Quy hoạch mạng 4g LTE và áp dụng cho thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ QUỲNH VÂN QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE VÀ ÁP DỤNG CHO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội -Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ QUỲNH VÂN QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE VÀ ÁP DỤNG CHO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.PHẠM HUY HOÀNG Hà Nội -Năm 2015 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .3 LỜI CẢM ƠN .4 DANH MỤC THUẬT NGỮ, VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 11 Lý chọn đề tài .11 Mục đích nghiên cứu .12 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 13 Các nội dung chính, đóng góp mới 13 Phương pháp thực hiện 13 Bố cục đề tài .13 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G 15 1.1 Mạng thông tin di động hiện 15 1.1.1 Lịch sử phát triển 15 1.1.2 Ưu nhược điểm mạng thông tin di động hiện .16 Tổng quan mạng 4G 17 1.2.1 Thế nào là mạng 4G 17 1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật cho một hệ thống 4G 19 1.2.3 4G - mạng toàn IP, vượt trội so với 3G 20 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G LTE 23 2.1 Giới thiệu công nghệ LTE 23 2.2 Cấu trúc mạng LTE 24 2.2.1 Mạng lõi Evolved Packet Core (EPC) 25 2.2.2 Mạng truy nhập E-UTRAN 26 2.3 Giao thức LTE 27 2.3.1 Giao thức mặt phẳng người dùng .27 Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh 2.3.2 Các giao thức điều khiển 29 2.4 Các kỹ thuật sử dụng LTE 30 2.4.1 Kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM .30 2.4.2 Kỹ thuật SC-FDMA 40 2.4.3 Kỹ thuật MIMO 42 CHƯƠNG III: LÝ THUYẾT QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE .46 3.1 Giới thiệu quy hoạch mạng vô tuyến 46 3.1.1 Nguyên lý chung 46 3.1.2 Một số đặc điểm cần lưu ý quy hoạch mạng 47 3.2 Quy hoạch định cỡ mạng 50 3.2.1 Định cỡ mạng truy nhập LTE 50 3.2.2 Tiến trình định cỡ LTE .52 3.3 Quy hoạch vùng phủ .54 3.3.1 Quỹ đường truyền 55 3.3.1.1 Tính toán quỹ đường lên (UL) 55 3.3.1.2 Tính toán quỹ đường xuống (DL) 57 3.3.2 Các mô hình truyền sóng 58 3.3.2.1 Mô hình Hata-Okumura .59 3.3.2.2 Mô hình Walfish-Ikegami 60 3.3.3 Tính bán kính Cell diện tích vùng phủ 62 3.4 Quy hoạch dung lượng 63 CHƯƠNG IV: QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE CHO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 68 4.1 Hiện trạng mạng thông tin di động thành phố Hồ Chí Minh 68 4.2 Quy hoạch mạng 4G LTE cho Thành phố Hồ Chí Minh .69 KẾT LUẬN .74 Kết đạt 74 Đề xuất cho tương lai 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sĩ “Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh”, chuyên ngành Công nghệ thông tin công trình cá nhân dưới sự hướng dẫn TS Phạm Huy Hoàng Các nội dung nghiên cứu kết trình bày luận văn là trung thực rõ ràng Các tài liệu tham khảo, nội dung trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Ngày 10 tháng 09 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Quỳnh Vân Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới TS Phạm Huy Hoàng, người tận tình hướng dẫn em suốt trình thực hiện luận văn này Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới quý thầy cô viện Công nghệ thông tin truyền thông, viện Đào tạo sau đại học truyền dạy kiến thức quý báu khoá học Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè, quan công tác giúp đỡ em trình thực hiện luận văn này Hà Nội, ngày 10 tháng 09 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Quỳnh Vân Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh DANH MỤC THUẬT NGỮ, VIẾT TẮT Ký hiệu 3G Nghĩa Từ viết tắt Hệ thống thông tin di động thế Third Generation Cellular hệ thứ ba 4G Hệ thống thông tin di động thế Four Generation Cellular hệ thứ tư 3GPP Third Generation Patnership Dự án hợp tác thế hệ Project BW Band Width Băng thông CP Cycle Prefix Tiền tố lặp DL Downlink Hướng xuống E- UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến cải Access tiến EPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói eNodeB Enhance NodeB NodeB cải tiến FDD FrequencyDivision Ghép kênh phân chia theo tần số Frequency Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần Access số GSM Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu GERAN GSM/EDGE Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến Network GSM/EDGE GI Guard Interval Khoảng bảo vệ HSDPA High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xuống Access tốc độ cao High Speed OFDM Packet Truy cập gói OFDM tốc độ cao FDMA HSOPA Access HSS Home Subscriber Server Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Quản lý thuê bao Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh ITU International Telecommunication Đơn vị viễn thông quốc tế Union IP Internet Protocol Giao thức internet ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu liên ký tự IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier ngược LTE Long Term Evolution Tiến hóa dài hạn MS Mobile Station Trạm di động MIMO Multi Input Multi Output Đa ngõ vào đa ngõ MME Mobility Management Entity Quản lý tính di động MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập trung bình Đa người dùng - Đa ngõ vào đa MU- MIMO Multi User - MIMO ngõ MCS Modulation Coding Scheme Kỹ thuật mã hóa và điều chế OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần Multiple số trực giao Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo Multiple Access tần số trực giao Peak-to-Average PowerRatio Tỷ số công suất đỉnh công OFDMA PAPR suất PCRF Policyand Charging Rules Function QoS Quality of Services Chất lượng dịch vụ RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RB Resource Block Khối tài nguyên RE Resource Element Thành phần tài nguyên RS Reference Signal Tín hiệu tham khảo RSRP Reference Signal Receive Công suất thu tín hiệu tham Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Power khảo SDR Software - Defined Radio Phần mềm nhận dạng vô tuyến SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu SC- FDMA Single Carrier Frequency Division Đa truy cập phân chia theo tần multiple Access số trực giao đơn sóng mang SAE System Architecture Enhance Cấu trúc hệ thống tăng cường SU- MIMO Single User Multi Input Multi - Đơn user Đa ngõ vào đa ngõ Output TDD Time Division Duplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian UMB Ultra Mobile Broadband Di động băng rộng mở rộng UL Uplink Đường lên UTRAN UTMS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến mặt Networks đất Universal Telecommunication Hệ thống thông tin di động UMTS Mobile UE System User Equipment Thiết bị người dùng (Di động) VoIP Voice IP Thoại sử dụng IP WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy cập phân chia theo mã Access băng rộng Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền .38 Bảng 3.1 : Các giá trị K sử dụng cho tính toán vùng phủ sóng 63 Bảng 3.2 : Tốc độ bit đỉnh tương ứng với tốc độ mã hóa và băng thông 64 Bảng 3.3 : Giá trị băng thông cấu hình tương ứng với băng thông kênh truyền 66 Bảng 4.1 : Các thông số kỹ thuật để tính toán quỹ đường truyền lên .70 Bảng 4.2 : Các thông số kỹ thuật để tính toán quỹ đường truyền xuống 71 Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh  Lrts: nhiễu xạ mái nhà - phố tổn hao tán xạ  Lmsd: tổn hao vật che chắn  Tổn hao không gian tự Lf xác định: Lf = 32,4 +20lgr + 20lgfc (dB)  Nhiễu xạ mái nhà - phố tổn hao phân tán tính sau: Lrts = (-16,7) -10lgW + 10lgfc + 20lg∆hm + Lori(φ)(dB) Trong đó:  W: độ rộng phố (m)  ∆hm= hr - hm (m)  hr : độ cao trung bình nhà  hm : độ cao MS  hb : độ cao BS Trong đó: φ là góc đến so với trục phố  Tổn hao vật che chắn: Lmsd = Lbsh + ka + kdlgr + kflgfc - 9lgb Trong đó: b: khoảng cách tòa nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (m) Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 61 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Vì vậy, Lp tính theo hai công thức sau:  Với trường hợp tia nhìn thẳng (LOS): Lp = 42,6 + 26lgr + 20lgfc  Với trường hợp tia không nhìn thẳng (NLOS): Lp = 32,4 + 20lgr + 20lgfc + Lrts + Lmsd  Dải thông số cho mô hình Walfisch-Ikegami phải thỏa mãn: 800 ≤ fc ≤ 2000 MHz; ≤ hb ≤ 50 m; ≤ hm ≤ m; 0,02 ≤ r ≤ km Có thể sử dụng giá trị mặc định sau cho mô hình: b = 20 ÷ 50m; W = b/2; φ = b/2 Nóc nhà = m cho nóc nhà có độ cao m cho nhà phẳng hr = *(số tầng) + nhà 3.3.3 Tính bán kính Cell diện tích vùng phủ Trước tiên, dựa vào tham số quỹ đường truyền để xác định suy hao đường truyền tối đa cho phép Khi đó, dễ dàng tính bán kính cell nếu biết mô hình truyền sóng áp dụng với môi trường khảo sát (Lmax = Lp) Suy công thức tính bán kính cell sau: Rcell = 10(Lp - L)/X LP = L' + X *lgR  Mô hình Hata-Okumura : L' = A + Blgfc - 13,82lghb - a(hm) + Lother X = (44,9 - 6,55lghb)  Mô hình Walfisch-Ikegami : - NON-LOS : L' = 32,4 +20lgfc + Lbsh + ka + kflgfc - 9lgb + Lrts Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 62 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh X = ( 20+kd) - LOS : L' = 42.6 + 20lgfc ; X= 26 Sau tính kích thước cell, dễ dàng tính diện tích vùng phủ với ý diện tích vùng phủ phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn trạm gốc Diện tích vùng phủ đối với một cell có cấu trúc lục giác tính sau: S = K r2 Trong đó: S là diện tích vùng phủ  r bán kính cực đại cell  K số Bảng 3.1 : Các giá trị K sử dụng cho tính toán vùng phủ sóng 3.4 Quy hoạch dung lượng Dung lượng lý thuyết mạng bị giới hạn số eNodeB đặt mạng Dung lượng mạng bị ảnh hưởng yếu tố mức can nhiễu, thực thi lập biểu, kỹ thuật mã hóa và điều chế cung cấp Sau là các công thức dùng để tính số eNodeB tính khía cạnh dung lượng Số eNodeB = Toàn bộ tốc độ liệu (overalldatarate) Dung lượng site(site capacity) Trong đó site capacity là bội số thông lượng cell (cell throughput), tùy thuộc vào cấu hình cell site  Tính toán cell throughput - Để tính toán cell throughput trước tiên ta xét tốc độ bit đỉnh (peak bit rate) Tương ứng với mức MCS (điều chế mã hóa) với có kết hợp Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 63 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh MIMO hay không tạo tốc độ bit đỉnh khác Tốc độ bit đỉnh tính theo công thức sau: Tốc độ bit đỉnh = Số bit Số ký tự subframe × Số sóng mang × Hz 1ms Đối với loại điều chế khác mang số bit ký tự khác nhau.QPSK mang bit/ký tự, 16QAM mang 4bit/ký tự 64QAM mang 6bit/ký tự.2x2 MIMO gấp đôi tốc độ bit đỉnh QPSK ½ (tốc độ mã hóa ½) mang 1bps/Hz,với 64QAM không sử dụng tốc độ mã hóa với 2x2 MIMO mang 12bps/Hz.Mỗi băng thông định có số sóng mang tương ứng cho băng thông: 72 sóng mang đối với 1.4 MHz, 180 đối với 3MHz, và đối với băng thông 5MHz, 15MHz, 20MHz tương ứng 300, 600 1200 sóng mang Tốc độ đỉnh lý thuyết cao xấp xỉ 170 Mbps sử dụng 64QAM, 2x2 MIMO Nếu sử dụng 4x4 MIMO, tốc độ đỉnh gấp đôi là 340 Mbps Số ký tự subframe thường 14 ký tự tương ứng với slot ký tự Bảng 3.2 : Tốc độ bit đỉnh tương ứng với tốc độ mã hóa và băng thông MCS Kỹ thuật Tốc độ bit đỉnh sóng mang / băng thông anten sử 72/1.4 180/3.0 300/5.0 600/10 1200/20 dụng MHz MHz MHz MHz MHz Dòng đơn 0.9 2.2 3.6 7.2 14.4 16QAM1/2 Dòng đơn 1.7 4.3 7.2 14.4 28.8 16QAM3/4 Dòng đơn 2.6 6.5 10.8 21.6 43.2 64QAM3/4 Dòng đơn 3.9 9.7 16.2 32.4 64.8 64QAM4/4 Dòng đơn 5.2 13.0 21.6 43.2 86.4 64QAM3/4 2x2 7.8 19.4 32.4 64.8 129.6 10.4 25.9 43.2 86.4 172.8 QPSK1/2 MIMO 64QAM4/4 2x2 MIMO Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 64 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Tương ứng với MCS tốc độ bit đỉnh mức SINR, ta xét điều kiện kênh truyền AWGN nên SNR dùng thay cho SINR, tốc độ bit đỉnh xem dung lượng kênh Dựa vào công thức dung lượng kênh Shannon: C1 = BW1 log2(1+SNR) Ta suy SNR : SNR = 2(C1/BW1)-1 (lần) Trong đó BW1 là băng thông hệ thống (chẳng hạn MHz, 3MHz…20MHz)  Từ SNR tìm ta tính thông lượng cell (cell throughput) qua công thức sau: C = F BW log2(1+SNR) Trong đó BW là băng thông cấu hình chiếm 90% băng thông kênh truyền đối với băng thông kênh truyền từ 3-20 MHz Đối với băng thông kênh truyền MHz, băng thông truyền chiếm 77% băng thông kênh truyền Vì vậy triển khai kênh truyền MHz, hiệu suất sử dụng phổ thấp so với băng thông 3MHz Băng thông cấu hình tính theo công thức sau: Trong đó:  Nsc: số sóng mang một khối tài nguyên (RB), Nsc = 12  Ns: số ký tự OFDM một subframe Thông thường 14 ký tự nếu sử dụng CP thông thường  Nrb: số khối tài nguyên (RB) tương ứng với băng thông hệ thống (băng thông kênh truyền) Chẳng hạn đối với băng thông kênh truyền MHz có RB phát Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 65 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Hình 3.5 Quan hệ băng thông kênh truyền và băng thông cấu hình Bảng 3.3.Giá trị băng thông cấu hình tương ứng với băng thông kênh truyền Băng thông kênh truyền Số RB định cho băng Băng thông cấu hình (MHz) thông kênh truyền 08 15 25 10 50 15 75 13 20 100 18 F hệ số sửa lỗi, F tính toán theo công thức sau: Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 66 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Trong đó:  Tframe thời gian một frame Có giá trị 10 ms Mỗi frame bao gồm 10 subframe subframe có giá trị 1ms  Tcp tổng thời gian CP tất ký tự OFDM vòng một frame Chiều dài khoảng bảo vệ cho ký tự OFDM là 5.71 µs đối với CP ngắn và 16.67 µs đối với CP dài Mỗi frame bao gồm 10 subframe, subframe lại bao gồm slot mà slot bao gồm ký tự OFDM Do đó Tcp có giá trị 14x10x5.71 = 779.4 µs hay 14x10x16.67 = 33ms  Tính toán overalldatarate Overalldatarate tính toán theo công thức sau: Overalldatarate = Số user x Tốc độ bit đỉnh x Hế số OBF Trong đó :  Hệ số OBF (overbooking factor) số user trung bình có thể chia sẻ một đơn vị kênh truyền Đơn vị kênh truyền sử dụng quy hoạch mạng tốc độ bit đỉnh, trình bày Nếu giả sử 100% tải hệ số OBF tỷ số tốc độ đỉnh tốc độ trung bình (PAPR) Tuy nhiên điều không an toàn cho việc quy hoạch mạng với tải 100% thế hệ số utilisation sử dụng Hệ số utilisation này, hầu hết tất mạng nhỏ 85% để bảo đảm chất lượng dịch vụ (QoS) Hệ số OBFđược tính toán theo công thức sau: OBF = PAPR × Hệ số utilisation Sau tính toán số eNodeB theo vùng phủ số eNodeB theo dung lượng, ta tối ưu số eNodeB lại cách lấy số eNodeB lớn hai trường hợp Số eNodeB số eNodeB cuối cùng lắp đặt một vùng định sẵn Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 67 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh CHƯƠNG IV QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE CHO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 4.1 Hiện trạng mạng thông tin di động thành phố Hồ Chí Minh Đến năm 2013 địa bàn thành phố có doanh nghiệp cung cấp dịch vụ thông tin di động là Vinaphone, Mobiphone, Viettel, Vietnamobile, Gmobile Với đầy dủ loại dịch vụ điện thoại cố định, ADSL, FTTH, truyền số liệu, dịch vụ di động 2G, 3G Doanh thu ngành bưu chính, viễn thông thành phố 31.710 tỷ đồng năm 2013, chiếm khoảng 20% doanh thu toàn ngành nước, tăng trung bình 86,4%/ năm giai đoạn 2006-2010 Thuê bao điện thoại di động đạt mức đỉnh điểm vào năm 2011 với 18,8 triệu thuê bao dân số thành phố vào thời điểm 7,6 triệu người, gấp 2,47 lần so với quy mô dân số Đến năm 2013 số thuê bao điện thoại di động giảm xuống 14,8 triệu Số thuê bao di động giảm thời gian qua một phần bão hóa, đồng thời Nhà nước xử lý số thuê bao ảo Thuê bao điện thoại di động tăng bình quân 19,52%/năm giai đoạn 2009 – 2010, giảm bình quân 7,48%/năm giai đoạn 2011 – 2013 Thuê bao internet băng thông rộng hiện phát triển nhanh, băng thông rộng cố định và băng thông rộng di động, đặc biệt là băng thông rộng di động Tốc độ tăng trưởng thuê bao internet băng thông rộng cố định đạt bình quân 24,76%/năm giai đoạn 2009 – 2013, đạt 1,74 triệu thuê bao vào năm 2013 Thuê bao internet băng thông rộng di động tăng bình quân 251,8%/năm giai đoạn 2010 – 2013, đạt mức triệu thuê bao đến năm 2013 => Với sự đời thiết bị di động cầm tay điện thoại di động thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay,…, các sản phẩm nghe nhìn có độ phân giải cao internet TV…và sự gia tăng nhu cầu người dùng các ứng dụng mạng không dây nhu cầu băng thông cao truy nhập internet, nhu cầu chất lượng dịch vụ cung cấp tốt hơn, tốc độ cao hơn, tốc độ truy nhập Web, tải xuống tài nguyên mạng nhanh hơn… dẫn đến các nhà mạng phải nâng cao và phát triển Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 68 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh dịch vụ viễn thông không ngừng để đáp ứng nhu cầu người dùng ngày càng cao Đó là đích hướng tới công nghệ 4G 4.2 Quy hoạch mạng 4G LTE cho Thành phố Hồ Chí Minh Như lý thuyết nêu, để quy hoạch vùng phủ cho mạng LTE, ta cần thông số quỹ đường truyền, mô hình truyền sóng diện tích vùng cần phủ sóng, cụ thể TP.HCM với diện tích 2908.7 km2  Tính suy hao cực đại cho phép từ việc tính toán quỹ đường truyền Mô cách tính toán quỹ đường truyền LTE Nó bao gồm quỹ đường lên quỹ đường xuống Hiện tại, LTE công nghệ mới mẻ, thế thông số kỹ thuật để tính toán cho việc quy hoạch ít Người thực hiện đề tài tìm nhiều tài liệu tìm hai bảng thông số ví dụ quỹ đường lên quỹ đường xuống LTE Áp dụng công thức nêu chương 3, ta tính suy hao cực đại Việc tính toán quỹ đường truyền để suy tổn hao cực đại làm sở cho quy hoạch vùng phủ Quỹ đường truyền lên tính toán cho tốc độ 64 kbps, tương ứng với tốc độ có một số khối tài nguyên (RB) phát đi, và tương ứng với có băng thông định Chẳng hạn, đối với tốc độ 64 kbps đường lên có RBđược phát và tương ứng với là băng thông BW = 2x180 kHz = 3,6 MHz Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 69 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật để tính toán quỹ đường truyền lên Thông số dịch vụ Tốc độ số liệu (kbps) Rb 64 Băng thông hệ thống BW 0.36 Máy phát (đầu cuối di động) MS Công suất phát (dBm) Ptxm 24 Khuếch đại anten (dBi) Gm Tổn hao phi +bộ nối (dB) Lfm Suy hao thể MS Lbhay Lbody đường lên (dB) Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương (dBm) 24 EIRPm = PTxm+ Gm - Lfm - Lb Máy thu (BS) Hệ số tạp âm máy thu trạm NF 2,0 Dự trữ nhiễu (dB) Mi Tỷ số SNR yêu cầu (dB) SNRr -7 Khuếch đại anten (dBi) Gb 18 Tổn hao phi + bộ nối Lf Khuếch đại MHA (dB) GMHA Công suất tạp âm nhiệt đầu Ni = -118.407 vào máy thu (dBm) 30+10lgk+10lg290K+10lg(360KHz) Độ nhạy máy thu (dBm) Pmin = (N + I) (dBm) + SNRr gốc (dB) trạm gốc Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 70 -121.407 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Bảng 4.2 Các thông số kỹ thuật để tính toán quỹ đường truyền xuống Thông số dịch vụ Tốc độ số liệu (kbps) Rb 1000 Băng thông BW Eb/No 1.5 Công suất phát (dBm) Ptxb 46,0 Khuếch đại anten (dBi) Gb 18,0 Tổn hao phi + bộ nối Lfb 2,0 Công suất phát xạ đẳng hướng EIRPb = PTxb+ Gb - Lfb 62 Máy phát (trạm gốc) MS tương đương (dBm) Máy thu (đầu cuối di động)BS Hệ số tạp âm máy thu (dB ) NF 7,0 Dự trữ nhiễu (dB) Mi 3,0 Bổ sung nhiễu kênh điều Mcch 1,0 Tỷ số SNR yêu cầu (dB) SNRr -10 Khuếch đại anten (dBi) Gm Tổn hao phi đơ+bộ nối (d B) Lfm Suy hao thể (dB) Lb Công suất tạp âm N = Ni + NF -97.4273 khiển máy thu (dBm) Công suất tạp âm nhiệt Ni = 30+10lgk+10lg290K+10lg(9MHz) -104.427 đầu vào máy thu (dBm) Độ nhạy máy thu (dBm) Pmin = (N + I) (dBm) + SNRr Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 71 -103.427 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Hình 4.1 Quỹ đường truyền của LTE Áp dụng công thức từ chương 3, ta tính suy hao cực đại cho phép từ việc tính toán quỹ đường truyền sau: - Suy hao cực đại cho phép đường lên: 163.4 (dBm) - Suy hao cực đại cho phép đường xuống: 165.4 (dBm)  Tính bán kính cell và số trạm BS Các mô hình truyền sóng là điều kiện thứ hai để có sở tính toán vùng phủ Mô mô hình truyền sóng giúp ta nhập thông số để kết hợp với quỹ đường truyền tính toán vùng phủ Để áp dụng việc quy hoạch đối với TP HCM ta chọn môi trường Hata – Okumura, áp dụng cho thành phố lớn LTE có thể hoạt động tần số khác mạng tồn tại, thế ta giả thiết, tần số hoạt động LTE nằm dãy tần số hoạt động 3G 1950 Mhz Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 72 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh Độ cao anten có thể thay đổi, ta áp dụng chiều cao trung bình anten là 30m, độ cao MS là 1.5 m Đối với các nơi là trung tâm chiều cao anten có thể Ưu điểm mô là chương trình tính toán có sẵn, nếu có thông số nhập vào cho kết Hình 4.2 Quy hoạch vùng phủ cho thành phố Hồ Chí Minh Ở ta chọn K = 1.95 tương ứng với sector Kết tính số BS tổng số BS lớn hai trường hợp tính toán cho quỹ đường lên cho quỹ đường xuống Từ mô phỏng, áp dụng mô hình truyền sóng Hata – Okumura ta tính được: - Bán kính Cell tính theo tổn hao cực đại cho phép đường lên: 0,62 km - Bán kính Cell tính theo tổn hao cực đại cho phép đường xuống: 0,70 km => Để đảm bảo phủ sóng hết toàn thành phố ta chọn bán kính Cell 0.62 km - Từ mô ta tính số trạm BS cần lắp đặt: 2841 trạm Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 73 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh KẾT LUẬN Kết đạt Công nghệ LTE trở thành một công nghệ tương lai, tạo nhiều hội phát triển cho ngành viễn thông Trong bối cảnh hội nhập hiện nước ta, việc nắm bắt triển khai công nghệ mới hết sức cần thiết Luận văn này vào nghiên cứu công nghệ LTE, cách thức quy hoạch mạng thông tin di động sử dụng công nghệ LTE, thực hiện quy hoạch mạng LTE cho Thành phố Hồ Chí Minh Luận văn thực hiện nghiên cứu và hoàn thành vấn đề lý thuyết sau: - Lý thuyết hệ thống thông tin di động 4G LTE, lý thuyết quy hoạch mạng LTE - Phân tích yêu cầu nguyên tắc thực hiện quy hoạch mạng LTE ứng với đặc trưng, cấu trúc địa lý vùng cụ thể, đưa công thức tính toán dung lượng, vùng phủ và đánh giá chất lượng dịch vụ với các mô hình thực nghiệm - Từ vấn đề trên, luận văn tiến hành mô quy hoạch vùng phủ cho thành phố Hồ Chí Minh Hạn chế đề tài: Trong tính toán thực tế, thông số đưa phần mô dựa vào sách dựa dân số TP.HCM Một phần lớn tham số lấy theo giá trị điển hình mà không tìm thông số thực tế nhà mạng cung cấp Chưa có đồ truyền sóng thực tế Do vậy, kết thiết kế dừng mức định cỡ mạng sơ bộ Đề xuất cho tương lai - Hiệu chỉnh, tối ưu hóa mạng khu vực thuộc thành phố Hồ Chí Minh, 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 - Phải có đồ truyền sóng thực tế dự tính lưu lượng vùng Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 74 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng anh [1] Abdul Basit, Syed, Dimensioning of LTE Network,Helsinki University [2] Christian Mehlf uhrer, Martin Wrulich, Josep Colom Ikuno, Dagmar Bosanska, Markus Rupp, Simulating the Long term evolution physical , Institute of Communications and Radio-Frequency Engineering Vienna University of Technology;Gusshausstrasse 25/389, A-1040 Vienna, Austria [3] Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia Siemens Netwworks, Filand, LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access, John Wiley & Sons, Ltd [4] Lee, William C.Y (1989), Mobile Cellular Telrcommunication Systems, McGraw-Hill, New York Tiếng việt [1] Nguyễn Thị Hồng Doanh (2010), Quy hoạch mạng 4G LTE, Học viện Công nghệ bưu chính viễn thông [2] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng (2001), Thông tin di động thế hệ 3, Nhà xuất bưu điện [3] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng (2008), Lộ trình phát triển thông tin di động từ 3G lên 4G, Giáo trình học viện Công nghệ bưu chính viễn thông [4] Nguyễn Thị Thùy Dương (2011), Quy hoạch mạng 4G LTE, Trường đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh [5] Đinh Thế Sơn (2013), Tính toán vùng phủ cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ – LTE, Học viện Công nghệ bưu chính viễn thông [6] Vũ Đức Thọ (2001), Tính toán mạng thông tin di động số Cellular, Nhà xuất giáo dục Website www.Thongtincongnghe.com www.Vntelecom.org www.Tapchibcvt.gov.vn www.Tudiencongnghe.net Nguyễn Thị Quỳnh Vân - CB120123 75 Lớp: 12BCNTT2 ... lý chung, các điểm cần ý quy hoạch, định cỡ mạng, quy hoạch vùng phủ, quy hoạch dung lượng cho mạng LTE Chương 4: Quy hoạch mạng 4G LTE cho Thành phố Hồ Chí Minh Chương này trình bày... Nguyễn Thị Quy nh Vân - CB120123 Lớp: 12BCNTT2 Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành phố Hồ Chí Minh LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sĩ Quy hoạch mạng 4G LTE và áp dụng cho thành. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ QUỲNH VÂN QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE VÀ ÁP DỤNG CHO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG