Quy hoạch mạng WCDMA và ứng dụng cho mạng 3g viettel tại hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THU NINH QUY HOẠCH MẠNG WCDMA VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG 3G VIETTEL TẠI HÀ NỘI Chuyên ngành : Điện tử Viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGUYỄN VŨ THẮNG Hà Nội – Năm 2010 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội MỤC LỤC MỤC LỤC .2 LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG .8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU .11 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 12 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G 12 1.2 Hệ thống thông tin di động 3G theo nhánh công nghệ 18 1.2.1 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA 18 1.2.2 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000 19 1.3 Kiến trúc chung hệ thống thông tin di động 3G 21 1.3.1 Các loại lưu lượng dịch vụ 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 22 1.3.2 Các kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3, UMTS R4, R5, R6 24 1.3.2.1 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 24 1.3.2.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 31 1.3.2.3 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 R6 33 1.4 Chiến lược chuyển đổi từ GSM sang UMTS 36 1.4.1 Kiến trúc mạng UMTS chồng lấn 36 1.4.2 Tích hợp mạng UMTS GSM 37 1.4.3 Kiến trúc RAN thống 39 CHƯƠNG II: MÔ HÌNH MẠNG 3G .40 2.1 Giới thiệu tổng quan HSPA 40 2.2 Các giao thức cấu trúc HSPA 41 2.2.1 Kiến trúc giao thức phẳng người sử dụng HSDPA HSUPA 43 2.2.2 Sự tác động HSDPA HSUPA giao diện UTRAN 48 2.3 Giao diện vô tuyến HSPA 53 2.3.1 Cấu trúc kênh vô tuyến 53 2.3.2 Cấu trúc kênh logic 54 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 2 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội 2.3.2.1 Kênh Điều khiển 55 2.3.2.2 Kênh lưu lượng 56 2.2.3 Cấu trúc kênh truyền tải 56 2.2.4 Cấu trúc kênh vật lý 58 2.2.4.1 Kênh vật lý đường xuống 58 2.2.4.2 Kênh vật lý đường lên 60 2.2.5 Định thời truyền dẫn cho kênh 62 2.3.6 Cấu trúc kênh vật lý 63 2.3.6.1 Tổng quan cấu trúc khung vô tuyến 63 2.3.6.2 Các kênh vật lý đường xuống 64 2.3.6.3 Cấu trúc kênh vật lý đường lên 73 CHƯƠNG 3: QUY HOẠCH MẠNG WCDMA 76 3.1 Quan điểm quy hoạch 76 3.1.1 Khái niệm quy hoạch 76 3.1.2 Các nguyên tắc 76 3.1.2.1 Nguyên tắc cân 76 3.1.2.2 Nguyên tắc an toàn 77 3.1.2.3 Nguyên tắc linh hoạt 77 3.1.2.4 Nguyên tắc thống 77 3.1.3 Các giới hạn 78 3.2 Quy hoạch mạng WCDMA 78 3.2.1 Khởi tạo quy hoạch (định cỡ mạng): 79 3.2.1.1 3.2.1.2 3.2.1.3 3.2.1.4 3.2.1.5 Sơ đồ khối trình định cỡ mạng: 79 Phân tích quỹ lượng đường truyền vô tuyến: 81 Xác định bán kính vùng phủ sóng cell: 90 Quy hoạch dung lượng vùng phủ - lặp tối ưu: 92 Định cỡ RNC (Radio network Control) 94 3.2.2 Quy hoạch chi tiết: 95 3.2.2.1 Pha khởi tạo: 96 3.2.2.2 Lặp đường lên đường xuống: 101 3.2.2.3 Hậu xử lý - Dự báo vùng phủ mạng phân tích kênh chung: 102 3.3 Tối ưu mạng: 102 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG QUY HOẠCH MẠNG WCDMA CHO THÀNH PHỐ HÀ NỘI 104 4.1 Tổng quan thành phố Hà Nội 104 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội 4.2 Mô tả vấn đề: 105 4.3 Tính toán thiết kế mạng WCDMA cho thành phố Hà Nội giai đoạn 2009-2015 108 4.3.1 Quy hoạch tần số 108 4.3.2 Tính toán số trạm cho HNI 110 4.3.3 Quy hoạch PSC 116 4.3.4 Tính toán số lượng RNC 117 4.3.4.1 4.3.4.2 Các yêu cầu quy hoạch RNC 117 Tính toán số lượng RNC 118 4.3.5 Quy hoạch MSC 119 4.3.5.1 4.3.5.2 Các yêu cầu quy hoạch MSC 119 Tính toán số lượng MSC 119 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .121 PHỤ LỤC 123 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi, Phạm Thu Ninh, xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu nêu trích dẫn luận văn trung thực Toàn kết nghiên cứu luận văn chưa khác công bố nghiên cứu Các tài liệu tham khảo có nguồn trích dẫn rõ ràng Tác giả luận văn Phạm Thu Ninh Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt 1G First Generation 2G Second Generation 3G Third Generation BS Basic Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập chia theo mã Hệ thống thông tin di động hệ Hệ thống thông tin di động hệ Hệ thống thông tin di động hệ CDMA2000 A CDMA System in North America Một hệ thống CDMA Bắc Mỹ CLPC Closed Loop Power Control Điều khiển công suất vòng kín CN Core Network Mạng lõi CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh DS-CDMA Direct Sequence CDMA CDMA chuỗi trực tiếp DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp EDGE Enhanced Data Rates for GSM Tốc độ bit tăng cường sử dụng cho Evolution nhánh tiến hóa GSM FDMA Frequence Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn Communication cầu Hight Speed Circuit Switched Data Kỹ thuật truyền liệu chuyển HSCSD mạch kênh tốc độ cao Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội IMT-2000 IS-95(A/B) Internation Mobile Tiêu chuẩn viễn thông di động Telecommunications 2000 quốc tế 2000 North American Version of the Một phiên CDMA Bắc Mỹ CDMA Standard ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số liệu đa dịch vụ LA Location Area Khu vực định vị MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động PN Pseudo Noise Nhiễu giả ngẫu nhiên PS Packet Switched Chuyển mạch gói PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng R99 Release 1999 of 3GPP UMTS Phiên 1999 tiêu chuẩn Standard 3GPP UMTS RLB Radio Link Budgets Quỹ lượng đường truyền RNC Radio Network Control Bộ điều khiển mạng vô tuyến TDMA Time Division Multiple Access UMTS Universal Mobile Telecommunication Hệ thống viễn thông di động toàn Đa truy cập phân chia theo thời gian System cầu USIM Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ đường lên WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy cập phân chia theo mã Access băng rộng Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại dịch vụ 3GWDCMA UMTS 24 Bảng 2.1: Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPA .40 Bảng 2.2: Mô tả truyền thông tin lớp điều khiển 56 Bảng 2.3: Mô tả truyền thông tin lớp điều khiển 56 Bảng 2.4: Cấu trúc kênh truyền tải 57 Bảng 2.5: Bảng mô tả kênh vật lý đường xuống 60 Bảng 2.6: Bảng mô tả kênh vật lý đường lên .61 Bảng 2.7: Bảng kênh vật lý đường xuống 64 Bảng 3.1: Ví dụ tính toán lượng truyền sóng đường lên .91 Bảng 3.2: Các giá trị K sử dụng cho tính toán vùng phủ sóng 92 Bảng 3.3: Ví dụ dung lượng RNC .94 Bảng 3.4: So sánh tổn hao đường truyền từ mô hình Hata Walfisch-Ikegami 101 Bảng 4.1: Các khe tần số dải tần 3G Việt Nam 110 Bảng 4.2: Các khe tần số dải tần 3G Việt Nam Error! Bookmark not defined Bảng 4.3: Dự kiến số lượng Node-B triển khai Tp Hà Nội 116 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động 12 Hình 1.2: Quá trình phát triển lên 3G nhánh công nghệ 15 Hình 1.3: Định hướng phát triển công nghệ 4G 16 Hình 1.4: Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA 18 Hình 1.5: Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000 19 Hình 1.6: Kiến trúc tổng quát mạng di động kết hợp CS PS 21 Hình 1.7: Cấu trúc mạng UMTS 25 Hình 1.8: Vai trò logic SRNC DRNC 28 Hình 1.9: Kiến trúc mạng phân bố phát hành 3GPP R4 31 Hình 1.10: Kiến trúc mạng 3GPP R5 R6 34 Hình 1.11: Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 36 Hình 1.12: Kiến trúc đồng tồn GSM UMTS (phát hành 3GR1.1) .37 Hình 1.13: Kiến trúc mạng RAN tích hợp phát hành 3GR2 (R2.1) 38 Hình 1.14: Kiến trúc RAN thống 3GR3.1 .39 Hình 2.1: HSPA với sóng mang riêng (f2) chung sóng mang với WCDMA (f1).41 Hình 2.2: Cấu trúc mạng HSPA R99 43 Hình 2.3: Cấu trúc giao diện vô tuyến R99 44 Hình 2.4: Kiến trúc giao diện HSPA cho liệu người dùng .46 Hình 2.5: Kiến trúc giao thức phẳng người sử dụng HSDPA 47 Hình 2.6: Kiến trúc giao thức phẳng người sử dụng HSDPA 47 Hình 2.7: Các ví dụ tốc độ liệu HSDPA R99 giao diện khác 49 Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động điều khiển dòng giao diện Iub 50 Hình 2.9: Các chức thiết bị dùng HSPA 52 Hình 2.10: Vị trí kênh vô tuyến mạng 53 Hình 2.11: Cấu trúc kênh vô tuyến 54 Hình 2.12: Cấu trúc kênh logic 55 Hinh 2.12: Kênh vật lý đường xuống 58 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Hình 2.13: Kênh vật lý đường lên 61 Hình 2.14: Định thời truyền dẫn 62 Hình 2.15: Kênh vật lý cho dịch vụ HSDPA 63 Hình 2.16: Kênh vật lý cho dịch HSDPA 63 Hình 2.17: Cấu trúc kênh DPCH 65 Hình 2.18: Cấu trúc kênh P-CCPCH .66 Hình 2.19: Cấu trúc kênh S-CCPCH .67 Hình 2.20: Cấu trúc kênh CPICH 67 Hình 2.21: Cấu trúc kênh SCH 69 Hình 2.22: Cấu trúc kênh AICH 70 Hình 2.23: Cấu trúc kênh PICH 71 Hình 2.24: Cấu trúc kênh HS-PDSCH 72 Hình 2.25: Cấu trúc kênh HS-SCCH .72 Hình 2.26: Cấu trúc kênh DPDCH/DPCCH 73 Hình 2.27: Cấu trúc kênh HS-DPCCH 74 Hình 3.1: Các tham số đầu vào đầu trình định cỡ mạng WCDMA 80 Hình 3.2: Lược đồ trình định cỡ mạng vô tuyến WCDMA Hình 3.4: Các thành phần nhiễu thuê bao di động Hình 3.5: Các thành phần mô hình truyền sóng Hình 3.6: Các tham số mô hình Walfisch-Ikegami 98 Hình 4.1: Sơ đồ địa lý thành phố Hà Nội 104 Hình 4.2: Cấu trúc mạng 3G Viettel .106 Hình 4.3: Phân bố tần số cho WCDMA/FDD 109 Hình 4.4: Mô hình Walfisch-Ikegami .111 Hình 4.5: Mô hình mắt lưới 115 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 10 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội thống FDD sử dụng băng tần khác cho đường lên đường xuống với phân cách khoảng cách song công, hệ thống TDD sử dụng tần số cho đường lên đường xuống UMTS quy định khai thác song công phân chia theo tần số chế độ tiêu chuẩn cho thông tin thoại số liệu Hoạt động đồng thời liên tục mạch điện phát thu thay đổi đáng kể so với họat động GSM Hình 4.3: Phân bố tần số cho WCDMA/FDD a) Các băng dùng cho WCDMA FDD toàn cầu; b) Băng tần IMT-2000 Tại Việt Nam băng tần 3G cấp phát tần số theo tám khe tần số cho bảng 4.1, hai nhiều nhà khai thác tham gia xin cấp phát chung khe Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 109 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Khe tần số FDD TDD BSTx* BSRx** BSTx/BSRx A 2110-2125 MHz 1920-1935 MHz 1915-1920 MHz B 2125-2140 MHz 1935-1950 MHz 1910-1915 MHz C 2140-2155 MHz 1950-1965 MHz 1905-1910 MHz D 2155-2170 MHz 1965-1980 MHz 1900-1905 MHz Bảng 4.1: Các khe tần số dải tần 3G Việt Nam * BSTx: máy phát trạm gốc ** BSRx: máy thu trạm gốc Lý cấp phát kênh 5MHz khác nước khác chỗ nhà khai thác phải quy hoạch mã phải tránh việc sử dụng mã gây nhiễu kênh lân cận nước nhà khai thác khác nước liền kề Vì cần phải nghiên cứu quan hệ tổ hợp mã trải phổ hoạt động kênh lân cận Tần số quy hoạch theo dải tần số lô B Viettel cấp: UPLINK DOWLINK Tần số Tần số F_NO DUARFCN trung tâm F_NO DUARFCN trung tâm 9688 1937.6 10638 2127.6 9713 1942.6 10663 2132.6 9738 1947.6 10688 2137.6 4.3.2 Tính toán số trạm cho HNI Trong mô hình Walfisch-Ikegami, suy hao đường truyền môi trường đô thị mạng tế bào hình vẽ 4.3, theo đó, tổng suy hao đường truyền L gồm thành phần chính: Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 110 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Suy hao không gian tự do, nhiễu xạ Lrts (rooftop-to-street loss), suy hao che chắn Lmsd (multiscreen loss) ⎧⎪ L f + Lrts + Lmsd , L =⎨ ⎪⎩ L f , Lrts + Lmsd ≥ (4.1) Lrts + Lmsd < Hướng di chuyển φ Sóng tới Máy di động d hb Tòa nhà hr w b hm Mặt đường Anten trạm di động Tòa nhà Tòa nhà Trạm di động Φ Tòa nhà Tòa nhà Hình 4.4: Mô hình Walfisch-Ikegami Dựa theo khuyến nghị nhà cung cấp thiết bị Ericsson, tính tóan quy hoạch mạng WCDMA cho khu vực sử dụng thông số sau: - Tốc độ bit cho phép (R) : 9,6 Kbps (9,6 ≤R ≤ 2000Kbps) - Tần số làm việc (f) : 2100 MHz - Công suất phát hiệu dụng BS (Pm) : 43 dBm - Hệ số tăng ích (khuếch đại) anten (Gb) : 15 dBi - Suy hao cáp anten BS (Lc) : 2,5 dB - Tạp âm máy thu (Fb) : dB Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 111 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội - Sai số với anten phân tập BS (Eb/It) : 6.8 dB - Tạp âm trạm BS (N0) : -174 dBm/Hz - Độ rộng đường phố (w) : 15 m - Khoảng cách tòa nhà (b) : 35 m - Độ cao trung bình tòa nhà (hr) : 15 m - Độ cao anten mobile (hm) : 1,5 m - Độ cao trung bình anten BS (hb) : 30 m - Góc tới tia sóng từ tòa nhà đến mặt đường: b/2 ≈ 20 độ - Bán kính cell r (theo mô hình Walfisch-Ikegami): 0,02 – 2.5 km * L f : Suy hao không gian tự L f = 32,45 + 20 lg r km + 20 lg f (4.2) MHz Trong đó: rkm bán kính cell (km) fMHz tần số phát BS (MHz) * Lrts : Suy hao tán xạ nhiễu xạ Lrts = -16,9 - 10lgw + 10lgfMHz + 20lg(hr - hm) + Lori (4.3) Trong đó: w bề rộng trung bình đường khu đô thị (m) hr chiều cao trung bình tòa nhà khu đô thị (m) Lori sai số tán xạ nhiễu xạ, xác định bởi: -9,646 (dB) ⎧ Lori = ⎨ 2,5 + ⎩0,075(Ф-55) (dB) ≤ Ф ≤ 55 (độ) 55 ≤ Ф ≤ 90 (độ) Với φ (độ) góc tạo tia sóng tới mặt đường điểm thu sóng, φ = 28.25° th× Lori =0 * Lmsd : Suy hao che chắn Lmsd = Lbsh + ka + kd lgrkm + kf lgfMHz – 9lgb Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử (4.4) 112 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Trong đó: - Lbsh suy hao che khuất anten đặt cao tòa nhà xác định bởi: ⎧− 18 lg(1 + hb − hr ), Lbsh = ⎨ ⎩0, hb>hr hb ≤ hr Với hb chiều cao anten trạm gốc so với mặt đường hr chiều cao nhà so với mặt đường - ka đại lượng phụ thuộc vào suy hao che chắn Lmsd bán kính rkm cell, xác định bởi: ⎧54, ⎪⎪ ka = ⎨54 − 0,8(hb − hr ), ⎪ ⎪⎩54 − 1,6 r km (hb − hr ), hb > hr rkm ≥ 0,5, hb ≤ hr rkm < 0,5, hb ≤ hr - kd đại lượng phụ thuộc vào suy hao che chắn Lmsd độ cao tòa nhà khu vực đặt anten BS, xác định bởi: ⎧18, ⎩18 − 15(hb − hr ) / hr , kd = ⎨ hb ≤ hr hb > hr - k f đại lượng phụ thuộc vào mật độ (vùng ngoại thành phố) tần số fMHz làm việc, xác định bởi: ⎧⎪4 + 0.7 ( f MHz 925 − 1) , kf = ⎨ ⎪⎩4 + 1.5 ( f MHz 925 − 1) , cho vùng ngoại ô cho vùng thành phố Từ công thức (4.1), (4.2), (4.3) (4.4) ta tính tổng suy hao đường truyền theo mô hình Walfisch-Ikegami Mặt khác suy hao đường truyền trung bình tính sau: L = Pm − Sm + Gb − Lc (dB) (4.5) Để đảm bảo dự trữ che tối, tổn hao đường truyền = L - Ec Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử (4.6) 113 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Để đảm bảo dự trữ cho tổn hao thể / định hướng tổn hao tán xạ, tổn hao đường truyền cho phép = L – Ec – Lct - Ltx (4.7) Trong đó, - Pm :công suất hiệu dụng trạm gốc (dBm) - Gb : hệ số tăng ích anten (hệ số khuếch đại) (dBi) - Lc : suy hao cáp anten thu trạm gốc (dB) - Ec: độ dự trữ che tối (dB) - Lct: tổn hao thể (dB) - Ltx: tổn hao tán xạ (dB) - S m : cường độ tín hiệu tối thiểu yêu cầu (dB) xác định bởi: Sm = (Eb)min + 10lgR Với (dBm) R: tốc độ bit ( Eb ) : lượng bit tối thiểu ( Eb ) = NT + Eb It (dBm/Hz) Eb : sai số với anten phân tập trạm gốc (dBm/Hz) It Trong đó: NT : tạp âm nhiệt trạm gốc (dBm/Hz) NT = N + Fb N : tạp âm nhiệt trạm gốc (dBm/Hz) Fb : tạp âm nhiệt máy thu (dB) Từ công thức (4.1), (4.2), (4.3), (4.4), (4.5), (4.6) (4.7) ta tính bán kính cell r = 3.2 km Dựa vào diện tích vùng cần phủ sóng, ta có số lượng cell (số trạm BS) dự kiến Chia Hà Nội thành mắt lưới, khoảng cách mắt lưới phụ thuộc vào quận, huyện Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 114 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Hình 4.5: Mô hình mắt lưới Đối với quận nội thành đông dân (Hoàn Kiếm, Ba Đình, Đống Đa, Hai Bà Trưmg, Tây Hồ, Thanh Xuân, Cầu Giấy) chia thành mắt lưới 500m Đối với quận/huyện ngoại thành (Long Biên, Hoàng Mai, Hà Đông, Đông Anh, Sóc Sơn, Thanh Trì, Từ Liêm, Gia Lâm) chia thành mắt lưới 1km Đối với 14 huyện lại chia thành mắt lưới 1.5km Dân số (nghìn STT người) Quận/huyện Diện tích (km2) Chia ô Hoàn Kiếm 5.29 178 Ba Đình 9.25 Đống Đa Hai Bà Trưng Tây Hồ Thanh Xuân Số trạm Số trạm cần tính toán triển khai 2.3*2.3 42.32 43 225.282 3.04*3.04 74.00 74 10.09 352 3.18*3.18 80.72 81 14.65 350 3.83*3.83 117.20 118 24 109.163 4.9*4.9 192.00 192 9.13 173 3.02*3.02 73.04 74 Cầu Giấy 12.04 147 3.47*3.47 96.32 97 Long Biên 60.38 170 7.77*7.77 120.76 121 Hoàng Mai 41.04 214.759 6.41*6.41 82.08 83 10 Hà Đông 33.3 135 5.77*5.77 66.60 67 11 Đông Anh 182.3 276.75 13.5*13.5 364.60 365 12 Sóc Sơn 306.51 254 17.51*17.51 613.02 614 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 115 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội 13 Thanh Trì 63.27 158.413 7.95*7.95 126.54 127 14 Từ Liêm 75.32 240 8.68*8.68 150.64 151 15 Gia Lâm 114 205.275 10.68*10.68 228.00 228 16 Sơn Tây 113.5 110.827 10.65*10.65 100.89 101 17 Ba 428 250 20.69*20.69 380.44 381 18 Chương Mỹ 232.9 271.761 15.26*15.26 207.02 208 19 Đan Phượng 76.74 132 8.76*8.76 68.21 69 20 Hoài Đức 82.4 190.612 9.08*9.08 73.24 74 21 Mỹ Đức 226.14 170.2 15.04*15.04 201.01 202 22 Phú Xuyên 170.8 186.452 13.07*13.07 151.82 152 23 Phúc Thọ 113.2 155 10.64*10.64 100.62 101 24 Quốc Oai 129.54 147.311 11.38*11.38 115.15 116 25 Thạch Thất 202.5 147.792 14.23*14.23 180.00 180 26 Thanh Oai 141.8 204.729 11.91*11.91 126.04 127 27 Thường Tín 127.7 200.598 11.3*11.3 113.51 114 28 Ứng Hòa 182.7 192.216 13.52*13.52 162.40 163 29 Mê Linh 141.64 187.255 11.9*11.9 125.90 126 Hà Nội 3330.13 5735.395 4534.12 4535 57.71*57.71 Bảng 4.3: Dự kiến số lượng Node-B triển khai Tp Hà Nội ™ Màu vàng: quận nội thành đông dân ™ Màu trắng: quận/huyện ngoại thành ™ Màu xanh: huyện vùng phủ rộng, thưa dân 4.3.3 Quy hoạch PSC ¾ Định nghĩa: Một cách để phân biệt cells 3G kết hợp (f + PSC) Do ta hiểu PSC 3G tương ứng với BSIC 2G PSC nhằm phân biệt cells sử dụng tần số ¾ Nguyên nhân phải quy hoạch PSC: Do mạng di động, số lượng cell thường lớn, lên đến vài chục nghìn cell Do với 512 giá trị PSC nhà mạng bắt buộc phải tái sử dụng lại tham số Khi thuê bao chế độ Active, lúc đầu phục vụ cell A Khi thuê bao di chuyển sang vị trí khác, đến lúc RSCP Ec/No cell phục vụ giảm đến ngưỡng định cho phép chuyển giao Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 116 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Mạng gửi tin Measurement Control bao gồm thông tin: - PSC - Frequency - Event Thuê bao nhận thông tin đo kiểm neighbour Nếu danh sách cell có relation với cell đích có cell bị trùng PSC với Trong trường hợp cell đáp ứng giá trị RSCP Ec/No thuê bao UE báo cáo lên mạng tin Meansurement Report có thông tin cell RNC gửi tin cho phép thuê bao chuyển giao sang cell Nếu thuê bao chuyển giao sang cell có vị trí xa -> khả rớt gọi cao ¾ Giá trị PSC nằm dải: 1Æ512 ¾ Điều kiện tái sử dụng lại PSC: - Các cells nằm Neighbour List, tần số không sử dụng PSC - Ec/No (or Received Signal Code Power [RSCP]) từ cells khác PSC phải nhỏ mức ngưỡng đo Ec/No (or RSCP) quét Rake Để tránh lặp lại PSC quy hoạch gộp Neighbor Lists (Active set > 1) cần kiểm tra giá trị PSC neighbors vòng vòng 4.3.4 Tính toán số lượng RNC 4.3.4.1 Các yêu cầu quy hoạch RNC Tải RNC phải cân nhau: Việc cân tải RNC mục đích để đạt đồng đồng mạng lưới, giảm thiểu việc điều chuyển Abis điều chuyển tài nguyên BSC với Việc quy hoạch cân tải RNC giúp quy hoạch đấu nối vào tải MSC thuận lợi Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 117 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Thuận tiện cho việc đấu nối quản lý khai thác ứng cứu thông tin Việc quy hoạch RNC theo tầng, đài khai thác (ví dụ KV1 có đài khai thác Pháp Vân, Pháo Đài Láng, Giang Văn Minh) để thuận tiện cho việc đấu chuyển giao diện Abis, giao diện A , thuận lợi việc triển khai truyền dẫn Giảm thiểu việc đấu chuyển liên đài để đảm bảo khai thác ứng cứu thông tin thuận lợi 4.3.4.2 Tính toán số lượng RNC Quy hoạch RNC đảm bảo không vượt số Erl số maximum Iub throughput cho phép: Hiện khu vực Hà Nội mạng Viettel dùng thiết bị Ericsson Bảng giới hạn tài nguyên NodeB, lưu lượng (erl) throughput (Mbps) RNC: Max Số Vendor cell NodeB Lưu tối đa Ericsson 1500 500 lượng Throughput tối tối đa [Erl] đa [Mbps] 20000 1500 Quy hoạch số NodeB RNC không vượt 120% không thấp 80% số license cho NodeB Để đảm bảo dung lượng tải RNC RNC quy hoạch cho khoảng 150 node B Số RNC cần thiết để đảm bảo cho khoảng 4535 trạm Hà Nội Số RNC = 4535/150 + = 32 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 118 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội 4.3.5 Quy hoạch MSC 4.3.5.1 Các yêu cầu quy hoạch MSC Đảm bảo đấu nối tổng đài thuận tiện cho khai thác ứng cứu thông tin Việc quy hoạch tối ưu MSC RNC đài viễn thông giúp cho công tác tích hợp, đấu chuyển, vận hành khai thác ứng cứu thông tin thực thuận lợi, nhanh chóng Tọa quy hoạch mạng lõi đồng thuận lợi cho việc bổ sung thiết bị phát triển hệ thống mới, hệ thống Vas-IN kèm theo Tối ưu hóa vùng biên tổng đài Việc tối ưu hóa vùng biên tổng đài cần thực gồm: o Tối ưu hóa vùng biên Vendor: tổng đài Ericsson tổng đài Huawei giảm thiểu việc đan xen tổng đài vendor nhằm giải đề Handover liên MSC o Tôi ưu hóa vùng biên MSC: việc cần kết hợp với quy hoạch tốt LAC RNC để đảm bảo chất lượng mạng lưới vùng biên MSC không bị ảnh hưởng nhiều Nếu quy hoạch biên MSC không tốt thuê bao thường xuyên phải location update Handover, khiến cho thuê bao khó thiết lập gọi 4.3.5.2 Tính toán số lượng MSC Hệ thống tổng đài Viettel KV1 sử dụng loại Ericsson Dung lượng MSC Ericsson sau: sub Traffic MSC attatch Peak(Erl) MSC Ericsson 300,000 7000 Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 119 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Việc tính toán số lượng MSC cần triển khai phụ thuộc chủ yếu vào số lượng thuê bao kết nối vào mạng (sub attach) Đối với yếu tố lưu lượng peak (traffic peak), mạng 3G triển khai, lưu lượng tương đối thấp nên không ảnh hưởng Dự kiến giai đoạn năm 2009 – 2015, dự kiến số thuê bao 3G HNI chiếm 45% dân số Hà nội, tức khoảng triệu thuê bao Số MSC cần thiết cho HNI giai đoạn là: Số MSC = 3.000.000/300.000 = 10 MSC Các MSC đấu nối vào hệ thống phải đảm bảo yêu cầu Kết luận: Trong chương trình công tác quy hoạch thiết kế ban đầu triển khai mạng vô tuyến 3G Viettel khu vực Tp Hà Nội giai đoạn 2010-2015 Dựa vào nhu cầu khách hàng, định hướng phát triển nhà mạng, tính toán định cỡ mạng, quy hoạch chi tiết, tính toán số lượng node, RNC, MSC Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 120 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Kết luận kiến nghị Công nghệ W-CDMA hệ triển khai rộng khắp Việt Nam, tạo nhiều hội phát triển cho ngành viễn thông Đối với nhà mạng để thu hút nhiều khách hàng quan trọng chất lượng dịch vụ Ngoài ra, chi phí để triển khai mạng 3G hay mạng viễn thông đắt đỏ Do nhà mạng cần tính toán để hài hòa chi phí chất lượng Với đồ án này, vào tìm hiểu công nghệ W-CDMA thực quy hoạch mạng W-CDMA cho thành phố Hà Nội giai đoạn 201-2015 Đồ án thực nghiên cứu hoàn thành vấn đề lý thuyết sau: - Tìm hiểu trình phát triển hệ thống thông tin di động - Mô tả tổng quan mạng thông tin di động W-CDMA, công nghệ 3G phát triển GSM (2G) - Phân tích cấu trúc phần cứng mạng W-CDMA - Tìm hiểu kênh vô tuyến mạng W – CDMA Khi hiểu sâu kênh vô tuyến, chu trình thiết lập gọi vấn đề tối ưu mạng triển khai tốt - Phân tích yêu cầu nguyên tắc thực quy hoạch mạng WCDMA ứng với đặc trưng, cấu trúc địa lý vùng cụ thể, đưa sơ đồ tính toán dung lượng, vùng phủ đánh giá chất lượng dịch vụ với mô hình thực nghiệm cụ thể Hata-Okumura Walfisch-Ikegami Từ vấn đề trên, đồ án tiến hành tính toán, thiết kế, định cỡ mạng WCDMA cho thành phố Hà Nội với tiêu chí tối ưu hóa phương diện vùng phủ sóng dung lượng hệ thống vô tuyến giai đoạn 2009-2015 Trong tính toán thiết kế này, việc tối ưu tiêu chí vùng phủ sóng dung lượng hệ thống tính đến việc tối ưu phương diện kinh tế dựa sở mạng trạng Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 121 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Hạn chế đề tài: - Chưa xây dựng công cụ để việc tính toán đơn giản linh động thay đổi thông số đầu vào, áp dụng cho giai đoạn cụ thể - Đồ án đưa cách tính toán, quy hoạch cho vùng địa lý lớn, chưa có phân tích sâu vào trường hợp cụ thể khu vực đông dân, nhiều nhà cao tầng, khu nông thôn… Hướng phát triển đề tài: - Hiệu chỉnh, tối ưu hóa mạng khu vực cụ thể TP Hà Nội nhằm đảm bảo công suất phát hợp lý, dung lượng, vùng phủ chất lượng dịch vụ - Dung lượng vùng phủ sau quy hoạch phân tích cho cell TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Keiji Tachikawa (2002),“W-CDMA MOBILE COMMUNICATIONS SYSTEM” [2] Jonathan P.Castro (2001), "The UMTS Network anh Radio Access Technology" [3] Juha Korhonen (2003), “Introduction to 3G Mobile Communication” [4] Harri Holma & Antti Toskala (2004), “WCDMA for UMTS” [5] Tài liệu tham khảo nhà cung cấp thiết bi Ericsson: Thư viện Alex, Guidelines for Network Design and Optimization Eircom Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 122 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội PHỤ LỤC Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 123 ... Điện Tử Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội 4.2 Mô tả vấn đề: 105 4.3 Tính toán thiết kế mạng WCDMA cho thành phố Hà Nội giai đoạn 2009-2015 108 4.3.1 Quy hoạch tần... 15 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội Cho đến nay, chưa có chuẩn rõ ràng cho 4G thông qua Tuy nhiên, công nghệ phát triển cho 3G làm tiền đề cho ITU xem xét để phát triển cho. .. kiến thức quý báu Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Phạm Thu Ninh Phạm Thu Ninh – Lớp Cao học Điện Tử 11 Quy hoạch WCDMA ứng dụng cho mạng 3G Viettel Hà Nội CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 1.1 Lộ