Thiết kế, quy hoạch mạng thông tin di động 4g vinaphone tại hưng yên

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG *** - Nguyễn Hải Nam THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – 2019 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG *** - Nguyễn Hải Nam THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH : MÃ SỐ : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN TIẾN BAN HÀ NỘI - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Hải Nam ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhấn đến thầy, PGS.TS Nguyễn Tiến Ban, hướng dẫn tận tình thầy suốt trình làm luận văn cho em nhiều kinh nghiệm kiến thức để giúp em hoàn thành tốt luận văn Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến thầy cơ, tồn thể cán bộ, giáo viên Khoa Đào tạo Sau đại học dạy em suốt thời gian học cao học nghiên cứu, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành luận văn thời gian quy định Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ động viên suốt q trình học tập hồn thành khóa học Do hạn chế thời gian thực hiện, kiến thức chun mơn thân nên khó tránh khỏi sai sót q trình thực luận văn, mong đóng góp thầy cơ, học viên quan tâm đến đề tài Chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Hải Nam iii MỤC LỤ LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G 1.1Giới thiệu công nghệ LTE, LTE Adva 1.2Mục tiêu thiết kế mạng di động 4G 1.2.1Tiềm 1.2.2Hiệu suất m 1.2.3Kiến trúc m 1.2.4Quản lý tài 1.3Các thông số lớp vật lý LTE Advanc 1.4Dịch vụ LTE Advanced 1.5Tình hình triển khai 4G Việt Nam 1.6Kết luận CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT TRONG MẠNG 4G 2.1Cấu trúc mạng 4G 2.1.1Cấu trúc 2.1.2Cấu trúc củ 2.2Các kênh giao diện vô tuyến 4G 2.2.1Kênh logic 2.2.2Kênh truyề 2.2.3Kênh vật lý 2.3Kiến trúc giao thức 4G 2.4Chuyển giao 2.4.1Mục đích c iv 2.4.2Trình tự ch 2.4.3LTE Advan 2.4.4Mơ hình đư 2.5Kết luận CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN 3.1Tình hình kinh tế xã hội tỉnh Hưng Yên 3.2Hiện trạng mạng thông tin di động 3.3Mơ hình kết nối mạng thơng tin di độn 3.4Thiết kế, quy hoạch mạng thông tin di 3.4.1Quy hoạch, 3.4.2Quy hoạch, 3.4.3Quy hoạch 3.4.4Lắp đặt trạm 3.4.5Phát sóng t 3.4.6Đo kiểm vù sóng trạm e-NodeB 3.4.7Trình tự cá 3.5Kết luận TỔNG KẾT TÀI LIỆU THAM KHẢO Ký hiệu 1G 2G 3G 3GPP 3GPP2 4G ACK ARQ BCCH BCH BS CCCH CDMA CS DCCH DL DL-SCH DTCH eNodeB EPC EPS vi E-UTRAN FDD FDMA FFT GERAN GGSN GPRS GSM HARQ HSDPA HSPA IP LHHAARC LTE vii MAC MBMS MCCH MCH MIMO MME MMS MTCH OFDM OFDMA P2P PBCH PCCH PCFICH PCH PDCCH PDN PDSCH viii PHICH PHY PMCH PRACH PUCCH PUSCH QAM QoS QPSK RACH RAN RAT RLC SAE SC-FDMA SGSN SMS TDD TDMA KPI PS: PS ASR đạt 100%, PS DR 1.11%, IntraF HOS Application throughput UL trung bình ~ 25.23 Mbit/s (84 độ lớn 20 Mbit/s), cao đạt ~ 34.79 Mbps 60 Application throughput DL trung bình ~ 34.56 Mbit/s (10.76% số mẫu có tốc độ lớn 55 Mbit/s), cao đạt ~ 99.48 Mbps 3.4.7 Trình tự bước triển khai thực tế VNPT Hưng Yên 3.4.7.1 Công tác khảo sát  - Nhân lực, phương tiện phục vụ khảo sát Nhân lực khảo sát cần 02 người Người khảo sát nhà có kỹ lắp đặt biết sơ qua thiết bị viễn thơng; Người khảo sát cột phải có chứng cột cao, biết chủng loại anten, am hiểu gá - Dụng cụ : Túi đựng đồ, dây an toàn, đồ bảo hộ lao động; Thước 5m, 50m La bàn; Máy ảnh kỹ thuật số, Livơ; Máy GPS, đồng hồ điện; Giấy, bút, máy tính  - Các công việc cần thực Thiết bị, nhà trạm có:Lấy thơng tin nhà trạm; Không gian chi tiết nhà trạm; Thông tin chi tiết nhà trạm cột;Thông tin vô tuyến hệ thống antena cũ (2G, 3G); Thông tin truyền dẫn, nguồn điện dùng; - Thông tin thiết bị mới:Khảo sát không gian lắp đặt thiết bị mới; Có cần lắp đặt tủ nguồn hay không; Các loại cáp cần cấp; - Thông tin hệ thống nguồn: Nguồn AC, máy nổ, tiếp đất, phụ kiện cần cấp cho thiết bị; - Hệ thống điều hịa; - Thơng tin vơ tuyến cho hệ thống : Lấy tọa độ chân cột (Long, Lat); Độ cao cột, độ cao tòa nhà, độ cao anten lắp; đề xuất góc phủ anten lắp (trực tiếp quan sát đứng đỉnh cột); đề xuất tilt khí, tilt điện lắp (phụ thuộc dân cư, mật độ trạm xung quanh).Ghi tồn đề xuất đơn vị quản lý nhà trạm hoàn thiện -    Ảnh cần chụp khảo sát: Ảnh toàn cảnh hướng quanh cột antenna từ đỉnh cột; Ảnh vật chắn xung quanh; Ảnh vị trí trạm (đường đi, địa chỉ, nhà trạm…); Ảnh GPS (tại chân cột đủ mức thu qua vệ tinh);  Ảnh tổng quan nhà trạm : Ảnh nhà trạm, cột hệ thống thiết bị cũ; hệ thống feeder, cần cáp, lỗ feeder, bảng đất indoor/outdoor; ảnh tổng quan hệ thống indoor, ảnh thiết bị truyền dẫn trạm; 61  Ảnh thể vị trí lắp thiết bị mới: Thiết bị phịng máy gồm NodeB, tủ nguồn, DDF, vị trí antenna, RRU cột  Ảnh thể hệ thống 2G/3G cũ cột : Tổng quan hệ thống anten, Jumper, port anten băng tần 900; hệ thống anten, Jumper, port anten băng tần 1800; hệ thống anten, Jumper, port anten 3G; - Thực tế có loại cột lắp đặt thiết bị, số lưu ý sau:  Loại Co-Site (Site lắp thiết bị 2G, 3G) : Khi khảo sát indoor cần khảo sát indoor rack phòng máy rack 19inch có sẵn treo tường; Khảo sát outdoor : Vị trí lắp antenna, RRU, bảng đất outdoor cho RRU (nếu cột chưa có)  Loại New – Site (cơ sở hạ tầng mới) : nội dung khảo sát tương tự trạm Co-Site (lưu ý chọn vị trí lắp đặt indoor rack antenna cột tối ưu để lắp thiết bị khác này) - Bảng thu thập Thông tin dự án, nhà trạm 3.4.7.2 Thiết kế vị trí đặt thiết bị - Bản vẽ thiết kế : Cột BTS vị trí thiết bị Hình 3.31: Thiết kế vị trí lắp đặt thiết bị cột BTS 62 - Bản vẽ Thiết kế thiết bị lắp thêm: Hình 3.32: Thiết kế vị trí lắp đặt thiết bị 4G phịng máy - Bản vẽ thiết kế : cầu cáp thiết bị eNodeB lắp thêm Hình 3.33: Thiết kế hướng cáp thiết bị eNodeB phòng máy 63 - Bản vẽ Thiết kế : Sơ đồ cáp Hình 3.34: Thiết kế cáp nguồn cho thiết bị eNodeB phịng máy Hình 3.35: Thiết kế vị trí đặt thiết bị phịng máy  Tính tốn vật tư cho thiết bị eNodeB phòng máy: - Trường hợp lắp indoor rack new : Dây nguồn tủ nguồn, dây đất bảng đất M16 bảng đất indoor cần tính cho loại dây đủ Trường hợp lắp vào rack 19 inch cũ, treo tường, thang cáp : Dây đất M16 bảng đất indoor phải tính sợi (1 sợi cho DCDU sợi cho BBU);  Tính tốn vật tư cho thiết bị eNodeB ngồi phịng máy: - Dây nguồn, dây quang từ BBU lên RRU : Tính tốn theo vẽ chi tiết cho hợp lý, sai số không 10% - Dây đất M35 trường hợp cấp bảng đất outdoor : Độ dài dây từ vị trí bảng đất RRU xuống bảng đất cửa sổ lỗ feeder 64 - Số lượng kẹp cáp : Tính từ vị trí lắp RRU xuống cửa sổ lỗ feeder theo tiêu chuẩn 1.2m/cái 3.4.7.3 Triển khai lắp đặt  Lắp đặt indoor : -Kích thước indoor rack : 600 mm x 450 mm x 700 mm (trọng lượng 11 kg); -Lựa chọn vị trí thích hợp để lắp indoor rack rack có sẵn treo tường Lưu ý số vị trí khơng nên lắp indoor rack : điều hòa, gần cửa sổ gây cản trở đến thiết bị khác  Lắp đặt outdoor -Kích thước antenna -Loại Port: 323mm x 1390 mm x 82 mm (13 kg chưa kể gá); -Loại Por : 460mm x 1430 mm x 150 mm (22 kg chưa kể gá); -Vị trí lắp anten: -Trường hợp lắp không swap : Độ cao lắp anten > 38 m, theo yêu cầu; -Trường hợp swap anten 3G cũ; -Vị trí lắp RRU : Cách vị trí anten khoảng 3m để sử dụng jumper 6m; -Vị trí lắp bảng đất outdoor cho RRU : Kiểm tra cột có bảng đất chưa -Lưu ý : Kiểm tra xem cửa sổ feeder cịn vị trí dây cáp nguồn, cáp quang vào phòng máy hay khơng  Quy trình lắp đặt eNodeB gồm bước sau: -Bước 1: Mở kiểm tra thiết bị, chụp ảnh serian; -Bước 2: Công tác chuẩn bị lắp đặt, vẽ thiết kế RF; -Bước 3: Lắp đặt thang cáp indoor; -Bước 4: Lắp đặt indoor rack; -Bước 5: Lắp đặt DCDU, BBU, DDF, kết nối tiếp địa; -Bước 6: Kết nối nguồn cho BBU; -Bước 7: Kết nối nguồn RRU vào DCDU; -Bước 8: Kết nối CPRI vào BBU; -Bước 9: Kết nối dây tín hiệu, cảnh báo; -Bước 10: Quy định dây cáp lắp indoor rack; -Bước 11: Đưa dây CPRI thừa vào phòng máy; 65  -Bước 12: Quy định dán nhãn mác Trình tự bước lắp đặt outdoor -Lắp cáp, cùm, gá anten; -Kết nối jumper, đánh dấu vòng mầu cell; -Kéo gá, đưa anten, RRU lên cột; -Kéo dây CPRI, nguồn RRU lên cột; -Hướng dẫn lắp đặt RRU; - Kẹp cáp outdoor; - Kết nối jumper chỉnh anten; - Kết nối tiếp địa cho RRU; - Kết nối CPRI, nguồn RRU RRU; - Hoàn thiện lắp đặt outdoor; - Tiếp địa cho RRU trước cửa sổ feeder; - Bảo vệ dây CPRI trước cửa sổ feeder; - Bịt kín cửa sổ feeder sau lắp đặt; - Self-checklist, hoàn thiện yêu cầu chụp ảnh sau lắp đặt; - Vệ sinh nhà trạm sau lắp đặt  Hịa mạng eNodeB, trình tự gồm bước sau: Hình 3.36 : Trình tự bước hịa mạng trạm e-NodeB 66 Hình 3.37 : Cấu hình liệu trạm e-NodeB Hình 3.38 : Cấu hình truyền liệu trạm e-NodeB 67 Hình 3.39 : Cấu hình truyền liệu âm trạm e-NodeB Mô thiết kế trạm 4G Hình 3.40: Mơ thiết kế trạm 4G Bảng thiết kế số e-NodeB để đạt vùng phủ 4G – Vinaphone đạt 60% diện tích vùng phủ khu vực tập trung nhiều khu công nghiệp, làng nghề 50% diện tích vùng phủ khu vực lại 68 Bảng 3.3: Thiết kế vùng phủ 4G Vinaphone Hưng Yên TT Đơn vị Tổng hành số dân Hưng Yên 110158 Văn Lâm 117950 Văn Giang 101881 Yên Mỹ 137940 Mỹ Hào 97407 Ân Thi 129169 Khoái Châu 184064 Kim Động 113349 Tiên Lữ 86127 10 Phù Cừ 78149 69 3.5 Kết luận Nội dung chương trình bầy kết nghiên cứu việc triển khai thực tế mạng di động 4G VinaPhone Hưng Yên, từ khâu quy hoạch, định cỡ, thiết kế High Level Design - Low Level Design, lắp đặt, phát sóng đo kiểm chất lượng mạng 4G Do đặc thù đường lên đường xuống mạng 4G bất đối xứng, hai đường thiết lập giới hạn dung lượng vùng phủ sóng Việc tính tốn quỹ đường truyền phân tích nhiễu không phụ thuộc vào loại công nghệ sử dụng, cấu hình trạm số lượng phần tử mạng để dự báo giá thành đầu tư cho mạng Qua phân tích thấy để quy hoạch vùng phủ ta cần dựa vào quỹ đường truyền mơ hình truyền sóng cụ thể, kết hợp với diện tích cần phủ sóng Mặt khác việc triển khai mạng 4G phần lớn thực hạ tầng nhà trạm, cột BTS sẵn có dùng cho thiết bị 2G/3G Do việc thiết kế vị trí lắp đặt anten, tủ nguồn, fidơ, thiết bị cần phải thiết kế tính tốn chi tiết để vừa đảm bảo chất lượng vùng phủ, đồng thời phải thuận lợi công tác vận hành, khai thác 70 TỔNG KẾT Luận văn trình bày đặc điểm kỹ thuật hệ thống LTE bao gồm mục tiêu thiết kế, tiềm công nghệ, hiệu suất hệ thống, thông số lớp vật lý, dịch vụ LTE Những nội dung nghiên cứu cho thấy 4G công nghệ với đặc tính kỹ thuật ưu việt Do doanh nghiệp viễn thông Việt Nam tập trung nghiên cứu triển khai thử nghiệm làm tiền đề cho việc triển khai rộng rãi tồn quốc Qua tham số phân tích trên, với ưu điểm vượt trội mạng 4G tốc độ, băng thông làm tảng cho việc triển khai dịch vụ liệu, video nhà mạng, đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ ngày cao khách hàng Các kết nghiên cứu cho thấy 4G có ưu điểm vượt trội so với 3G tốc độ, thời gian trễ, hiệu suất sử dụng phổ với việc sử dụng băng thông linh hoạt, cấu trúc đơn giản nên giảm giá thành Việc nghiên cứu công nghệ LTE đặc tính kỹ thuật tiền đề để tiến hành thiết kế quy hoạch mạng di động 4G VinaPhone Hưng Yên, từ khâu quy hoạch, định cỡ, thiết kế High Level Design - Low Level Design, lắp đặt, phát sóng đo kiểm chất lượng mạng 4G Với đặc thù mạng 4G phần lớn triển khai tảng trạm BTS 2G/3G có sẵn Tuy nhiên công suất, vùng phủ trạm 2G, 3G, 4G khác nên cần có khảo sát cách tiếp cận phù hợp thiết kế quy hoạch mạng để đưa giải pháp tối ưu chất lượng vùng phủ chi phí Và kết đạt khn khổ nội dung luận văn Do hạn chế kiến thức thời gian nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo để luận văn hoàn thiện 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Trần Minh Tuấn “Công nghệ 4G –LTE lộ trình phát triển Việt Nam”, NXB Thơng tin & Truyền thông, (2017) [2] Lý Công Thái, “Phân tích đánh giá hiệu hệ thống thơng tin di động 4G sử dụng công nghệ LTE”, Đại học Bách Khoa Hà Nội, (2010) [3] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình Lộ trình phát triển thơng tin di động 3G lên 4G, tập 2”, NXB thông tin truyền thông, Năm xuất 2008 [4] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Giáo trình Lộ trình phát triển thơng tin di động 3G lên 4G, tập 3”, NXB thông tin truyền thông, Năm xuất 2008 [5] Báo cáo kết thực đề tài “Nghiên cứu thiết kế triển khai mạng thông tin di động 4G LTE Việt Nam, Mã số KC.01.17/11-15”, chủ nhiệm đề tài : TS Nguyễn Thị Phương Loan, Công ty Dịch vụ Viễn thông, 6/2014 [6] Báo cáo kết thực đề tài “Nghiên cứu định hướng xây dựng tiêu chuẩn phục vụ thiết lập, triển khai mạng di động công nghệ LTE Việt Nam”, Mã số 12-15-KHKT-TC, chủ trì đề tài KS Văn Quang Dũng, Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện – Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông, 2015 Tiếng Anh: [1] Cheng-Chung Lin, Handover Mechanisms in 3GPP Long TermEvolution (LTE), 2013 [2] 3GPP Long-Term Evolution/ System Architecture Evolution Overview September 2006; Alcatel [3] ITU (2013, 22/04/2013) Global mobile-cellular subscriptions, total and per 100 inhabitants, 2001-2013 Available [4] Hãng Huwei, LTE Radio Planning Essentials Course, 2016 Website tham khảo: [1] http://en.wikipedia.org/wiki/4G [2] http://www.thongtincongnghe.com/article/3121 [3] http://www.3gpp.org/LTE ... xã hội tỉnh Hưng Yên 3.2Hiện trạng mạng thơng tin di động 3.3Mơ hình kết nối mạng thông tin di độn 3. 4Thiết kế, quy hoạch mạng thông tin di 3.4. 1Quy hoạch, 3.4. 2Quy hoạch, 3.4. 3Quy hoạch 3.4.4Lắp... đề để tiến hành thiết kế quy hoạch mạng chương 35 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN 3.1 Tình hình kinh tế xã hội tỉnh Hưng Yên Hưng Yên tỉnh nằm trung... VIỄN THƠNG *** - Nguyễn Hải Nam THIẾT KẾ, QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VINAPHONE TẠI HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH : MÃ SỐ : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT