xe Error: Reference source not found Bảng 4.11. Kết quả tính toán quỹ đường lên cho dịch vụ 144 kbps đối với từng môi trường. .83 Bảng 4.12. Sơ đồ tái sử dụng mã PN Error: Reference source not found Bảng 4.13. Tổng kết số ô cho hệ thống Error: Reference source not found Bảng 4.14. Tổng kết các thông số cho một số trạm BTS.Error: Reference source not found vii LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay thông tin di động đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, giải trí, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình Thế hệ di động thứ nhất là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA). Tiếp theo là thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA).Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về cả dung lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện. 3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộng hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như: truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,… Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta. Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vô tuyến. Một trong số đó được gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA). Năm 2009 là năm thông tin di động thế hệ thứ 3 chính thức đưa vào phục vụ tại Việt Nam. Với công nghệ WCDMA có khả năng cung cấp dung lượng dữ liệu lớn, tốc độ cao đem đến cho người sử dụng những tiện ích đa phương tiện, cũng như những ứng dụng hoàn toàn mới mẻ mà công nghệ 2G chưa có được. Mặt khác sự ra đời của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 ở Việt Nam cũng tạo ra sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động, đặc biệt là ba nhà mạng viễn thông hàng đầu hiện nay: MobiFone, Vinaphone, Viettel. Cạnh tranh không chỉ về cơ sở hạ tầng, số lượng thuê bao, mà quan trọng còn là chất lượng dịch vụ. Trong tương lai mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 còn được phát triển và ứng dụng nhiều ở Việt Nam. Yêu cầu về tốc độ và giải quyết về vấn đề quá tải, để cải thiện vấn đề đó cần phải quy hoạch ở giai đoạn tiếp theo, lắp thêm BTS hợp lý hơn. 1 Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ WCDMA và mạng WCDMA em đã thực hiện đồ án: “Quy hoạch mạng 3G WCDMA và ứng dụng”, với nội dung như sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA Chương 2: Cấu trúc mạnnh 3G WCDMA và kỹ thuật trải phổ Chương 3: Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA Chương 4: Ứng dụng quy hoạch mạng Vinaphone 3G cho viễn thông Hà Nội Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn và góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2013. Người thực hiện Nguyễn Minh Luyến 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 WCDMA 1.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin di động Thông tin di động bắt đầu từ những năm 1920, khi các cơ quan an ninh ở Mỹ bắt đầu sử dụng điện thoại vô tuyến, dù chỉ là ở các căn cứ thí nghiệm. Công nghệ vào thời điểm đó đã có những thành công nhất định trên các chuyến tàu hàng hải, nhưng nó vẫn chưa thực sự thích hợp cho thông tin trên bộ. Các thiết bị còn khá cồng kềnh và công nghệ vô tuyến vẫn còn gặp khó khăn trước những toà nhà lớn ở thành phố. Vào năm 1930 đã có một bước tiến xa hơn với sự phát triển của điều chế FM, được sử dụng ở chiến trường trong suốt thế chiến thứ hai. Sự phát triển này kéo dài đến cả thời bình, và các dịch vụ di động bắt đầu xuất hiện vào những năm 1940 ở một số thành phố lớn. Tuy vậy, dung lượng của các hệ thống đó rất hạn chế, và phải mất nhiều năm thông tin di động mới trở thành một sản phẩm thương mại. Lộ trình phát triển các thế hệ thông tin di động được trình bày tóm tắt trong hình vẽ: Hình 1.1: Lộ trình phát triển các thế hệ thông tin di động 1.1.1. Thế hệ thứ nhất 1G (First Generation) Là mạng thông tin di động cơ bản đầu tiên trên thế giới. Nó là hệ thống giao tiếp thông tin qua kết nối tín hiệu tương tự được giới thiệu lần đầu tiên vào những năm đầu thập niên 80s. Nó sử dụng các ăng-ten thu phát sóng gắn ngoài, kết nối theo tín hiệu analog tới các trạm thu phát sóng và nhận tín hiệu xử lý thoại thông qua các 3 [...]... quy hoạch và thiết kế mạng WCDMA, bao gồm định cỡ, quy hoạch chi tiết vùng phủ, dung lượng, tối ưu hoá mạng Đồng thời xem xét đến vấn đề nhiễu giữa các nhà khai thác WCDMA 3.1 Nguyên lý chung Quy hoạch mạng được tiến hành dựa trên các yêu cầu đầu vào Công việc quy hoạch mạng có thể chia thành hai công việc chính: quy hoạch mạng vô tuyến và quy hoạch mạng lõi Công việc quy hoạch mạng vô tuyến là công... mạng Quy hoạch mạng vô tuyến được thực hiện kết hợp với công cụ phần mềm quy hoạch WCDMA Trong giai đoạn quy hoạch chi tiết, bản đồ truyền sóng thực tế và các dự tính lưu lượng của nhà khai thác phải có ở từng vùng Vị trí các BS và các thông số mạng được lựa chọn bởi công cụ quy hoạch và (hoặc) người quy hoạch Dung lượng và vùng phủ sau khi quy hoạch chi tiết được phân tích cho từng ô Khi mạng đi vào... nghệ WCDMA, cấu trúc mạng WCDMA, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, các giao diện vô tuyến và kỹ thuật trải phổ trong WCDMA 28 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA Trong chương trước ta đã nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc mạng của hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA UMTS Việc xem xét đó làm cơ sở để phân tích quy hoạch hệ thống Trong chương này ta sẽ nghiên cứu phương pháp quy hoạch và thiết... bị) 11 Hình 1.7: Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3  Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 Kiến trúc cơ sở của 3G UMTS R4 Sự khác nhau cơ bản giữa R3 và R4 là ở chỗ mạng lõi là mạng phân bố và chuyển mạch mềm Thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênh truyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phân bố và chuyển mạch mềm được đưa vào Về căn bản, MSC được chia thành MSC server và cổng các phương tiện (MGW:... CẤU TRÚC MẠNG WCDMA VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 2.1 Cấu trúc mạng WCDMA 2.1.1 Cấu trúc tổng quan mạng WCDMA Cấu trúc mạng viễn thông di động toàn cầu (UMTS) với cơ sở nền tảng là hệthống đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng (WCDMA) được khái quát bởi hình 2.1 Hình 2.1: Cấu trúc tổng quan hệ thống UMTS Theo chức năng thì các phần tử mạng được nhóm thành các nhóm: + Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Mạng truy... giao tiếp Iur 2.1.2.3 Mạng lõi CN ( Core Network ) Những chức năng chính của việc nghiên cứu mạng lõi UMTS là:  Quản lí, điều khiển báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa UE và mạng lõi  Báo hiệu giữa các nút trong mạng lõi  Định nghĩa các chức năng giữa mạng lõi và các mạng bên ngoài  Những vấn đề liên quan đến truy nhập gói  Giao diện Iu và các yêu cầu quản lí và điều hành mạng Mạng lõi UMTS gồm 2 thành... của mạng WCDMA 2.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạngcủa hệ thống GSM với việc sử dụng công nghệ mạng lõi của GSM Chính vì vậy màđiểm khác biệt lớn nhất về mặt công nghệ giữa WCDMA với GSM là mạng truynhập vô tuyến UTRAN với việc áp dụng kĩ thuật đa truy nhập theo mã hoàn toàn mới UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô... Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS) Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM) Tài liệu chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS được gọi là 3G WCDMA UMTS 1.2.3.2 Các kiến trúc mạng WCDMA  Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết... hoặc IP Hình 2.4 cho thấy cấu trúc của CS và PS Hình 2.4: Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) 2.1.6 Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA 20 Hình 2.5: Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA Cấu trúc phân lớp của WCDMA được xây dựng trên cơ sở các tiêu chuẩn của UMTS Các giao thức giữa các phần tử trong mạng WCDMA được chia thành hai phần chính: tầng không truy nhập và tầng truy nhập Giao diện vô tuyến được... thoại rõ hơn, ít nhiễu hơn, giảm rớt cuộc gọi, dung lượng hệ thống và độ tin cậy cao hơn Các mạng di động 2G trên đây chủ yếu vẫn sử dụng chuyển mạch kênh Các mạng di động 2G sử dụng công nghệ số và có thể cung cấp một số dịch vụ ngoài thoại như fax hay bản tin ngắn ở tốc độ tối đa 9.6 kbps, nhưng vẫn chưa thể duyệt web và các ứng dụng đa phương tiện Tổng quan về ba công nghệ FDMA, TDMA, CDMA được . thứ 3 WCDMA Chương 2: Cấu trúc mạnnh 3G WCDMA và kỹ thuật trải phổ Chương 3: Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA Chương 4: Ứng dụng quy hoạch mạng Vinaphone 3G cho viễn thông Hà Nội Trong quá trình. tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA 2 Chương 3: Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA 2 3.3 .Quy hoạch vùng phủ vô tuyến 32 3.4 .Quy hoạch dung lượng vô tuyến 49 3.5 .Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 56 3.6.1.Định. hiểu công nghệ WCDMA và mạng WCDMA em đã thực hiện đồ án: Quy hoạch mạng 3G WCDMA và ứng dụng , với nội dung như sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA Chương 2: