NGUYỄN THANH TUẤN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THANH TUẤN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG KHOÁ 2009 - 2011 Hà Nội – Năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THANH TUẤN QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Xuân Dũng Hà Nội – Năm 2011 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ LỜI CAM ĐOAN Từ kiến thức trang bị thời gian học Đại học Cao học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; kết hợp với việc chủ động nghiên cứu tìm hiểu tư liệu, sách báo, tạp chí, tra cứu thông tin mạng Internet; Được đồng ý hướng dẫn TS Nguyễn Xuân Dũng; Em hoàn thành Luận văn Thạc Sĩ Khoa học chủ đề “Quy hoạch mạng 3G WCDMA” thời hạn quy định Em xin cam đoan luận văn đầu tư thời gian, công sức nghiên cứu thực Những kết tính toán, thiết kế luận văn trung thực xác Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Học viên thực Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn iii ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Mạng Viễn thông Việt Nam đà phát triển nhanh chóng, nhu cầu sử dụng dịch vụ người dùng ngày đa dạng phong phú Các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động triển khai, nâng cấp mạng lên hệ thứ (3G) Hiện nay, Việt Nam có 07 nhà khai thác dịch vụ thông tin di động sử dụng công nghệ GSM CDMA Năm 2009, Bộ Thông tin Truyền thông tổ chức thi tuyển cấp 04 giấy phép triển khai kinh doanh mạng 3G dải tần 1920÷1980MHz / 2110÷2170MHz cho nhà mạng: VinaPhone, MobiFone, Viettel liên danh EVNTelecom Hà Nội Telecom Do đó, việc nghiên cứu nắm bắt công nghệ ứng dụng mạng 3G (cụ thể công nghệ WCDMA) có vai trò ý nghĩa thực tế, sở giúp cho kỹ sư ĐTVT chủ động việc tổ chức, triển khai vận hành mạng thông tin di động 3G Việt Nam Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu: - Nghiện cứu cấu trúc, chức thành phần mạng thông tin di động nói chung mạng di động hệ (3G) nói riêng, cụ thể công nghệ WCDMA - Nghiên cứu nội dung công việc tổ chức, quy hoạch mạng 3G (công nhệ WCDMA) nhằm tối ưu mạng lưới góp phần tiết kiệm chi phí đầu tư cho nhà mạng đảm bảo yêu cầu chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng Trong sâu vào phần quy hoạch mạng vô tuyến (UTRAN) - Áp dụng lý thuyết để tính toán, quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến cho mạng di động 3G EVNTelecom Thành phố Hà Nội Kết cấu luận văn: Luận văn tổ chức gồm 04 chương sau: Chương 1: Tổng quan mạng thông tin di động - Giới thiệu lịch sử phát triển mạng thông tin di động - Phân tích cấu trúc, chức phần tử mạng thông tin di động - Chương 2: Tổng quan mạng 3G WCDMA UMTS - Quá trình chuẩn hoá công nghệ WCDMA Nguyễn Thanh Tuấn iv ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ - Kiến trúc, chức phần tử giao diện mạng - Các kỹ thuật đa truy nhập, kỹ thuật trải phổ, điều khiển công suất, loại hình chuyển giao mạng 3G WCDMA Chương 3: Tổ chức quy hoạch mạng 3G WCDMA - Công tác dự báo: số lượng thuê bao, dịch vụ, vùng phủ - Tính toán vùng phủ dung lượng vô tuyến - Các nội dung liên quan đến quy hoạch mạng truy nhập (UTRAN) - Các nội dung liên quan đến quy hoạch mạng lõi (CN) Chương 4: Quy hoạch mạng 3G EVNTelecom Thành phố Hà Nội - Áp dụng lý thuyết nghiên cứu Chương vào tính toán, quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 3G EVNTelecom Thành phố Hà Nội Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết dựa tài liệu, sách báo, tạp chí, giảng, tài liệu thiết bị hãng cung cấp,…để đưa mô hình, thông số liên quan đến quy hoạch thiết kế mạng vô tuyến 3G UMTS như: quỹ lượng đường truyền cho loại dịch vụ, hệ số tải, đỗ dự trữ nhiễu, tổn hao,… - Áp dụng lý thuyết vào tính toán quy hoạch, tối ưu mạng thông tin di động 3G WCDMA EVNTelecom Thành phố Hà Nội - Đánh giá, nhận xét khả ứng dụng kết tính toán vào triển khai thực tế Trong thời gian làm luận văn, em nhận động viên, giúp đỡ gia đình, thầy cô, bạn bè Qua cho phép em gửi tới họ lời cám ơn chân thành Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Dũng – Bộ môn Kỹ thuật Thông tin – Khoa ĐTVT – ĐH Bách Khoa Hà Nội bảo, hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn thời hạn quy định Nhân dịp này, em xin bảy tỏ lòng cảm ơn đến thầy cô trường ĐH Bách Khoa Hà Nội nói chung thầy cô Khoa ĐTVT, thầy cô thuộc Viện đào tạo sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói riêng tạo điều kiện để em hoàn thành tốt việc học tập, nghiên cứu trường Luận văn thực thời gian ngắn trình độ hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến chân Nguyễn Thanh Tuấn v ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ thành từ thầy cô bạn đọc quan tâm để hoàn thiện nội dung luận văn Em xin chân thành cảm ơn dành thời gian đọc luận văn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Học viên thực Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Thanh Tuấn vi ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii MỞ ĐẦU iv MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH VẼ xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 1.2 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Thế hệ thứ (1G) .1 1.1.2 Thế hệ thứ hai (2G) 1.1.3 Thế hệ thứ ba (3G) 1.1.4 Thế hệ thứ tư (4G) Cấu trúc địa lý mạng GSM 1.2.1 Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network) 1.2.2 Vùng phục vụ MSC 1.2.3 Vùng định vị (LA - Location Area) .6 1.2.4 Cell (Ô, Tế bào) .6 1.3 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM 1.4 Các thành phần chức hệ thống 1.4.1 Trạm di động (MS - Mobile Station) .8 1.4.2 Phân hệ trạm gốc (BSS - Base Station Subsystem) 1.4.3 1.4.4 1.4.2.1 Khối BTS (Base Tranceiver Station): 1.4.2.2 Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit) .9 1.4.2.3 Khối BSC (Base Station Controller) Phân hệ chuyển mạch di động (MSS) 10 1.4.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động (MSC) .10 1.4.3.2 Bộ ghi định vị thường trú (HLR) 10 1.4.3.3 Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) 11 1.4.3.4 Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) .11 1.4.3.5 Khối trung tâm nhận thực (AuC) 12 Phân hệ khai thác bảo dưỡng (OSS) .12 1.4.4.1 Nguyễn Thanh Tuấn Khai thác 12 vii ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ 1.4.4.2 Bảo dưỡng 12 1.4.4.3 Quản lý thuê bao 13 1.4.4.4 Quản lý thiết bị di động .13 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS .14 2.1 2.2 Quá trình chuẩn hóa công nghệ 3G WCDMA UMTS 14 2.1.1 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R99 14 2.1.2 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R4 15 2.1.3 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R5 R6 17 Kiến trúc chung hệ thống thông tin di động 3G UMTS 19 2.2.1 Thiết bị người sử dụng (UE) 21 2.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN) .21 2.2.3 Mạng lõi CN (Core Network) .23 2.3 Các giao diện mạng UMTS 24 2.4 Các kênh UTRAN .25 2.4.1 Các kênh logic .25 2.4.2 Các kênh vật lý 26 2.4.3 Các kênh truyền tải 26 2.5 Các dịch vụ mạng 3G WCDMA .28 2.6 Các yêu cầu hệ thống thông tin di động 3G 29 2.7 Đa truy nhập .30 2.7.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA): .30 2.7.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 31 2.7.3 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) 31 2.8 Kỹ thuật trải phổ 31 2.9 Quản lý tài nguyên vô tuyến mạng WCDMA 32 2.10 Điều khiển công suất 33 2.10.1 Điều khiển công suất vòng hở .35 2.10.2 Điều khiển công suất vòng kín 36 2.11 Điều khiển chuyển giao 38 2.11.1 Mục đích chuyển giao 38 2.11.2 Các kiểu chuyển giao hệ thống 3G WCDMA .38 2.11.3 Trình tự chuyển giao .40 2.11.4 Chuyển giao tần số .42 Nguyễn Thanh Tuấn viii ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ 2.11.5 Chuyển giao cứng 44 2.11.5.1 Chuyển giao hệ thống WCDMA GSM 44 2.11.5.2 Chuyển giao tần số WCDMA 45 CHƯƠNG 3: TỔ CHỨC QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA .47 3.1 Giới thiệu trình quy hoạch mạng 47 3.2 Công tác dự báo 49 3.3 Dự phòng tương lai 50 3.4 Quy hoạch vùng phủ sóng dung lượng vô tuyến 51 3.4.1 Phân tích vùng phủ sóng .51 3.4.2 Phân tích quỹ lượng đường truyền vô tuyến 52 3.4.2.1 Các thông số .53 3.4.2.2 Các thông số khác 54 3.4.2.3 Suy hao đường truyền tối đa 56 3.4.3 Xác định bán kính vùng phủ sóng Cell 57 3.4.4 Xác định vùng phủ sóng Cell 58 3.4.5 Phân tích dung lượng 58 3.4.5.1 Giới thiệu mô hình tính toán dung lượng Erlang-B 58 3.4.5.2 Phương pháp chuyển đổi lưu lượng hệ thống UMTS theo mô hình Erlang 60 3.5 Định cỡ dung lượng mạng 61 3.6 Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 62 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.7 Định cỡ phần tử mạng UTRAN 62 3.6.1.1 Định cỡ Node B 62 3.6.1.2 Định cỡ RNC .63 Định cỡ giao diện UTRAN 64 3.6.2.1 Định cỡ giao diện Iub 64 3.6.2.2 Định cỡ giao diện Iur 64 3.6.2.3 Định cỡ giao diện Iu (Iu-CS, Iu-PS) 65 Quy hoạch truyền dẫn UTRAN 65 Quy hoạch mạng lõi 67 3.7.1 Định cỡ phần tử .67 3.7.1.1 Định cỡ MSC/GMSC 67 3.7.1.2 Định cỡ SGSN GGSN 68 Nguyễn Thanh Tuấn ix ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA 3.7.2 Þ Quy hoạch truyền dẫn mạng lõi 69 3.8 Triển khai WCDMA chồng lấn lên GSM 69 3.9 Tối ưu hoá mạng .70 CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH MẠNG 3G EVNTELECOM TẠI TP.HÀ NỘI .72 4.1 4.2 Bài toán quy hoạch dự báo thuê bao 72 4.1.1 Giới thiệu sơ lược EVNTelecom 72 4.1.2 Giới thiệu thành phố Hà Nội 72 4.1.3 Dự báo thuê bao 73 Quy hoạch mạng vô tuyến cho TP.Hà Nội .74 4.2.1 Yêu cầu loại hình dịch vụ 74 4.2.2 Yêu cầu chất lượng dịch vụ 75 4.2.3 Các yêu cầu vùng phủ sóng 75 4.2.4 Quy hoạch vùng phủ sóng .76 4.2.5 4.2.6 4.2.4.1 Thiết kế vùng phủ liên tục 76 4.2.4.2 Tính toán quỹ lượng đường truyền .78 4.2.4.3 Tính toán số lượng node B 81 Quy hoạch dung lượng 84 4.2.5.1 Số lượng thuê bao/Node B 84 4.2.5.2 Tính toán dung lượng CE Node B .86 Định cỡ RNC 93 4.2.6.1 Số lượng RNC 93 4.2.6.2 Định cỡ giao diện Iub, Iu-CS, Iu-PS .94 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN 104 PHỤ LỤC I THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VI TÀI LIỆU THAM KHẢO XI Nguyễn Thanh Tuấn x ĐTVT2 – CH2009 Chương Đức Huyện Mê Linh Huyện Mỹ Đức Huyện Phú Xuyên Huyện Phúc Thọ Huyện Quốc Oai Huyện Sóc Sơn Huyện Thạch Thất Huyện Thanh Oai Huyện Thanh Trì Huyện Thường Tín Huyện Từ Liêm Huyện Ứng Hòa Thị xã Sơn Tây Toàn thành phố Quy hoạch mạng 3G EVNTelecom TP Hà Nội Rural 7.503 1875 343.125 72.000 866.667 0.911 0.129 1.502 2.542 0.390 0.041 0.432 2.973 11.893 Rural 7.017 1403 256.749 53.875 648.498 0.682 0.096 1.124 1.902 0.385 0.031 0.416 2.318 11.589 Rural 7.302 1825 333.975 70.080 843.556 0.887 0.125 1.462 2.474 0.390 0.040 0.430 2.904 11.615 Rural 6.593 2197 402.051 84.365 1015.502 1.068 0.151 1.760 2.978 0.394 0.048 0.442 3.420 10.261 Rural 6.142 2047 374.601 78.605 946.169 0.995 0.141 1.640 2.775 0.392 0.045 0.437 3.212 9.636 Rural 10.907 1558 285.114 59.827 720.142 0.757 0.107 1.248 2.112 0.387 0.034 0.421 2.533 17.731 Rural 6.332 2110 386.130 81.024 975.289 1.025 0.186 1.690 2.901 0.393 0.047 0.440 3.341 10.023 Rural 6.823 1705 312.015 65.472 788.089 0.828 0.117 1.366 2.311 0.369 0.038 0.407 2.718 10.873 Suburban 13.060 12 1088 199.104 41.779 3375.218 0.529 0.075 5.849 6.452 0.369 0.024 0.393 6.845 82.145 Rural 8.224 2741 501.603 105.25 1266.951 1.332 0.188 2.195 3.716 0.400 0.060 0.460 4.176 12.528 Suburban 27.426 14 1959 358.497 75.226 6077.253 0.952 0.135 10.53 11.61 0.465 0.043 0.508 12.12 169.758 Rural 7.718 1929 353.007 74.074 891.627 0.937 0.133 1.545 2.615 0.391 0.043 0.433 3.048 12.193 Suburban 10.105 21 481 88.023 18.470 1492.169 0.234 0.033 2.586 2.852 0.393 0.011 0.403 3.256 68.373 705.581 423 1668 Nguyễn Thanh Tuấn 4053.835 101 ĐTVT2 – CH2009 Chương ¾ Quy hoạch mạng 3G EVNTelecom TP Hà Nội Băng thông giao diện Iu-PS, Iu-CS Tính toán băng thông truyền dẫn giao diện Iu kết nối từ RNC hệ thống mạng lõi (MSC-S, MGW, SGSN) Giao diện Iu gồm 02 giao diện Iu CS kết nối hệ thống MGW/MSC-S cho lưu lượng chuyển mạch kênh (CS) giao diện Iu PS kết nối hệ thống SGSN cho lưu lượng chuyển mạch gói (PS) Băng thông cho lưu lượng DL giao diện Iu-CS: TPCS 12.2 TB / NodeB * So NodeB / RNC BWIu CS Traffic CIu = CS voice + TPCS 64 K / NodeB * So NodeB / RNC CIu CS 64 K 1024* Hieu suat Trunking Băng thông cho báo hiệu giao diện Iu-CS: BWIuCS Sig = BWIuCS CIu CS sig sig TB / Sub * So thue bao / RNC (4.22) *1024*1024* Hieu suat bao hieu Băng thông cho lưu lượng DL giao diện Iu-PS: BWIuPS Traffic = TPPS CIu TB PS / NodeB * So NodeB / RNC (4.23) *1024* Hieu suat Trunking Băng thông cho báo hiệu giao diện Iu-PS: BWIuPS sig = BWIu CIu PS sig PS TB / Sub * So thue bao / RNC *1024*1024* Hieu suat bao hieu (4.24) (Các đại lượng TB giá trị lấy trung bình Node B quận/huyện/thị xã) Tổng băng thông truyền dẫn giao diện Iu: BWIu = BWIu CS Traffic + BWIu CS sig + BWIu PS Traffic + BWIu PS sig (4.25) Theo số liệu tính toán số thuê bao 3G, số Node B Hà Nội phần trên, để RNC đáp ứng hai giai đoạn ta tính số Node B, số thuê bao/RNC lưu lượng trung bình giai đoạn (bảng 4.18) Từ ta tính băng thông giao diện Iu-CS, Iu-PS bảng 4.19 sau: Bảng 4.19 Nguyễn Thanh Tuấn Cấu hình RNC tối thiểu cần thiết Đại lượng Node B/RNC Số Node B có HSDPA Số thuê bao /RNC Iub Downlink Giá trị Đơn vị 888 Node B 827 Node B 705581 Subs 4053.835 Mbps BW Iu-CS traffic 1129.675 102 Mbps ĐTVT2 – CH2009 (4.21) Chương Quy hoạch mạng 3G EVNTelecom TP Hà Nội BW Iu-CS Signal BW Iu-CS 15.332 1145.007 Mbps Mbps BW Iu-PS traffic BW Iu-PS Signal BW Iu-PS 2497.974 3.017 2500.991 Mbps Mbps Mbps 3645.998 18062.874 Mbps Erlang BW Iu Traffic cho CS Nguyễn Thanh Tuấn 103 ĐTVT2 – CH2009 Chương Quy hoạch mạng 3G EVNTelecom TP Hà Nội KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN LUẬN VĂN Trong năm đầu số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ 3G chưa nhiều, doanh thu nhà mạng tập trung chủ yếu vào dịch vụ truyền thống Chi phí cho việc đầu tư mua trang thiết bị, sở hạ tầng, vận hành bảo dưỡng cho thiết bị 3G lớn Do đó, công tác quy hoạch tối ưu mạng lưới công việc phải thực thường xuyên nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho nhà mạng đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng Qua luận văn này, tác giả muốn trình bày vấn đề mạng thông tin di động 3G, tập trung làm rõ bước cách thức tổ chức, tính toán quy hoạch cho mạng thông tin di động 3G sử dụng công nghệ WCDMA Công tác quy hoạch có ý nghĩa quan trọng việc xây dựng mạng Trong giới hạn khuôn khổ luận văn này, dừng lại việc quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 3G EVNTelecom Thành phố Hà Nội Luận văn phát triển mở rộng nghiên cứu theo hướng: Mở rộng phạm vi tính toán, quy hoạch cho tỉnh/Thành phố khác nước, không giới hạn TP Hà Nội Tính toán, quay hoạch cho phần mạng lõi Quy hoạch truyền dẫn Tổng hợp thành quy hoạch chi tiết, đầy đủ cho toàn mạng thông tin di động 3G EVNTelecom Các số liệu luận văn tính toán hàm phần mềm ứng dụng Excel Để tối ưu thể tính chuyên nghiệp, bạn đọc sử dụng qua ngôn ngữ lập trình Visual Basic, PHP, Net,…để xây dựng thành công cụ tính toán hoàn chỉnh hỗ trợ cho công tác quy hoạch mạng Nguyễn Thanh Tuấn 104 ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ PHỤ LỤC MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG THỰC NGHIỆM Trong truyền sóng thông tin di động, người ta thường biết đến sử dụng rộng dãi 02 mô hình thực nghiệm sau: - Mô hình Hata- Okumuara - Mô hình Walfisch-Ikegami Mô hình Hata – Okumura Mô hình Hata quan hệ thực nghiệm rút từ báo cáo kỹ thuật Okumura cho phép sử dụng kết vào công cụ tính toán Mô hình thích hợp cho điều kiện sau: - Tần số hoạt động (fc): 400÷1500MHz - Chiều cao antenna: 1÷10m - Chiều cao trạm gốc: 30÷200m - Bán kính Cell: 1÷20km Đặc điểm vùng phủ sóng: Vùng phủ sóng Đặc điểm Là khu vực thành phố, thị trấn trung tâm có nhiều nhà cao Đô thị đông tầng sát nhau, khu trung tâm với văn phòng dân trung tâm mua sắm, giải trí, nhà ga,…với mật độ dân cư đông đúc Là khu vực đường phố có nhiều tòa nhà cao tầng Đô thị xanh xen kẽ Là khu nghỉ dưỡng, nhà vườn, công viên, đường cao tốc Ngoại ô có nhà nhỏ xanh nằm cách xa (phân tán) Nông thôn Khu vực vật cản nhà cao tầng to quãng đường truyền sóng Nó thường khu thoáng đãng, có tầm nhìn rõ khoảng 300-400m Ví dụ: vùng nông thôn, cánh đồng,… Các biểu thức sử dụng mô hình Hata để xác định tổn hao trung bình: Vùng thành phố (Hata Model – Urban): Nguyễn Thanh Tuấn I ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ LHU = C1 + C2 log( f ) − 13.82 log(hB ) − a (hM ) + [ 44.9 − 6.55log(hB )] log(d ) { 1444444 424444444 144424443 123 y b x m Trong đó: f: tần số hoạt động (MHz) hB: chiều cao trạm gốc (m) hM: chiều cao trạm di động (m) d: khoảng cách trạm gốc máy di động (km) ⎧69,55 for 400 ≤ f ≤ 1500MHz C1 = ⎨ ⎩46,3 for 1500 ≤ f ≤ 2000MHz ⎧ 21,16 for 400 ≤ f ≤ 1500MHz C2 = ⎨ ⎩33,9 for 1500 ≤ f ≤ 2000MHz a (hM ) = [1.1log( f ) − 0.7 ] hM − [1.56 log( f ) − 0.8] Vùng đô thị đông dân (Hata Model – Dense Urban) LHD = C1 + C2 log( f ) − 13.82 log(hB ) − a (hM ) + [ 44.9 − 6.55log(hB ) ] log(d ) + Cm Trong đó: f: tần số hoạt động (MHz) hB: chiều cao trạm gốc (m) hM: chiều cao trạm di động (m) d: khoảng cách trạm gốc máy di động (km) ⎧69,55 for 400 ≤ f ≤ 1500MHz C1 = ⎨ ⎩46,3 for 1500 ≤ f ≤ 2000MHz ⎧ 21,16 for 400 ≤ f ≤ 1500MHz C2 = ⎨ ⎩33,9 for 1500 ≤ f ≤ 2000MHz Cm = 3dB a(hM ) = 3.2 [ log(11.75hM ] − 4.97 Vùng ngoại ô (Hata Model – Suburban): LHS = LHU ⎡ ⎛ f ⎞⎤ − ⎢log ⎜ ⎟ ⎥ − 5.4 ⎣ ⎝ 28 ⎠ ⎦ Vùng cận nông thông (Hata Model – Quasi Open Rural): Nguyễn Thanh Tuấn II ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ LQO = LHU − 4.78 [ log( f ) ] + 18.33log( f ) − 35.94 Vùng nông thôn (Hata Model – Open Rural): LQO = LHU − 4.78 [ log( f ) ] + 18.33log( f ) − 40.94 Mô hình Hata mở rộng (COST231 – Hata) Mô hình Hata mở rộng cho dải tần số từ 1500÷2000MHz gọi mô hình COST231 – Hata Công thức tính suy hoao đường truyền sau: Lp = 46,3+33,9log[ f (MHz)] −13,821log[ hBase (m)] −a(hmobile) +( 44,9−6,55log[(hBase (m)]) ×log[ d(km)] +Cm Trong đó: Cm = dB cho khu vực thành phố nhỏ Cm = dB cho trung tâm thành phố lớn f ⎞ ⎛ Cm = −2 ⎜ log ⎟ − 5, cho vùng ngoại thành 28 ⎠ ⎝ Cm = −4, 78 ( log f c ) + 18,33log f c − 35,94 cho vùng nông thôn Với ≤ hmobile ≤ 10 thì: a ( hmobile ) = [1,1log f ( MHz ) − 0, ] × hmobile ( m) − [1,56 log f ( MHz ) − 0,8] Lp: Suy hao đường truyền sóng hmobile: chiều cao UE (1÷10m) d: Khoảng cách truyền sóng node B UE (1÷20km) Nguyễn Thanh Tuấn III ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ hbase: chiều cao anten trạm gốc (30 ÷200m) f: tần số thu/phát (MHz) Mô hình Walfisch – Ikegami Mô hình sử dụng để đánh giá tổn hao đường truyền môi trường thành phố cho hệ thống thông tin di động tổ ong Mô hình chứa phần tử : tổn hao không gian tự do, nhiễu xạ mái nhà, tổn hao tán xạ tổn hao nhiều vật chắn Tổn hao cho phép mô hình tính sau: Lcp = L f + Lts + Lms Tổn hao không gian tự xác định sau: L f = 32.4 + 20.log d + 20 log f c Trong đó: fc : Tần số hoạt động (MHz) d : Bán kính cell (khoảng cách từ trạm gốc tới trạm di động, km) Nhiễu xạ mái nhà phố tổn hao tán xạ tính: Lts = Lo + 20 lg ∆hm + 10 lg f c − 10 lg W − 16,7 Trong : ⎧⎪2,5 + 0,075(ϕ − 55)dB,55 ≤ ϕ ≤ 90 L0 = ⎨ ⎪⎩− 9,646dB,0 ≤ ϕ ≤ 55 W : Độ rộng phố ϕ : Góc đến so với trục phố hr : Độ cao nhà (m) hm : Độ cao Anten trạm di động (m) ∆ hm = hr – hm (m) Tổn hao vật chắn : Lms = Lbsh + k a + k d lg R + k f lg f c − lg b Trong đó: Nguyễn Thanh Tuấn IV ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ b: Khoảng cách nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (m) ⎧− 18 lg 11 + ∆hb , hb > hr Lbsh = ⎨ ⎩0, hb < hr hb: độ cao anten trạm gốc ka = 54 – 0,8.hb 15∆hb ⎧ , hb ≥ hr ⎪18 − ∆hm kd = ⎨ ⎪18, h < h b r ⎩ ⎛ f ⎞ k f = + 1,5⎜ c − 1⎟ ⎝ 925 ⎠ với thành phố lớn ⎛ f ⎞ k f = + 0,7⎜ c − 1⎟ ⎝ 925 ⎠ với thành phố trung bình Như bán kính cell tính theo mô hình Walf – Ikegami là: lg R = Lcp − Lo − Lbsh + 10 lg W − 20 lg ∆hm − k a − lg b − (30 + k f ) lg f c − 15,7 (20 + k d ) Mô hình Hata bỏ qua ảnh hưởng độ rộng phố, nhiễu xạ phố tổn hao tán xạ mô hình Walf - Ikegami có xét đến ảnh hưởng nên bán kính cell tính theo mô hình Hata lớn so với mô hình Walf- Ikegami tổn hao cho phép Nguyễn Thanh Tuấn V ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt 1/2/3/4G 1xEVDO 3GPP 3GPP2 Tiếng Anh First/Second/Third/Fourth Generation Tiếng Việt Thế hệ 1/2/3/4 1x Evolution – Data Optimized Third Generation Global Partnership Project Third Generation Global Partnership Project Pha 1- Tối ưu liệu Dự án hội nhập toàn cầu hệ A ADSL Asynmetric Digital Subscriber Line AF AGC Activity Factor Automatic Gain Control AMPS Advanced Mobile Phone System AuC Authentication Centre B BER BLER BPSK BSS Bit Error Rate Block Error Rate Binary Phase Shift Keying Base Station/ Base Tranceiver Station Base Station Controller Base station identity code Base Station Subsystem C CCCH CDMA CLPC CN COST 231 CPCH CRC Comon Control Channel Code Division Multiple Access Close Loop Power Control Core Network Technical Committee responsible for propagation models Common Packet Channel Cylic Redundancy Check CRNC Current Radio Network Control CS Circuit Switch BS/ BTS BSC BSIC Nguyễn Thanh Tuấn VI Đường dây thuê bao số bất đối xứng Điều khiển khuếch đại tự động Hệ thống điện thoại di động tiên tiến (Mỹ) Trung tâm nhận thực Tốc độ lỗi bit Tốc độ lỗi Block Khoá dịch pha nhị phân Trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc Mã nhận dạng trạm gốc Phân hệ trạm gốc Kênh điều khiển chung Truy nhập phân chia theo mã Điều khiển công suất vòng kín Mạng lõi Kênh gói chung Mã vòng kiểm tra dư thừa Bộ điều khiển mạng vô tuyến Chuyển mạch kênh ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ CSCF Connection State Control Function CTCH Common Traffic Channel Chức điều khiển trạng thái kết nối Kênh lưu lượng chung D DCCH DL DPCCH DPDCH DRNC DS/SS DTCH Designated Common Channel Downlink Dedicated Physical Control Channel Dedicated Physical Data Channel Dynamic Radio Network Control Direct Sequence/Spread Spectrum Dedicated Traffic Channel Kênh điều khiển dành riêng Đường xuống Kênh điều khiển vật lý dành riêng Kênh truyền dẫn vật lý dành riêng Bộ RNC động Trải phổ chuỗi trực tiếp Kênh lưu lượng dành riêng E EDGE EIR Enhanced Data Rates for Evolution Equipment Identity Register EUROCOST Các tốc độ liệu tăng cường Thanh ghi nhận dạng thiết bị Công suất xạ đẳng hướng Equivalent Isotropic Radiated Power tương đương European Telecommunications Hiệp hội Tiêu chuẩn Viễn thông Standards Institute châu Âu European COoperation in the Field of Scientific and Technical Research F FACH Forward Access Channel FDD Frequency Division Duplex FDMA FER FFM Frequency Division Multiple Access Frame Error Rate Fast Fading Margin Frequence Hopping/Spread Spectrum EIRP ETSI FH/SS Kênh truy nhập đường xuống Phương thức song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Tỷ lệ lỗi khung Độ dự trữ Fading nhanh Trải phổ nhảy tần G GGSN Gateway GPRS Support Node GMSC Gateway Mobile Switching Center GPRS GPS General Packet Radio Service Global Positioning System Global System for Mobile Telecommunication Nút hỗ trợ cổng GPRS Trung tâm chuyển chuyển mạch di động cổng Dịch vụ vô tuyến gói chung Hệ thống định vị toàn cầu Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Hard Hand Over Home Location Register Chuyển giao cứng Bộ đăng ký thường trú GSM H HHO HLR Nguyễn Thanh Tuấn VII ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA HO HSDPA HSUPA I IM IMEI Þ Hand Over High Speed Downlink Packet Access High Speed Uplink Packet Access Interference Margin International Mobile Equipment Identity IMS IMSI IMT2000 IP ISDN ITU Chuyển giao Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao Truy nhập gói đường lên tốc độ cao Độ dự trữ nhiễu Số nhận dạng thiết bị di động Phân hệ đa phương tiện IP International Mobile Subcriber Identity International Mobile Telecommunication 2000 Internet Protocol Integrated Services Digital Network International Telecommunication Union Iub Số nhận dạng thuê bao di động Thông tin di động toàn cầu 2000 Giao thức Internet Mạng số liên kết đa dịch vụ Liên minh viễn thông quốc tế Giao diện RNC nút B Giao diện chuyển mạch kênh RNC MSC Giao diện chuyển mạch gói RNC SGSN Giao diện RNC Iu-CS Iu-PS Iur K KPI Key performace Indicator Bộ thị hiệu M ME MGW MMS MS Mobile Equipment Media Gateway Multimedia Messaging Service Moible Station MSC Mobile Service Switching Centre MSS MSS MSC server Mobile Switching Subsystem Thiết bị di động Nút cổng Softswitch Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện Trạm di động Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động Nút chuyển mạch Softswitch Phân hệ chuyển mạch di động Orthogonal frequency-division multiplexing Orthogonal frequency-division multiplexing Access Open Loop Power Control Opertating and Support Center Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Điều khiển công suất vòng hở Trung tâm khai thác bảo dưỡng O OFDM OFDMA OLPC OMC Nguyễn Thanh Tuấn VIII ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ P PCH Paging Channel PCPCH Physical Common Packet Channel PLMN PN Public Land Mobile Network Pseudo Noise PRACH Physical Random Access Channel PS Packet Switch Public Switched Telecommunication Network Kênh tìm gọi Kênh mang thông tin kênh giao vận CPCH Mạng di động mặt đất công cộng Giả tạp âm Kênh mang thông tin kênh giao vận RACH Chuyển mạch gói Mạng viễn thông chuyển mạch công cộng Quardrature Phase Shift Keying Khoá dịch pha cầu phương RNC RNS RNS RRM Random Access Channel Radio Access Network Application Part Radio Network Controller Radio Network subsystem Radio Network Subsystem Radio Resouse Management Kênh truy nhập ngẫu nhiên Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến Bộ điều khiển mạng vô tuyến Phân hệ mạng vô tuyến Phân hệ mạng vô tuyến Quản lý tài nguyên vô tuyến S SFM SGSN Slow Fading Margin Serving GPRS Support Node SHO Soft Hand Over (Softer Hand Over) SIM SIP SIR SMS SNR SRNC Subscriber Indentity Module Session Initiation Protocol Signal to Interference Ratio Short Messaging Service Signal to Noise Ratio Serving RNC Dự trữ Fading chậm Nút hỗ trợ GPRS phục vụ Chuyển giao mềm (chuyển giao mềm hơn) Module nhận dạng thuê bao Giao thức khởi tạo phiên Tỷ số tín hiệu nhiễu Dịch vụ nhắn tin ngắn Tỷ số tín hiệu tạp âm RNC phục vụ PSTN Q QPSK R RACH RANAP T TDD Time Division Duplex TDMA Time Division Multiple Access TMN TPC Telecommunication Management Network Transmission Power Control Nguyễn Thanh Tuấn IX Phương thức song công phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Mạng quản lý viễn thông Điều khiển công suất phát ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA TRAU U UE UL Þ Khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã Transcode/Rate Adapter Unit USIM UMTS Subscriber Identify Module UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Thiết bị người sử dụng Đường lên Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Module nhận dạng thuê bao UMTS Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Visitor Location Register Bộ đăng ký tạm trú Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng UMTS V VLR User Equipment Uplink Universal Mobile Telecommunication System W WCDMA Nguyễn Thanh Tuấn X ĐTVT2 – CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA Þ TÀI LIỆU THAM KHẢO STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 TÊN SÁCH Bài giảng thông tin di động WCDMA Bài giảng công nghệ 3G WCDMA UMTS Tài liệu thiết bị Huawei Tài liệu thiết kế mạng EVNTelecom GSM, cdmaOne and 3G Systems Understanding UMTS Radio Network (Modelling, Planning and Automated Optimisation) Radio Network Planning and Optimisation for UMTS Second Edition WCDMA (UMTS) DEPLOYMENT HANDBOOK Planning and Optimization Aspects WCDMA FOR UMTS Radio Access for Third Generation Mobile Communications - Third Edition UMTS/WCDMA Network Planning Advanced cellular Network Planning and Optimisation 2G/2.5G/3G/…Evolution to 4G http://www.3gpp.org http://www.umtsworld.com http://www.google.com.vn/ http://www.hanoi.gov.vn http://vi.wikipedia.org http://vntelecom.org/diendan/f orum.php http://www.tapchibcvt.gov.vn Nguyễn Thanh Tuấn TÁC GIẢ NHÀ XUẤT BẢN Phạm Công Hùng Nguyễn Phạm Anh Dũng Huawei Company EVNTelecom Raymond Steele, Chin- John Wiley & Sons, Chun Lee, Peter Gould Ltd Maciej J Nawrocki, John Wiley & Sons, Mischa Dohler, A Hamid Ltd Aghvami Jaana Laiho and Achim Wacker, Toma´ sˇ Novosad Christophe Chevallier, Christopher Brunner, Andrea Garavaglia, Kevin P Murray, Kenneth R Baker Harri Holma, Toskala John Wiley & Sons, Ltd John Wiley & Sons, Ltd Antti John Wiley & Sons, Ltd © 2005 QUALCOMM QUALCOMM Incorporated Incorporated Ajay R Mishra John Wiley & Sons, Ltd Diễn đàn Viễn thông Tạp chí Công nghệ Tạp chí Công nghệ thông thông tin & Truyền tin & Truyền thông thông XI ĐTVT2 – CH2009 ... CH2009 Quy hoạch mạng 3G WCDMA 3.7.2 Þ Quy hoạch truyền dẫn mạng lõi 69 3.8 Triển khai WCDMA chồng lấn lên GSM 69 3.9 Tối ưu hoá mạng .70 CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH MẠNG 3G EVNTELECOM... trình chuẩn hóa công nghệ 3G WCDMA UMTS 14 2.1.1 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R99 14 2.1.2 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R4 15 2.1.3 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R5 R6 17 Kiến... quan mạng 3G WCDMA - UMTS CHƯƠNG TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 2.1 Quá trình chuẩn hóa công nghệ 3G WCDMA UMTS 3G WCDMA UMTS xây dựng chuẩn hóa qua nhiều phiên R99, R4, R5, R6, R7, R8, R9 Trong mạng