Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động GSM luận văn tốt nghiệp đại học

Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TỐI ƯU DUNG LƯỢNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Hoa Lư Sinh viên thực Lớp : Trần Văn Hiệu : 48K-ĐTVT Nghệ An 1/2012 Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động MỤC LỤC MỞ ĐẦU .3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG GSM 1.2 CẤU TRÚC ĐỊA LÝ CỦA MẠNG 1.3 BĂNG TẦN VÀ PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP SỬ DỤNG TRONG HỆ THỒNG GSM 1.4 MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM .10 1.5 CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN VÀ THỦ TỤC MẠNG .22 1.6 KẾT LUẬN 27 CHƯƠNG II 29 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THỰC HIỆN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG 29 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 29 2.2 DUNG LƯỢNG VÀ LƯU LƯỢNG PHỤC VỤ 30 2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC PHỦ SÓNG 33 2.4 KẾT LUẬN 42 CHƯƠNG III .43 TỐI ƯU HÓA DUNG LƯỢNG MẠNG GSM 43 3.1 TĂNG DUNG LƯỢNG Ở CÁC ĐÀI TRẠM .43 3.2 QUY HOẠCH CELL 44 3.3 TÁI SỬ DỤNG TẦN SỐ .55 3.4 KẾT LUẬN 61 KẾT LUẬN CHUNG 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 66 Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động MỞ ĐẦU Hiện giới mặt đời sống xã hội phát triển, kinh tế, khoa học tự nhiên mà nhiều lĩnh vực khác Ngành thông tin liên lạc coi ngành mũi nhọn cần phải trước bước, làm sở cho ngành khác phát triển Nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin người nơi lúc ngày cao Thông tin di động đời phát triển trở thành loại hình dịch vụ, phương tiện thông tin phổ biến, đáp ứng nhu cầu sống đại Các hệ thống thông tin di động phát triển nhanh qui mô, dung lượng đặc biệt loại hình dịch vụ để đáp ứng tốt nhu cầu người sử dụng Trong năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động nước có bước phát triển vượt bậc sở hạ tầng lẫn chất lượng phục vụ Với phát triển nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tạo cạnh tranh nhà cung cấp dịch vụ Các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa sách khuyến mại, giảm giá thu hút nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ Cùng với đó, mức sống chung toàn xã hội ngày nâng cao khiến cho số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ di động tăng đột biến năm gần Các nhà cung cấp dịch vụ di động nước sử dụng hai công nghệ GSM (Global System for Mobile Communication - Hệ thống thông tin di động toàn cầu) với chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo thời gian) công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập phân chia theo mã) Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM Mobifone, Vinaphone, Viettel nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA S-Fone, EVN Các nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA mang lại nhiều tiện ích cho khách hàng, dần lớn mạnh Tuy nhiên nhu cầu sử dụng khách hàng nên thị phần di động nước phần lớn thuộc nhà cung cấp dịch vụ di động GSM với số lượng thuê bao nhiều Chính việc tối ưu hóa mạng di động GSM việc làm cần thiết mang ý nghĩa thực tế cao Trên sở kiến thức tích luỹ năm học tập chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông trường đại học Vinh với hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Hoa Lư, em tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động GSM ” Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Nội dung đồ án trình bày theo trình tự sau: Chương I : Tổng quan mạng thông tin di động GSM Chương II : Cơ sở lý thuyết để thực tối ưu dung lượng Chương III : Tối ưu hóa dung lượng mạng GSM Em xin cam đoan đề tài “ tối ưu hóa dung lượng mạng thông tin di động GSM ” đề tài nghiên cứu riêng cá nhân em, thực sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sát tình hình thực tiễn hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Hoa Lư Do thời gian làm đồ án có hạn hạn chế không tránh khỏi việc hiểu biết vấn đề dựa lý thuyết nên báo cáo tốt nghiệp em chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong có ý kiến đánh giá, góp ý thầy cô bạn để đồ án thêm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa “Điện tử - viễn thông ” trường Đại Học Vinh tận tình dạy dỗ chúng em suốt thời gian học tập trường Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Hoa Lư người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Vinh, tháng 12 năm 2011 Sinh viên thực Trần Văn Hiệu Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG GSM Thuật ngữ thông tin di động tế bào đời vào năm 70, kết hợp vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, giải toán khó dung lượng Tháng 12-1971 đưa hệ thống cellular kỹ thuật tương tự, FM, dải tần số 850Mhz.Dựa công nghệ đến năm 1983, mạng điện thoại di động AMPS (Advance Mobile Phone Service) phục vụ thương mại Chicago, nước Mỹ Sau hàng loạt chuẩn thông tin di động đời : Nordic Mobile Telephone (NTM), Total Access Communication System (TACS) Giai đoạn gọi hệ thống di động tương tự hệ (1G) với dải tầng hẹp, tất hệ thống 1G sử dụng điều chế tần số FM cho đàm thoại, điều chế khoá dịch tần FSK (Frequency Shift Keying) cho tín hiệu kỹ thuật truy cập sử dụng FDMA (Frequency Division Multiple Access) Thế hệ thứ (2G) phổ biến suốt thập niên 90 Sự phát triển công nghệ thông tin di động hệ thứ hai tiện ích làm bùng nổ lượng thuê bao di động toàn cầu Đây thời kỳ chuyển đổi từ công nghệ analog sang digital Giai đoạn có hệ thống thông tin di động số : GSM - 900MHZ (Global System for Mobile), DCS-1800MHZ (Digital Cordless System), PDC 1900Mhz (Personal Digital Cellular), IS - 54 IS - 95 (Interior Standard) Trong GSM tiền thân hai hệ thống DCS, PDC Các hệ thống sử dụng kỹ thuật TDMA (Time Division Multiple Access) ngoại trừ IS-95 sử dụng kỹ thuật CDMA (Code Division Multiple Access) Thế hệ 2G có khả cung cấp dịch vụ đa dạng, tiện ích hỗ trợ cho công nghệ thông tin, cho phép thuê bao thực trình chuyển vùng quốc tế tạo khả giữ liên lạc diện rộng họ di chuyển từ quốc gia sang quốc gia khác Thế hệ thứ ba (3G), từ năm 1992 Hội nghị giới truyền thông dành cho truyền thông số dải tần cho hệ thống di động 3G : phổ rộng 230MHz dải tần 2GHz, 60MHz dành cho liên lạc vệ tinh Sau Liên Hiệp Quốc Tế Truyền Thông (UIT) chủ trương hệ thống di động quốc tế toàn cầu với dự án IMT - 2000 sử dụng dải 1885 - 2025MHz 2110-2200MHz Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Thế hệ 3G gồm có kỹ thuật : W-CDMA (Wide band CDMA) kiểu FDD TD-CDMA (Time Division CDMA) kiểu TDD Mục tiêu IMT- 2000 giúp cho thuê bao liên lạc với sử dụng dịch vụ đa truyền thông phạm vi giới, với lưu lượng bit từ 144Kbit/s vùng rộng lên đến 2Mbps vùng địa phương Dịch vụ bắt đầu vào năm 2001- 2002 Ở nước ta, mạng thông tin di động đời vào năm 1992 với khoảng 5.000 thuê bao Hai nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn Mobifone (VMS) đời năm 1993 – liên doanh công ty bưu viễn thông VN (VNPT) tập đoàn COMVIK (Thụy Điển) Vinafone trung tâm dịch vụ viễn thông (GPC) thuộc VNPT đời năm 1996 Đến năm 2002 Sfone tập đoàn TELECOM Hàn Quốc tháng 6/2004, Viettell công Ty Viễn Thông Quân Đội bước vào Cuộc chạy đua nhà khai thác làm cho giá cước giảm xuống dịch vụ đa dạng 1.2 CẤU TRÚC ĐỊA LÝ CỦA MẠNG Mọi mạng điện thoại cần cấu trúc định để định tuyến gọi đến tổng đài cần thiết cuối đến thuê bao bị gọi Ở mạng di động, cấu trúc quan trọng tính lưu thông thuê bao mạng Trong hệ thống GSM, mạng phân chia thành phân vùng sau: Hình 1.1 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Hình 1.2 Phân vùng chia ô  Vùng phục vụ PLMN Vùng phục vụ GSM toàn vùng phục vụ kết hợp quốc gia thành viên nên máy điện thoại di động GSM mạng GSM khác sử dụng nhiều nơi giới Phân cấp vùng phục vụ PLMN, hay nhiều vùng quốc gia tùy theo kích thước vùng phục vụ Kết nối đường truyền mạng di động GSM/PLMN mạng khác (cố định hay di động) mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Tất gọi vào hay mạng GSM/PLMN định tuyến thông qua tổng đài vô tuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile Service Switching Center) G-MSC làm việc tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN  Vùng phục vụ MSC MSC (Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động, gọi tắt tổng đài di động) Vùng MSC phận mạng MSC quản lý Để định tuyến gọi đến thuê bao di động Mọi thông tin để định tuyến gọi tới thuê bao di động vùng phục vụ MSC lưu giữ ghi định vị tạm trú VLR Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Một vùng mạng GSM/PLMN chia thành hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR  Vùng định vị LA Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR chia thành số vùng định vị LA Vùng định vị phần vùng phục vụ MSC/VLR, mà trạm di động chuyển động tự mà không cần cập nhật thông tin vị trí cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị Vùng định vị vùng mà thông báo tìm gọi phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi Vùng định vị LA hệ thống sử dụng để tìm thuê bao trạng thái hoạt động Hệ thống nhận dạng vùng định vị cách sử dụng nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity): LAI = MCC + MNC + LAC MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động LAC (Location Area Code) : mã vùng định vị (16 bit)  Cell Vùng định vị chia thành số ô mà MS di chuyển không cần cập nhật thông tin vị trí với mạng Cell đơn vị sở mạng, vùng phủ sóng vô tuyến nhận dạng nhận dạng ô toàn cầu (CGI) Mỗi ô quản lý trạm vô tuyến gốc BTS CGI = MCC + MNC + LAC + CI CI (Cell Identity): Nhận dạng ô để xác định vị trí vùng định vị Trạm di động MS tự nhận dạng ô cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc BSIC (Base Station Identification Code) 1.3 BĂNG TẦN VÀ PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP SỬ DỤNG TRONG HỆ THỒNG GSM Hệ thống thông tin di động GSM làm việc băng tần 890 – 960 MHz, băng tần chia làm phần: - Băng tần lên (uplink band): 890 – 915 MHz cho kênh vô tuyến từ trạm di động đến hệ thống tram thu phát gốc - Băng tần xuống (downlink band): 935 – 960 MHz cho kênh vô tuyến từ tram thu phát gốc đếm trạm di động Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động 890 M hz 200 K hz 25 M hz 935 M hz 200 K hz 1710 M hz 915 M hz G SM m ë r éng 927 M hz 1785 M hz 960 M hz 1880 M hz B ¨ n g tÇ n lª n (T õ M S - B T S ) 915 M hz 25 M hz 882 M hz D SC 1805 M hz B ¨ n g tÇ n x u è n g (T õ B T S - M S ) 960 M hz Hình 1.3 Băng tần mở rộng GSM Mỗi băng rộng 25MHz , chia làm 124 sóng mang Các sóng mang cạnh cách 200KHz Mỗi kênh sử dụng tần số riêng biệt, cho đường lên, cho đường xuống kênh gọi kênh song công Khoảng cách tần số không thay đổi 20MHz, gọi khoảng cách song công Kênh vô tuyến chia làm khe thời gian, khe thời gian kênh vật lý để trao đổi thông tin trạm thu phát trạm di động Ngoài băng tần GSM mở rộng băng tần DCS (Digital Cellular System) Ở giao diện vô tuyến, MS BTS liên lạc với sóng vô tuyến Để sử dụng tài nguyên tần số có hiệu quả, việc sử dụng lại tần số, số kênh vô tuyến dùng theo kiểu kênh trung kế Hệ thống trung kế vô tuyến hệ thống vô tuyến có số kênh sẵn sàng phục vụ số người dùng Phương thức sử dụng kênh gọi phương pháp đa truy nhập Người dùng có nhu cầu đảm bảo truy nhập vào trung kế Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Friquency Division Multiple Access): phục vụ gọi theo kênh tần số khác Người dùng cấp phát kênh tập hợp kênh lĩnh vực tần số Phổ tần số chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách khoảng bảo vệ Mỗi dải tần số gán kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải dành cho liên lạc hướng xuống Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access): có yêu cầu gọi kênh vô tuyến ấn định Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian Mỗi thuê bao cấp khe cấu trúc khung tuần hoàn khe Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access): phương pháp trai phổ tín hiệu, gán cho MS mã riêng biệt cho phép nhiều MS Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động thu, phát độc lập băng tần nên tăng dung lượng cho hệ thống Hiện công nghệ CDMA triển khai số quốc gia Tại Việt Nam có mạng thông tin di động S- Fone công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn (SPT) sử dụng công nghệ Ngoài sử dụng phương pháp truy nhập theo không gian SDMA Mạng GSM sử dụng phương pháp TDMA kết hợp FDMA 1.4 MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM Hình 1.4 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM Các ký hiệu: OSS : Phân hệ khai thác hỗ trợ BTS : Trạm vô tuyến gốc AuC : Trung tâm nhận thực MS : Trạm di động HLR : Bộ ghi định vị thường trú ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ MSC : Tổng đài di động PSTN (Public Switched Telephone Network): BSS : Phân hệ trạm gốc Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng BSC : Bộ điều khiển trạm gốc PSPDN OMC : Trung tâm khai thác bảo dưỡng CSPDN (Circuit Switched Public Data Network): Lớp 48K - Khoa ĐTVT : Mạng chuyển mạch gói công cộng Sinh viên: Trần Văn Hiệu 10 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Hình 3.10 Khoảng cách tái sử dụng tần số Đồng thời ta có công thức tính tỉ số C/I sau: Hình 3.11 Sơ đồ tính C/I P vị trí MS thuộc cell A, chịu ảnh hưởng nhiễu kênh chung từ cell B lớn Tại vị trí P (vị trí máy di động MS) có: x x C.α.R = I.α.(D-R) x C ( D − R) x  D  x ⇒ = =  − 1 = ( 3.N -1) x I R R  Trong đó: x hệ số truyền sóng, phổ biến nằm khoảng từ đến hầu hết môi trường ⇒ C (dB) = 10*lg( 3.N -1)x I Để xác định vị trí cell đồng kênh ta sử dụng công thức: N = i2 + i.j + j2 (i; j nguyên) Theo công thức này: di chuyển từ cell thứ i cell theo hướng, sau quay 600 di chuyển j cell theo hướng Hai cell đầu cuối trình di chuyển la hai cell đồng kênh Bảng 3.2 Quan hệ N & C/I Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 56 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Tỉ số C/I (dB) Số cell (N) Kích thước mảng 3,0 9,0 X 3,5 10,5 4,0 12,0 11,7 13,7 15,6 16,6 19,4 22,2 18,7 21,8 24,9 12 21,0 24,5 28,0 21 25,2 29,4 33,6 Phân bố tỉ số C/I cần thiết để hệ thống xác định số nhóm tần số N mà ta sử dụng Nếu toàn số kênh quy định ∑ chia thành N nhóm nhóm chứa (∑ /N) kênh Vì tổng số kênh ∑ cố định nên số nhóm tần số N nhỏ dẫn đến nhiều kênh nhóm đài trạm Vì vậy, việc giảm số lượng nhóm tần số cho phép đài trạm tăng lưu lượng nhờ giảm số lượng đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước  Các mẫu tái sử dụng tần số Ký hiệu tổng quát mẫu sử dụng lại tần số: Mẫu M /N Trong đó: M = tổng số sites mảng mẫu N = tổng số cells mảng mẫu Ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số thường dùng là: 3/9, 4/12 7/21 • Mẩu tái sử dụng lại tần số 3/9 Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9 có nghĩa tần số sử dụng chia thành nhóm tần số ấn định vị trí trạm gốc (Site) Mẫu có khoảng cách trạm đồng kênh D = 5,2R Giả sử hệ thống cấp phát 45 tần số: Ta thấy cell phân bố cực đại đến sóng mang Như vậy, với khái niệm kênh nói phần trước phải dành khe thời gian cho BCH, khe thời gian cho SDCCH/8 Vậy số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng cell (5 * – 2) = 38 TCH Tra bảng Erlang-B (Phụ lục), GoS 2% cell cung cấp dung lượng 29,166 Erlang Bảng 3.3 Ấn định tần số Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 57 Đồ án tốt nghiệp GSM A1 10 19 28 37 B1 11 20 29 38 Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động C1 12 21 30 39 Ấn định tần số A2 B2 C2 13 14 15 22 23 24 31 32 33 40 41 42 A3 16 25 34 43 B3 17 26 35 44 C3 18 27 36 45 Giả thiết trung bình thuê bao thực gọi kéo dài 120s tức trung bình thuê bao chiếm 0,033 Erlang, cell phục vụ 29,166/0,033 = 833 (thuê bao) Hình 3.12 Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9 Theo lý thuyết, cấu trúc mảng cells có tỉ số C/I > dB đảm bảo GSM làm việc bình thường Tỉ số C/A tỉ số quan trọng người ta dựa vào tỉ số để đảm bảo việc ấn định tần số cho sóng mang liền không nên sử dụng cell cạnh mặt địa lý Tuy nhiên, hệ thống 3/9 cell cạnh mặt địa lý A1 & C3, C1 & A2, C2 & A3 lại sử dụng sóng mang liền Điều chứng tỏ tỉ số C/A máy di động hoạt động biên giới hai cell A1 C3 0dB, mức nhiễu cao tỉ số lớn tỉ số chuẩn GSM (- dB) Việc sử dụng biện pháp nhảy tần, điều khiển công suất động, truyền dẫn gián đoạn nhằm mục đích giảm tối thiểu hiệu ứng • Mẩu tái sử dụng tần số 4/12 Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 58 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Mẫu sử dụng lại tần số 4/12 có nghĩa tần số sử dụng chia thành 12 nhóm tần số ấn định vị trí trạm gốc Khoảng cách trạm đồng kênh D = 6R Bảng 3.4 Ấn định tần số Ấn định tần số A1 13 25 37 B1 14 26 38 C1 15 27 39 D1 16 28 40 A2 17 29 41 B2 18 30 42 C2 19 31 43 D2 20 32 44 A3 21 33 45 B3 10 22 34 C3 11 23 35 D3 12 24 36 Ta thấy cell phân bố cực đại sóng mang Như vậy, với khái niệm kênh nói phần trước, khe thời gian dành cho kênh BCH, khe thời gian dành cho kênh SDCCH/8 Vậy số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng cell (4 * – 2) = 30 TCH Tra bảng Erlang-B (Phụ lục), GoS = 2% cell cung cấp dung lượng 21,932 Erlang Giả sử thuê bao chiếm 0,033 Erlang cell phục vụ 21,932/0,033 = 664 thuê bao Trong mẫu 4/12 số lượng cell D xếp theo cách khác để nhằm phục vụ cho cell A, B, C Hiệu việc điều chỉnh để đảm bảo hai cell cạnh không sử dụng hai sóng mang liền (khác với mẫu 3/9) Với mẫu này, khoảng cách tái sử dụng tần số lớn Hình 3.13 Mẫu tái sử dụng lại tần số 4/12 Về lý thuyết, cụm 12 cells có tỉ số C/I > 12 dB Đây tỉ số thích hợp cho phép hệ thống GSM hoạt động tốt Tuy nhiên, mẫu 4/12 có dung lượng thấp so với mẫu 3/9 vì: Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 59 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động - Số lượng sóng mang cell (mỗi cell có 1/12 tổng số sóng mang thay 1/9) - Hệ số sử dụng lại tần số thấp (đồng nghĩa với khoảng cách sử dụng lại lớn hơn) • Mẩu tái sử dụng lại tần số 7/21 Mẫu 7/21 có nghĩa tần số sử dụng chia thành 21 nhóm ấn định trạm gốc Khoảng cách trạm đồng kênh D = 7,9R Bảng 3.5 Ấn định tần số Ấn định tần số A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2 A3 B3 C3 D3 E3 F3 G3 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 38 39 40 Hình 3.14 Mẫu tái sử dụng tần số 7/21 Ta thấy cell phân bố tối đa sóng mang Như với khái niệm kênh nói phần trước Phải có khe thời gian dành cho BCH có khe thời gian dành cho SDCCH, số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng cell (2 * – 2) = 14 TCH Tra bảng Erlang-B (Phụ lục), GoS = 2% cell cung cấp dung lượng 8,2003 Erlang Giả sử thuê bao chiếm 0,033 Erlang, cell phục vụ 8.2003/0.033 = 248 thuê bao Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 60 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Vậy số nhóm tần số N giảm (21, 12, 9), nghĩa số kênh tần số dùng cho trạm (∑ /N) tăng khoảng cách trạm đồng kênh D giảm 7,9R; 6R; 5,2R Điều nghĩa số thuê bao phục vụ tăng lên là: 248; 664 883, đồng thời nhiễu hệ thống tăng lên Như vậy, việc lựa chọn mẫu sử dụng lại tần số phải dựa đặc điểm địa lý vùng phủ sóng, mật độ thuê bao vùng phủ tổng số kênh ∑ mạng − Mẫu 3/9: số kênh cell lớn, nhiên khả nhiễu cao Mô hình thường áp dụng cho vùng có mật độ máy di động cao − Mẫu 4/12: sử dụng cho vùng có mật độ lưu lượng trung bình − Mẫu 7/21: sử dụng cho khu vực mật độ thấp 3.4 KẾT LUẬN Qua chương ta có kết luận: - Ứng dụng tối ưu mạng vào thực tế gặp nhiều khó khăn, tùy vào điều kiện địa hình, số lượng sử dụng tắc nghẽn khu vực mà có giải pháp tối ưu tốt - Số lượng thuê bao di động ngày tăng theo phát triển xã hội, đòi hỏi việc tối ưu cần thiết luôn gắn liền với phát triển mạng Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 61 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động KẾT LUẬN CHUNG Đồ án tốt nghiệp trình bày nét việc tối ưu hóa dung luợng mạng thông tin di động GSM Tối ưu hoá công việc khó khăn, phức tạp đòi hỏi người thực phải nắm vững hệ thống, cần phải có kinh nghiệm thực tế trợ giúp nhiều phương tiện giám sát kiểm tra từ đưa công việc thực tối ưu hoá Trong đồ án giải vấn đề dung lượng mạng GSM, qua trình bày phương pháp để thực tối ưu mạng nhằm nâng cao hiệu suất mạng, số thuê bao di động tăng lên đáng kể, tránh tình trạng tắc nghẽn Sỡ dĩ có kết thực tái sử dụng tần số quy hoạch cell Qua thời gian làm đồ án, em thấy tối ưu hoá mảng đề tài rộng cần thiết cho mạng viễn thông nói chung mạng thông tin di động nói riêng Khả ứng dụng đề tài giúp ích cho người làm công tác tối ưu hoá mạng, sở lý thuyết để phân tích tiến hành, từ hoàn toàn tìm giải pháp tối ưu khoa học Tối ưu dung lượng phần nhỏ việc tối ưu mạng GSM, để đạt hiệu suất tối đa mạng cần thực tối ưu mặt dung lượng mặt chất lượng mạng thông tin di động GSM Do thời gian kiến thức hạn hẹp nên đề tài dừng lại mặt tối ưu hóa dung lượng mạng, có điều kiện em tiếp tục tìm hiểu hoàn thành mặt tối ưu hóa chất lượng mạng để đề tài tối ưu hóa mạng GSM hoàn thiện Vinh, tháng 12 năm 2011 Sinh viên thực Trần Văn Hiệu Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 62 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động GSM, Nhà xuất bưu điện, Hà Nội 1999 [2] Vũ Đức Thọ, Tính toán mạng thông tin di động số CELLULAR, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 1999 [3] Vũ Đức Thọ, Thông tin di động số celluler, Nhà xuất giáo dục 1997 [4] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng dịch, Thông tin di động số, Nhà xuất kỹ thuật 1993 [5] http://vntelecom.org [6] http://ww.ebook.edu.vn Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 63 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động PHỤ LỤC BẢNG ERLANG B GoS (Grade of Service) TCH 1% 2% 3% 5% 10 % 20 % 40 % TCH 01010 02041 03093 05263 11111 25000 66667 15259 22347 28155 38132 59543 1.0000 2.0000 45549 60221 71513 89940 1.2708 1.9299 3.4798 86942 1.0923 1.2589 1.5246 2.0454 2.9452 5.0210 1.3608 1.6571 1.8752 2.2185 2.8811 4.0104 6.5955 10 1.9090 2.2759 2.5431 2.5009 2.9354 3.2497 3.1276 3.6271 3.9865 3.7825 4.3447 4.7479 4.4612 5.0840 5.5294 2.9603 3.7378 4.5430 5.3702 6.2157 8.1907 9.7998 11.419 13.045 14.677 10 11 12 13 14 15 5.1599 5.8415 6.3280 5.8760 6.6147 7.1410 6.6072 7.4015 7.9967 7.3517 8.2003 8.8035 8.1080 9.0096 9.6500 7.0764 8.4871 10.857 16.314 7.9501 9.4740 12.036 17.954 8.8349 10.470 13.222 19.589 9.7295 11.473 14.413 21.243 10.633 12.484 15.608 22.891 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 8.8750 9.8284 9.6516 10.656 10.437 11.491 11.230 12.333 12.031 13.182 10.505 11.368 12.238 13.115 13.997 11.544 12.461 13.385 14.315 15.249 13.500 14.522 15.548 16.579 17.613 16.807 24.541 18.010 26.192 19.216 27.844 20.424 29.498 21.635 31.152 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 12.838 13.651 14.470 15.295 16.125 14.036 14.885 14.896 15.778 15.761 16.675 16.631 17.577 17.505 18.483 16.189 17.132 18.080 19.031 19.985 18.651 19.692 20.737 21.784 22.833 22.848 24.046 25.281 26.499 27.720 32.808 34.464 36.121 37.779 39.437 21 22 23 24 25 26 16.959 18.383 20.943 23.885 28.941 41.096 26 19.392 Lớp 48K - Khoa ĐTVT 3.7548 4.6662 5.5971 6.5464 7.5106 5.1086 6.2302 7.3692 8.5217 9.6850 Sinh viên: Trần Văn Hiệu 64 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động 27 28 29 30 17.797 19.265 20.305 21.904 24.939 30.164 18.640 20.150 21.221 22.867 25.995 31.388 19.487 21.039 22.140 23.833 27.053 32.614 20.337 21.932 23.062 24.802 28.113 33.840 42.755 44.414 46.074 47.735 27 28 29 30 31 32 33 34 35 21.191 22.827 23.987 25.773 29.174 35.067 22.048 23.725 24.914 26.746 30.237 36.295 22.909 24.626 25.844 27.721 31.301 37.524 23.772 25.529 26.776 28.698 32.367 38.754 24.638 26.455 27.711 29.677 33.434 39.985 49.395 51.056 52.718 54.379 56.041 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 25.507 27.343 28.647 30.657 34.503 26.378 28.254 29.585 31.640 35.572 27.252 29.166 30.526 32.624 36.643 28.129 30.081 31.468 33.609 37.715 29.007 30.997 32.412 34.596 38.787 41.216 57.703 42.448 59.365 43.680 61.028 44.913 62.690 46.147 64.353 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 29.888 31.916 33.357 35.584 39.864 47.381 66.016 30.771 32.836 34.305 36.574 40.936 48.616 67.679 31.656 33.758 35.253 37.565 42.011 49.851 69.342 32.543 34.682 36.203 38.557 43.088 51.086 71.066 33.432 35.607 37.155 39.550 44.165 52.322 72.669 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 34.322 35.215 37.462 39.062 36.109 38.392 40.018 37.004 39.323 40.975 37.901 40.255 41.933 41.540 46.322 54.796 75.997 42.537 47.404 56.033 77.660 43.534 48.481 57.270 79.324 44.533 49.562 58.508 80.988 46 47 48 49 50 51 52 38.800 39 1% 45.533 50.644 5% 10 % TCH 36.534 38.108 41.189 42.892 2% 3% 40.545 Lớp 48K - Khoa ĐTVT 45.243 53.559 74.333 59.746 82.652 20 % 40 % 51 52 TCH Sinh viên: Trần Văn Hiệu 65 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT *** A ACCH AGCH Associated Control Channel Access Grant Channel Kênh điều khiển liên kết Kênh cho phép truy nhập ARFCH Absolute Radio Frequency Channel Kênh tần số tuyệt đối AUC AVDR Authentication Center Average Drop Call Rate Trung tâm nhận thực Tỉ lệ rớt gọi trung bình B BCCH BCH BER Bm BS BSC BSIC BSS BTS Broadcast Control Channel Broadcast Channel Bit Error Rate Full Rate TCH Base Station Base Station Controller Base Station Identity Code Base Station Subsystem Base Transceiver Station Kênh điều khiển quảng bá Kênh quảng bá Tỷ lệ lỗi bít TCH toàn tốc Trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc Mã nhận dạng trạm gốc Phân hệ trạm gốc Trạm thu phát gốc C C/A CCBR CCCH CCDR CCH CCS7 CCITT CDMA Cell CI C/I Carrier to Adjacent Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận SDCCH Blocking Rate Tỉ lệ nghẽn mạch SDCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung SDCCH Drop Rate Tỉ lệ rớt mạch SDCCH Control Channel Kênh điều khiển Common Channel Signalling No7 Báo hiệu kênh chung số International Telegraph and Uỷ ban tư vấn quốc tế điện thoại Telephone Consultative Committee điện báo Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cellular Ô (tế bào) Cell Identity Nhận dạng ô ( xác định vùng LA ) Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 66 Đồ án tốt nghiệp GSM C/R CSPDN CSSR Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Carrier to Reflection Circuit Switch Public Data Network Call Successful Rate Tỉ số sóng mang/sóng phản xạ Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói Tỉ lệ gọi thành công D DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng E EIR ETSI Equipment Identification Register European Telecommunications Standard Institute Bộ ghi nhận dạng thiết bị Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu F FDMA FACCH FCCH Frequency Division Multiple Access Fast Associated Control Channel Frequency Correction Channel Đa truy nhập phân chia theo tần số Kênh điều khiển liên kết nhanh Kênh hiệu chỉnh tần số G GMSC GoS GSM Gateway MSC Grade of Service Global System for Mobile Communication Tổng đài di động cổng Cấp độ phục vụ Thông tin di động toàn cầu H HLR HON Home Location Register Handover Number Bộ đăng ký định vị thường trú Số chuyển giao I IHOSR IMSI ISDN Incoming HO Successful Rate International Mobile Subscriber Identity Integrated Service Digital Network Tỉ lệ thành công Handover đến Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế Mạng số đa dịch vụ L Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 67 Đồ án tốt nghiệp GSM LA LAC LAI LAPD LAPDm Lm Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Location Area Location Area Code Location Area Identifier Link Access Procedures on D channel Link Access Procedures on Dm channel Haft Rate TCH Vùng định vị Mã vùng định vị Số nhận dạng vùng định vị Các thủ tục truy cập đường truyền kênh D Các thủ tục truy cập đường truyền kênh Dm TCH bán tốc M MCC MNC MS MSC MSIN MSISDN MSRN Mobile Country Code Mobile Network Code Mobile station Mobile Service Switching Center Mobile station Identification Number Mobile station ISDN Number MS Roaming Number Mã quốc gia mạng di động Mã mạng thông tin di động Trạm di động Tổng đài di động Số nhận dạng trạm di động Số ISDN trạm di động Số vãng lai thuê bao di động N NMC NMT Network Management Center Nordic Mobile Telephone Trung tâm quản lý mạng Điện thoại di động Bắc Âu O OHOSR OSI OSS OMS Outgoing HO Successful Rate Open System Interconnection Operation and Support Subsystem Operation & Maintenace Subsystem Tỉ lệ thành công Handover Liên kết hệ thống mở Phân hệ khai thác hỗ trợ Phân hệ khai thác bảo dưỡng P PAGCH PCH Paging and Access Grant Channel Paging Channel Kênh chấp nhận truy cập nhắn tin Kênh tìm gọi Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 68 Đồ án tốt nghiệp GSM PLMN PSPDN PSTN Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Public Land Mobile Network Packet Switch Public Data Network Public Switched Telephone Network Mạng di động mặt đất công cộng Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng R RACH Rx Random Access Channel Receiver Kênh truy cập ngẫu nhiên Máy thu S SACCH SDCCH SIM SN Slow Associated Control Channel Stand Alone Dedicated Control Channel Subscriber Identity Modul Subscriber Number Kênh điều khiển liên kết chậm Kênh điều khiển dành riêng đứng (độc lập) Mô đun nhận dạng thuê bao Số thuê bao T TACH TCBR TCDR TCH TDMA Traffic and Associated Channel TCH Blocking Rate TCH Drop Rate Traffic Channel Time Division Multiple Access TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit TRX Tranceiver Lớp 48K - Khoa ĐTVT Kênh lưu lượng liên kết Tỉ lệ nghẽn mạch TCH Tỉ lệ rớt mạch TCH Kênh lưu lượng Đa truy nhập phân chia theo thời gian Bộ thích ứng tốc độ chuyển mã Bộ thu – phát Sinh viên: Trần Văn Hiệu 69 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 70 [...]... - Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Giải quyết sự hạn chế dung lượng nhờ việc sử dụng tần số tốt hơn Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 28 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THỰC HIỆN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG  Lưu đồ thực hiện tối ưu hóa Hình 2.1 Lưu đồ tối ưu hóa  Các quá trình thực hiện  Giám sát chất lượng. .. đường truyền trong thông tin di động GSM bao gồm một loạt các vấn đề khó khăn, mà lý do chính bởi vì trạm di động luôn luôn di động và anten thu Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 33 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động thấp Những lý do thực tế này dẫn đến sự thay đổi liên tục của địa hình truyền sóng, vì vậy trạm di động sẽ phải ở vào những vị trí tốt nhất để thu được... viên: Trần Văn Hiệu 21 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động SNR (Serial Number): là số Seri, dùng để xác định các máy có cùng TAC và FAC 1.5 CÁC TRƯỜNG HỢP THÔNG TIN VÀ THỦ TỤC MẠNG Trước khi khảo sát các thủ tục thông tin khác nhau, hãy khảo sát các tình huống đặc biệt của 1 PLMN có tất cả các thuê bao di động, vì thế ta quan sát MS ở một số tình huống sau: - Tắt máy: Mạng sẽ... gốc BSS BSS giao di n trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua giao di n vô tuyến Mặt khác BSS thực hiện giao di n với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch SS Tóm lại, BSS thực hiện đấu nối các MS với tổng đài và nhờ vậy đấu Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 12 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động nối những người sử dụng các trạm di động với những... lý thuê bao  Quản lý thết bị di động Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 15 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện EIR lưu trữ toàn bộ dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị Trong hệ thống GSM thì EIR được coi là thuộc...Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động SS : Phân hệ chuyển mạch Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng VLR : Bộ ghi định vị tạm trú PLMN EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị : Mạng di động mặt đất công cộng  Phân hệ chuyển mạch SS Hệ thống con chuyển mạch 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. .. kênh càng cao  Kích thước mạng tổ ong Để xác định kích thước mạng tổ ong, ta cần xác định số kênh cần thiết cho mỗi cell Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 32 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Ví dụ: với lưu lượng 33 Erlang, mức độ dịch vụ trong giờ cao điểm là GoS = 2 % Từ bảng Erlang ta tìm được số kênh là 43 Tuy nhiên, cũng với lưu lượng và cấp độ dịch vụ như... viên: Trần Văn Hiệu 25 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Bây giờ ta xem xét điều gì sẽ xảy ra khi một trạm di động ở trạng thái bận chuyển động xa dần BTS mà nó nối đến ở đường vô tuyến Như ta vừa thấy MS sử dụng một kênh TCH riêng để trao đổi số liệu, tín hiệu của mình với mạng khi càng rời xa BTS, suy hao đường truyền cũng như ảnh hưởng của Fadinh sẽ làm giảm chất lượng truyền... Sinh viên: Trần Văn Hiệu 35 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin di động Mỗi kênh kiểm tra lỗi được chia thành mỗi khối và mã xoắn Ở mã khối, một số bit kiểm tra được bổ sung vào một số bit thông tin nhất định Các bit kiểm tra chỉ phụ thuộc vào các bit thông tin ở khối bản tin Ở mã hoá xoắn, bộ mã hoá tạo ra khối các bit mã không chỉ phụ thuộc vào các bit của khối bản tin hiện thời được... tốt hơn tần số cũ Sau khi tự khoá đến tần số mới này, MS tiếp tục nhận thông bao tìm gọi các thông báo quảng bá chừng nào tín hiệu của tần số mới vẫn đủ tốt Quyết định việc thay đổi tần số BCH/CCCH sẽ được thực hiện mà không cần thông báo cho mạng Nghĩa là mạng mặt đất không tham gia và quá trình này Lớp 48K - Khoa ĐTVT Sinh viên: Trần Văn Hiệu 22 Đồ án tốt nghiệp GSM Tối ưu dung lượng mạng thông tin ... Tng quan v mng thụng tin di ng GSM Chng II : C s lý thuyt thc hin ti u dung lng Chng III : Ti u húa dung lng mng GSM Em xin cam oan ti ti u húa dung lng mng thụng tin di ng GSM l ti nghiờn... Sinh viờn: Trn Vn Hiu ỏn tt nghip GSM Ti u dung lng mng thụng tin di ng CHNG I TNG QUAN V MNG THễNG TIN DI NG GSM 1.1 LCH S PHT TRIN MNG GSM Thut ng thụng tin di ng t bo i vo nhng nm 70, kt hp... thnh ỏn tt nghip vi ti Ti u dung lng mng thụng tin di ng GSM Lp 48K - Khoa TVT Sinh viờn: Trn Vn Hiu ỏn tt nghip GSM Ti u dung lng mng thụng tin di ng Ni dung ỏn c trỡnh by theo trỡnh t