Các dịch vụ trong mạng WCDMA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Thị Thu Trang Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2010 Mục lục Chương giới thiệu chung mạng di động GSM, GPRS, EDGE 1.1 Mạng thông tin di động GSM 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2.Giới thiệu mạng di động GSM 1.1.2.1 Các thành phần hệ thống 1.1.2.2 Các giao diện mạng GSM 1.1.3 Sự phát triển hệ thống không dây 1.2 Công nghệ GPRS 10 1.2.1 Giới thiệu chung GPRS 10 1.2.2 Phần tử GPRS 12 1.2.3 Giao diện mạng GPRS 15 1.2.4 Giao thức GPRS 18 Công nghệ GSM/EDGE 18 1.3.1 Sự khác kỹ thuật GPRS EDGE 18 1.3.2 Chuẩn hoá Error! Bookmark not defined.18 1.3.3 Tương lai GSM/EDGE hướng tới WCDMA 22 Chương Tổng quan mạng WCDMA 23 2.1 Tổng quan mạng WCDMA 23 2.2 Hướng tới thông tin di động hệ (WCDMA) 28 2.3 Trải phổ đa truy nhập phân chia theo mã 30 2.4 Điều khiển công suất WCDMA 35 2.4.1 Thí dụ điều khiển công suất vòng hở cho PRACH 36 2.4.2 Điều khiển công suất vòng kín đường lên 36 2.4.3 Điều khiển công suất vòng kín đường xuống 38 2.5 Chuyển giao hệ thống WCDMA 39 2.5.1 Chuyển giao cứng 39 2.5.2 Chuyển giao mềm/ mềm 39 2.6 Các kênh WCDMA 41 2.6.1 Các kênh logic, LoCH 41 2.6.2 Các kênh truyền tải, TrCH 43 2.6.3 Các kênh vật lý 45 2.6.4 Thí dụ báo hiệu thiết lập gọi sử dụng kênh logic truyền tải 51 2.7 Kiến trúc mạng WCDMA 53 2.7.1 Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến WCDMA (RAN) 53 2.7.2 Phẩn tử mạng 54 2.7.3 Giao diện mạng WCDMA 55 2.7.2 Kiến trúc mạng lõi WCDMA 62 2.8 Các dịch vụ WCDMA 65 2.8.1 Các dịch vụ chuyển mạch kênh Người dùng – tới – Người dùng 67 2.8.2 dịch vụ chuyển mạch gói người-tới-người 69 2.8.2.1 Hình ảnh đa phương tiện 69 2.8.2.2 Push-to-talk over cellular (PoC) 71 2.8.2.3 Multiplayer Games 72 2.8.3 Dịch vụ nội dung-tới-người (content-to-person service) 74 2.8.3.1 Browsing 74 2.8.3.2 Audio and video streaming 74 2.8.3.3 Download nội dung (content download) 76 Chương Tính dung lượng vùng phủ mạng WCDMA RAN 77 3.1 Định nghĩa 77 3.2 Tính DCH hướng uplink 80 3.2.1 Vùng phủ DCH hướng uplink 80 3.2.2 Dung lượng DCH hướng uplink 82 3.3 Tính DCH hướng downlink 84 3.3.1 Vùng phủ DCH hướng downlink 84 3.3.2 Các giới hạn đặc tính công suất downlink 87 3.3.3 Dung lượng DCH downlink 90 3.4 Ví dụ giải pháp tính toán 93 3.4.1 Tiến trình tính toán 93 3.4.2 Các giả thiết chung 95 3.4.3 Kết ví dụ tính toán 101 3.5 Tính toán công suất 101 Chương Giải pháp Ericsson thiết kế mạng WCDMA Vinaphone cho miền Bắc 103 4.1 Đầu vào từ Vinaphone Error! Bookmark not defined.103 4.1.1 Yêu cầu thông tin lưu lượng từ Vinaphone 103 4.1.2 Yêu cầu thiết bị từ Vinaphone 104 4.2 Đề suất Ericsson 105 4.2.1 Giả thiết Ericsson 105 4.2.2 Lưu lượng thông tin 105 4.2.3 Kiến trúc mạng 106 4.2.4 Thiết kế node B 107 Chữ viết tắt 3GPP Third Generation Partnership Đề án đối tác hệ thứ ba AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM AGW Access GateWay cổng truy nhập AMPS Advace Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến AN Access Network Mạng truy nhập AICH Acquisition Indication Channel Kênh thị bắt AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa điều chế thích ứng AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động AP- Access Preamble Acquisition Kênh thị bắt tiền tố truy nhập AICH Indicator Channel AuC Authentication Centre Trung tâm nhận thực ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ dịch chuyển không đồng BG Border Gateway cổng giáp lai BCF Base Control Function Chức điều khiển sở BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối BPSK Binary Phase Shift Keying khóa dịch pha sở BSS Base Station System hệ thống trạm sở BSC Base Station Controller Khối điều khiển trạm BTS BSSGP Base Station Subsystem GPRS Protocol Giao thức GPRS BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát sở CAMEL Customised Application for Mobile network Enhanced Logic CCH Control Channel kênh điều khiển CCU Channel Codec Unit đơn vị mã hóa kênh CDMA Code Division Multiple Access đa truy nhập phân chia theo mã CD/CA- CPCH Collision Detection/ Channel Kênh thị phát va chạm ICH: Assignment Indicator Channel CPCH/ấn định kênh CN Core Network mạng lõi CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư cps Chips per second Chip giây CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CSICH CPCH Status Indicator Channel Kênh thị trạng thái CPCH DCH Dedicated Channel kênh thiết lập DNS Domain Name Service dịch vụ tên miền DL Downlink Đường xuống DPCCH Dedicated Physycal Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đối tăng cường E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường ECSD Enhanced Circuit Switched Data liệu chuyển mạch kênh nâng cao EGPRS Enhanced GPRS GPRS nâng cao EIR Equiptment Identity Register đăng ký nhận dạng thiết bị Enhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường EDPCCH EDPDCH Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường E-RGCH Enhanced Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đối tăng cường European Telecommunication Standards ETSI Institute Trụ sở chuẩn hóa viễn thông Châu Âu FACH Frequency Access Channel Kênh truy nhập tần số FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số F-DPCH Fractional DPCH DPCH phần (phân đoạn) FH Frequency Hopping nhảy tần FR Frame Relay FTP File Transfer Protocol Giao thức dịch chuyển file GGSN Gateway GPRS Support Node Cổng hỗ trợ node GPRS GERAN GSM/EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM/EDGE GMSC Gateway MSC Cổng MSC GMSK Gaussian Minimum Shift Keying Khóa dịch pha Gaussian nhỏ GPRS General Packe Radio Service dịch vụ gói vô tuyến GRX GPRS Roaming eXchange Tổng đài roaming GPRS GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu GTP GPRS Tunnelling Protocol Giao thức tunnel GPRS HDLC High Level Data Link Control Điều khiển link liệu mức cao HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt HHO Hard Handover Chuyên giao cứng HR Half Rate nửa tốc độ HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức dịch chuyển hyper text HSDPA Truy nhập hói đường xuống tốc độ cao High Speed Downlink Packet Access HS- High-Speed Dedicated Physical Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ DPCCH Control Channel cao HSDSCH High-Speed Dedicated Shared Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao Channel HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HS- High-Speed Physical Dedicated Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao PDSCH Shared Channel HSS Home Subsscriber Server HS- Server thuê bao nhà Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao SCCH High-Speed Shared Control Channel HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao Institute of Electrical and Electronic Trụ sở điện điện tử IEEE Engineers IETF Internet Engineering Task Force IMEI International Mobile Equiptment Identity IMS IP Multimedia Subsystem Số nhận dạng thiết bị di động toàn cầu phân hệ đa phương tiện IP số nhận dạng thuê bao di động toàn IMSI International Mobile Subscriber Identity cầu IMT- International Mobile Telecommunication Viễn thông di động toàn cầu - 2000 2000 – 2000 IPv6 Internet Protocol Version giao thức internet version ISDN Intergrated Services Digital Network mạng số tích hợp dịch vụ ISUP ISDN User Part phần người sử dụng ISDN ISP Internet Service Provider cung cấp dịch vụ internet ITU International Telecommunication Union liên hợp viễn thông toàn cầu IWF Interworking Function chức liên mạng IR Incremental Redundancy Phần dư tăng Iu Giao diện sử dụng để thông tin RNC mạng lõi Iub Giao diện sử dụng để thông tin nút B RNC Iur Giao diện sử dụng để thông tin RNC Kc Ciphering Key khóa bảo mật Individual Subscriber authentication Ki key khóa nhận thực thuê bao riêng LAI Location Area ID ID vị trí vùng LCP Link Control Protocol giao thức điều khiển link LNF Log-Normal Fading Fading LLC Logical Link Control điều khiển link logic MAC Media Access Control điều khiển truy cập đa phương tiện MAP Mobile Application Part phần ứng dụng di động ME Mobile Equiptment thiết bị di động MCS Modulation and Coding Scheme Điều chế khung mã MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng đa phương tiện MGW Media GateWay cổng đa phương tiện MS Mobile Station trạm di động MSC Mobile Service Switching Centre Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSISDN Mobile Subscriber ISDN Number Số thuê bao di động ISDN MSID Mobile Station Identifier Nhận dạng tram di động MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỉ số lớn MSRN Mobile Station Roaming Number Số roaming trạm di động MTP Message Transfer Part Phần dịch chuyển tin NSAP Network Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ mạng NSS Network Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch mạng OVSF Orthogonal Variable Spreading Hệ số trải phổ khả biến trực giao Factor PAPR Tỷ số công suất đỉnh công suất trung Peak to Average Power Ratio bình P- Primary Common Control Physical Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp CCPCH Channel PCCH Paging Control Channel kênh điều khiển paging PCH Paging Channel Kênh paging PCU Packet Control Unit đơn vị điểu khiển gói PDCH Packet Data Channel PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ liệu gói PDU Protocol Data Unit đơn vị liệu giao thức PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh vật lý gói chung PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PHY Physical Layer Lớp vật lý PICH Page Indication Channel Kênh thị tìm gọi PIN Personal Identification Number số nhận dạng cá nhân PLMN Public Land Mobile Network mạng di động công cộng PSTN Public Switched Telephone Network mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAB Radio Accesss Bearer Vật mang truy cập vô tuyến RACH Random Access Channel kênh truy cập ngẫu nhiên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến Radio Access Network Application Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến RANAP Part RB Radio Bearer kênh liệu gói Vật mang vô tuyến RF Radio Frequency tần số vô tuyến RSSI Received Signal Strength Indicator Chỉ số mức tín hiệu thu RSCP Received Signal Code Power Công suất tín hiệu mã thu RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực S- Secondary Common Control Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp CCPCH Physical Channel SCH Synchronization channel Kênh đồng SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCTP Streaming Control Transport Protocol SRB Signaling Radio Bearer Vật mạng vô tuyến báo hiệu SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ phục vụ GPRS SIM GSM Subscriber Identity Module Khối nhận dạng thuê bao GSM SMS Short Message Service Dịch vụ tin ngắn SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm SHO Soft Handover Chuyển giao mềm SRNS Serving RNS phục vụ RNS SS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số STP Signalling Transfer Point Điểm dịch chuyển báo hiệu TDB To Be Defined Được định nghĩa TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access TGW Trunk GateWay Giao thức vận chuyển điều khiển streaming Đa truy nhập phân chia theo thời gian Cổng trung kế Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA tải [dB] Phạm vi [km] 4,3 R Dung lượng: thoại 12,2kbps RAB môi trường nông thôn, Mpole hướng lên cho 93,4 người dùng tính phương trình Tải 45% tương đương với 42 người dùng cho cell, dung lượng site = x 42 = 126 người dùng Bước 2: Qũy link CPICH Gỉa thiết là: • Tổn hao feeder dB cho tất cell • Tổn hao ASC 0,2 dB Tính toán sau : công suất giả thiết lớn cell Pnom = 18,1 W, tính phương trình 25 Ptot = Padm = 75% Pnom =13,6, HSDPA Suy hao tín hiệu, Lsa, CPICH = 142,8 dB, tính phương trình 17 dự trữ nhiễu BIDL = 6,7 dB, tính phương trình 22 23 Trong phương trình 24, giá trị biên cell Fc cho CPICH dùng α =1, Độ nhạy UE SUE, CPICH, UE-limited = -118,7 dBm, tính cho CPICH với phương trình 20, sau so sánh SUE, CPICH, UE-limited SUE, CPICH, System-limited Chúng ta thu SUE, CPICH, = SUE, CPICH, UE-limited = -118,7 dBm Công suất CPICH = 1,21 W, tính phương trình 16 Công suất trung bình CCH, PCCH = 2,5 W, sử dụng phương trình 28, với K trungbình =2,1 Quỹ link CPICH bảng 2, công suất CPICH 1,21 W Bảng 3.2 ví dụ quỹ link CPICH - 98 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Công suất CPICH [W] 1,21 PCPICH Công suất CPICH [dBm] 30,8 PCPICH Mật độ công suất nhiễu nhiệt [dB] -174 Nt Nhiễu hình UE [dB] 5,5 Nf Tốc độ chip [kbps] 3840 Rchip Ec/N0 [dB] -16 Ec/N0 Độ nhạy UE [dBm] -118,7 SUE Hệ số khuyếch đại anten [dBi] 18.5 Gant Tổn hao feeder [dB] Lf Tổn hao jumper [dB] 0,2 Lj Tổn hao ASC [dB] 0,2 LASC Tổn hao body [dB] LBL Tổn hao xuyên qua tòa nhà [dB] 18 LBPL Dự trữ LNF [dB] 2,9 BLNF Tổn hao đường truyền lớn không tải 143,9 Lpmax,unloaded [dB] Dự trữ nhiễu [dB] 6,7 BIDL Tổn hao đường truyền lớn [dB] 137,2 Lpmax Phạm vi [km] 4,3 R Bước 3: Qũy link hướng xuống (downlink) Công suất yêu cầu hướng downlink thoại 12,2kbps tính để giá trị tổn hao, Lpmax, hỗ trợ quỹ link hướng lên Qũy link hướng downlink thoại 12,2kbps bảng độ nhạy UE SUE = -119,5 dBm, sử dụng phương trình 18, phân tập TX Suy hao tín hiệu downlink bờ hướng uplink Lsa =143,4 dB, sử dụng phương trình 17 với giá trị tổn hao đường truyền lớn hướng uplink Lpmax=137,2 dB - 99 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Toàn công suất Ptot = Padm = 75% Pnom =13,6 W, HSDPA Dự trữ nhiễu hướng downlink BIDL=4,0 dB, phương trình 22 Công suất hướng downlink biên giới cell PDCH,user=0,61 W, sử dụng phương trình 16 Công suất DCH PDCH=11,1 W, sử dụng phương trình 41, MBMS Công suất dùng để tính toán dung lượng hướng downlink Dung lượng hướng downlink với giới hạn tải QDCH = 57%, tính phương trình 37 C/I cho thoại γ =0,018, tính toán phương trình 4, sau nhân với dự trữ fading nhanh ε Mpole hướng xuống với thoại 12,2 =82,2 tính phương trình 33 10 Vì, dung lượng hướng downlink giới hạn số người dùng thoại M = 57% x 82,4 = 47, lớn dung lượng hướng uplink 42 11 Khi lưu lượng có 42 người dùng, tải cell QDCH =42/82,4 = 0,51 Vì, sử dụng phương trình 46, toàn công suất cell Pcell =11,4 W Công suất DCH cần để hỗ trợ 42 người dùng 8,9 W, tính phương trình 47 Bảng 3.3: ví dụ quỹ link hướng downlink Công suất DCH lớn với người dùng [W] 0,61 PDCH,user Công suất DCH lớn với người dùn [dBm] 27,9 PDCH,user Mật độ công suất nhiễu nhiệt -174 Nt Hằng số nhiễu UE [dB] 5,5 Nf Tốc độ bit người dùng [kbps] 15,6 Rinfo Eb/N0 [dB] 7,1 Eb/N0 Độ nhạy UE [dBm] - SUE Hệ số khuyếch đại anten [dBi] 18,5 Ga Tổn hao feeder [dB] Lf Tổn hao jumper [dB] 0,2 Lj Tổn hao ASC [dB] 0,2 LASC - 100 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Tổn hao body [dB] LBL Tổn hao xuyên qua tòa nhà [dB] 18 LBPL Dự trữ PC [dB] BPC Dự trữ LNF [dB] 1,5 BLNF Tồn hao đường truyền lớn không tải [dB] 141,2 Lpmax,unloaded Dung lượng số lượng người dùng 47 M Dung lượng tải DCH [%] 57 QDCH,max Dung lượng sử dụng số lượng người dùng 42 M Lưu lương sử dụng tải DCH [%] 51 QDCH Dự trữ nhiễu [dB] 4,0 BIDL Tổn hao đường truyền lớn có tải [dB] 137,2 Lpmax Phạm vi [km] 4,41 R Chú ý dự trữ nhiễu hướng downlink khác DCH so sánh tới CPICH Nguyên nhân dẫn đến khác biệt suy hao tín hiệu, Lsa CPICH điều khiển công suất (không có dự trữ điều khiển công suất) chuyển giao mêm (dự trữ fading cao hơn) Gía trị công suất tính mục liệt kê dưới: • Công suất DCH lớn với người dùng, PDCH,user = 0,61 W • Dung lượng hướng downlink = 47 người dùng thoại cho cell, lớn dung lượng hướng uplink = 42 • Công suất lưu lượng DCH PDCH=11,1 W, tiêu thụ tải lớn 47 người dùng thoại • Công suất lưu lượng DCH cần thiết PDCH,needed=8,8 W, để hỗ trợ 42 người dùng 3.4.3 Kết ví dụ tính toán Tất số công suất tính điểm hệ thống • Phạm vi cell = 4,3km • Số lượng người dùng thoại 12,2 hướng uplink/downlink với site = 126 Trong ví dụ này, công suất CPICH 6,7% tổng công suất đầu dự kiến, công suất trung bình CCH 14,1 % tổng công suất dự kiến công suất trung bình DCH cần để phục vụ 42 thuê bao hướng downlink 49% tổng công suất dự kiến 3.5 Tính toán công suất - 101 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Không có hoạt động chuyển giao mềm (HS) hệ thống, tổng công suất hướng downlink từ cell liên quan tới tải DCH: Pcell = PCCH + PMBMS + Q DCH NUE HLsa α DL + Fψ DL − QDCH [46] Với: Pcell : tổng công suất hướng xuống từ cell Q : số tải DCH hướng downlink PCCH : công suất trung bình cấp phát cho tất kênh điểu khiển chung [W] PMBMS : Công suất trung bình kênh điều khiển liệu MBMS [W] Lsa : Suy hao tín hiệu hướng downlink biên cell α DL : số không trực giao ψ DL : tính phương trình 24 NUE : Nhiễu sàn nhiệt UE = N t N f N chip DCH N t : mật độ công suất nhiễu nhiệt nhiệt độ 290K (=3,98 x 10−21 W/Hz) N f : nhiễu hình UE Rchip : tốc độ chip hệ thống, ví dụ 3,84 x 106 H: số liên quan tới phân bổ tổn hao đường truyền UE cell Lsa : suy hao tín hiệu từ hệ thống tới UE biên cell Công suất dùng lưu lượng DCH chuyển giao mềm hệ thống PDCH = Pcell − PCCH − PMBMS [47] Khi có HSDPA hệ thống, giả thiết tổng công suất Pcell = Pnom Sau đó, công suất sử dụng cho lưu lượng DCH tải mức QDCH là: PDCH = Pnom (α DL + F ψ DL ) + NUE H Lsa QDCH (α DL + F ψ DL ) - 102 - [48] Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Chương Giải pháp Ericsson thiết kế mạng WCDMA Vinaphone cho miền Bắc 4.1 Đầu vào từ Vinaphone 4.1.1 Yêu cầu thông tin lưu lượng từ Vinaphone Dư thừa 35% cho RNC (dung lượng xử lý, báo hiệu số giao diện trung kế) OMC (phần cứng cho khả quản lý) • Chất lượng trung kế (bảng ErlangB) - Mức dịch vụ Giao diện Iu-CS: 1% - Mức dịch vụ Giao diện Iu-PS: 1% - Mức dịch vụ Giao diện Uu: 2% - Mức dịch vụ Giao diện khác: 1% - Mức dịch vụ kênh báo hiệu: 0,01% • Erlang link báo hiệu số (64kpbs) < 0,2 Erl • Erlang C7 HSL (2Mbps) < 0,4 Erl • Đối với thoại CS: BHCA/sub = 1,5 • Đối với liệu CS: BHCA/sub = 0,15 • Chuyển giao/call =1 • LUP/sub = 1.2 • MOC = 35% • MTC = 45% • MMC = 20% Tổng số thuê bao 2,2 triệu với mô hình lưu lượng Tham số lưu lượng Giá trị Tỉ lệ thâm nhập thoại CS 100% Tỉ lệ thâm nhập liệu CS (điện thoại 64k) 30% - 103 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Lưu lượng thoại thuê bao thoại CS BH (erlang) 0,025 Lưu lượng liệu thuê bao liệu CS (điện thoại hình ảnh 0,0025 64k) BH (Erlang) Khoảng thời gian gọi thoại CS (giây) 60 Khoảng thời gian gọi liệu CS (điện thoại hình ảnh 64K) (giây) 60 Tỉ lệ thâm nhập PS (gồm R99 HSPA) (% tổng số thuê bao) 100% Hiệu suất đầu vào PS (gồm R99 HSPA, UL+DL) thuê bao 500 PS BH (bps) Sự cân đối hiệu suất đầu vào PS hướng UL (gồm R99 HSPA) 15% Sự cân đối hiệu suất đầu vào PS hướng DL (gồm R99 HSPA) 85% chia sẻ R99 hiệu suất PS hướng DL cho thuê bao 61,5% chia sẻ HSDPA hiệu suất PS hướng DL cho thuê bao 38,5% chia sẻ R99 hiệu suất PS hướng UL cho thuê bao 100% chia sẻ HSUPA hiệu suất PS hướng UL cho thuê bao 10% Tỉ số chuyển giao mềm 30% Bảng 4.1: thông số lưu lượng Dịch vụ Uplink Downlink Tải lớn R99 + HSUPA 50% R99 75% HSDPA + R99 90% 4.1.2 Yêu cầu thiết bị từ Vinaphone Vinaphone yêu cầu Ericsson cung cấp số lượng trạm RBS (Node B) RNC Có nhiều loại RBS có cấu hình, tốc độ dịch vụ dung lượng thuê bao đặt vị trí RNC có khả điều khiển xử lý 300 RBS/900cell, hiệu suất 500Mbps, dư thừa phần cứng 35% (tăng dung lượng, báo hiệu, giao diện ) Ngoài thiết bị phần mềm có hỗ trợ giao thức cho WCDMA - 104 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA 4.2 Đề suất Ericsson 4.2.1 Giả thiết Ericsson Dựa vào thông tin lưu lượng từ Vinaphone, Ericsson đề suất cho loại người dùng Phần trăm PS 64 65% Phần trăm PS 128 20% Phần trăm PS 384 15% Bảng 4.2: đề suất tỉ lệ liệu gói Số gọi PS BH: 0,4 4.2.2 Lưu lượng thông tin Để tính toán vô tuyến cho toàn mạng 3G, bước phát triển thông tin lưu lượng bình thường Dựa vào giả thiết Ericsson đầu vào từ Vinaphone, phía thực phép tính thông tin lưu lượng cần thiết: Số lượng thuê bao: 2200000 [1] Lưu lượng/người dùng/BH=500bps=225Kb/BH [2] BH ngày = 10h Ngày bận tháng = 30 ngày [3] [4] Lưu lượng/người dùng/tháng = [2]*3600/8*[3]*[4] = 67,5MB/tháng [5] Tỉ số UL/DL 15%/85%, Chúng ta có: Yêu cầu cho UL : 15%*[5] = 33,75 kByte/BH [6] Yều cầu cho DL : 85%*[5] = 191,25 kByte/BH [7] Tỉ số HS/PS đường uplink 10%/90% Yêu cầu PS cho hướng UL : 90%*33,75 = 30,375 kByte [8] Yêu cầu HSDPA cho hướng UL : 10%*33,75 = 3,375 kByte [9] Tỉ số HS/PS đường downlink 38,5%/61,5% Yêu cầu PS cho hướng DL : 61,5%*191,25 = 117,62 kByte [10] Yêu cầu HSDPA cho hướng DL : 38,5%*191,25 = 73,63 kByte [11] Giả sử phần trăm PS 64/128/384 65%/20%/15% : - 105 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Yêu cầu PS 64/64 : 65%*30,375/117,62 = 19,74/76,45 kByte/BH [12] Yêu cầu PS 64/128 : 20% * 30.375/117.62 = 6.08/23.52 kByte/BH [13] Yêu cầu PS 64/384 : 15% * 30.375/117.62 = 4.56/17.64 kByte/BH [14] Yêu cầu liệu CS : Lưu lượng liệu CS : 2.5 mErl Tỉ số liệu CS : 30% [15] [16] Yêu cầu liệu CS với tỉ số 100% 30%*2.5 mErl = 0.075 mErl Hình 4.1: thông tin lưu lượng cho người dùng tính toán 4.2.3 Kiến trúc mạng - 106 - [17] Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Hình 4.2: Tổng quan mạng WCDMA RAN yêu cầu cho mạng Vinaphone 4.2.4.Thiết kế node B ™ Tính toán node B Dựa vào yêu cầu vinaphone, với cấu hình 3x1 thông tin lưu lượng trên, Node B xử lý tới 700 thuê bao Tuy nhiên, với tổng số thuê bao đưa 200 000 theo ước lượng, số thuê bao phân phối bảng là: Configuration CE (DL/UL) Quantity Cell carrier 3x1 3x2 3x3 Total 128/128 256/256 256/256 2121 164 50 2335 6363 984 450 7797 # of sub per sites (as require) 850 1700 2550 2,200,000 Bảng 4.3 : Thuê bao site ™ Phân bổ Node B vùng phủ Pha Vinaphone triển khai 2235 Node B tới 29 tỉnh thành miền Bắc, tập chung thành phố (Hà Nội, Hải phòng, Quảng Ninh…), trục đường (Quốc lộ 1A, quốc lộ 5…), khu vực du lịch ngoại ô - 107 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Hình 4.3 Bản đồ phân bố RBS miền Bắc - 108 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Province Lai Chau Dien Bien Yen Bai Lao Cai Total No of Node B 21 31 47 43 142 Ha Giang Tuyen Quang Cao Bang Bac Kan Total 34 51 43 36 164 Lang Son Bac Giang Thai Nguyen Total 62 63 81 206 Quang Ninh Total 107 107 Hai Duong Hai Phong Total 83 123 206 Ha Tinh Nghe An Total 28 133 161 Thanh Hoa Ninh Binh Total 132 49 181 Nam Dinh Thai Binh Ha Nam Total 63 63 46 172 Hoa Binh Son La Total 50 47 97 Phu Tho Vinh Phuc Total 65 79 144 Bac Ninh Hung Yen Total 55 56 111 Ha Noi Total 512 512 Ha Tay Total 132 No of RNC RNC location RNC Yen Bai RNC Bac Kan RNC Thai Nguyen RNC Quang Ninh RNC Hai Phong RNC Nghe An RNC Thanh Hoa RNC Nam Dinh RNC Son La RNC Vinh Phuc RNC Bac Ninh RNC Ha Noi RNC Ha Tay 132 Bảng 4.4 Phân bổ RBS tương ứng RNC - 109 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Kết Luận Trên giới đa số người sử dụng công nghệ GSM thị trường điện thoại GSM phong phú đa dạng Ở Châu Âu thành lập tổ chức ETSI để chuẩn hoá chuẩn mạng GSM, tiếp đến tổ chức 3GPP chuyên nghiên cứu hệ 3G Nói chung mạng GSM nhiều nước, nhiều nhà sản xuất điện thoại, tổ chức nghiên cứu, nhiều nhà khai thác quan tâm lộ trình rõ ràng Đặc biệt với việc tích hợp thêm số thiết bị số lượng , chất lượng, dung lượng dịch vụ tăng lên lớn chi phí không đắt Ở Việt Nam, số lượng nhà khai thác công nghệ GSM chiếm 70% phần, số lượng máy điện thoại với nhiều kiểu dáng tính tốt có tích hợp công nghệ GSM chiếm đa số Như để triển khai mạng WCDMA Việt Nam, có mạng cần triển khai đồng thời Thứ mạng lõi, nguyên mạng GPRS, cân tích hợp thêm số node giúp kết nối, định tuyến, share tải,… Tùy theo cấu trúc tải mạng mạng WCDMA triển khai, tính toán số lượng node cách đấu nối Trong luận văn trình bày cấu trúc, chức node mạng cần thêm mạng lõi Thứ hai mạng RAN, phải khởi tạo từ đầu Lý tần số, công nghệ, dịch vụ, giao thức… khác hoàn toàn so với mạng GSM Vì tần số cao, băng thông lớn, nhiều loại dịch vụ nên trình xử lý vấn đề liên quan đến vô tuyến toán khó Qua luận văn ta tính dung lượng thuê bao vùng phủ sóng trạm Dựa phép tính suy hao chương ta tính số lượng thuê bao dịch vụ mà trạm RBS phục vụ, vùng phủ sóng Phần thực tế Luận văn thiết kết mạng WCDMA RAN cho Vinaphone miền Bắc, theo yêu cầu từ Vinaphone giải pháp từ Ericsson Thứ mạng truyền dẫn, tất thông tin từ lõi đến RAN cần truyền tín hiệu, Truyền dân tim mạng Tiêu chuẩn truyền dẫn lỗi bít thấp phạm vi cho phép với loại kết nối, suy hao tín hiệu ít,… Công nghệ sử dụng ghép SDH, - 110 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA PDH…., có loại truyền dẫn, có dây (cáp quang, cáp đồng ) không dây(vô tuyến- giới hạn mặt tần số, nhiễu lớn, chịu ảnh hưởng thời tiết, suy hao, fading…) Bài luận văn chưa đưa mới, đơn giản nghiên cứu tìm hiểu việc triển khai mạng WCDMA mạng GSM Ngoài đóng góp phần việc tính toán dung lượng vùng phủ mạng WCDMA Bài luận văn nhiều vấn đề chưa phân tích, đánh giá chi tiết Là tác giả cố gắng tìm hiểu thêm bổ sung sau - 111 - Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA Tài liệu tham khảo [1] Ericsson document, WCDMA-Procedures-Protocols-LZT1238772, 2009 [2] Ericsson document, Coverage and capacity dimensioning guideline, 2009 [3] Ericsson document, GSM system survey, 2007 [4] Ericsson document, GPRS system survey, 2008 [5] Ericsson document, Solution Description_North, [6] Harri Holma and and Antti Toskala, WCDMA for UMTS Radio access for third Genneration Mobile Communication, 2004, John Wiley & Sons, Ltd [7] Timo Halnen, Javier Romero, Juan Melero; (2003) GSM, GPRS and EDGE Performance (Evolution Towards 3G/UMTS); John Wiley & Sons, Ltd [8] Rudolf Tanner, Jason Woodard, WCDMA Requirements and Practical Design (2004), John Wiley & Sons, Ltd [9] Tổng quan mạng WCDMA TS Nguyễn phạm Anh Dũng, 2008 [10] 3GPP, UTRAN System Engineering, 2009 - 112 - ... tuyến WCDMA (RAN) 53 2.7.2 Phẩn tử mạng 54 2.7.3 Giao diện mạng WCDMA 55 2.7.2 Kiến trúc mạng lõi WCDMA 62 2.8 Các dịch vụ WCDMA 65 2.8.1 Các dịch vụ. .. - Các số nhận dạng thuê bao IMSI, MSISDN - Các thông tin thuê bao (từ 1-4 triệu thuê bao ) - Danh sách dịch vụ MS được/hạn chế sử dụng - Số hiệu VLR phục vụ MS -6- Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA. .. kết thúc miền CS, hoàn thành báo hiệu biên dịch vào mạng báo hiệu Chứa liệu dịch vụ thuê bao VLR liệu liên quan CAMEL -5- Các giải pháp dịch vụ mạng WCDMA CS-MGW (Circuit Switch - Media Gateway