Nhu cầu về một phương thức chuyển tiếp đơn giản mà các đặc tính quản lý lưu lượng và chất lượng chuyển mạch truyền thống được kết hợp với chuyển tiếp thông minh của một bộ định tuyến là rất rõ ràng. Tất cả các nhu cầu đó có thể được đáp ứng bởi chuyển mạch nhãn đa giao thức, nó không bị hạn chế bởi mọi giao thức lớp 2 và lớp 3. Cụ thể là, MPLS có một vài ứng dụng và có thể được mở rộng qua các phân đoạn đa sản phẩm (như một bộ định tuyến MPLS, một bộ định tuyếnchuyển mạch dịch vụ IP, một chuyển mạch Ethernet quang cũng như chuyển mạch quang). MPLS là một giải pháp quan trọng trong việc định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp các gói thông qua mạng thế hệ sau để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng. Bài toán quản lý mạng luôn được đặt ra với bất kỳ giai đoạn nào của quá trình xây dựng và phát triển hệ thống, SNMP là giao thức quản trị mạng đơn giản được sử dụng phổ biến nhất trên mạng IP. Trong quá trình hội tụ các được trên nền mạng IP, giao thức quản lý mạng đơn giản đã thể hiện tốt các yêu cầu cơ bản. Tuy nhiên, việc cải thiện cơ sở thông tin quản lý MIB là một đề xuất tiếp cận tới phương pháp quản lý và xử lý phân tán các thông tin quản lý mạng hiệu quả. Bài tập lớn của em trình bày những kiến thức cơ bản về công nghệ chuyển mạch nhãn, vấn đề quản lý mạng viễn thông và bài toán cải thiện cũng như thực tế triển khai các ứng dụng liên quan tới cơ sở thông tin quản lý MIB trong mạng MPLS . Do thời gian và trình độ có hạn, Bài tập lớn của em khó tránh khỏi những sai sót, rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô giáo.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT-HÀN KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN Môn học: Tổ chức quy hoạch mạng viễn thông TÊN ĐỀ TÀI QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM SVTH: NGÔ TIẾN TRUNG Lớp: CCVT06A Niên khóa: 2013-2016 GVHD: ĐÀO NGỌC LÂM Đà Nẵng, tháng 06 năm 2016 Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM LỜI NÓI ĐẦU Ngày thông tin liên lạc trở thành nhu cầu quan trọng đời sống người , với nhu cầu ngày tăng số lượng gọi mạng cố định đáp ứng Chính hệ thống thông tin di động đời trải qua bước pháp triển lớn thập kỷ qua Để đáp ứng nhu cầu thiết xã hội phát triển , giai đoạn độ tiến tới xã hội định hướng thông tin tiên tiến nhờ công nghệ Thông tin di động ngày trở thành dịch vụ kinh doanh thiếu tất nhà khai thác viễn thông giới Đối với khách hàng viễn thông , nhà doanh nghiệp thông tin di động không hạn chế cho khách hàng thượng lưu mà phát triển trở thành dịch vụ cho đối tượng khách hàng viễn thông Một mặt ta thấy hệ thống thông tin di động phát triển, tăng cường cách đưa dịch vụ : thông tin số liệu tốc độ cao , hình ảnh tốc độ thấp , hình ảnh tốc độ đủ để phục vụ cho truyền hình v v ,mặt khác dịch vụ thông tin di động nghiên cứu đưa vào thay cho dịch vụ cung cấp mạng điện thoại cố định để phục vụ cho khách hàng chủ yếu sử dụng nội hạt, số nước phát triển giới số thuê bao di động chiếm 70% tổng thuê bao Còn nước ta số thuê bao di động chiếm 10% tổng số thuê bao Do phát triển nhanh chóng TTDĐ , đòi hỏi công tác quy hoạch nâng cấp mạng thông tin di động đặc biệt mở rộng vùng phủ sóng nhiệm vụ quan trọng thường xuyên để nhằm mục đính khai thác đạt tính ưu việt có hiệu kinh tế cao Qua tìm hiểu lý thuyết thông tin di động thực tế mạng VINAPHONE, em tìm hiểu , nghiên cứu phương pháp nâng cấp mở rộng vùng phủ sóng thông tin di động hệ GSM Mặc dù có nhiều cố gắng song không tránh khỏi thiếu sót em mong nhận đóng góp ý kiến , nhận xét thầy , cô giáo, em hoàn thành BÀI TẬP LỚN với đề tài : “Quy hoạch mạng thông tin di động GSM “ Đề tài gồm phần sau: Tổng quan hệ thống thông tin di động GSM Phương pháp quy hoạch mạng thông tin di động GSM Tuy nhiên trình độ thời gian có hạn nên nội dung Bài tập lớn em không tránh khỏi sai sót Em mong giúp đỡ chân thành thầy cô bạn bè quan tâm góp ý để em hoàn thiện tốt tập Bản đồ án tốt nghiệp hoàn thành nhờ hướng dẫn tận tình chu đáo thầy giáo ĐÀO NGỌC LÂM SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 Các đặc tính mạng thông tin di động GSM .7 1.2.1 Mô hình hệ thống GSM .8 1.2.2 Các thành phần mạng GSM .9 1.2.3 Cấu trúc địa lý mạng 14 CHƯƠNG 18 PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 18 2.1 Lưu đồ công việc quy hoạch ô .18 2.2 Tính toán lưu lượng ô 20 2.2.1 Dự đoán tải lưu lượng : 20 2.2.2 Cấp bậc phục vụ , GOS (Grade Of Service) 20 2.3 Chia ô 21 2.4 Kích thước ô 22 2.5 Phân bố tần số GSM 22 2.6 Các mức công suất phát 23 2.7 Tỷ số sóng mang nhiễu C/I 23 KẾT LUẬN .25 TÀI LIỆU THAM KHẢO .26 SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A ACSE Association Control Service Element Phần tử dịch vụ điều khiển liên kết AE Application Entity Thực thể ứng dụng AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép thâm nhập B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá Bm Full rate TCH TCH toàn tốc C CI Cell Identity Nhận dạng ô CRC Retransmission Error Correction Phương pháp sửa lỗi cách phát lại D DLCI Data Link Connection Identification Nhận biết đấu nối kênh số liệu DPC Destination Point Code Mã điểm đích DUP Data User Part Phần khách hàng số liệu E ED Expedited Data Đơn vị báo hiệu số liệu xúc tiến EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị F F Flag Cờ hiệu FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian G GMSC Gateway MSC Tổng đài MSC cổng GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu GPRS Gerenal Paket Radio Service Dịch vụ cô tuyến gói chung H HDLC High level Data Link Control protocol SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Thể thức Đkhiển kênh số liệu mức cao Page Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú I IAI Initial Address with additional Information Bản tin báo hiệu địa khởi đầu có kèm thông tin phụ L LA Location Area Vùng định vị LAPDm N NSDU Network Service Data Unit Đơn vị số liệu dịch vụ mạng NSP Network Service Part Phần dịch vụ mạng O OMAP Operation, Maintenance and Administration Part Phần khai thác, bảo dưỡng quản trị mạng P PC Presentation Connection Đấu nối trình bày PCH Paging Channel Kênh tìm gọi R RACH Random Access Channel SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Kênh truy nhập ngẫu nhiên Page Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Sơ đồ mô hình hệ thống thông tin di động GSM Hình 1.2 : Các giao diện BSS 10 Hình 1.3: Vùng mạng GSM/PLMN : Các đường truyền 15 mạng khác mạng GSM/PLMN 15 Hình 1.4 : Các vùng phục vụ MSC/VLR I - IV 16 Hình 1.5 : Phân chia vùng phục vụ MSC/VLR thnàh vùng định vị LA .16 Hình 1.6 : Phân chia vùng theo ô 17 Hình 2.1: Lưu đồ danh mục công việc quy hoạch ô 19 SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 Các đặc tính mạng thông tin di động GSM Từ khuyến nghị GSM ta có đặc điểm sau đây: - Có nhiều loại hình dịch vụ chất lượng cao tiện ích thông tin thoại truyền số liệu - Sự tương thích dịch vụ GSM với dịch vụ mạng có sẵn (PSTN, ISDN) giao diện tiêu chuẩn chung - Tự động định vị cập nhật vị trí cho thuê bao di động - Độ linh hoạt cao nhờ sử dụng loại máy đầu cuối thông tin di động khác như: cầm tay, ô tô - Nhận thực thuê bao bảo mật số liệu người sử dụng ( mật mã hoá) tăng cường bảo vệ chống lại việc sử dụng thuê bao trái phép nghe trộm đường truyền vô tuyến - Sử dụng băng tần 900MHz với hiệu qủa cao kết hợp hai pháp TDMA FDMA phương - Giảm tối đa rớt gọi thuê bao chuyển động từ vùng phủ sóng sang vùng phủ sóng khác - Cho phép phát triển dịch vụ dịch vụ phi thoại - Cho phép chuyển mạng quốc tế ( International Roaming) - Các thiết bị cầm tay gọn nhẹ tiêu thụ lượng 1.2 Cấu trúc mạng GSM Hệ thống GSM chia thành hệ thống chuyển mạch (SS) hệ thống trạm gốc (BSS) Mỗi hệ thống chứa số khối chức mà thực tất chức hệ thống Hệ thống thực mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh để đảm bảo toàn vùng phủ sóng vùng phục vụ Mỗi ô vô tuyến có trạm vô tuyến gốc (BTS) làm việc tập hợp kênh vô tuyến Các kênh sử dụng ô lân cận để tránh nhiễu giao thoa Một điều khiển trạm gốc (BSC) điểu khiển nhóm BTS BSC điều khiển chức chuyển giao điểu khiển công suất Một trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM động MSC phục vụ số điều khiển trạm gốc MSC điều khiển gọi đến 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, mạng số liệu công cộng PDN mạng riêng 1.2.1 Mô hình hệ thống GSM SS ISDN AU VL PSPD N HL EIR MS CSPD N OM BSS PSTN BS BT PLMN MS Hình 1-1: Sơ đồ mô hình hệ thống thông tin di động GSM Các ký hiệu: SS : Hệ thống chuyển mạch AUC : Trung tâm nhận thực HLR : Bộ ghi định vị thường trú VLR : Bộ ghi định vị tạm trú EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị MSC : T.Tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động BSS : Hệ thống trạm gốc BTS : Đài vô tuyến gốc SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A BSC : Đài điều khiển trạm gốc MS : Máy di động OMC : Trung tâm khai thác bảo dưỡng ISDN : Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ PSPDN : Mạng chuyển mạch công cộng theo gói CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng theo mạch PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PLMN : Mạng di động mặt đất công Page Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM cộng 1.2.2 Các thành phần mạng GSM Một mạng GSM bao gồm hai phân hệ chính: Phân hệ vô tuyến BSS (Base Station System) hệ thống chuyển mạch SS (Switching System) Tất gọi vào cho mạng GSM/PLMN định tuyến cho tổng đài vô tuyến cổng GATEWAY - MSC (GMSC) Ngoài phần tử mạng trạm di động MS thuộc người sử dụng * Trạm di động (Mobile Station): Trạm di động máy đầu cuối di động hay Mobile Phone Về hình thức, máy có nhiều dạng khác nhau: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt ôtô Trạm di động không hoàn toàn lệ thuộc chặt chẽ vào người sử dụng mà lệ thuộc thông qua thẻ nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module) gắn máy di động Sự nhận thực kiểm tra mạng, xét xem liệu thuê bao có hợp pháp sử dụng dịch vụ mạng hay không, sau nhập vào hệ thống Một mã cá nhân dùng kèm theo SIM - PIN (Persional Identyti Number Code) để chống sử dụng trái phép thẻ SIM * Phân hệ vô tuyến bss (phân hệ trạm gốc - Base Station Subsystem): Có thể nói BSSlà hệ thống thiết bị đặc thù riêng cho tính chất tổ ong vô tuyến GSM BSS giao diện trực tiếp với trạm di động (MS) thông qua giao diện vô tuyến Vì bao gồm thiết bị phát thu đường vô tuyến quản lý chức Mặt khác BSS thực giao diện với tổng đài SS Tóm lại BSS thực đấu nối MS với tổng đài nhờ đấu nối với người sử dụng trạm di động với người sử dụng viễn thông khác BSS phải điều khiển đấu nối với OSS Các giao diện bên BSS cho hình 1.2 SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM Lưồng điều khiển Luồng lưu lượng OSS ☼ MS Hình 1.2 : Các giao diện BSS Ký hiệu : NSS: Mạng hệ thống chuyển mạch MS : Trạm di động Phân hệ vô tuyến gồm hai phần: Bộ điều khiển vô tuyến số BSC (Base Station Controller) hay nhiều trạm thu phát gốc BTS (Base Tranceiver Station) Nếu khoảng cách BSC BTS nhỏ 10 m, kênh thông tin nối trực tiếp (chế độ combine) Nếu khoảng cách lớn thông tin phải qua giao diện A.bis (chế độ Remote) Một BSC quản lí nhiều BTS theo cấu hình hỗn hợp hai kiểu * Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) bao gồm thành phần chức sau: - Một BTS bao gồm thiết bị thu phát, an ten sử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến Có thể coi BTS modem vô tuyến phức tạp có thêm số chức khác Một phận quan trọng BTS TRAU (Transcoder and Rate Adapter Unit : Khối chuyển đổi mã thích ứng tốc độ ) TRAU thiết bị mà trình mã hoá giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM tiến hành, thực thích ứng tốc độ trường hợp truyền số liệu TRAU phận BTS, SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 10 Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM điều khiển trạm gốc (BSC) Một tổng đài MSC thích hợp cho vùng đô thị ngoại ô có dân cư vào khoảng triệu (với mật độ thuê bao trung bình) Để kết nối MSC với số mạng khác cần phải thích ứng đặc điểm truyền dẫn GSM với mạng Các thích gọi chức tương tác IWF (Interworking Funtion ) bao gồm thiết bị để thích ứng giao thức truyền dẫn Nó cho phép kết nối với mạng : PSPDN (Packet Switched Public Data network : mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói ) hay CSPDN (Circuit Switched Public Data network : mạng số liệu chuyển mạch theo mạch ) tồn mạng khác đơn PSDN hay ISDN IWF thực chức MSC hay thiết bị riêng, trường hợp hai giao tiếp MSC IWF để mở * Bộ ghi định vị thường trú HLR Ngoài MSC, SS bao gồm cở liệu Các thông tin liên quan đến việc cung cấp dịch vụ viễn thông lưu giữ HLR không phụ thuộc vào vị trí thời thuê bao HLR chứa thông tin liên quan đến vị trí thời thuê bao Thường HLR máy tính đứng riêng khả chuyển mạch có khả quản lý hàng trăm ngàn thuê bao Một chức HLR nhận dạng trung tâm nhận thực AUC mà nhiệm vụ trung tâm quản lý an toàn số liệu thuê bao phép Là sở liệu trung tâm, quan trọng hệ thống GSM lưu giữ số liệu thuê bao đăng ký mạng thực số chức riêng mạng thông tin di động Trong sở liệu lưu trữ số liệu trạng thái thuê bao, quyền thâm nhập thuê bao, dịch vụ mà thuê bao đăng ký, số liệu động vùng mà chứa thuê bao (Roaming) Trong HLR tạo báo hiệu số giao diện với MSC * Bộ ghi định vị tạm trú VLR Là sở liệu thứ hai mạng GSM Nó nối với hay nhiều MSC có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số liệu thuê bao thuê bao nằm vùng phục vụ MSC tương ứng đồng thời lưu giữ số liệu vị trí thuê bao nói mức độ xác HLR Được kết hợp phần cứng MSC Trong VLR chứa thông tin tất thuê bao di động nằm vùng phủ sóng MSC này, gán cho thuê bao từ vùng phục vụ MSC/VLR khác tới số thuê bao tạm thời VLR thực trao đổi thông tin thuê bao roaming với HLR nơi thuê bao đăng ký SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 12 Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM * Trung tâm nhận thực AUC Là khối trung tâm nhận thực nối đến HLR Chức AUC cung cấp cho HLR thông số nhận thực khoá mật mã liên quan đến cá nhân thuê bao dựa khoá bí mật Trong hệ thống GSM có nhiều biện pháp an toàn khác dùng để tránh sử dụng trái phép, cho phép bám ghi lại gọi Đường vô tuyến AUC cung cấp mã bảo mật chống nghe trộm, mã thay đổi riêng biệt cho thuê bao sở liệu AUC ghi nhiều thông tin cần thiết khác thuê bao phải bảo vệ chống thâm nhập trái phép AUC đặt HLR hay MSC hay độc lập với hai Khoá lưu giữ vĩnh cửu bí mật nhớ có dạng SIM-CARD rút cắm lại * Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR: Là đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Regiter) thực EIR lưu giữ tất giữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra phép thiết bị Một thiết bị không phép bị cấm (Lưu ý khác với thiết bị, phép thuê bao AUC xác nhận) GSM, EIR coi hệ thông SS Bảo vệ mạng PLMN khỏi thâm nhập thuê bao trái phép, cách so sánh số IMEI thuê bao gửi tới thiết lập thông tin với số IMEI lưu trữ EIR Nếu không tương xứng thuê bao truy nhập * Trung tâm vận hành bảo dưỡng OMC Cho phép nhà khai thác mạng theo dõi hành vi mạng : Tải hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển giao (Handover) hai ô , nhờ mà nhà khai thác giám sát toàn chất lượng dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng kịp thời sử lý cố Khai thác bao gồm việc thay đổi cấu hình để giảm vấn đề xuất thời điểm thời, để chuẩn bị tăng lưu lượng tương lai, để tăng vùng phủ sóng Việc thay đổi mạng thực “mềm” qua báo hiệu (chẳng hạn thay đổi thông số handover để thay đổi biên giới tương đối hai ô), thực cứng đòi hỏi can thiệp trường (chẳng hạn bổ xung thêm dung lượng truyền dẫn hay lắp đặt trạm mới) hệ thống viễn thông đại khai thác thực máy tính tập trung trạm Bảo dưỡng có nhiệm vụ phát hiện, định vị sửa chữa cố hỏng hóc, có số quan hệ khai thác Các thiết bị mạng viễn thông đại có khả tự phát số cố hay dự báo cố thông qua tự kiểm tra Trong nhiều trường hợp người ta dự phòng cho thiết bị để có cố thay thiết bị dự phòng Sự thay tự động, việc giảm nhẹ cố người SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 13 Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM khai thác thực điều khiển từ xa Bảo dưỡng bao gồm hoạt động trường nhằm thay thiệt bị có cố Hệ thông khai thác bảo dưỡng xây dựng nguyên lý TMN (Telecommunication Management Network : mạng quản lý viễn thông) Lúc mặt hệ thống khai thác bảo dưỡng nối đến phần tử mạng viễn thông (các MSC, BSC, HLR phần tử mạng khác trừ BTS , thâm nhập đến BTS thực qua BSC ) Mặt khác hệ thống khai thác bảo dưỡng lại nối đến máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người máy * Hệ thống hỗ trợ khai thác OSS: Được nối đến tất thiết bị hệ thống chuyển mạch nối đến BSC Các chức OSS: - Quản lý mạng tổ ong - Quản lý đăng ký thuê bao - Quản lý chất lượng 1.2.3 Cấu trúc địa lý mạng Mọi mạng điện thoại cần cấu trúc định để định tuyến gọi vào đến cổng tổng đài cần thiết cuối đến thuê bao bị gọi mạng di động cấu trúc quan trọng tính lưu thông thuê bao mạng *Vùng mạng: Tổng đài vô tuyến cổng (GATEWAY-MSC) điều khiển đường truyền mạng GSM/PLMN mạng PSTN/ISDN khác hay mạng PLMN khác mức tổng đài trung kế quốc gia hay quốc tế Tất gọi vào cho mạng GSM/PLMN định tuyến đến hay nhiều tổng đài vô tuyến cổng GMSC GMSC làm việc tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN Đây nơi thực chức hỏi định tuyến gọi cho gọi kết cuối di động cho phép hệ thống định tuyến đến tổng đài vô tuyến cổng GMSC GMSC có chức hỏi định tuyến gọi vùng mạng GSM/PLMN tất gọi kết cuối di động định tuyến đến tổng đài vô tuyến cổng (GMSC GMSC có chức hỏi định tuyến gọi SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 14 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM GMSC GSM-PLMN ISDM PLMN PSDN Hình 1.3: Vùng mạng GSM/PLMN : Các đường truyền mạng khác mạng GSM/PLMN * Vùng phục vụ MSC/VLR: Vùng MSC phận mạng MSC quản lý Để định tuyến gọi đến thuê bao di động, đường truyền qua mạng nối đến MSC vùng phục vụ MSC nơi thuê bao Một vùng mạng GSM/PLMN chia thành hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR Vùng phục vụ phận mạng định nghĩa vùng mà đạt đến trạm di động nhờ việc trạm MS ghi lại ghi định vị khách ( VLR ) GSM vùng MSC vùng phục vụ bao phủ phận mạng (MSC VLR luôn thực nút Một vùng mạng GSM/PLMN chia thành hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 15 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM III IV MSC VLR VLR MSC GMSC MSC VLR VLR MSC I II Hình 1.4 : Các vùng phục vụ MSC/VLR I - IV * Vùng định vị (LA-Location Area) Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR chia thành số vùng định vị 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 có số ô phụ thuộc vào hay vài BSC phụ thuộc MSC/VLR Hệ thống nhận dạng vùng định vị cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI Location Area Identity) Vùng định vị hệ thống sử dụng để tìm Mobile Station trạng thái hoạt động LA1 LA2 MSC LA4 LA5 LA3 VLR LA6 Hình 1.5 : Phân chia vùng phục vụ MSC/VLR thnàh vùng định vị LA SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 16 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM * Ô (Cell): Vùng định vị chia thành số ô, vùng bao phủ vô tuyến nhận dạng nhận dạng ô toàn cầu (CGI - Cell Global Identity) Trạm di động tự nhận dạng ô cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC - Base Station Identity Code) LA1 LA2 MSC LA3 VLR LA6 LA4 LA5 Ô Ô Ô Ô Ô Hình 1.6 : Phân chia vùng theo ô SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 17 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 2.1 Lưu đồ công việc quy hoạch ô Có thể chia lưu đồ quy hoạch ô theo danh mục công việc sau - Sơ phân bố kênh vị trí đài trạm theo tính chất lưu lượng , số thuê bao chất lượng phục vụ cần thiết - Quyết định mẫu sử dụng lại tần số, nghĩa ấn định tần số ấn định vị trí kênh lôgíc - Dự kiến vùng phủ sóng sở số liệu đài trạm dự kiến ( Toạ độ, chiều cao, anten ) hạn chế phân tán thời gian gây - Nghiên cứu nhiễu giao thoa : C/(I+R+A) - Nhiễu giao thoa đồng kênh : C/I - Phản xạ : C/R - Nhiễu giao thao kênh lân cận : C/A - Khảo sát mạng : Kiểm tra điều kiện đài trạm môi trường vô tuyến - Xây dựng sơ đồ mạng sở đài trạm phù hợp - Nghiên cứu thông số ấn định - Đo đạc vô tuyến - Vùng phủ vô tuyến cuối dự đoán : C/ (I+R+A) - Hoàn thiện tư liệu thiết kế ô Lưu đồ công việc quy hoạch ô cho (hình 2-2) SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 18 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM Hình 2.1: Lưu đồ danh mục công việc quy hoạch ô SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 19 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM 2.2 Tính toán lưu lượng ô 2.2.1 Dự đoán tải lưu lượng : Lưu lượng đo Erlang (Erl) Công thức tính Erlang sau: A= nx t/T Trong : A lưu lượng đo Erlang , n số gọi , t thời gian giữ trung bình gọi, T thời gian đo (thường T = 3600s) Thời gian giữ coi thời gian hội thoại châu Âu thời gian trung bình từ 50s đến 90s Từ công thức ta thấy kênh bị chiếm liên tục kênh mang dung lượng cực đaị gọi giờ, 1Erl Tồn ba khái niệm lưu lượng : Lưu lượng phục vụ, Lưu lượng truyền lưu lượng bị chặn Lưu lượng phục vụ tổng lưu lượng phục vụ cho tất người sử dụng Lưu lượng truyền lưu lượng kênh truyền, Lưu lượng bị chặn lưu lượng bị chặn trình thiết lập gọi mà không truyền Vậy : Lưu lượng phục vụ = Lưu lượng truyền + Lưu lượng bị chặn 2.2.2 Cấp bậc phục vụ , GOS (Grade Of Service) Có thể coi cấp bậc phục vụ xác suất chặn gọi Nếu coi A lưu lượng phục vụ, thì: Lưu lượng bị chặn = A(1- GoS) Tính toán lưu lượng gọi bị chặn bị thực theo mô hình Erlang B thường cho dạng bảng Từ bảng ta thấy số kênh , GoS = 2% A = 2,277, Lưu lượng truyền = A(1- GoS) = 2,277(1 – 0,02) = 2,2315 Erl Vậy hiệu suất sử dụng kênh là: 2,2315/6 = 0,37 hay 37% Nếu cấp bậc phục vụ tồi hơn, 10% chẳng hạn ,thì kênh ta A = 3,758 Erl Lưu lượng truyền = 3,758(1 – 0,1) = 3,3822 Erl Vậy hiệu suất sử dụng kênh 3,3822/6 = 0,56 hay 56% Vậy cấp bậc phục vụ thấp hiệu suất sử dụng kênh cao * Dung lượng Traffic trung kế- dung lượng thuê bao Khái niệm trung kế GSM hiểu Time Slot dành cho kênh mang tiếng số liệu TCH Các thuê bao thực gọi ấn định SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 20 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM TS tức kênh định Nếu trung kế có 33 kênh hoạt động thuê bao di động sử dụng kênh mà rỗi Gỉa sử có 1000 thuê bao di động thuê bao di động cần lưu lượng 33mErlang tải 100% thời gian 33 kênh Điều quan trọng phải biết với lưu lượng Traffic để mang kênh ta sử dụng cấp độ dịch vụ GOS 2% Bảng GOS giúp ta tính lưu lượng (Erlang) theo số kênh (n) khác cấp độ dịch vụ (khả ứ nghẽn gọi E) GOS khác Ví dụ: Số kênh n=30 Nghẽn GOS=2% Tra bảng ta lưu lượng N=21,93 Erlang Từ ta tính dung lượng (số lượng) thuê bao cần phục vụ Vì thuê bao di động cần lưu lượng là: A=0,033 Erlang - với dung lượng Trafic trung kế là: N=21,93 Erlang phục vụ số thuê bao là: S=N/A=N/0,033 (Thuê bao) Theo ví dụ số thuê bao là: S=21,93/0,033=664 Thuê bao Như ta tính số thuê bao cần phục vụ theo số kênh TCH cần thiết từ có phương hướng để định cỡ dung lượng mạng 2.3 Chia ô Đầu tiên ta thiết kế mạng vị trí BTS thường vị trí trung tâm ô sử dụng anten đẳng hướng Khi mạng phát triển lớn hơn, yêu cầu dung lượng cao , đòi hỏi phải sử dụng lại nhiều tần số sóng mang sử dụng lại tần số có (đây giải thực tế) Hơn phân bố lại sóng mang không an toàn Việc thay đổi quy hoạch tần số có quan hệ mật thiết với tỷ lệ C/I Các tần số không phân bố cho ô cách ngẫu nhiên Để đạt việc sử dụng lại tần số cao , phải thực cách thủ công Cách đơn giản chia ô Ví dụ chia (hình vẽ 2-3) Omni phase SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Cell split phase Cell split Page 21 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM Một site BTS sử dụng anten đẳng hướng chia nhỏ Khi sử dụng anten định hướng 120 độ quạt Mặc dù ô phục vụ site chung chức mạng chúng phân tích Vì ô ban đầu chia thành số lần sử dụng lại sóng mangcũng tăng nên lần Việc dẫn tới việc tăng khả xử lý lưu lượng mạng mà không cần phải thêm BTS Mạng phát triển ô chia nhỏ Việc chia ô sử dụng anten sector để phục vụ cho ô từ site chung làm giảm nhiễu đồng kênh Bởi tỷ lệ C/I cải thiện đáng kể 2.4 Kích thước ô Kích thước ô liên quan đến : - Mật độ lưu lượng dự đoán - Các kênh vô tuyến sẵn sàng - Cân hệ thống quỹ công suất - Độ cao anten trạm gốc Vị trí ô có quan hệ tới kích thước ô Vùng mạng PLMN chia thành nhiều ô vô tuyến nhỏ có bán kính từ 350m đến 35km Kích thước ô phụ thuộc vào cấu tạo địa hình lưu lượng thông tin Mỗi ô vô tuyến tương ứng với trạm thu phát gốc sở (BTS), tuỳ theo cấu tạo anten mà ta phân loại BTS sau: -BTS ommi với anten vô hướng , xạ toàn không gian với góc định hướng : 360 độ -BTS sector với anten định hướng 180 độ hay 120 độ 2.5 Phân bố tần số GSM Trong thông tin di động GSM phân bố tần số quy định nằm dải tần 890 đến 960 MHz với bố trí kênh tần số sau: fL = 890MHz + (0,2MHz).n n = 0,1,2,3, ,124 fU = fL + 45MHz Bao gồm 125 kênh đánh số từ đến 124, kênh dành cho khoảng bảo vệ nên không sử dụng SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 22 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM Trong fL tần số bán băng tần thấp dành cho đường lên (từ trạm di động đến trạm BTS), fU tần số bán băng tần cao dành cho đường xuống (từ BTS đến trạm di động ) Như ta thấy dải tần số mạng GSM có hạn Muốn tăng dung lượng mạng hay nói cách khác mở rộng dung lượng mạng ta phải có giải pháp thích hợp thực tế Để đảm bảo cho phù hợp với tình thực tiễn , đảm bảo mặt kỹ thuật , chất lượng thông tin đạt hiệu sử dung cao với băng tần cấp phát Điều trở thành yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá thành dịch vụ 2.6 Các mức công suất phát Các mức công suất phát cho bảng sau: Bảng Các mức công suất hệ thống GSM Loại công suất Công suất phát cực đại trạm di động (dBm) Công suất phát cực đại BTS (dBm) 20W(43) 320W(55) 8W(39) 160W(52) 5W(37) 80W(49) 2W(33) 40W(46) 0,8W(39) 20W(43) 10W(40) 5W(37) 2,5W(34) 2.7 Tỷ số sóng mang nhiễu C/I C/I tỷ số công suất sóng mang tín hiệu hữu ích nhiễu đồng kênh (cùng kênh ) C/I = 10lg(Pc/PA) dB Ở GSM để đảm bảo hoạt dộng bình thường thiết bị vô tuyến tỷ số thấp phải dB có biện pháp nhảy tần phát không liên tục , không phải 12 dB Tỷ số phụ thuộc vào khoảng cách tái sử dụng tần số mà ta xét Như hệ thông GSM với cụm có kích cỡ ô hoạt động có thêm kỹ thuật giản nhiễu điều kiển công suất động , phát không liên tục nhảy tần SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 23 Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM • Tỷ số sóng mang nhiễu kênh lân cận C/A C/A tỷ số sóng mang nhiễu lân cận : C/A = 10lg(Pc/PA) dB GSM đòi hỏi ngưỡng tỷ số phải –9dB, nhiên thực tế nhà khai thác nên sử dụng tỷ số ngưỡng 3dB • Tỷ số sóng mang phản xạ C/R Đây tỷ số sóng thẳng sóng phản xạ: C/R = 10lg(Pc/Pr ) Đối với GSM khuyến nghị nên sử dụng ngưỡng dB tốt SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 24 Bài tập lớn Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di ®éng GSM KẾT LUẬN Mạng GSM cung cấp tài nguyên hữu hạn cho việc phát triển mạng lưới, tương lai khuyến nghị nên áp dụng kỹ thuật vào mạng điển hình công nghệ CDMA nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin mặt số lượng chất lượng Hiện để tiến tới công nghệ CDMA, hãng ALCATEN đưa giải pháp kỹ thuật dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS (General Packet Radio Service) Dựa vào giải pháp cho phép công ty di động GSM có thời gian thu hồi vốn, bước đầu tư phát triển công nghệ Đó áp dụng GPRS sau EDGE cuối nâng cấp lên CDMA Công việc phát triển mạng lưới cấp bách cần thiết khó khăn đòi hỏi trình độ am hiểu hệ thống cách sâu sắc kinh nghiệm nghề nghiệp cách vững vàng Với mạng thông tin thông tin di động khả phát triển lâu dài có nhiều vấn đề cần giải Để vận hành mạng di động số Cellnlar có hiệu cần phải hiểu rõ chức kỹ thuật thực mạng Quy hoạch ô khâu quan trọng triển khai xây dựng mạng thông tin di động số Cellnlar Chính em chọn đề tài Trong phạm vi đề tài mình, em phác hoạ khái quát nét trình Quy hoạch mở rộng mạng GSM giải pháp cho mạng Hy vọng ý tưởng mà em đưa đáp ứng phần cho người làm công việc phát triển mạng ứng dụng rộng rãi thực tế, phần thân trình độ kiến thức điều kiện thời gian có hạn khả nghiên cứu sâu vào hệ thống Em xin hoàn thiện vấn đề chưa khai thác hết trình học tập công tác quan Cuối lần em xin chân thành cảm ơn thầy, cô khoa môn, đặc biệt thầy giáo Đào Ngọc Lâm với lòng biết ơn toàn thể bạn bè ngành giúp đỡ em thực đồ án SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 25 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM TÀI LIỆU THAM KHẢO STT Tên tài liệu Tác giả Thông tin di động GSM TS Nguyễn phạm Anh Dũng Giáo trình thông tin di động TS Nguyễn phạm Anh Dũng Thông tin di động số TS Nguyễn phạm Anh Dũng Thông tin di động hệ (hai tập) TS Nguyễn phạm Anh Dũng SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page 26 ... TẬP LỚN với đề tài : Quy hoạch mạng thông tin di động GSM “ Đề tài gồm phần sau: Tổng quan hệ thống thông tin di động GSM Phương pháp quy hoạch mạng thông tin di động GSM Tuy nhiên trình độ... việc quy hoạch ô 19 SV: NGÔ TIẾN TRUNG CCVT06A Page Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.1 Các đặc tính mạng thông tin di động GSM. .. CCVT06A Page 17 Quy ho¹ch m¹ng Th«ng tin Di Bài tập lớn ®éng GSM CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 2.1 Lưu đồ công việc quy hoạch ô Có thể chia lưu đồ quy hoạch ô theo danh