PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG VÀ CHỈ TIÊU KỶ THUẬT CỦA MẠNG CELLULAR

đồ án tốt nghiệp PHNG THC HOT NG V CHỈ TIÊU KỶ THUẬT CỦA MẠNG CELLULAR 2.1: KHÁI NIỆM VỀ LƯU LƯỢNG: Lưu lượng thuê bao tính cơng thức: A = nT/3600 [Erlang ] Trong đó: n - Số trung bình gọi T - Thời gian trung bình gọi (s) A - Lưu lượng thông tỉntên nhười sử dụng Ví dụ: Số liệu thống kê cho biết mạng di động, n T thường có giá trị sau: N = 1: Trung bình có gọi T = 120s: Thời gian trung bình gọi 120giây Vậy lưu lượng người sử dụng là; A = (1x120)/3600 = 0,033 = 33m Erlang Như với 1000thuê bao số lưu lượng 33 Erlang Từ số sở giúp ta tính toán số kêng yêu cầu mạng tổ ong 2.1.1 Mức độ phục vụ GOS (Grade of Service): Để định bố trí trạm gốc, cần biết có thuê bao % gọi ứ nghẽn có cho phép %, gọi ứ nghẽn xác định chất lượng gọi mức độ phục vụ GOS Theo tính tốn thuê bao cần lưu lượng 0.033 Erlang chiếm kênh TCH khoảng 3,3% thời gian Vúi 30 thuờ bao thỡ nú Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp chiếm khoảng 100% thời gian kênh vô tuyến, điều dẫn đến ứ nghẽn mức độ cao chấp nhận Để giảm ứ nghẽn kênh tải phải có lưu lượng tăng sở lưulượng cần thiết Nghẽn chấp nhận hay GOS thường từ - 5% ta chọn 2% với mức GOS ta tính số kênh cần thiết theo bảng GOS 2.1.2 Dung lượng Traffic trung kế dung lượng thuê bao: Khái niệm trung kế GSM hiểu TS (Time Slot) dành cho kênh mang tiếng sốliệu TCH Các thuê bao thực gọi ấn định TS tức kênh định Nếu trung kế có 13 kênh hoạt động th bao di động sử dụng kênh mà rỗi Giả sử có 1000 thuê bao di động thuê bao cần dung lượng 33 m Erlang tải 100% thời gian 33 kênh điều quan trọng phải biết với lưu lượng Traffic để mang kênh ta sử dụng cấp phục vụ GOS 2% Bảng GOS cho tính lưu lượng (Erlang) theo số kênh (n) khác tốc độ dịch vụ ( khả ứ nghẽn gọi E) GOS khác Ví dụ: Số kênh n = 30 Nghẽn GOS= 2% Tra bảng ta lưu lượng N= 21,93 erlang Từ ta tính đươc dung lượng ( số lượng) thuê bao cần phục vụ Vì thuê bao di động cần lưu lượng A=0,033 Erlang Do với N= 21,93 phục vụ số thuê bao :  Hoµng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tèt nghiƯp S=N/A=N/0,033[th bao](*) Theo thí dụ thì: S=21,93/0,033=644 [th bao] Cơng thức (*) quan trọng, giúp ta tính số thuê bao cần phục vụ theo số kênh TCH cần thiết từ có phương hướng để định dung lượng cần mở rộng mạng 2.1.3 Hiệu sử dụng trung kế: Hiệu sử dụng trung kế hiệu suất sử dụng tối đa kênh mà không gây tắc nghẽn tối đa cho kênh Hiệu sử dụng trung kế tính theo cơng thức: H=N-N x E/n=N(1-E)/n Trong đó: N lưu lượng Traffic trung kế E nghẽn GOS thường chọn 2% n: số kênh TCH Hiệu sử dụng trung kế thể khả tối đa kênh Ví dụ với lưu lượng trung kế 21,93 erlang với 33 kênh kênh sử dụng 21,941/33= 56% thời gian Dưới bảng hiệu trung kế 6, 14, 22, 30, 38, 45 kênh Số kênh (n) Traffic(N) ứng với Hiệu sử dụng kênh (H) erlang=2% 2,28 0,37 14 2,20 0,57 Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp 22 14,90 0,66 30 21,93 0,71 38 29,17 0,75 45 35,61 0,78 Với bảng ta nhận thấy trung kế 45 kênh có hiệu sử dụng kênh gấp 2,1 lần trung kế kênh Như số kênh trung kế TCH lớn hiệu sử dụng trung kế cao 2.2 MẠNG TỔ ONG: 2.2.1 Các thông số: Cần phải dự đoán dung lượng cần thiết (lưu lượng phục vụ ) để đưa số kênh cần thiết thực theo yêu cầu chất lượng phục vụ Giả sử cần phải phục vụ 1000 thuê bao di động với tổng số 33 Erlang vùng định vị gồm cell với mức độ phục vụ GOS = 2% Và tổng số kênh cần thiết 60 kênh Bảng cho thấy lưu lượng phục vụ phân bố theo vùng ( cell ) sau: Cell Lưu lượng (%) Erlang Số kênh A 40 13,20 20 B 25 8,25 14 C 15 4,95 10 D 10 3,30 E 10 3,30 Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp Tng cell 100 33.00 60 Ta nhận thấy lưu lượng phục vụ phân chia không đồng cho vùng, tới vùng mật độ thấp số kênh TCH địi hỏi hơn, ngược lại với vùng mật độ cao số kênh TCH cần nhiều Đây sở quan trọng cho thiết kế mạng nhằm đáp ứng lưu lượng cần thiết cho vùng khảo sát Nghĩa dung lượng mạng tổ ong định cỡ phân bố lưu lượng số kênh cần thiết cho vùng 2.2.2 Lưu lượng kênh logic: Trong GSM tần số có kênh ghép, tức có kênh trường hợp đơn giản ( bỏi thực tế có nhiều tần số ) Trong kênh sử dụng cho thông tin quảng bá kênh lại sử dụng cho kênh tiếng số liệu TCH ( kênh lưu thông kênh cuối dàng cho thiết lập gọi SDCCH.) - Ở kênh TCH: Thời gian trung bình gọi 120 giây, thuê bao cần Traffic 0,033 Erlang gọi trung bình cao điểm là: A × 3600/T = 0.033 × 3600/120 = - Ở kênh SDCCH: Thời gian cho SDCCH 3s Cho có lần cập nhật vị trí thiết lập gọi kênh SDCCH sử dụng cho thuê bao di động vào cao điểm, lưu lượng SDCCH cho thuê bao di động là: ×3/3600 = 0,033 Erlang, có nghĩa 1/10 Traffic cho thuê bao di ng Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp Mt kờnh vật lý với 48 kênh SDCCH độc lập từ bảng Erlang với tỷ lệ nghẽn GOS = 2% ta tra bảng dung lượng 3,6271 Erlang Điều có nghĩa kênh SDCCH/8 phục vụ 3,6271/0,033 =1099 thuê bao mà để phục vụ 1099 thuê bao dung lượng kênh TCH cần thiết 36,271 Erlang, tra bảng tìm 45 kênh TCH Như sau sóng mang truyền có thêm kênh SDCCH cần thiết để thiết lập gọi Ta biết cấu trúc ghép kênh Radio Interface: Với tần số tương ứng với FU ( hay TRX ) dành TS0 TS1 cho kênh điều khiển, TS lại dành cho TCH Dưới bảng thống kê TCH, lưu lượng Erlang, số thuê bao phân bố FU ( TRX ) FU in Cell TCHs Channel 14 22 30 37 45 53 Erlang 2,94 8,20 14,9 21,93 28,3 35,6 43,1 Subcriber 89 248 451 664 1078 1306 857 2.2.3 Chất lượng phục vụ: Chất lượng phục vụ định nghĩa khả thiết lập kết cuối gọi cho thuê bao di động Bao gồm tỷ lệ rơi gọi, tỷ lệ rỗi kênh TCH, nghẽn Air Interface, Handover vấn đề truyền dẫn * Tỷ lệ rỗi TCH ( TCH Failure Rate): Tỷ lệ rỗi kênh TCH phụ thuộc vào yếu tố sau:  Hoµng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tèt nghiƯp - Tổng số kênh TCH khơng thể đạt đến trạm di động thủ tục thiết lập thông thường trạm di động chuyển từ kênh SDCCH sang TCH - Tổng số lần chuyển giao không thành công dẫn đến trạm di động quay lại kênh cũ gọi bị rơi - Tổng số gọi bị ngắt trạm di động đạt đến kênh TCH không liên quan đến thủ tục chuyển giao gọi bị ngắt ngun nhân nằm ngồi vùng bao phủ sóng, pin hết lượng, tắt nguồn * Tỷ lệ rơi gọi ( Droppled Call ): - Rơi gọi xảy chuyển giao không thành công - Rơi gọi xảy gặp lỗi kênh TCH - Tỷ lệ rơi gọi đo đạt airterface với thiết bị đo K1103 phần mềm xử lý AGLAE * Nghẽn Airinterface: - Nghẽn Airinterface xảy SDCCH trình thiết lạp gọi - Nghẽn Airinterface xảy TCH trình tiến hành gọi * Handover: - Tỷ lệ Handover thành công - Tỷ lệ Handover thất bại 2.2.4 Cu trỳc cỏc phn t mng: Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiÖp Đối với mạng di động tế bào mạt đất BTS coi thành phần chủ yếu mạng Do ta gọi BTS phần tử mạng GSM công việc thiết kế mạng sau tính tốn lưu lượng chất lượng phục vụ lập cấu hình cho đài trạm, tức BTS hay phần tử mạng * Lựa chọn vị trí đặt trạm: - Kết việc phân tích mơi trường địa lý việc đài BTS đề xuất phải đánh giá mối nguy hiểm phân tán thời gian Các mơi trường điển hình mà xảy phân tán thời gian: + Các vùng núi + Hồ ao với bờ dốc đứng hoăc xây dựng nhiều nhà cửa + Các thành phố nhiều đồi + Các nhà cao tầng Trong tất trường hợp hiệu số quãng đường tín hiệu thẳng phản xạ từ vật cản nói lớn cửa số cân (4,5 Km) nảy sinh vấn đề Có hai cách tránh tự phân tán thời gian có hại sau: - Đặt BTS gần tới vật phản xạ nhất, bảo đảm hiệu số quãng đường nằm giới hạn cân - Hướng anten tránh vật phản xạ BTS đặt xa vật phản xạ Anten phải có tỷ số hướng trước hướng cao * Các khái niệm v i trm: Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp - Site: Trm BTS sử dụng anten Omi BTS sử dụng anten secter - Cell:Ô tương ứng BTS, có nhiều tần số - TRX: Trạm thu phát bao gồm anten phát kết hợp - FU: Frame Unit tương ứng với tần số TRX Các Site gồm tối đa BTS Mỗi BTS có gồm từ đến nhiều FU (TRX) 2.2.5 LÝ THUYẾT MẠCH CELL - TẦN SỐ: Trên sở tính tốn lưu lượng cần phải vạch mẫu ô quy hoạch tần số không cho mạng ban đầu mà cho giai đoạn phát triển * Quy hoạch Cell: Omni Cell split phrase Cell split phrase - Omni cell: Cell tạo hình trịn người ta sử dụng anten đẳng hướng trường xạ hướng Cell Ô kiểu quy hoạch cho vùng có mật độ lưu lượng thấp - Cell split phase 0: Các cell tượng trưng hình lục giác, sử dụng cell cho site Site dùng anten sector hướng hướng tương ứng với với cell Góc phương vị anten phân cách 1200 Mỗi cell sử dụng anten phát 60 anten thu Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 ®å ¸n tèt nghiƯp phân tập 600 cho góc phương vị Quy hoạch cell kiểu cho vùng có mật độ cao - Cell split phase 1: Được phát triển từ phase cách đặt cell ban đầu Site sector Site chia nhỏ cell thnàh cell số cell tăng lên gấp lần cell ban đầu Phase1 dùng vùng có mật độ cao - Cellular Network: Mạng sử dụng nhiều cell, tuỳ thuộc vùng có mật cao hay thấp mà người ta lựa chọn kiểu Omni hay phase 0, phase 1, phase * Sử dụng lại tần số: Nguyên lý sở thiết kế hệ thống tổ ong mẫu gọi mẫu sử dụng lại tần số Sử dụng lại tần số sử dụng kênh vô tuyến vùng tần số mạng đủ phủ cho vùng địa lý khác nhau, vùng phải cách cự ly đủ lớn để nhiễu giao thoa đồng kênh C/I chấp nhận Mẫu sử dụng lại tần số ký hiệu N/M N vị trí đặt Site, M nhóm tần số Với R bán kính cell sử dụng lại tần số D khoảng cách hai cell sử dụng chung tần số, để hạn chế tỷ số C/I phải thoả mãn: D/R=(3m)1/2 G0 D0 E0 F0 A B C Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp Trong mng thụng tin di động có mẫu sử dụng lại tần số sau: * Mẫu 3/9 D = 5,2 R * Mẫu 4/12 D=6R * Mẫu 7/21 D = 7,9R Mạng GSM VSM sử dụng mẫu 4/12 - Mơ hình 3/9: sử dụng nhóm tần số mẫu sử dụng lại tần số đài - Mơ hình 4/12: sử dụng nhóm 12 tần số mẫu dụng lại số đài B1 E1 F1 E2 C1 B3 B2 C1 C3 C2 A1 C2 C3 C3 C2 A3 A2 D1 D1 C1 F1 Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp F3 F2 D3 D2 D3 D2 E2 E3 E3 MÔ HÌNH MẪU SỬ DỤNG LẠI TẦN SỐ 7/21 - Mơ hình 7/21: sử dụng nhóm 21 tần số mẫu dụng lại số đài C1 C3 C2 D1 D3 D2 B1 B3 B2 A1 A3 A2 C1 C3 C2 D1 D3 D2 B1 B3 B2 A1 A3 A2 C1 C3 C2 A1 Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp A3 A2 D1 D3 D2 B1 B3 B2 B2 B1 B3 C1 C1 C3 C2 C2 C3 B2 B1 B3 A1 A3 A2 D1 D3 D2 MƠ HÌNH MẪU SỬ DỤNG LẠI TẦN SỐ 4/12 A1 B1 B3 B2 A1  Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ ¸n tèt nghiÖp A2 A3 C1 A2 A3 B1 B1 C3 C2 A1 A3 A2 B2 B2 B3 B3 MẪU SỬ DỤNG LẠI TẦN SỐ 3/9 - Chỉ định kênh cho mẫu sử dụng lại tần số: Nguyên tắc định kênh cho mẫu sử dụng lại tần số tần số sóng mang vùng BTS phải khác µ sóng mang tần số trạm ( Site ) hay vị trí phải cách Nsóng mang Do băng tần GSM hạn trế nguyên tắc dẫn đến số sóng mang Cell hạn chế Cách phân bố sóng mang bảng đây: Bảng định kênh cho mơ hình 4/12: Nhóm kênh A B1 C1 D A B2 C2 D A B3 C3 D tần Các kênh 1 3 Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 10 11 đồ án tốt nghiệp 13 14 15 16 17 18 Nhận xét: Mẫu 4/12 sử dụng nhóm 12 tần số: A1, a2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3, D1, D2, D3 Trong phép sử dụng đài ( Site ): A, B, C, D Vậy theo mẫu sử dụng sóng mang Cell cách 12 sóng, cịn sóng vị trí cách sóng Ví dụ: Tần số 13 cel A1 cách 12 sóngư mang Tần số SiteA cách sóng mang - Khả áp dụng: + Mơ hình 3/9: Mơ hình có sóng mang dùng cell tương đối lớn, nhiên khoảng cách dải tần sóng mang nhỏ, khả nhiễu đồng kênh C/I, nhiễu kênh lân cận C/A cao Khả áp dụng cho vùng có mật độ máy di động cao, kích thước Cell nhỏ vùng phủ sóng dễ dàng tránh có nhiễu cho phađinh Mơ hình phù hợp phục vụ INDOOR cho khu cao tầng + Mơ hình 4/12: Mơ hình sử dụng cho vùng có mật độ trung bình có số kênh cell Nhiễu đồng kênh vấn đề lớn Với mơ hình kích thước Cell mở rộng phù hợp với vùng có mật độ trung bình nhà cao tầng Có thể phục vụ INDOOR INCAR + Mơ hình 7/21: Có thể phục vụ cho khu vực có mật độ thấp, số lượng kênh cell nhỏ Ta thấy loại có khoảng cách dải tần kênh lân cận kênh cell tương đối lớn Các cell đồng kênh nhiễu cách xa khơng có tượng nhiễu đồng kênh nhiễu lân cận, đảm bảo cht lng cỏc vựng Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp ph súng Do sử dụng khithunhỏ cell thích hợp với mật độ máydi động ngày tăng vùng phủ sóng khó có kích thước cell tương đối nhỏ - Dự đoán đường truyền C/I, C/A, C/R: Từ vị trí đặt BTS tiến hành khảo sát truyền dẫn vơ tuyến, cần dự đốn thông tin đồ Khi khảo sát cần sử dụng phương tiện phát sóng trễne ca giúp cho việc đo đạc vị tríkhác BTS Dự đốn truyền lan cơng việc khó khăn bị ảnh hưỡng nhiều yếu tố địa hình, tần số, độ cao anten thu phát Do thiết kế, dự đốn mức độ nhiễu, phản xạ, phađinh phải sử dụng thiết bị chuyên dụng, công thức lý thuyết số liệu đồ Tín hiệu đo đạc vùng địa hình khác nhau, cá mức khác nhà, xe ô tô Tất dự đoán cho việc truyền lan cách xác Dự đốn chưa xác mức độ lưu lượng phân bố, dẫn đến khả có ô tải, mức độ nghẽn không chấp nhận được, có lưu lương thấp khơng hiệu quả, điều đẫn đến yêu cầu mở rộng mạng Sự mở rộng mạng có ảnh hưỡng đến phần mạng hoạt động bình thường Nó nhiễu đồng kênh,chuyển giao khơng tốt Do q trình thiết kế công việc phức tạp Sau lắp đặt hệ thống phải kiểm tra yêu cầu đặt ra, đưa mạng vào khai thác  Hoµng Văn Khôi - Lớp KTTT5 - K40 ... nhận được, có lưu lương thấp khơng hiệu quả, điều đẫn đến u cầu mở rộng mạng Sự mở rộng mạng có ảnh hưỡng đến phần mạng hoạt động bình thường Nó nhiễu đồng kênh,chuyển giao khơng tốt Do q trình... kênh SDCCH sử dụng cho thuê bao di động vào cao điểm, lưu lượng SDCCH cho thuê bao di động là: ×3/3600 = 0,033 Erlang, có nghĩa 1/10 Traffic cho thuê bao di động  Hoàng Văn Khôi - Lớp KTTT5... Lớp KTTT5 - K40 đồ án tốt nghiệp i vi mng di động tế bào mạt đất BTS coi thành phần chủ yếu mạng Do ta gọi BTS phần tử mạng GSM công việc thiết kế mạng sau tính tốn lưu lượng chất lượng phục vụ