Nghiên cứu các giải pháp lên 3g của mạng GSM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Họ tên tác giả luận văn ĐỖ TRỌNG LỢI TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP LÊN 3G CỦA MẠNG GSM Chuyên ngành : ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS ĐỖ XUÂN THỤ Hà Nội – Năm 2011 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học tơi nghiên cứu thực Các thông tin, số liệu sử dụng luận văn hồn tồn trung thực, xác có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày 20 tháng 03 năm 2011 Tác giả luận văn ĐỖ TRỌNG LỢI =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục hình vẽ, đồ thị Danh mục bảng Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 10 Mở đầu .16 CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG .18 1.1 Sự đời phát triển hệ thống thông tin di động .18 1.2 Sự phát triển phương pháp đa truy nhập 21 1.2.1.FDMA: .22 1.2.2.TDMA: 23 1.2.3.CDMA: 23 CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ GSM LÊN 3G 25 2.1 Quá trình phát triển lên 3G 25 2.2 Các yếu tố cần chuyển đổi từ 2G lên 3G 27 2.3 Hệ thống thông tin di động GSM 28 2.3.1.Tổng quan .28 2.3.2 Các đặc điểm mạng thông tin di động GSM 30 2.3.3 Cấu trúc mạng GSM 31 2.4 Công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD) .33 2.4.1 Chức thích ứng đầu cuối TAF 35 2.4.2 Máy di động đầu cuối giao diện vô tuyến 35 2.4.3 Trạm thu phát gốc BTS 35 2.4.4 Giao diện Abis .35 =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== 2.4.5 Bộ chuyển đổi mã/ thích ứng tốc độ TRAU (Tranconder/ Rate Adapter Unit) 36 2.4.6 Giao diện A .36 2.4.7 Trung tâm chuyển mạch di động MSC khối chức phối hợp IWF 36 2.5 Dịch vụ vơ tuyến gói chung GPRS (General Packet Radio Service) .36 2.5.1 Cấu trúc mạng GPRS 37 2.5.2 Giao diện giao thức mạng GPRS 42 2.5.4 Các kênh logic GPRS 45 2.5.5 Các kịch lưu lượng GPRS 46 2.5.6 Thiết lập PDP context (phiên số liệu gói) 53 2.6 Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) 53 2.6.1 Kiến trúc mạng EDGE .54 2.6.2 Điều chế 54 2.6.3 Các kênh logic giao diện vô tuyến .55 2.6.4 Giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP) .56 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 57 3.1 Các tiêu chuẩn công nghệ hệ thống thông tin di động hệ thứ 57 3.1.1 IMT-2000 CDMA Direct Spread 58 3.1.2 IMT-2000 CDMA TDD 60 3.1.3 IMT-2000 CDMA Multi-Carrier 61 3.1.4 IMT-2000 TDMA Single-Carrier 62 3.1.5 IMT-2000 FDMA/TDMA .63 3.1.6 IMT-2000 OFDMA TDD WMAN 63 3.2 Công nghệ CDMA sử dụng hệ thống 3G 63 3.2.1 Nguyên lý trải phổ CDMA 63 3.2.2 Kỹ thuật trải phổ giải trải phổ 64 3.2.3 Kỹ thuật đa truy nhập CDMA .66 =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== 3.3 Hệ thống WCDMA 68 3.3.1 Các mã trải phổ .68 3.3.2 Phương thức song công 71 3.3.3 Dung lượng mạng 72 3.3.4 Phân tập đa đường – Bộ thu RAKE 73 3.3.5 Trạng thái cell 74 3.3.6 Cấu trúc Cell 76 3.4 Kiến trúc mạng 3G .77 3.4.1 Giới thiệu chung 77 3.4.2 Cấu trúc hệ thống UMTS 81 3.4.3 Các giao diện hệ thống UMTS 91 3.4.4 Phân loại dịch vụ ứng dụng 93 3.4.5 Cấu trúc kênh 101 3.4.6 Vấn đề chuyển giao .103 3.4.7 Điều khiển công suất 112 3.5 So sánh hệ thống UMTS với hệ thống CDMA 2000 .119 3.6 Triển khai 3G dải tần 900 MHz 123 3.6.1 Ưu điểm hệ thống UMTS/HSPA 900 MHz 123 3.6.2 Kinh nghiệm triển khai số nhà khai thác giới 124 3.6.3 Tình hình chuẩn hóa thiết bị 126 CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG TRIỂN KHAI MẠNG UMTS 3G CHO MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE 127 4.1 Tổng quan mạng Vinaphone 127 4.1.1 Tình hình phát triển Vinaphone năm 2008 127 4.1.2 Tình hình mạng lưới tính đến hết năm 2008 .128 4.2 Hiện trạng mạng vô tuyến 131 4.2.1 Tổ chức mạng vô tuyến 131 4.2.2 Dung lượng mạng vô tuyến 132 =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== 4.3 Hiện trạng mạng lõi dịch vụ .133 4.3.1 Cấu hình mạng lõi dịch vụ 133 4.3.2 Dung lượng mạng lõi 134 4.4 Định hướng kế hoạch triển khai mạng 3G 135 4.4.1 Định hướng kinh doanh – thương mại 135 4.4.2 Kế hoạch dự định triển khai mạng 3G 137 4.5 Phương án triển khai mạng vô tuyến UMTS 3G 142 4.5.1 Quy mô triển khai .142 4.5.2 Triển khai chung sở hạ tầng mạng 3G/2G 143 KẾT LUẬN 149 Tài liệu tham khảo 150 =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1: Q trình phát triển hệ thống thơng tin di động .21 Hình 1.2: Các cơng nghệ đa truy nhập 22 Hình 2.1: Quá trình phát triển từ 2G lên 3G .26 Hình 2.2: Quá trình phát triển từ GSM lên 3G 27 Hình 2.3: Các yếu tố cần chuyển đổi từ 2G lên 3G 27 Hình 2.4: Cấu trúc mạng GSM 32 Hình 2.5: Các luồng số liệu kết hợp IWF 34 Hình 2.6: Cấu trúc hệ thống HSCSD 35 Hình 2.7: Cấu trúc mạng GPRS 38 Hình 2.8: Nhập mạng GPRS .48 Hình 2.9 Nhập mạng GPRS/ GSM kết hợp .52 Hình 2.10 : Cấu hình hệ thống WAP 56 Hình 3.1: Quá trình trải phổ giải trải phổ 65 Hình 3.2: Trải phổ CDMA 66 Hình 3.3: Cơng nghệ đa truy nhập CDMA 66 Hình 3.5: Nguyên lý đa truy nhập trải phổ .67 Hình 3.5: Quá trình trải phổ trộn 68 Hình 3.6: Cây mã định kênh .70 Hình 3.7: Phổ tần số cho hệ thống 3G 72 Hình 3.8: Truyền sóng đa đường 73 Hình 3.10: Cấu trúc cell UMTS 77 Hình 3.11: Kiến trúc hệ thống UMTS 78 Hình 3.12: Cấu trúc quản lý tài nguyên 79 Hình 3.13: Cấu trúc dịch vụ 80 Hình 3.14: Kiến trúc UTRAN 83 Hình 3.15: Cấu trúc logic nút B 84 =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Hình 3.16: Cấu trúc RNC 86 Hình 3.17: Cấu trúc mạng lõi CN .89 Hình 3.18: Giao diện Iu kết nối UTRAN với CN .92 Hình 3.19: Kiến trúc dịch vụ mang UMTS 99 Hình 3.20: Sơ đồ ánh xạ kênh 103 Hình 3.21: Tiến trình thực chuyển giao 105 Hình 3.22: Ngun tắc chung thuật tốn chuyển giao .107 Hình 3.23: Chuyển giao cứng tần số 109 Hình 3.24: Chuyển giao cứng khác tần số 110 Hình 3.25: Chuyển giao mềm tần số 111 Hình 3.26: Chuyển giao mềm tần số .112 Hình 3.27: Các chế điều khiển cơng suất WCDMA 113 Hình 3.29: Cơ chế điều khiển công suất CLPC 115 Hình 3.30: Điều khiển cơng suất kết hợp với chuyển giao mềm 118 Hình 3.31: Phân tập lựa chọn trạm 118 Hình 4.1: Mơ tả thiết bị 3G dùng chung sở hạ tầng 2G 144 Hình 4.2: Phương án sử dụng anten cho 3G 145 Hình 4.3: Mơ tả khái qt việc dùng chung feeder .146 Hình 4.4: Mơ tả dùng chung thiết bị nguồn 147 Hình 4.5: Mơ tả dùng chung nhà trạm 148 =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Danh mục bảng Bảng 1.1: Tiến trình phát triển hệ thống thơng tin di động 20 Bảng 3.1: Các họ công nghệ tiêu chuẩn hệ thống IMT-2000 58 Bảng 3.2: Các mã UMTS 71 Bảng 3.3 Trình bày yêu cầu chất lượng dịch vụ tương ứng với lớp 95 dịch vụ 3G 95 Bảng 3.4: So sánh giao diện vô tuyến hệ thống WCDMA CDMA2000 122 Bảng 4.1: Minh họa số liệu phát triển thuê bao mạng Vinaphone năm vừa qua 128 Bảng 4.2: Thống kế mạng vô tuyến GSM Vinaphone 132 Bảng 4.3: Dung lượng mạng lõi 134 Bảng 4.4: Dự kiến triển khai vùng phủ sóng 3G Vinaphone 139 Bảng 4.5: Kế hoạch triển khai kỹ thuật công nghệ 140 Bảng 4.6: Quy mô mạng lưới 3G 15 năm .142 =========================================================== Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Viết tắt 2G 3G AMPS ARIB ATM AuC BER BPSK BS BSC CDMA CLPC CM CN CRNC CS CPCH Tiếng Anh Tiếng Việt Hệ thống thống tin di động hệ Hệ thống thống tin di 3rd Generation động hệ thứ Dịch vụ điện thoại di động Advanced Mobile Phone tiên tiến Service Liên hiệp kinh doanh Association of Radio công nghệ vô tuyến Industry Business Phương thức truyền không Asynchronous Transfer đồng Mode Trung tâm nhận thực Authentication Center Tỷ lệ lỗi bit Bit Error Rate Binary Phase Shift Keying Điều chế dịch pha nhị phân Base Station Trạm gốc Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc Code Division Multi Đa truy nhập phân chia Access theo mã Closed loop Power Điều khiển cơng suất Control vịng kín Communication Quản lý thông tin Management Core Network Mạng lõi Controlling RNC Bộ điều khiển mạng truy nhập vô tuyến điều khiển Circuit-Switched Chuyển mạch kênh Common Packet Channel Kênh gói chung 2nd Generation =========================================================== 10 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Bên cạnh đó, doanh thu bình quân tháng thuê bao di động giảm nhanh giá cước thoại giảm tỷ trọng doanh thu liệu thấp Mặt khác, sức ép cạnh tranh từ mạng di động đối thủ lớn, đặc biệt mạng di động Viettel Tất yếu tố này, kết hợp với biến động kinh tế vĩ mô, tạo áp lực lớn việc đảm bảo tiêu lợi nhuận, doanh thu thị phần dịch vụ di động VinaPhone đời sống người lao động công tác lĩnh vực Trong bối cảnh trên, VNPT ý thức tầm quan trọng nhiệm vụ xác lập chiến lược kinh doanh nhằm trì đẩy mạnh tốc độ phát triển mạng di động VinaPhone, chuyển đổi công nghệ 2G lên công nghệ băng thông rộng 3G xem ưu tiên hàng đầu Trên sở phát huy mạnh sẵn có kinh nghiệm thị trường, kết hợp với ưu điểm vượt trội công nghệ 3G, Vinaphone nhận định việc triển khai mạng di động công nghệ 3G có hội tạo bước đột phá tính cạnh tranh theo kết sản xuất kinh doanh, cụ thể hoá tiêu mục tiêu sau: ƒ Phát triển thuê bao: Tổng số thuê bao di động tính đến hết năm 2023 phấn đấu đạt xấp xỉ 30 triệu thuê bao thực với tỷ trọng thuê bao 3G 100% Tốc độ phát triển thuê bao trung bình hàng năm giai đoạn 2009-2023 ước khoảng 5,6% ƒ Thị phần: Phấn đấu đưa thị phần VinaPhone từ mức 23,4% lên 35% vào thời điểm hết hạn giấy phép ƒ Tổng doanh thu: VNPT phấn đấu trì tốc độ tăng trưởng doanh thu bình quân hàng năm mạng di động VinaPhone mức 7% giai đoạn 2009-2023, đưa tổng doanh thu di động đạt xấp xỉ 39.000 tỷ thời điểm 2023, tăng 2,9 lần so với thời điểm ƒ Doanh thu dịch vụ liệu (phi thoại) di động: Tốc độ tăng trưởng doanh thu dịch vụ liệu trung bình năm giai đoạn 2009-2023 đạt 34% với tỷ trọng liệu (phi thoại) tổng doanh thu thời điểm 2023 phấn đấu đạt 64 % =========================================================== 136 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== 4.4.2 Kế hoạch dự định triển khai mạng 3G Để thực mục tiêu đề trên, dự kiến kế hoạch triển khai mạng 3G VinaPhone giai đoạn 2009-2023 sau: - Mở rộng vùng phủ sóng mạng 3G: Vinaphone hoạch định mục tiêu vùng phủ sóng theo dân số kế hoạch năm thứ 1, năm thứ 3, năm thứ năm thứ 15 sau cấp giấy phép theo bảng Thời gian Mục tiêu phủ sóng tỉ lệ Các vùng mục tiêu Các vùng khu vực trọng điểm dân số Thời Hơn 70% (theo điểm cách tính HSMTT) thức - Các thành phố Việt Nam - Hà Nội - Các sân bay, hầu hết cảng, - TP Hồ Chí Minh cửa khẩu, du lịch, công nghiệp, , công - Hầu hết trung tâm tỉnh bố dịch lỵ, phần khu dân cư vụ quận/huyện quan trọng - Đà Nẵng - Hải Phòng - Cần Thơ - Huế thành phố khác - Các trung tâm tỉnh lỵ, dân cư mật độ cao có nhu cầu lớn, quan trọng chiến lược kinh doanh - Sân bay, cảng, cửa khẩu, du lịch, cơng nghiệp, có nhu cầu lớn - Sẽ triển khai dịch vụ mạng - Nâng cao dung lượng, chất Sau Khoảng 100% năm (theo cách tính 3G tất tỉnh, thành lượng, băng thông dịch vụ HSMTT) phố toàn quốc thành phố lớn =========================================================== 137 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Thời gian Mục tiêu phủ sóng tỉ lệ Các vùng khu vực trọng Các vùng mục tiêu điểm dân số - Hầu hết quận/huyện trung tâm quan trọng toàn quốc du - Các đường quốc lộ - Đưa truy cập băng rộng - Tất hầu hết cảng, cửa khẩu, tồn quốc lịch, cơng nghiệp, , Internet thơng qua mạng 3G tới vùng nơng thơn khó khăn triển khai cáp - Bắt đầu mục tiêu đưa truy cập Internet, dịch vụ băng rộng, cơng ích nơng thơn - Phủ sóng Inbuiding quang, cáp đồng - Phủ Inbuiding tồ nhà thương mại, văn phịng, chung cư cao cấp - Phủ sóng quốc lộ - Nâng cao dung lượng, chất lượng, băng thông dịch vụ - Đưa truy cập Interrnet, Khoảng 100% - Nâng cao dung lượng, chất Sau (theo cách tính lượng, băng thông dịch vụ dịch vụ băng rộng, công năm HSMTT) vùng phủ sóng ích thơng qua phủ sóng 3G tồn quốc huyện lỵ, điểm - Triển khai rộng mục tiêu đưa truy cập Internet, dịch vụ băng rộng, cơng ích thơng qua mạng 3G Bưu điện Văn hóa xã nơng thơn, nơi dịch vụ băng rộng hữu tuyến không đáp ứng nhu cầu - Phủ sóng Quốc nơng thôn =========================================================== 138 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Thời gian Mục tiêu phủ sóng tỉ lệ Các vùng mục tiêu Các vùng khu vực trọng điểm dân số - Phủ sóng Quốc lộ, tỉnh lộ - Mở rộng vùng phủ sóng, lộ, tỉnh lộ quan trọng - Mở rộng vùng phủ sóng chất lượng, băng thơng dịch Inbuiding tồ nhà vụ Inbuilding thương mại, văn phòng, - Triển khai rộng mục tiêu đưa truy cập Internet, dịch chung cư thành phố lớn vụ băng rộng, cơng ích - Nâng cao, dung lượng, thông qua mạng 3G chất lượng, băng thông nông thôn dịch vụ khu Inbuiding quan trọng, có nhu cầu lớn Sau 15 Khoảng 100 % năm (theo cách tính HSMTT) - Phủ sóng tất các huyện lỵ - Phủ sóng nơng thơn - Phủ sóng tất Quốc - Phủ sóng tất các đường Quốc lộ, hầu hết tỉnh lộ lộ, tỉnh lộ quan trọng - Các hộ cá thể - Triển khai có chiều sâu, nâng cao chất lượng, băng thông dịch vụ băng rộng, truy cập Internet, cơng ích thơng qua mạng 3G vùng nơng thơn Bảng 4.4: Dự kiến triển khai vùng phủ sóng 3G Vinaphone - Công nghệ lựa chọn: mạng UMTS 3G sử dụng công nghệ WCDMA =========================================================== 139 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== HSPA (HSDPA HSUPA): Các công nghệ giải vấn đề tăng tốc độ Uplink Downlink giao diện radio 3G dựa tảng công nghệ vô tuyến WCDMA Khi cấp phép 3G, với việc triển khai mạng UMTS 3G, công nghệ triển khai theo lịch trình nêu bảng sau: Các mốc Cơng nghệ áp dụng Thời gian UPLINK DOWNLINK Tốc độ đường Tốc độ đường truyền tối đa truyền tối đa (Tốc độ lý thuyết) (Tốc độ lý thuyết) 7,2 Mbps năm HSPA Cat.8 64 Kbps năm HSPA Cat.9/10 2,0 Mbps 10,0 Mbps /14,4 Mbps Các mốc Công nghệ áp dụng Thời gian năm HSPA+ (non UPLINK DOWNLINK Tốc độ đường Tốc độ đường truyền tối đa truyền tối đa (Tốc độ lý thuyết) (Tốc độ lý thuyết) 5,76 Mbps 21 Mbps 86 Mbps 173 Mbps MIMO&OFDM) 15 năm LTE, MIMO, OFDM Bảng 4.5: Kế hoạch triển khai kỹ thuật công nghệ - Quy mô mạng lưới: Trong khoảng thời gian 15 năm từ lúc có giấy phép, quy mơ mạng 3G triển khai mạng với số lượng thiết bị dung lượng xử lý cần thiết sau Thiết bị Năng lực Năm Năm Năm 15 Năm =========================================================== 140 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Số lượng MSS Dung lượng (Số thuê bao) Số lượng MGW Dung lượng (Số thuê bao) T/G - Dung lượng MGW (BHCA) HLR/HSS Dung lượng (Số thuê bao) Số lượng SGSN Dung lượng (Số Thuê bao/ PDP Ctx) Số lượng GGSN 12 13 23 18.500.000 32.000.000 21 35 10.000.000 16.000.000 18.500.000 32.000.000 10.600.000 16.900.000 19.000.000 33.700.000 20.000.000 32.000.000 37.000.000 64.000.000 10.000.000 16.000.000 14 19 10 19 4.000.000/ 6.500.000/ 9.000.000/ 22.000.000/ 3.200.000 5.200.000 7.200.000 17.600.000 3.200.000 5.200.000 7.200.000 17.600.000 15 40 51 75 Dung lượng (Số lượng PDP Ctx) RNC Số lượng =========================================================== 141 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== NodeB Số lượng 3.006 8.000 10.125 15.000 Bảng 4.6: Quy mô mạng lưới 3G 15 năm 4.5 Phương án triển khai mạng vô tuyến UMTS 3G 4.5.1 Quy mô triển khai Dựa sơ hạ tầng sẵn có bao gồm hệ thống nhà trạm BTS, hệ thống truyền dẫn, hệ thống phụ trợ, Vinaphone lên kế hoạch vùng phủ sóng mạng dịch vụ 3G Tỉnh/Thành phố Quận/Huyện nhằm mục tiêu đáp ứng tối đa việc tận dụng triệt để nguồn lực sẵn có Vinaphone để phủ sóng vùng trọng điểm có mật độ dân số cao vùng kinh tế phát triển, thời gian triển khai nhanh nhất, chi phí đồng mạng tốt v.v Sau phần thơng tin vùng phủ sóng 3G tồn quốc thời điểm bắt đầu cung cấp dịch vụ 3G thời điểm sau năm, sau năm sau 15 năm kể từ cấp giấy phép 3G, cụ thể sau: Thời điểm Tổng số NodeB Chính thức cung cấp dịch vụ 3.006 Sau năm Sau năm Sau 15 năm 8.000 10.125 15.000 Sau phần thông tin dự kiến diện tích vùng phủ sóng 3G Vùng phủ sóng 3G theo diện tích tồn quốc Vinaphone thời điểm thức cung cấp dịch vụ, thời điểm năm, năm 15 năm kể từ thời điểm cấp phép 3G Thời điểm Tổng diện tích phủ sóng 3G (km2) Chính thức cung cấp dịch vụ 22.481 Sau năm Sau năm Sau 15 năm 190.169 219.307 256.886 =========================================================== 142 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Thời điểm Vùng phủ sóng 3G theo diện tích (%) Chính thức cung cấp dịch vụ 6,79% Sau năm Sau năm Sau 15 năm 57,42% 66,21% 77,56% 4.5.2 Triển khai chung sở hạ tầng mạng 3G/2G Hiện tại, sở hạ tầng trạm BTS mạng 2G chia sẻ với NodeB mạng 3G gồm: nhà trạm, cột anten, ăng ten, feeder, thiết bị truyền dẫn, thiết bị cấp nguồn, hệ thống cầu cáp ngồi phịng máy, hệ thống chống sét, hệ thống cảnh báo trạm, thiết bị điều hòa chiếu sáng Các trạm BTS mạng 2G có sở hạ tầng chia sẻ với trạm NodeB mạng 3G phải đáp ứng điều kiện sau đây: - Vị trí phịng máy nằm qui hoạch vùng phủ sóng NodeB - Phòng máy đủ điều kiện lắp đặt thiết bị trạm NodeB - Các trạm BTS triển khai tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2008 =========================================================== 143 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Power BTS Node -B Power BTS Node -B Hình 4.1: Mơ tả thiết bị 3G dùng chung sở hạ tầng 2G Những trang thiết bị phục vụ cho việc chia sẻ sở hạ tầng trạm thu phát gốc 2G (BTS) trạm thu phát gốc 3G (NodeB) nêu cụ thể sau: - Anten: Về ăng ten, băng tần đáp ứng ăng ten sử dụng 2G khác với 3G, ăng ten có dụng mạng hầu hết khơng phải loại ăng ten dùng chung cho 2G 3G, nên đưa 3G vào sử dụng cần phải đổi sang loại ăng ten sử dụng chung cho 2G 3G Trong trường hợp cột ăng ten có đủ chịu lực cịn chỗ để lắp ăng ten 3G chun dụng xem xét để lắp ăng ten chuyên dụng 3G vào cột ăng ten sẵn có Việc lắp ăng ten 3G có ưu điểm sau: + Để tiến hành phủ sóng cho khu vực mạng 2G 3G khác nhau, lắp đặt ăng ten độc lập với góc nghiêng phương vị khác =========================================================== 144 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== + Vì khơng phải thay đổi từ ăng ten chuyên dụng cho mạng 2G có sang ăng ten dùng chung cho mạng 2G 3G, nên tránh vấn đề gián đoạn dịch vụ 2G lí thay ăng ten Theo ngăn ảnh hưởng gián đoạn dịch vụ người sử dụng mạng 2G 2G+3G 3G 2G 2G Hiện trạng Thay ăngten Gắn thêm ăngten Hình 4.2: Phương án sử dụng anten cho 3G - Dây cáp feeder: Mục đích việc chia sẻ sở hạ tầng dây cáp feeder để giảm chi phí sử dụng cáp, đẩy nhanh tiến độ thi công không cần phải lắp đặt thêm feeder từ NodeB đến ăng ten Mạng 2G sử dụng hai dải băng tần GSM900MHz 1800MHz Từng đường cáp feeder từ BTS900MHz BTS1800MHz phân phối tổng hợp thông qua Diplexer, thực tế ăng ten kết nối với BTS dựa theo hai đường feeder/anten sử dụng phân cực H phân cực V (biến đổi +/- 45 độ) Trong trường hợp sử dụng chung anten 3G +2G để hạn chế độ nhạy lẫn mạng 2G 3G thay đổi Diplexer có Diplexer tương thích với mạng 3G =========================================================== 145 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== 2G 3G ANT 2G ANT V H V H Diplexer Diplexer Diplexer Diplexer 2G 2G 2G 3G 2G+3G 2G 2G 2G 2G 3G BTS BTS BTS BTS NodeB Hình 4.3: Mơ tả khái qt việc dùng chung feeder - Thiết bị cấp nguồn: Mục đích việc chia sẻ sở hạ tầng thiết bị cấp nguồn để giảm chi phí sử dụng việc trang bị lắp đặt thiết bị cấp nguồn, đẩy nhanh tiến độ triển khai không đảm bảo không gian để lắp đặt nguồn Để bắt đầu cung cấp dịch vụ 3G, việc lắp đặt NodeB thiết yếu nên lượng điện tiêu thụ tăng Việc tăng cường thiết bị cấp nguồn ắc quy, khối máy nắn Rectifier (thiết bị chỉnh lưu dòng điện AC/DC) thiết bị điện khác cần thiết + Thiết bị Rectifier: Theo nguyên lý gắn thêm modul rectifier vào thiết bị cấp nguồn có trạm thu phát gốc BTS, khả cấp nguồn thiết bị tăng lên Nhờ đó, ta sử dụng cách hiệu khơng gian phịng máy trạm thu phát gốc mà khơng cần lắp đặt hồn tồn thiết bị cấp nguồn dùng cho NodeB + Ắc quy: Hệ thống ắc quy trang bị nhằm mục đích cung cấp điện cho thiết bị hoạt động trường hợp nguồn điện bị mất, =========================================================== 146 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== để đáp ứng phần điện tiêu thụ việc lắp đặt thêm thiết bị liên quan đến 3G chẳng hạn NodeB, cần phải lắp đặt bổ sung để tăng dung lượng cho hệ thống ắc quy Thiết bị cấp nguồn AC/DC Unit #3 Unit Unit #1 #2 2G BTS 2G BTS 3G NodeB 900M 1.8G 2G Lắp đặt Hình 4.4: Mơ tả dùng chung thiết bị nguồn - Phịng máy: Mục đích việc chia sẻ sở hạ tầng phòng máy giảm chi phí xây dựng khơng gian để lắp đặt thiết bị, đẩy nhanh tiến độ thi công khơng cần xây dựng mở rộng phịng máy nhằm đảm bảo không gian lắp đặt Tận dụng tối đa khơng gian trống phịng máy, lắp đặt thiết bị liên quan đến mạng 3G NodeB Vấn đề đặt trang bị thêm trang thiết bị mạng 3G vào phịng máy có sẵn, nhiệt lượng toả từ máy móc tăng, cần phải bổ sung thêm thiết bị điều hồ khơng khí Hình vẽ khái qt việc dùng chung phòng máy cho mạng 3G thể sau: =========================================================== 147 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Thiết bị cấp nguồn GSM BATT GSM Điều hồ khơng khí Khơng gian trống Hiện trạng (Chỉ riêng mạng 2G) Thiết bị cấp nguồn BATT GSM GSM 3G 3G Điều hồ khơng khí Điều hồ khơng khí 2G 3G Hình 4.5: Mơ tả dùng chung nhà trạm =========================================================== 148 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== KẾT LUẬN Như vậy, đề tài Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM hoàn thành Đến thời điểm này, mạng di động 3G nhà cung cấp dịch vụ mạng Việt Nam vượt qua giai đoạn thử nghiệm thức đưa vào hoạt động dải tần 2100 MHz Tuy nhiên với kho băng tần có hạn, khơng đủ để cung cấp cho nhu cầu nhà mạng Do vậy, nhiều dải tần số khác sử dụng để cung cấp dịch vụ di động 850 MHz, 900 MHz 1800 MHz nhà mạng quan tâm, kể nhà mạng không giành quyền sở hữu băng tần 2100 MHz lẫn nhà mạng giành quyền sở hữu dải tần Đây giải pháp khả thi nhằm sử dụng khai thác hết hiệu phần băng tần sở hữu - vấn đề nhà mạng viễn thông quan tâm Hy vọng, nghiên cứu đề tài giúp ích phần việc tìm hiểu hệ thống thơng tin di động hệ thứ việc nghiên cứu triển khai 3G dải tần 900 MHz có nhiều ưu điểm =========================================================== 149 Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== Tài liệu tham khảo Khoa điện tử viễn thơng “ Giáo trình thơng tin di động” Nxb Khoa học kỹ thuật, 2007 Thầy Vũ Đức Thọ, “Tính tốn mạng thơng tin di động Cellular”, Nxb Giáo Dục, 2001 TS Đặng Đình Lâm, “Hệ thống thông tin di động 3G xu hướng phát triển”, Nxb Khoa học kỹ thuật, 2004 TS Nguyễn Phương Loan, KS Bùi Thanh Sơn “ Hành trình từ GSM lên 3G, Giải pháp GPRS’ Nxb Bưu điện, năm 2002 Nguyễn Phạm Anh Dũng, “ Lý thuyết trải phổ đa truy cập vô tuyến”, Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, Nxb Bưu điện, năm 2004 Dr.Ing Wolfgang Granzow, “ 3rd Generation Mobile Communications Systems” Internet “Google.com.vn” Và nhiều tài liệu khác =========================================================== 150 ... lộ trình lên 3G nước ta có bước tiến dài nhằm đưa cơng nghệ tiên tiến nhanh chóng vào đời sống cơng nghệ Đề tài Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM thực với mục đích tìm hiểu giải pháp kĩ thuật... thông sử dụng trình tiến lên 3G Đối tượng nghiên cứu đề hệ thống thơng tin di động nói chung, bước phát triển nói chung mạng GSM trình lên 3G mạng GSM Trong đó, phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung.. .Nghiên cứu giải pháp lên 3G mạng GSM =========================================================== LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học tơi nghiên cứu thực Các thông