Các giải pháp nâng cao dung lượng trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 –

Nâng cao dung lượng hệ thống có nhiều giải pháp: sử dụng băng tần 900MHz cho 3G Refarming UMTS 900, nâng cấp cấu hình phần cứng, sử dụng sector kéo dài, điều khiển công suất, phân tập k

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN BÁ PHI

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 - WCDMA

Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Kỹ thuật truyền thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Lâm Hồng Thạch

Hà Nội – Năm 2015

Trang 2

Nguyễn Bá Phi – KTTT2B Trang 2

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Lâm Hồng Thạch

Để hoàn thành đồ án, tôi đã sử dụng những tài liệu được ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu tham khảo nào khác mà không được ghi Tôi xin cam đoan nội dung của đồ án này không giống hoàn toàn với công trình hay thiết kế tốt nghiệp đã có trước đây

Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo qui định

Hà Nội, ngày 25 tháng 3 năm 2015

Học viên

Nguyễn Bá Phi

Trang 3

Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Lâm Hồng Thạch – người đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn Với sự tận tình hướng dẫn của thầy đã giúp tôi vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi cũng xin cảm ơn quý thầy, cô giảng dạy chương trình cao học thuộc trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã truyền dạy cho tôi những kiến thức quý báu, những kiến thức này rất hữu ích và đã giúp tôi rất nhiều khi thực hiện nghiên cứu Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Bá Phi

Trang 4

LỜI CẢM ƠN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT 8

DANH MỤC CÁC BẢNG 16

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 17

MỞ ĐẦU 20

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 - WCDMA 22 1.1 Tổng quan về công nghệ WCDMA 22

1.2 Phổ tần 3G 23

1.3 Các phiên bản phát triển hệ thống thông tin di động thứ 3 UMTS 25

1.4 Trải phổ trong W-CDMA 26

1.5 Cấu trúc hệ thống vô tuyến UMTS 28

1.6 Tổng kết chương 30

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG MẠNG 3G 31

2.1 Giải pháp nâng cấp cấu hình cho Node B và Sector kéo dài 32

2.1.1 Giải pháp nâng cấp cấu hình 32

2.1.2 Giải pháp sector kéo dài 32

2.2 Giải pháp Refarming UMTS900 35

2.2.1 Tổng quan về Refarming 35

2.2.1.1 Khái niệm Refarming 35

2.2.1.2 Lợi ích Refarming trên băng tần 900 MHz 35

Trang 5

2.2.1.5 Thiết bị đầu cuối hỗ trợ UMTS900 39

2.2.2 Các trường hợp Refarming mạng 39

2.2.2.1 Trường hợp trạm GU900 phân tách 39

2.2.2.2 Trường hợp trạm GU900 cùng vị trí (co-site) 40

2.2.3 Kịch bản áp dụng và chiến lược triển khai 41

2.2.3.1 Mở rộng vùng phủ sóng UMTS vùng rural 41

2.2.3.2 Phủ sóng hotspot trong vùng đô thị urban 42

2.2.3.3 Triển khai diện rộng trên mạng 43

2.2.4 Hiện trạng sử dụng tài nguyên tần số băng 900 MHz và những hạn chế UMTS 2100 trên mạng Vinaphone 44

2.2.4.1 Hiện trạng sử dụng tài nguyên tần số băng 900 MHz trên mạng Vinaphone 44

2.2.4.2 Hạn chế của UMTS2100, lý do Refarming UMTS 900 mạng Vinaphone 52

2.3 Tổng kết chương 52

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP REFARMING UMTS 900 VÀ TRIỂN KHAI THỰC TẾ TRÊN MẠNG VINAPHONE KHU VỰC NGOẠI THÀNH HÀ NỘI 53

3.1 Giải pháp phân bổ tần số UMTS 900 MHz 53

3.1.1 Quan hệ tần số và (U) ARFCN 53

3.1.2 Ứng dụng băng thông UMTS không tiêu chuẩn (Non-Standard) 56

3.1.3 Phân bổ tần số cho GU (GSM-UMTS) 58

3.1.3.1 Phân bổ tần số kiểu Edge cho GU 58

Trang 6

3.1.3.4 Phân bổ tần số Refarming GU 900 MHz băng không tiêu chuẩn

62

3.2 Phân tích nhiễu GU giữa hai loại hệ thống (inter-system) 63

3.2.1 Độ nhạy kênh kề - ACS 63

3.2.2 Tỉ lệ công suất rò kênh kề - ACLR 63

3.2.3 Tỉ số nhiễu kênh kề (ACIR) 64

3.2.4 Các dạng nhiễu GU trong Refarming U900 MHz 64

3.2.5 Xử lý can nhiễu khi Refarming GU 900 MHz 65

3.3 Giải pháp vùng đệm Buffer Zone cho GU 66

3.3.1 Khái niệm vùng đệm buffer zone 66

3.3.2 Kích thước vùng đệm buffer zone 67

3.3.3 Xác định vùng buffer zone 68

3.4 Giải pháp Antenna cho Refarming UMTS 900MHz 69

3.5 Triển khai UMTS 900 tại khu vực ngoại thành Hà Nội 71

3.5.1 Các bước thực hiện Refarming UMTS 900 71

3.5.2 Tối ưu 2G/3G sau khi thực hiện Refarming UMTS 900 81

3.5.2.1 Các chỉ số KPIs đánh giá chất lượng dịch vụ 81

3.5.2.2 Thực hiện tối ưu sau khi triển khai UMTS 900 82

3.5.2.2.1 Thu thập dữ liệu 82

3.5.2.2.2 Thực hiện tối ưu vùng phủ 86

3.5.2.3 Đánh giá vùng phủ sóng trước và sau tối ưu 89

3.5.2.4 Đánh giá kết quả sau khi tối ưu vùng phủ 94

Trang 7

KẾT LUẬN 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHỤ LỤC 101

Trang 8

Tỉ số công suất rò kênh kề

ACS Adjacent channel selectivity Độ nhạy kênh kề

AMR Adaptive Multi Rate Thích ứng đa tốc độ

AMR Adaptive Multirate Code Mã hóa đa tốc độ thích ứng

ARFCN Absolute Radio Frequency

Channel Number

Số kênh tần số vô tuyến tuyệt đối

ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ

BBU Baseband Unit Đơn vị xử lý tín hiệu băng gốc BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

Trang 9

BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối

BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá/đa phương

BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc

C/I Carrier to Interference Sóng mang trên nhiễu

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CDR Call drop rate Tỉ lệ rớt cuộc gọi

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung

CPRI Common Protocol Radio Interface Giao diện vô tuyến giao thức

chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CSSR Call Successful Rate Tỉ lệ cuộc gọi thành công

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng

DCH Dedicated Channel Kênh điều khiển

Trang 10

DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng

DRD Directed Retry Decision Quyết định chuyển hướng

DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

DT Driving Test

DTX Discontinuous Transmission Truyền đứt quãng

EDGE Enhanced Data rates for GPRS

Evolution

Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GPRS

FDD Frequence Division Duplex Ghép song công theo tần số

F-DPCH Fractional DPCH DPCH một phần (phân đoạn)

FHSS Frequency Hopping Spreading

Spectrum

Chuỗi trải phổ nhảy tần

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

Trang 11

GSM Global System For Mobile

Communications

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

GU GSM - UTSM

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HOSR Hand over out success rate Hand over out success rate

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP

IMT-2000

Telecommunications 2000

Thông tin di động quốc tế 2000

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ITU International Telecommunication

Union

Tổ chức viễn thông quốc tế

KPI Key Performance Indicators Chỉ số đánh giá hiệu suất

LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn

Trang 12

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MBMS Multimedia Broadcast Multicast

Service

Dịch vụ quảng bá và phát đa hướng

đa phương tiện

MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

MR Measurement Report Bản tin đo lường

MRFU Multi-Mode Transceiver Unit Khối thu phát vô tuyến đa chế độ MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch

vụ di động

NSFS Non-Standard Frequency

Separation

Phân tách tần số không tiêu chuẩn

OFDMA Orthogonal frequency

PIM Passive Intermodulation Xuyên điều chế thụ động

Trang 13

PSTN Public Switched Telephone

Điều chế biên độ vuông góc

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quatrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Hệ thống mạng vô tuyến

RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RRU Remote Radio Unit Đơn vị điều khiển vô tuyến

RSCP Received signal code power Công suất thu được trên kênh hoa

tiêu

RTWP Received Total Wideband Power Tổng công suất băng rộng nhận

được

SRAN Single Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến đơn

Trang 14

SASU Same Antenna Sharing Unit Đơn vị chia sẻ cùng anten

SDR Software Defined Radio Vô tuyến định nghĩa bằng phần

mềm

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SIM Subscriber Identity Module Mô đun nhận dạng thuê bao

SINR Signal to Interference plus Noise

Ratio

Tỉ số tin hiệu trên nhiều và tạm âm

SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo

thời gian

TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Mulptiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời

gian THSS Time Hopping Spreading

Spectrum

Trải phổ nhảy tần thời gian

Trang 15

TrCH Transport Channel Kênh truyền tải

TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian phát

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

Mạng truy nhập vô tuyến UMTS

WBBP WCDMA Baseband Process unit Đơn vị xử lý tín hiệu băng gốc

WCDMA WCDMA Wideband Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng

Trang 16

Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 16

Bảng 1.1 Nâng cấp từ GSM lên WCDMA (R99) 26

Bảng 2.1 Tốc độ (Kbps) so sánh giữa UMTS900 và UMTS2100 vùng nông thôn 39 Bảng 2.2 Phân bổ tần số 900 MHz được cấp phép của mạng Vinaphone 44

Bảng 2.3 Phân bố sử dụng băng tần số 900/1800 trên mạng Vinaphone 44

Bảng 2.4 Phân bố BTS/Cell sử dụng băng tần số 900/1800 trên mạng Vinaphone 49 Bảng 2.5 Phân bổ TRX sử dụng băng tần số 900 trên mạng Vinaphone 49

Bảng 3.1 Ánh xạ giữa tần số ARFCN và các tần số của GSM 53

Bảng 3.2 Ánh xạ giữa tần số ARFCN và các tần số của UMTS 54

Bảng 3.3 Bảng đánh giá ưu/nhược điểm của các giải pháp antenna 69

Bảng 3.4 Phân chia tần số GSM 900 và UMTS 900 Vinaphone 74

Bảng 3.5 Thống kê tải các cell cần nâng cấp thêm 1800 77

Bảng 3.6 Danh sách tính năng SRAN Huawei cần có để thực hiện Refarming 79

Bảng 3.7 Bảng tiêu chí đánh giá chỉ số KPIs 82

Bảng 3.8 Bài đo Drving Test GSM 83

Bảng 3.9 Bài đo Driving Test UMTS 85

Bảng 3.10 Phân tích chỉ số mức thu – RxlevSub 90

Bảng 3.11 Thống kê mẫu chỉ số C/I 91

Bảng 3.12 Các chỉ số KPI trước và sau tối ưu 96

Trang 17

Hình 1.1 Phổ tần số WCDMA cho các hệ thống thông tin di động 24

Hình 1.2 Các phiên bản của hệ thống thông tin di động thứ 3 25

Hình 1.3 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) 27

Hình 1.4 Cấu trúc hệ thống UMTS 28

Hình 2.1 Sơ đồ kết nối 6-sector của Node B 32

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối Node B phân tán 3900 của Huawei 33

Hình 2.3 Minh họa triển khai mô hinh hình sector kéo dài 33

Hình 2.4 So sánh vùng phủ của các loại mạng di động 36

Hình 2.5 So sánh suy hao thâm nhập giữa UMTS900 và UMTS2100 37

Hình 2.6 So sánh thông lượng đỉnh giữa UMTS900 và UMTS2100 trong khu vực đông dân cư 38

Hình 2.7 So sánh thông lượng throughput cell giữa UMTS900 và UMTS2100 vùng nông thôn 38

Hình 2.8 Hiệu ứng Near-far khi các trạm phân tách 40

Hình 2.9 Can nhiễu trong trường hợp trạm GU cùng vị trí 40

Hình 2.10 Mở rộng vùng dịch vụ 3G với UMTS900 42

Hình 2.11 Phủ sóng điểm nóng hotspot bằng UMTS900 42

Hình 2.12 Refarming UMTS900 diện rộng trên mạng 43

Hình 3.1 Ứng dụng phân tách nhỏ trong phổ công suất GU 56

Hình 3.2 Dạng phổ UMTS với các độ rộng băng thông khác nhau 57

Hình 3.3 Phân bổ tần số kiểu Edge 58

Hình 3.4 Phân bổ tần số kiểu Sandwich 59

Hình 3.5 Các chế độ phân bổ tần số GU 61

Trang 18

Hình 3.8 Tỉ lệ công suất rò kênh kề ACLR 64

Hình 3.9 Các loại nhiễu giữa GMS900 và UMTS900 64

Hình 3.10 Vùng buffer zone 67

Hình 3.11 Nguyên lý xác định buffer zone dựa trên dự đoán vùng phủ 68

Hình 3.12 Mô phỏng vùng phủ U900 bằng Atool 68

Hình 3.13 Antenna GU riêng lẻ 69

Hình 3.14 Antenna 4 cổng GU chung 69

Hình 3.15 Antenna 2 cổng GU chung 69

Hình 3.16 Sơ đồ các bước triển khai Refarming UMTS 900 72

Hình 3.17 Phân bố site 2G/3G và U900 75

Hình 3.18 Khu vực Refaming & Buffer zone 80

Hình 3.19 Chiến lược Multi-RAT 83

Hình 3.20 Route Test 85

Hình 3.21 VHX-Me-Linh-MLH_HNI chéo hướng 2 và 3 87

Hình 3.22 VHX-Me-Linh-MLH_HNI sau hiệu chỉnh 87

Hình 3.23 Điều vùng phủ bằng việc chỉnh góc phương vị 88

Hình 3.24 Điều chỉnh góc tilt để cải thiện chỉ số Ec/I0 88

Hình 3.25 Mức thu 2G trước hiệu chỉnh 89

Hình 3.26 Mức thu 2G Sau hiệu chỉnh 89

Hình 3.27 Biểu đồ đánh giá mức thu trước và sau khi tối ưu 90

Hình 3.28 Tỷ số C/I trước hiệu chỉnh 91

Hình 3.29 Tỷ số C/I sau hiệu chỉnh 91

Trang 19

Hình 3.32 Vùng phủ UMTS 2100 sau tối ưu 93 Hình 3.33 Vùng phủ của UMTS 900 94 Hình 3.34 Phân bố các cell có tổng công suất băng rộng nhận được RTWP cao 97 Hình 3.35 Hài của các tần số PIM được tạo ra từ 2 tần số cơ bản 101 Hình 3.36 Hài nhiễu xuyên điều chế bậc 3 102

Trang 20

Thông tin di động ngày nay đã trở thành một nền công nghiệp phát triển vô cùng nhanh chóng Sự xuất hiện ngày càng nhiều loại thiết bị thông minh (như smartphone, máy tính bảng, USB 3G…) với mức giá hợp lý đã tạo cơ sở cho nhu cầu sử dụng dữ liệu ngày càng cao ở Việt Nam và 3G là môi trường thích hợp đáp ứng nhu cầu thực tế đó của người sử dụng Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về

số lượng lẫn chất lượng dịch vụ, đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện, công nghệ băng rộng đã ra đời Với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ, công nghệ băng rộng đã dần chiếm lĩnh thị trường viễn thông Hiện nay, công nghệ UMTS trong băng tần 1920-1980/2110-2170MHz đã phát triển rộng khắp, được nhiều nhà mạng xây dựng và đưa vào sử dụng Tuy nhiên, do suy hao về mặt truyền sóng do

sử dụng băng tần cao gây không ít khó khăn về mặt đầu tư cũng như phát triển tại những vùng xa

Xuất phát từ tình hình thực tiễn như vậy, nên tôi đã quyết định chọn đề tài:

“Các giải pháp nâng cao dung lượng trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 – WCDMA” Nâng cao dung lượng hệ thống có nhiều giải pháp: sử dụng băng tần

900MHz cho 3G (Refarming UMTS 900), nâng cấp cấu hình phần cứng, sử dụng sector kéo dài, điều khiển công suất, phân tập không gian thời gian, tăng tốc độ truyền tải dữ liệu bằng áp dụng công nghệ HSDPA, DC-HSDPA Do điều kiện giới hạn thời gian nên trong luận văn này, tôi tập trung: nghiên cứu và triển khai thực tế giải pháp Refarming UMTS 900MHz Luận văn thực hiện nghiên cứu, phân tích, đánh giá kết quả thực tế khi triển khai UMTS 900 trên mạng di động Vinaphone tại khu vực ngoại thành Hà Nội

Bố cục luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Công nghệ thông tin di động thế hệ 3 – WCDMA

Chương 2: Các giải pháp nâng cao dung lượng mạng 3G

Chương 3: Nghiên cứu giải pháp Refarming UMTS 900 và triển khai thực tế

trên mạng Vinaphone khu vực ngoại thành Hà Nội

Trang 21

kiến đóng góp chân thành của các thầy cô trong hội đồng

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của TS Lâm Hồng Thạch đã

giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Hà Nội, Ngày 25 tháng 03 năm 2015

Học viên thực hiện

Trang 22

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 –

WCDMA

1.1 Tổng quan về công nghệ WCDMA

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn chung IMT – 2000 (Internaltional Mobile Telecommunications 2000 – Viễn thông di động quốc tế 2000) Với các tiêu chí chung sau:

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau:

+ Đường lên: 1885 – 2025 MHz

+ Đường xuống: 2110 – 2200 MHz

- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại thông tin vô tuyến:

+ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

+ Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông

- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau như: công sở, ngoài đường, trên

xe, vệ tinh

- Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói

- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

- Cung cấp hai mô hình truyền dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ

- Có khả năng chuyển vùng toàn cầu

- Có khả năng sử dụng giao thức Internet

- Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn các hệ thống đã có

- Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT – 2000 là:

+ WCDMA được xây dựng trên cơ sở cộng tác của Châu Âu và Nhật Bản + CDMA 2000 do Mỹ xây dựng

Trang 23

WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ 3, giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA WCDMA có các đặc điểm cơ bản:

- Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, có tốc độ bit lên cao (lên đến 2 Mbps)

- Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi đa phân tập

- Hỗ trợ tốc độ người sử dụng thay đổi liên tục Mỗi người sử dụng cung cấp một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng tốc độ có thể thay đổi từ khung này đến khung khác

- WCDMA hỗ trợ hoạt động không đồng bộ của các trạm gốc, do đó dễ dàng phát triển các trạm gốc vừa và nhỏ

- WCDMA sử dụng tách sóng có tham chiếu đến sóng mang dựa trên kênh hoa tiêu, do đó có thể nâng cao dung lượng và vùng phủ

- WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ sóng và dung lượng của mạng

- Lớp vật lý mềm dẻo tích hợp được thông tin trên một sóng mang

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến

1.2 Phổ tần 3G

ITU (International Telecommunication Union) đã phân bổ 230 MHz tần số

cho các hệ thống thông tin di động 3G IMT-2000: 1885 ~ 2025MHz ở đường lên và

2110 ~ 2200MHz ở đường xuống Trong đó, các dải tần số 1980MHz ~ 2010 MHz (uplink) và của 2170 ~ 2200MHz (downlink) được sử dụng cho các dịch vụ vệ tinh

di động Hệ thống WCDMA sử dụng phổ tần số sau đây (các băng tần khác ngoài quy định của 3GPP cũng có thể được sử dụng): Uplink 1920 ~ 1980MHz và downlink 2110 ~ 2170MHz Mỗi tần số sóng mang có độ rộng 5MHz và khoảng

Trang 24

cách song công là 190 MHz Tại Mỹ, các phổ tần số được sử dụng là 1850 ~ 1910MHz trong đường lên đến 1930 ~ 1990 MHz ở đường xuống và khoảng cách song công là 80 MHz

Hình 1.1 Phổ tần số WCDMA cho các hệ thống thông tin di động

- Băng tần chính 2GHz: 1920 ~ 1980MHz / 2110 ~ 2170MHz Vinaphone đang

sử dụng băng C trong băng tần 3G

Trang 25

1.3 Các phiên bản phát triển hệ thống thông tin di động thứ 3 UMTS

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy nhập vô tuyến của UMTS trên một cặp băng tần WCDMA hỗ trợ cho cả dịch vụ chuyển mạch kênh, dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời của các dịch vụ hỗn hợp với phương thức gói hiệu quả

Hình 1.2 Các phiên bản của hệ thống thông tin di động thứ 3

Các cấu trúc tổng thể của mạng WCDMA được định nghĩa trong 3GPP TS 23,002 Hiện tại, có các phiên bản sau: R99, R4, R5, R6…

- 3GPP đã bắt đầu xây dựng chi tiết kỹ thuật 3G vào cuối năm 1998 và đầu năm

1999 Theo kế hoạch, phiên bản R99 sẽ được hoàn thành vào cuối năm 1999, nhưng trong thực tế nó đã không hoàn thành cho đến tháng 3 năm 2000 Để bảo đảm quyền lợi đầu tư của các nhà khai thác, miền chuyển mạch thoại của phiên bản R99 về cơ bản không thay đổi, do đó hỗ trợ việc chuyển đổi suôn sẻ của GSM/GPRS/3G Sau khi phiên bản R99, phiên bản không còn đặt tên theo năm Đồng thời, các chức năng của R2000 được thực hiện bởi hai phiên bản sau: R4 và R5 Trong mạng R4, MSC được chia thành MSC Server và các MGW, đồng thời, một SGW được thêm vào, và HLR có thể được thay thế bằng HSS (không rõ ràng trong đặc tả kỹ thuật)

Với nhà khai thác GPRS hoặc EDGE khi triển khai WCDMA cần thực hiện (theo R99):

Trang 26

Thực hiện

Mới Giao diện vô tuyến WCDMA (UE Node B)

Giao diện mạng truy nhập vô tuyến RAN (Iub (Node B-RNC) và Iur(RNC-RNC))

Giao diện mạng lõi: Iu (MSC-RNC và SGSN-RNC) Điều chỉnh MSC và SGSN cho giao diện Iu

Nâng cấp mạng lõi Dùng lại Mạng lõi chuyển mạch kênh (HLR-AuC)

Mạng lõi chuyển mạch gói (GGSN) Bảng 1.1 Nâng cấp từ GSM lên WCDMA (R99)

- Trong mạng R5, VOIP end-to-end được hỗ trợ và mạng lõi sử dụng một cách phong phú các phần tử chức năng mới → thay đổi thủ tục cuộc gọi gốc Với IMS (IP Multimedia Subsystem), mạng có thể sử dụng HSS thay vì HLR Trong mạng R5, HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) cũng được

hỗ trợ, nó có thể hỗ trợ dịch vụ dữ liệu tốc độ cao

- Trong mạng R6, các HSUPA được hỗ trợ có thể cung cấp dịch vụ tốc độ UL lên đến 5.76Mbps Và MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) cũng được hỗ trợ

- Phiên bản R7, HSPA+ được giới thiệu với phương pháp điều chế cao hơn và

sử dụng anten Mimo Max DL: 28Mbps/42Mbps, Max UL: 11Mbps

- Phiên bản R8, WCDMA LTE được giới thiệu OFDMA thay thế cho CDMA Max DL: >300Mbps, Max UL: 100Mbps

1.4 Trải phổ trong W-CDMA

Thông thường trong các hệ thống thông tin, độ rộng băng tần là vấn đề quan tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng tần

Trang 27

càng tốt Có 3 kiểu hệ thống trải phổ (Spreading Spectrum) cơ bản: trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct-Sequence Spreading Spectrum), trải phổ nhẩy tần (FHSS: Frequency-Hopping Spreading Spectrum) và trải phổ nhẩy thời gian (THSS: Time-

Hopping Spreading Spectrum)

WCDMA sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS DSSS đạt được trải phổ bằng cách nhân luồng số cần truyền với một mã trải phổ có tốc độ chip (Rc = 1/Tc, Tc là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb = 1/Tb, Tb là thời gian một bit) của luồng số cần phát

Hình 1.3 minh họa quá trình trải phổ trong đó Tb=15Tc hay Rc=15Rb Mục a) (thuộc hình 1.3) cho thấy sơ đồ đơn giản của bộ trải phổ DSSS trong đó luồng số cần truyền x có tốc độ Rb được nhân với một mã trải phổ c tốc độ Rc để được luồng đầu ra y có tốc độ Rc lớn hơn nhiều so với tốc độ Rb của luồng vào Các mục b) và c) (thuộc hình 1.3) biểu thị quá trình trải phổ trong miền thời gian và miền tần số

Hình 1.3 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

x, y, c : tín hiệu vào, ra và mã trải phổ

x(t), y(t), c(t) : tín hiệu vào, ra và mã trải phổ trong miền thời gian

X(f), Y(f), C(f): ký hiệu cho các tín hiệu vào, ra và mã trải phổ trong miền tần số

Trang 28

Tại phía thu luồng y được thực hiện giải trải phổ để khôi phục lại luồng x bằng cách nhân luồng này với mã trải phổ c giống như phía phát: x=yc Tốc độ chip tín hiệu giả ngẫu nhiên và tốc độ bit được tính theo công thức sau:

Trong đó:

RC: tốc độ chip tín hiệu giả ngẫu nhiên Rb: tốc độ bit

TC: thời gian một chip Tb: thời gian một bit

1.5 Cấu trúc hệ thống vô tuyến UMTS

Trong WCDMA, mạng truy nhập vô tuyến được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) Các phần tử của UTRAN rất khác với các phần

tử ở mạng truy nhập vô tuyến của GSM Vì thế khả năng sử dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế

Hình 1.4 Cấu trúc hệ thống UMTS

- Về logic, CN được chia làm miền chuyển mạch thoại (Circuit Switched) và miền chuyển mạch gói (Packet Switched) UTRAN, CN và UE (User Equipment) với nhau tạo thành toàn bộ hệ thống UMTS

Trang 29

- Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN bao gồm hai hay nhiều hệ thống con mạng

vô tuyến RNS, có nghĩa là RNS là một mạng con trong mạng truy nhập vô tuyến UTRAN Một RNS gồm có một RNC và một hoặc nhiều Node B Giao diện Iu được sử dụng giữa RNC và CN trong khi các giao diện Iub được sử dụng giữa RNC và Node B Trong UTRAN, các RNC kết nối với nhau thông qua giao diện Iur Giao diện Iur có thể kết nối RNCs thông qua các kết nối trực tiếp giữa chúng hoặc kết nối chúng thông qua một mạng truyền dẫn

- Chức năng của các phần tử trong hệ thống con mạng vô tuyến:

+ NodeB: để chuyển đổi dòng dữ liệu giữa các giao diện Iub và Uu Do đó, chức năng chủ yếu của node B là thực hiện xử lý lớp vật lý của giao diện

vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ, điều khiển công suất )

+ Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN RNC giao diện với mạng lõi và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa UE và UTRAN) RNC là điểm truy nhập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi, chẳng hạn như quản lý tất cả các kết nối đến UE RNC điều khiển một node B cho trước được xem như RNC điều khiển (CRNC) CRNC chịu trách nhiệm điều khiển tải cho các ô của mình

- Vai trò các các nút khác nhau của mạng chỉ được định nghĩa thông qua các giao diện khác nhau Các giao diện này được định nghĩa chặt chẽ để các nhà sản xuất có thể kết nối các phần cứng khác nhau của họ

+ Giao diện Cu Giao diện Cu là giao diện chuẩn cho các card thông minh

Trong UE đây là nơi kết nối giữa USIM và UE

+ Giao diện Uu Giao diện Uu là giao diện vô tuyến của WCDMA trong

UMTS Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng Giao diện này nằm giữa nút B và đầu cuối

Trang 30

+ Giao diện Iu Giao diện Iu kết nối UTRAN và CN Nó gồm hai phần,

IuPS cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh CN

có thể kết nối đến nhiều UTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS Nhưng một UTRAN chỉ có thể kết nối đến một điểm truy nhập CN

+ Giao diện Iur Đây là giao diện RNC-RNC Ban đầu được thiết kế để

đảm bảo chuyển giao mềm giữa các RNC, nhưng trong quá trình phát triển nhiều tính năng mới được bổ sung Giao diện này đảm bảo bốn tính năng nổi bật sau:

 Di động giữa các RNC

 Lưu thông kênh riêng

 Lưu thông kênh chung

 Quản lý tài nguyên toàn cục

+ Giao diện Iub Giao diện Iub nối Node B và RNC Khác với GSM đây là giao diện mở

1.6 Tổng kết chương

Trong chương này, chúng ta đã đề cập đến vấn đề: tổng quan mạng thông tin

di dộng WCDMA, phổ tần sử dụng, các phiên bản phát triển của hệ thống thông tin

di động thứ 3, các đặc điểm cơ bản của mạng thông tin di dộng WCDMA cũng như cấu trúc mạng, các thành phần trong mạng WCDMA

Trang 31

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG

MẠNG 3G

Hiện nay khách hàng sử dụng các dịch vụ di động không đơn thuần là chỉ thực hiện các cuộc gọi thoại nữa, mà còn có nhiều tiện ích khác như: video call, video streaming, email, chat… Số lượng khách hàng sử dụng dịch vụ 3G ngày càng tăng , không những tại các khu vực thành phố nội thị mà còn ở các khu vực ngoại thành Ngoài ra nhiều khu vực tại các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh

và các khu công nghiệp v.v… nơi có số lượng khách hàng sử dụng dịch vụ 3G lớn, các trạm 3G tại các khu vực này xuất hiện hiện tượng nghẽn bao gồm nghẽn công suất, nghẽn code v.v.… dẫn đến lượng dịch vụ 3G cung cấp cho khách hàng suy giảm Ngoài ra, do số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ 3G trên một trạm/cell lớn dẫn đến bán kích phủ sóng của trạm/cell bị co lại nên xuất hiện các vùng lõm, vùng sóng yếu nằm giữa các trạm cạnh nhau, mức thu Indoor suy giảm mặc dù các nhà mạng đã bổ sung lắp đặt thêm rất nhiều trạm mới Để giải quyết được các vấn đề trên (lưu lượng và vùng phủ sóng), có những giải pháp sau đây:

- Nâng cấp cấu hình hoặc triển khai lắp đặt bổ sung thêm các trạm 3G mới tại những khu vực có lưu lượng cao để tăng dung lượng phục vụ đồng thời lắp đặt

bổ xung thêm các trạm 3G hoặc giải pháp sector kéo dài, Cell-Fi, Reapeater… vào những vùng lõm sóng yếu để đảm bảo vùng phủ sóng cho khách hàng

- Sử dụng công nghệ DC-HSDPA/HSUPA để tăng tốc độ download/upload dữ liệu DC-HSDPA tốc độ download dữ liệu có thể lên tới 42Mbps

- Refarming U900 nghĩa là tái sử dụng lại dải tần số 900 MHz để triển khai các dịch vụ cho 3G

Do thời gian để thực hiện có hạn nên luận văn chỉ tập trung đi vào nghiên cứu giải pháp và các kịch bản Refarming UMTS 900MHz và ứng dụng triển khai thực tế UMTS 900 tại khu vực Đông Anh – Mê Linh – Sóc Sơn

Trang 32

2.1 Giải pháp nâng cấp cấu hình cho Node B và Sector kéo dài

2.1.1 Giải pháp nâng cấp cấu hình

Thông thường các BTS/NodeB đều được triển khai lắp đặt theo cấu hình 3 - sector/site bằng việc sử dụng các anten định hướng (directional antenna) với góc của mỗi sector là 120 độ Cấu hình này về mặt cơ bản có thể triển khai cho bất kỳ khu vực nào với khả năng cung cấp sự cân bằng giữa vùng phủ và dung lượng phục

vụ Tuy nhiên, đối với khu vực có lưu lượng lớn, địa hình nhà cửa dày đặc (suy hao thâm nhập lớn) ta có thể triển khai theo cấu hình 6-sector với mỗi sector 60 độ 3dB gain được tăng thêm do lobe chính trong antenna pattern nhỏ hơn Do vậy, ngoài việc tăng được dung lượng phục vụ giải quyết được các vấn đề hiện tại nghẽn công suất và nghẽn code khi lưu lượng tại một trạm với 3-sector như hiện tại tăng cao đồng thời có thể tăng thêm vùng phủ theo chiều rộng lên tới 30%

Hình 2.1 Sơ đồ kết nối 6-sector của Node B

2.1.2 Giải pháp sector kéo dài

Hiện nay, tại các thành phố lớn, thị trấn/thị xã và các khu công nghiệp – nơi có

số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ 3G cao, xuất hiện nhiều vùng lõm nằm xen kẽ giữa các trạm có số lượng thuê bao 3G cao (ngoài các vùng lõm, vùng sóng yếu do chưa có trạm 3G hay do cách xa các trạm 3G hiện có hoặc nằm trong các nhà xưởng

bị che chắn) do đặc tính bán kính cell auto-dynamic của hệ thống 3G tự động giảm khi thuê bao 3G tăng

Trang 33

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối Node B phân tán 3900 của Huawei

Để tăng vùng phủ sóng cho các vùng xen kẽ này ta thực hiện giải pháp kéo dài sector từ 1 trạm lân cận nào đó để phủ sóng bổ sung cho vùng lõm Với thiết bị 3G

sử dụng hệ thống Node B phân tán (distributed NodeB), cho phép RRU (Remote radio unit) của các Node B phân tán kéo dài ra xa khỏi phần BBU (Baseband Unit) của tram lên tới vài chục km bằng cách kéo dài sợi quang CPRI (Common Protocol Radio Interface) Khoảng cách kéo dài cho phép giũa RRU và Baseband phụ thuộc vào module SFP sử dụng tại 2 đầu RRU và Baseband (Module trên Card WBBP trên NodeB) Với module như hiện tại sử dụng loại eSFP: 850nm/multimode và sợi quang đa mode để kết nối cho giao diện CPRI giữa phần baseband (NodeB) và RRU/Antenna của các thiết bị NodeB Huawei trên mạng Vinaphone, cho phép kéo dài RRU ra xa trạm gốc được 500m Để tăng khoảng cách kéo dài giữa phần Baseband (NodeB) và RRU & antenna có thể sử dụng các eSFP module với sợi

quang đơn mode tại các bước sóng 1310nm hay 1550nm lên tới hàng chục km

Hình 2.3 Minh họa triển khai mô hinh hình sector kéo dài

Trang 34

RRU (Remote radio unit) và anten của trạm 1 – khu vực 1 (zone I) được kéo dài, lắp đặt để phủ sóng xen kẽ bổ sung vùng lõm (zone II) giữa vùng zone III và zone I Với tính năng, licence thiết bị node B của nhà cung cấp Huawei cho phép:

- Mỗi NodeB cấu hình được tối đa 6-sector (6x4 = 24 cells) và do đó cho phép

từ 1 trạm 3G gốc mở rộng /kéo dài tối đa được thêm 3RRU tạo nên 3 vùng phủ sóng bổ sung mới với mỗi vùng tương đương 1 sector Mỗi sector kéo dài tạo ra các cell mới, khai báo được tối đa 3 cell/sector

- Khoảng cách kéo dài phụ thuộc vào module eSFP được sử dụng tại RRU và BBU (Baseband Unit) Với eSFP sử dụng CPRI (Common Protocol Radio Interface) đa mode bước sóng 850nm cho phép kéo dài tối đa 0,5km Sử dụng eSFP với công suất lớn hơn và sợi quang đơn mode cho phép khoảng cách kéo dài lên tới hàng chục km

- Anten sử dụng để phủ sóng bổ sung: có thể sử dụng anten định hướng hoặc omi anten tùy thuộc vào vùng cần phủ sóng bổ sung

Ưu điểm và nhược điểm của phương án kéo dài sector:

- Ưu điểm:

+ Cơ động, dễ dàng triển khai có lắp đặt vào những vị trí phủ sóng bổ sung mong muốn Các RRU/anten kéo dài chỉ cần để gá hoặc treo trên các nóc nhà hay các cột nhỏ tại các khu vực cần bổ sung vùng phủ sóng

+ Không cần phải xây dựng cơ sở hạ tầng như cột, nhà trạm, điều hòa… để đặt trạm và các thiết bị đi kèm Nên có thể sử dụng anten ngụy trang để triển khai tại các điểm đen khi không thỏa thuận được vị trí lắp đặt với dân chúng

+ Về mặt kinh tế: Chi phí triển khai với cấu hình tương đương với một trạm mới 03 sector thấp hơn rất nhiều khi lắp đặt 1 trạm gốc cấu hình tương tự (do chi phí mua thêm 3RRU + chi phí thuê vị trí lắp đặt 1RRU

và anten/tháng < chi phí mua 1 trạm mới + chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng cho 1 trạm mới + chi phí thuê CSHT/tháng)

Trang 35

+ Đối với khu vực khép kín trong các nhà xưởng của các khu công nghiệp thì chi phí triển khai sector kéo dài tiết kiệm kinh tế cũng như thời gian triển khai hơn rất nhiều so với việc lắp đặt hệ thống inbulding Các khu công nghiệp (KCN) hiện đang triển khai sector kéo dài: KCN Sam Sung Bắc Ninh, KCN Foxconn Bắc Ninh, KCN Sam Sung Thái Nguyên…

- Nhược điểm: Phải trang bị thêm các khối nguồn 48V DC độc lập cho các RRU

2.2 Giải pháp Refarming UMTS900

2.2.1 Tổng quan về Refarming

2.2.1.1 Khái niệm Refarming

Refarming là một chiến lược mà các nhà khai thác viễn thông tái sử dụng lại tài nguyên tần số để triển khai công nghệ mạng vô tuyến mới nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng phổ tần số và tốc độ dữ liệu Do đó Refarming 900MHz là dành riêng 5MHz của băng tần GSM 900MHz để triển khai UMTS 900MHz

Ngày 27/7/2009, tất cả 27 bộ trưởng viễn thông liên minh Châu Âu đã đồng thuận thống nhất triển khai Refarming UMTS 900MHz theo đó tất cả các nước thành viên được yêu cầu triển khai trong thời hạn 6 tháng Các nhà khai thác viễn thông với tài nguyên phổ 900MHz được cấp phép có thể tiến hành các dự án Refarming ở băng tần 900MHz

2.2.1.2 Lợi ích Refarming trên băng tần 900MHz

Hiện nay các thiết bị hoạt động trên băng 900MHz được sử dụng rộng rãi Các thống kê chỉ ra rằng tính đến cuối năm 2008 có khoảng 80% các thiết bị vô tuyến hoạt động trên băng 900MHz Cuối năm 2009, nhiều nhà cung cấp thiết bị đã bị hết hạn cấp phép GSM 900 do vậy họ cần tiến hành gia hạn cấp phép Tháng 7/2009, liên minh Châu Âu – EU đã thống nhất là băng GSM 900 có thể được sử dụng cho UMTS Do đó, một số nhà khai thác mạng có thể triển khai mạng UMTS mà không cần mua giấy phép sử dụng UMTS

Trang 36

2.2.1.3 Lợi ích vùng phủ của UMTS 900

Bên cạnh những thuận lợi nêu trên, so với băng tần 2100MHz, băng tần 900MHz thích hợp với môi trường vô tuyến hơn: khi truyền trong không gian tự do, suy hao băng tần 900MHz bé hơn 7dB so với băng tần 2100MHz; so với GSM thì UMTS có hiệu quả tần số cao hơn, độ nhậy cao hơn và có vùng phủ rộng hơn nhờ công nghệ trải phổ Hình 2.4 dưới đây so sánh vùng phủ của UMTS 900, UMTS

2100, GSM 900 và DCS 1800 Trong hình chỉ ra với vùng phủ tương đương UMTS

2100 chỉ cần 30% số trạm UMTS 900 Do đó giảm được chi phí xây dựng trạm, cải thiện hiệu năng mạng So với U 2100, bán kính vùng phủ HSPA của U 900 cũng tăng 70% do đó vùng dịch vụ HSPA được mở rộng làm sở cứ quan trọng để triển khai UMTS 900 cho vùng nông thôn Cùng vùng phủ tương đương GSM 900, UMTS đảm bảo tốc độ dữ liệu cao trên 1Mbit/s

Hình 2.4 So sánh vùng phủ của các loại mạng di động Một ưu điểm quan trọng khác của UMTS 900 đó là: khả năng phủ tốt hơn nhiều so với UMTS 2100 Ưu điểm này xuất phát từ đặc mô hình truyền sóng Indoor và suy hao thâm nhập: băng tần 2100MHz có tần số cao hơn và suy hao thâm nhập ít hơn nhưng khả năng tán xạ của băng tần 2100MHz lại rất kém do vậy

Trang 37

suy hao thâm nhập tổng cộng sẽ cao hơn băng 900MHz Số liệu thống kê đo kiểm chỉ ra rằng, mức suy hao thâm nhập của băng tần 900MHz thấp hơn 3dB so với băng tần 2100MHz Đặc biệt môi trường truyền sóng đường phố, suy hao thâm nhập của băng tần 900MHz thấp hơn 12dB so với băng tần 2100MHz Trong môi trường đô thị (urban), suy hao thâm nhập của băng tần 900MHz thấp hơn 20dB so với băng tần 2100MHz Do vậy, trong kịch bản phủ vùng đô thị UMTS 900 cho vùng phủ indoor cho chất lượng tốt hơn nhiều so với UMTS 2100

Hình 2.5 So sánh suy hao thâm nhập giữa UMTS 900 và UMTS 2100

2.2.1.4 Lợi ích dung lƣợng của UMTS 900

Với cùng băng thông, UMTS có hiệu quả sử dụng tần số tốt hơn, cho dung lượng cao hơn so với GSM Ngoài ra ở góc độ dung lượng, UMTS 900 cũng vượt trội so với UMTS 2100 Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng trong các môi trường ít can nhiễu (noise & inteference limited) chẳng hạn như indoor hoặc vùng nông thôn, UMTS 900 cũng cho tốc độ throughput và dung lượng cao hơn UMTS 2100 Hình 2.6 dưới đây so sánh tốc độ throughput đỉnh giữa UMTS 900 và UMTS 2100 trong kịch bản phủ sóng indoor hay khu vực mật độ dân cư đông đúc

Trang 38

Hình 2.6 So sánh thông lượng đỉnh giữa UMTS 900 và UMTS 2100 trong khu vực

đông dân cư

Tỉ lệ người dùng Indoor càng lớn, lợi ích về dung lượng của UMTS 900 càng

rõ rệt Trong kịch bản vùng đồng bằng, UMTS 900 làm gia tăng mức thu ở vùng biên cell (edge cell) cải thiện SINR Hình 2.7 dưới đây minh họa so sánh dung lượng giữa UMTS900 và UMTS2100 trong kịch bản vùng nông thôn

Hình 2.7 So sánh thông lượng throughput cell giữa UMTS 900 và UMTS 2100

vùng nông thôn Bảng 2.1 dưới đây liệt kê tốc độ của UMTS 900 và UMTS 2100 với các loại

MS hỗ trợ HSPA khác nhau

Trang 39

Bảng 2.1 Tốc độ (Kbps) so sánh giữa UMTS 900 và UMTS 2100 vùng nông thôn Đối chiếu bảng và hình trên ta có thể thấy thông lượng tỉ lệ thuận với SINR: SINR càng cao thì thông lượng (throughput) càng cao Trong môi trường ít tiếng ồn (noise limited), SINR của băng 900MHz lớn hơn băng 2100MHz, do đó dung lượng cell của UMTS 900 lớn hơn của UMTS 2100 Tuy nhiên trong môi trường ít nhiễu,

độ lợi đem lại từ yếu tố vùng phủ giảm tỉ lệ thuận với sự gia tăng của nhiễu Nghĩa

là nhiễu của cell do cell lân cận phụ thuộc vào công suất phát của cell lân cận, khoảng cách với cell lân cận, tải của cell lân cận Tất cả các yếu tố đó sẽ ảnh hưởng đến dung lượng của cell UMTS 900 và UMTS 2100 theo cùng nguyên tắc Do đó ở góc độ đơn lẻ, dung lượng của UMTS 900 và UMTS 2100 là tương đương nhau

2.2.1.5 Thiết bị đầu cuối hỗ trợ UMTS 900

Hiện nay quy mô sản xuất thiết bị đầu cuối hỗ trợ UMTS 900 đã định hình vững chắc Tính đến tháng 4/2010, số lượng đầu cuối hỗ trợ UMTS 900 đạt 321 chủng loại Dự kiến năm 2015, tỉ lệ thâm nhập thị trường đầu cuối hỗ trợ UMTS

Trang 40

Hình 2.8 Hiệu ứng Near-far khi các trạm phân tách

2.2.2.2 Trường hợp trạm GU900 cùng vị trí (co-site)

Trường hợp trạm GU 900 cùng vị trí (co-located) có những ưu điểm: chi phí xây dựng trạm mới giảm do tận dụng được hạ tầng trạm cũ; vùng phủ của UMTS có thể chồng lấp với vùng phủ GSM bằng cách điều chỉnh mức công suất Trường hợp

sử dụng antenna riêng, có thể tối ưu vùng phủ sóng của cả 2 hệ thống bằng cách điều chỉnh góc Tilt hoặc góc hướng Azimuth Tuy vậy, trạm GU900 cùng vị trí cũng có những nhược điểm: So với trường hợp trạm UMTS phân tách, trạm GU 900 co-located cần nhiều thiết bị UMTS Do đó ở giai đoạn đầu, một phần thiết đầu tư thiết bị sẽ lãng phí khi nhu cầu dịch vụ UMTS chưa rộng rãi Hình 2.9 dưới đây minh họa can nhiễu cho trường hợp trạm GU cùng vị trí

Hình 2.9 Can nhiễu trong trường hợp trạm GU cùng vị trí Đối với thiết bị SRAN, module RF có thể hỗ trợ đồng thời GSM và UMTS bằng cách kích hoạt license phần mềm do vậy sẽ giảm đáng kể chi phí phần cứng

Định dạng
Số trang	102
Dung lượng	4,34 MB