Quy hoạch mạng vô tuyến 3g WCDMA và ứng dụng tại EVNTelecom hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VIẾT DỰ QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN 3G WCDMA VÀ ỨNG DỤNG TẠI EVNTELECOM HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRẦN THỊ NGỌC LAN HÀ NỘI – 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cam đoan luận văn tơi nghiên cứu thực Những kết tính tốn, thiết kế luận văn trung thực xác Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2010 Học viên thực Nguyễn Viết Dự i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH VẼ x DANH MỤC BẢNG BIỂU xii MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS .5 1.1 Sơ lược trình phát triển hệ thống thông tin di động .5 1.1.1 Thế hệ thứ 1.1.2 Thế hệ thứ hai 1.1.3 Thế hệ thứ ba 1.1.4 Thế hệ thứ tư .8 1.2 Quá trình chuẩn hóa cơng nghệ 3G WCDMA UMTS .8 1.2.1 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R99 1.2.2 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R4 .10 1.2.3 Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R5 R6 .12 1.2.4 Kiến trúc chung hệ thống thông tin di động 3G UMTS 14 1.2.5 Các thành phần mạng 15 1.2.6 Các giao diện mở UMTS 17 1.2.7 Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 17 1.2.7.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến .18 1.2.7.2 Trạm gốc .20 1.2.8 Các kênh UTRAN 20 1.2.8.1 Các kênh lôgic 20 1.2.8.2 Các kênh vật lý 21 1.2.8.3 Các kênh truyền tải .22 1.3 Các dịch vụ ứng dụng mạng UMTS 24 1.3.1 Giới thiệu .24 ii 1.3.2 Các dịch vụ mạng 3G WCDMA 24 1.4 Kết luận 25 Chương 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP WCDMA 26 2.1 Đa truy nhập 26 2.2 Kỹ thuật trải phổ 27 2.3 Điều khiển công suất, chuyển giao quản lý tài nguyên vô tuyến 29 2.3.1 Giới thiệu quản lý tài nguyên vô tuyến hệ thống WCDMA 29 2.3.2 Điều khiển công suất .30 2.3.2.1 Điều khiển cơng suất vịng hở 32 2.3.2.2 Điều khiển công suất vịng kín 33 2.3.3 Điều khiển chuyển giao 35 2.3.3.1 Chuyển giao tần số .40 2.3.3.2 Chuyển giao hệ thống WCDMA GSM 43 2.3.3.3 Chuyển giao tần số WCDMA .44 2.4 Công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA hệ thống UMTS .45 2.5 Kết luận 46 Chương 3: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN 3G WCDMA 47 3.1 Giới thiệu tổng quan quy hoạch mạng 3G WCDMA 47 3.1.1 Đặc điểm quy hoạch mạng vô tuyến 3G WCDMA 47 3.1.2 Chiến lược quy hoạch vô tuyến cho mạng 3G WCDMA .48 3.1.3 Q trình quy hoạch mạng vơ tuyến 3G WCDMA 49 3.1.4 Khởi tạo quy hoạch 51 3.1.4.1 Tính tốn vùng phủ sóng 53 3.1.4.2 Phân tích dung lượng 62 3.1.4.3 Định cỡ RNC 65 3.1.5 Quy hoạch chi tiết 66 3.1.6 Vận hành tối ưu mạng 67 3.2 Kết luận 68 Chương 4: QUY HOẠCH MẠNG 3G EVNTELECOM TẠI TP Hà Nội 70 iii 4.1 Giới thiệu toán quy hoạch dự báo thuê bao 70 4.1.1 Giới thiệu tổng quan EVNTelecom 70 4.1.2 Giới thiệu thành phố Hà Nội 70 4.1.3 Dự báo thuê bao 72 4.2 Thiết kế quy hoạch mạng 73 4.2.1 Yêu cầu loại hình dịch vụ 73 4.2.2 Yêu cầu chất lượng dịch vụ vùng phủ sóng 73 4.2.3 Quy hoạch vùng phủ sóng .74 4.2.3.1 Thiết kế vùng phủ liên tục 74 4.2.3.2 Tính toán quỹ lượng đường truyền 77 4.2.3.3 Tính tốn bán kính Cell diện tích vùng phủ 80 4.2.3.4 Số lượng node B 80 4.2.4 Quy hoạch dung lượng 82 4.2.4.1 Dung lượng thuê bao/Node B .82 4.2.4.2 Tính toán dung lượng CE Node B 84 4.2.4.3 Định cỡ RNC 90 4.2.5 Vị trí lắp đặt Node B .97 4.3 Kết luận 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 PHỤ LỤC 101 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 1xEV- DO 1x Evolution – Data Optimized Pha 1- Tối ưu liệu 1/2/3/4G First/Second/Third/Fourth Thế hệ 1/2/3/4 Generation 3GPP Third Generation Global Partnership Dự án hội nhập toàn cầu hệ Project 3GPP2 Third Generation Global Partnership Project A ADSL Asynmetric Digital Subscriber Line Bộ điều khiển tăng ích tự động AGC Automatic Gain Control Điều khiển khuếch đại tự động AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến (Mỹ) B BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit BLER Block Error Rate Tốc độ lỗi Block BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân BSIC Base station identity code Mã nhận dạng trạm gốc BS/ BTS Base Station/ Base Tranceiver Trạm gốc Station C CCCH Comon Control Channel Kênh điều khiển chung CDMA Code Division Multiple Access Truy nhập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CRC Cylic Redundancy Check Mã vòng kiểm tra dư thừa CRNC Current Radio Network Control Bộ điều khiển mạng vô tuyến CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung đường lên CSCF Connection State Control Function Chức điều khiển trạng thái v kết nối CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung DCCH Designated Common Channel Kênh điều khiển dành riêng DL Downlink Đường xuống DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý chuyên D dụng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh truyền dẫn DCH DRNC Dynamic Radio Network Control Bộ RNC động DS/SS Direct Sequence Spread Spectrum Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DTCH Designated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng EDGE Enhanced Data Rates for Evolution Các tốc độ liệu tăng cường EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power Công suất xạ đẳng hướng E tương đương F FACH Forward Access Channel Kênh truy cập đường xuống FDD Frequency Division Duplex Phương thức song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FER Frame Error Rate Tỷ số lỗi khung FFM Fast Fading Margin Độ dự trữ fading nhanh FH/SS Frequence Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần G GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS GMSC Gateway Mobile Switching Center Tổng đài chuyển chuyển mạch di động cổng vi GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System for Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn Telecommunication cầu HLR Home Location Register Bộ đăng ký thường trú HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc H độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao HO Handover Chuyển giao IM Interference Margin Độ dự trữ nhiễu IMT-2000 International I Mobile Thông tin di động toàn cầu 2000 Telecommunication 2000 IP Internet Protocol ITU International Giao thức Internet Telecommunication Liên hợp viễn thông quốc tế Union Iub Giao diện RNC nút B Iur Giao diện RNC IuCS/IuPS Giao diện chuyển mạch kênh chuyển mạch gói RNC-MSC K KPI Key performace Indicator Bộ thị hiệu ME Mobile Equipment Thiết bị di động MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MGW Media Gateway Nút cổng Softswitch MSC Mobile Service Switching Centre Trung tâm chuyển mạch dịch vụ M vii di động MSS MSC server Nút chuyển mạch Softswitch O OFDM Orthogonal frequency-division Ghép kênh phân chia theo tần số multiplexing OFDMA Orthogonal trực giao frequency-division Đa truy nhập phân chia theo tần multiplexing Access số trực giao PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh mang thông tin kênh P giao vận CPCH PN Pseudo Noise Giả tạp âm PRACH Physical Random Access Channel Kênh mang thông tin kênh giao vận RACH PS Packet Switch PSTN Public Switched Telecommunication Mạng viễn thông công cộng Chuyển mạch gói Network Q QPSK Quardrature Phase Shift Keying Khố dịch pha cầu phương RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên RANAP Radio Access Network Application Phần ứng dụng mạng vô tuyến R Part RNC Radio Network Control Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network subsystem Phân hệ mạng vơ tuyến RRM Radio Resouse Management Thuật tốn quản lý tài nguyên vô tuyến S SFM Slow Fading Margin Dự trữ nhiễu fading chậm viii SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SHO Soft Handover Chuyển giao mềm SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm Time Division Duplex Phương thức song công phân T TDD chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TPC Transmission Power Control Điều khiển công suất phát UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UL Uplink Đường xuống UMTS Universal U USIM Mobile Hệ thống viễn thơng di động tồn Telecommunication System cầu UMTS Subscriber Identify Module Modun nhận dạng thuê bao UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất Network UMTS Visitor Location Register Bộ đăng ký tạm trú V VLR W WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã Access băng rộng ix Với giả thiết 01 sóng mang (Carrier), Node B hỗ trợ 128 CE Theo kết tính tốn bảng 4.14, 4.15 có số Node B số quận/ huyện có số CE lớn 128, nhỏ 256 nên cấu hình Node B dự kiến giai đoạn bảng 4.16 đây, bao gồm: - Các Node B có số CE yêu cầu nhỏ 128: cấu hình 1/1/1 (3 sector, sóng mang) - Các Node B có số CE yêu cầu lớn 128, nhỏ 256: cấu hình 2/2/2 (3 sector, sóng mang) - Với ý, để đảm bảo hiệu đầu tư, tiết kiệm chi phí, license CE từ 48-144 CE, sẵn sàng hỗ trợ nâng cấp CE full Bảng 4.16 Cấu hình Node B Cấu hình Node B Kênh CE 1/1/1 (sẵn sàng nâng cấp lên 3/3/3) 2/2/2 (sẵn sàng nâng cấp lên 3/3/3) 128 CE Uplink 256 CE Uplink 128 CE Downlink 256 CE Downlink (sẵn sàng nâng cấp lên 3/3/3) (sẵn sàng nâng cấp lên 3/3/3) Mã HSDPA (các node B hỗ trợ 15 code 16 QAM tối đa 15 code 16 QAM tối đa 14.4 Mbps 14.4 Mbps HSDPA) 4.2.4.3 Định cỡ RNC Số lượng RNC EVNTelecom chia toàn mạng 3G thành 04 phân vùng RNC: - Hệ thống RNC Hà Nội: quản lý hệ thống Node B Hà Nội tỉnh miền Bắc - Hệ thống RNC Đà nẵng: quản lý hệ thống Node B Đà Nẵng tỉnh miền Trung, Tây Nguyên - Hệ thống RNC Cần Thơ: quản lý hệ thống Node B Cần Thơ tỉnh miền Tây Nam Bộ - Hệ thống RNC Hồ Chí Minh: quản lý hệ thống Node B thành phố Hồ Chí Minh tỉnh miền Đông Nam Bộ 90 Tại Hà Nội, với số lượng Node B giai đoạn 422 Node B, giai đoạn 888 Node B Tham khảo bảng lực RNC Huawei, có loại RNC hỗ trợ 800, 1100 Node B, cần 01 RNC để quản lý Node B địa bàn thành phố Hà Nội Định cỡ băng thông giao diện IuB, IuCS, IuPS Các thơng số đầu vào cho q trình tính tốn: - Mơ hình lưu lượng bảng 4.12 - Các tham số truyền dẫn bảng 4.17 Bảng 4.17 Các tham số truyền dẫn Thông số Ký hiệu Giá trị Hệ số dịch vụ thoại CS12.2 IuB CIub voice 0.62 Hệ số dịch vụ thoại CS64K IuB CIub CS64 0.92 Hệ số dịch vụ PS IuB C IuB PS 0.95 Ghi Tỉ lệ chuyển giao Node B 40% Trên Tổng tỉ lệ Chuyển giao Tỉ lệ chuyển giao khác Node B, RNC 45% Trên Tổng tỉ lệ Chuyển giao Tỉ lệ chuyển giao khác RNC 15% Trên Tổng tỉ lệ Chuyển giao Hệ số phân tập Chuyển giao mềm IuB R IuB Hiệu suất trunking 0.18 0.7 Tốc độ báo hiệu RRC VRCC 3.4 kbps 180 kbps Thông lượng kênh chung Node B kết nối tới RNC Hệ số báo hiệu Uu IuB C IuB Uu Sig 0.68 C IuB NBAP sig 0.86 Hệ số thoại CS12.2 Iu C Iu Voice 0.31 Hệ số thoại CS64 Iu C Iu CS64 0.55 Hệ số dịch vụ PS Iu C Iu PS 0.88 Hệ số báo hiệu dịch vụ CS Iu C Iu CSsig 0.55 Hệ số báo hiệu dịch vụ PS Iu C Iu PSsig 0.72 Hệ số báo hiệu NBAP IuB Hiệu suất báo hiệu 0.7 Báo hiệu NCP, CCP,ALCAP /sub BwNCCP,CCP,CAP 13.92 bps Báo hiệu/CS user Iu Bw IuCS Sig/User 6.97 bps Báo hiệu/PS user Iu Bw IuPS Sig/User 2.26 bps 91 Băng thông giao diện IuB Node B RNC IuB giao diện kết nối từ Node B đến RNC Vì lưu lượng Uplink từ Node B tới RNC nhỏ lưu lượng downlink từ RNC tới Node B, nên việc tính tốn dung lượng IuB, IuPS, IuCS ta cần tính cho đường Downlink Băng thơng giao diện IuB tổng băng thông đáp ứng cho phần lưu lượng (traffic) lưu lượng báo hiệu BWIuB = BWtraffic + BWsignal Trong băng thơng cho traffic bao gồm lưu lượng thoại CS12.2, Video call CS64, lưu lượng dịch vụ data Băng thông cho lưu lượng báo hiệu bao gồm băng thông cho lưu lượng báo hiệu thiết bị đầu cuối Node B (BwUu sig) lưu lượng báo hiệu Node B RNC (BwNBAP sig) Lưu lượng dịch vụ Voice CS12.2K (Kbps): TPCS12.2 = Số thuê bao/Node B* % thuê bao CS12.2* ErlCS12.2/1sub* 12.2 * AFCS12.2 Lưu lượng dịch vụ CS64 (Kbps): TPCS64 = Số thuê bao/Node B* % thuê bao CS64* Erl CS64/1sub* 64* AFCS64 Lưu lượng dịch vụ data TPPs = Σ i (số thuê bao/Node B*% thuê bao data Ps i * DL Ps i/1sub * AFPs i Với Ps i dịch vụ Ps 64/64, Ps 64/128, Ps 64/384, HSDPA Node B có HSDPA Trong lưu lượng (Kbps) thuê bao dịch vụ data tính cơng thức DLPs i/1sub = Traffic/BH/sub * bits /3600 kết bảng 4.18 sau: Bảng 4.18 Bảng lưu lượng trung bình /1thuê bao Service Trên thuê bao Tỉ lệ thuê bao Hệ số AF Lưu lượng DL (Kbps) PS 64/64 (Kbyte/BH/sub) 12 48 100% 0.10667 PS 64/128 (Kbyte/BH/sub) 20 80 100% 0.17778 PS 64/384 (Kbyte/BH/sub) 20 80 100% 0.17778 HSDPA (Kbyte/BH/sub) 660 5940 20% 13.2 Từ thông số lưu lượng ta tính băng thơng u cầu theo công thức sau: BW CS12.2= TPCS12.2 * 1/C IuB Voice* (1+RIuB) / 1024 / Hiệu suất trunking (Mbps) 92 BW CS64= TPCS64* 1/ C IuB CS64*(1+ RIuB) / 1024 / Hiệu suất trunking (Mbps) BWPS = TPPs * 1/CIuB PS* (1+ RIuB) / 1024 / Hiệu suất trunking (Mbps) BWUu sig = (BwTraffic voice, CS64K, PS * VRRC * (1+ RIuB) + TCC ) * 1/ C Iub Uusig /1024 / Hiệu suất báo hiệu BWNBAP sig = BWNCP,CCP,ALCAP/sub*Số thuê bao/Node B * 1/ C IubNBAPsig /1024/Hiệu suất báo hiệu Với RIuB hệ số phân tập trình SHO giao diện Iub: Từ giả thiết đầu vào tỷ lệ HO, thuê bao thực trình SHO NodeB RNC yêu cầu 02 kết nối từ Node B RNC hệ số phân tập SHO: R Iub = [70%*1 + 30%* (40%*1 + (45% +15%)* 2)]-1 = 0.18 Căn vào số liệu số thuê bao, số Node B Hà Nội bảng 4.12, 4.13 mơ hình lưu lượng với cách tính ta tính băng thơng IuB u cầu Node B Vì triển khai hạ tầng truyền dẫn đáp ứng số thuê bao dự kiến phát triển sau hai giai đoạn, đảm bảo dự phòng, nên ta tính với số liệu giai đoạn Trong giai đoạn đầu, để tận dụng hạ tầng truyền dẫn TDM sẵn có trạm gốc 2G, nên giao diện đấu Node B RNC sử dụng E1 Trong giai đoạn 2, có mạng Metro Hà Nội, chuyển đấu Node B RNC theo giao diện FE (IP) Số E1 cần thiết để kết nối Node B RNC theo giai đoạn tính tốn bảng 4.19, 4.20 Băng thơng DL giao diện Iub phía RNC kết nối đến tất Node B BWIuB RNC = sô Node B ∑ BW dịch vụ Từ bảng 4.19 ta tính BWIuB RNC (GD1)= 2147.520 Mbps Từ bảng 4.20 ta tính BWIuB RNC (GD2)= 4181.249 Mbps 93 Bảng 4.19 Dung lượng IuB truyền dẫn yêu cầu giai đoạn Tên Thị xã/Quận/Huyện Thị xã Sơn Tây Quận Ba Đình Quận Cầu Giấy Quận Đống Đa Quận Hà Đơng Quận Hai Bà Trưng Quận Hồn Kiếm Quận Hoàng Mai Quận Long Biên Quận Tây Hồ Quận Thanh Xuân Huyện Ba Vì Huyện Chương Mỹ Huyện Đan Phượng Huyện Đơng Anh Huyện Gia Lâm Huyện Hồi Đức Huyện Mê Linh Huyện Mỹ Đức Huyện Phú Xuyên Huyện Phúc Thọ Huyện Quốc Oai Huyện Sóc Sơn Huyện Thạch Thất Huyện Thanh Oai Huyện Thanh Trì Huyện Thường Tín Huyện Từ Liêm Huyện Ứng Hịa Tồn thành phố Dự kiến vùng phủ Ngoại Ơ Đơ thị đơng dân Đơ thị đông dân Đô thị đông dân Đô thị Đô thị đông dân Đô thị đông dân Đô thị Đô thị Đô thị Đô thị đông dân Nông thôn Nông thôn Nơng thơn Ngoại Ơ Ngoại Ơ Nơng thơn Nơng thơn Nông thôn Nông thôn Nông thôn Nông thôn Nông thôn Nơng thơn Nơng thơn Ngoại Ơ Nơng thơn Ngoại Ơ Nông thôn Lưu lượng Lưu lượng dịch dịch Bw dịch vụ Bw Bw Số Thuê vụ thoại vụ CS Lưu lượng data Bw dịch vụ CS data traffic thoại Node B bao/ GD1 Node B (Kbps) 64(Kbps) (Kbps) (Mbps) 64 (Mbps) (Mbps) (Mbps) 10 29 37 31 46 29 17 40 58 23 28 16 10 2 2 516 857 582 1455 474 1352 1066 696 402 606 900 1071 1834 2498 805 874 1888 1876 1192 1815 1718 1634 1405 1194 1596 1120 2080 2560 1938 94.428 156.831 106.506 266.265 86.742 247.416 195.078 127.368 73.566 110.898 164.700 195.993 335.622 457.134 147.315 159.942 345.504 343.308 218.136 332.145 314.394 299.022 257.115 218.502 292.068 204.960 380.640 468.480 354.654 19.814 32.909 22.349 55.872 18.202 51.917 40.934 26.726 15.437 23.270 34.560 41.126 70.426 95.923 30.912 33.562 72.499 72.038 45.773 69.696 65.971 62.746 53.952 45.850 61.286 43.008 79.872 98.304 74.419 1600.751 2658.611 1805.498 4513.745 1470.457 4194.215 3306.977 2159.152 1247.096 1879.951 2792.007 495.048 847.730 1154.651 2497.295 2711.349 872.690 867.143 550.978 838.947 794.111 755.284 649.433 551.903 737.719 3474.498 961.438 7941.709 895.802 0.251 0.416 0.283 0.707 0.230 0.657 0.518 0.338 0.195 0.294 0.437 0.520 0.891 1.214 0.391 0.425 0.917 0.912 0.579 0.882 0.835 0.794 0.683 0.580 0.775 0.544 1.011 1.244 0.942 422 0.035 0.059 0.040 0.100 0.033 0.093 0.073 0.048 0.028 0.042 0.062 0.074 0.126 0.172 0.055 0.060 0.130 0.129 0.082 0.125 0.118 0.112 0.097 0.082 0.110 0.077 0.143 0.176 0.133 2.774 3.060 4.607 5.082 3.129 3.451 7.822 8.629 2.548 2.811 7.268 8.018 5.730 6.322 3.741 4.127 2.161 2.384 3.258 3.594 4.838 5.337 0.858 1.452 1.469 2.486 2.001 3.386 4.327 4.774 4.698 5.183 1.512 2.559 1.503 2.543 0.955 1.616 1.454 2.460 1.376 2.329 1.309 2.215 1.125 1.905 0.956 1.619 1.278 2.164 6.021 6.642 1.666 2.820 13.762 15.182 1.552 2.627 Bw Bw Uu Bw NBAP Bw IuB HS signal sig Signal node B Tổng (Mbps) (Mbps) (Mbps) (Mbps) Bw IuB Số E1 DPA 0.488 0.508 0.492 0.544 0.485 0.538 0.521 0.499 0.481 0.493 0.511 0.471 0.482 0.491 0.505 0.509 0.483 0.482 0.473 0.482 0.480 0.479 0.476 0.473 0.479 0.524 0.485 0.611 0.483 0.011 0.019 0.013 0.032 0.010 0.030 0.024 0.015 0.009 0.013 0.020 0.024 0.040 0.055 0.018 0.019 0.042 0.041 0.026 0.040 0.038 0.036 0.031 0.026 0.035 0.025 0.046 0.056 0.043 0.499 3.559 0.527 5.609 0.505 3.956 0.576 9.205 0.496 3.307 0.568 8.586 0.544 6.866 0.514 4.641 0.490 2.874 0.507 4.100 0.531 5.868 0.495 1.947 0.522 3.008 0.546 3.932 0.523 5.297 0.529 5.712 0.524 3.084 0.524 3.067 0.499 2.115 0.522 2.982 0.518 2.847 0.515 2.730 0.507 2.412 0.499 2.118 0.514 2.677 0.549 7.191 0.531 3.351 0.668 15.849 0.526 3.153 35.591 162.674 146.371 285.357 152.103 248.987 116.724 185.657 166.673 94.306 164.304 9.734 9.025 3.932 84.749 57.117 6.167 6.134 6.345 5.964 5.694 5.460 9.646 6.354 5.355 43.145 6.701 110.944 6.306 2147.520 94 5 3 2 3 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 Bảng 4.20 Dung lượng IuB truyền dẫn yêu cầu giai đoạn Tên Thị xã/Quận/Huyện Dự kiến vùng phủ Số Thuê Node bao/ Node Lưu lượng dịch Lưu lượng dịch B B vụ thoại (Kbps) vụ CS 64(Kbps) GD2 Lưu lượng data (Kbps) Bw Bw dịch Bw Bw Bw Uu Bw IuB Bw vụ thoại Bw dịch vụ data traffic signal NBAP sig Signal node B Tổng Bw Số HS IuB (Mbps) CS 64 (Mbps) (Mbps) (Mbps) (Mbps) (Mbps) (Mbps) (Mbps) E1 DPA Ngoại Ơ Đơ thị đơng dân Đơ thị đông dân Đô thị đông dân Đô thị Đô thị đông dân Đô thị đông dân Đô thị Đô thị Đô thị Đô thị đông dân Nông thôn Nông thơn Nơng thơn Ngoại Ơ Ngoại Ơ Nơng thơn Nơng thôn Nông thôn Huyện Mỹ Đức Nông thôn Huyện Phú Xuyên Nông thôn Huyện Phúc Thọ Nông thôn Huyện Quốc Oai Nơng thơn Huyện Sóc Sơn Nơng thơn Huyện Thạch Thất Nơng thơn Huyện Thanh Oai Ngoại Ơ Huyện Thanh Trì Nơng thơn Huyện Thường Tín Ngoại Ơ Huyện Từ Liêm Nơng thơn Huyện Ứng Hịa 21 61 79 66 99 63 35 85 124 50 60 10 34 21 491 815 545 1367 440 1245 1035 655 376 557 840 1071 1834 2498 758 832 2518 1876 89.853 149.145 99.735 250.161 80.520 227.835 189.405 119.865 68.808 101.931 153.720 195.993 335.622 457.134 138.714 152.256 460.794 343.308 18.854 31.296 20.928 52.493 16.896 47.808 39.744 25.152 14.438 21.389 32.256 41.126 70.426 95.923 29.107 31.949 96.691 72.038 1523.195 2528.317 1690.715 4240.748 1364.981 3862.276 3210.808 2031.961 1166.438 1727.942 2605.873 495.048 847.730 1154.651 2351.490 2581.055 1163.895 867.143 0.239 0.396 0.265 0.664 0.214 0.605 0.503 0.318 0.183 0.271 0.408 0.520 0.891 1.214 0.368 0.404 1.223 0.912 0.034 0.056 0.037 0.094 0.030 0.086 0.071 0.045 0.026 0.038 0.058 0.074 0.126 0.172 0.052 0.057 0.173 0.129 2.639 4.381 2.930 7.349 2.365 6.693 5.564 3.521 2.021 2.994 4.516 0.858 1.469 2.001 4.075 4.473 2.017 1.503 2.912 4.833 3.232 8.107 2.609 7.383 6.138 3.884 2.230 3.303 4.981 1.452 2.486 3.386 4.495 4.934 3.413 2.543 0.340 0.354 0.343 0.377 0.338 0.372 0.363 0.347 0.335 0.343 0.355 0.330 0.337 0.344 0.352 0.355 0.344 0.338 0.011 0.018 0.012 0.030 0.010 0.027 0.023 0.014 0.008 0.012 0.019 0.024 0.040 0.055 0.017 0.018 0.056 0.041 0.351 0.372 0.355 0.407 0.348 0.400 0.386 0.362 0.344 0.355 0.374 0.354 0.378 0.399 0.368 0.373 0.399 0.379 68.522 317.517 283.346 561.938 292.765 490.321 228.340 360.915 319.123 182.930 321.304 18.054 17.183 7.570 165.359 111.449 11.438 11.689 4 2 2 3 2 4 13 14 1430 1815 2291 1634 1606 1433 2128 1034 2774 2560 1938 261.690 332.145 419.253 299.022 293.898 262.239 389.424 189.222 507.642 468.480 354.654 54.912 69.696 87.974 62.746 61.670 55.027 81.715 39.706 106.522 98.304 74.419 660.989 838.947 1058.969 755.284 742.341 662.376 983.625 3207.706 1282.226 7941.709 895.802 0.695 0.882 1.113 0.794 0.780 0.696 1.034 0.502 1.348 1.244 0.942 0.098 0.125 0.157 0.112 0.110 0.098 0.146 0.071 0.191 0.176 0.133 1.145 1.454 1.835 1.309 1.286 1.148 1.704 5.558 2.222 13.762 1.552 1.938 2.460 3.106 2.215 2.177 1.943 2.885 6.132 3.760 15.182 2.627 0.333 0.337 0.342 0.335 0.335 0.333 0.340 0.363 0.346 0.428 0.338 0.032 0.040 0.051 0.036 0.035 0.032 0.047 0.023 0.061 0.056 0.043 0.365 2.303 11.517 0.377 2.838 11.350 0.392 3.498 10.494 0.371 2.586 10.346 0.371 2.548 17.833 0.365 2.308 11.538 0.387 3.272 9.815 0.386 6.518 84.734 0.408 4.168 12.504 0.484 15.666 219.321 0.381 3.008 12.033 2 2 2 Toàn thành phố 888 Thị xã Sơn Tây Quận Ba Đình Quận Cầu Giấy Quận Đống Đa Quận Hà Đơng Quận Hai Bà Trưng Quận Hồn Kiếm Quận Hoàng Mai Quận Long Biên Quận Tây Hồ Quận Thanh Xuân Huyện Ba Vì Huyện Chương Mỹ Huyện Đan Phượng Huyện Đơng Anh Huyện Gia Lâm Huyện Hồi Đức Huyện Mê Linh 3.263 5.205 3.587 8.514 2.957 7.783 6.524 4.246 2.574 3.659 5.355 1.805 2.864 3.785 4.864 5.307 3.813 2.922 4181.249 95 1 1 1 1 1 1 1 Băng thông giao diện IuPS, IuCS Tính tốn băng thơng truyền dẫn giao diện Iu kết nối từ RNC hệ thống mạng lõi (MSC-S, MGW, SGSN) Giao diện Iu gồm 02 giao diện Iu CS kết nối hệ thống MGW/MSC-S cho lưu lượng chuyển mạch kênh (CS) giao diện Iu PS kết nối hệ thống SGSN cho lưu lượng chuyển mạch gói (PS) Băng thơng cho lưu lượng DL giao diện IuCS BWIuCS traffic = (TPCS12.2 TB/NodeB * Số NodeB/RNC * 1/CIuCs voice + TPCS 64K /Node B * Số thuê bao/RNC * 1/ CIuCS CS 64K ) / Hiệu suất trunking Băng thông cho báo hiệu giao diện IuCS BWIuCS sig = BWIuCS sig TB /sub * Số thuê bao/RNC * (1 / CIuCS sig )/1024/1024/hiệu suất báo hiệu Băng thông cho lưu lượng DL giao diện IuPS BWIuPS traffic = TPPS TB /NodeB * Số NodeB/RNC * (1/ CIuPS) / hiệu suất trunking Băng thông cho báo hiệu giao diện IuPS BW IuPS sig = BWIuCS sig TB /sub * Số thuê bao/RNC *( / CIuPS sig)/ 1024/1024 / hiệu suất báo hiệu Với đại lượng TB giá trị lấy trung bình Node B quận/huyện Tổng băng thông truyền dẫn giao diện Iu BWIu = BWIuCS traffic + BWIuCS sig + BWIuPS traffic + BW IuPS sig Theo số liệu tính tốn số th bao 3G, số Node B Hà Nội phần trên, ta có thơng số cấu hình RNC bảng 4.21 sau (chú ý, để RNC đáp ứng hai giai đoạn ta tính số Node B, số thuê bao/RNC lưu lượng trung bình giai đoạn – từ bảng 4.20) Số NodeB/RNC = 888 Số NodeB có HSDPA= 835 Số thuê bao/RNC=Tổng số thuê bao Hà Nội sau giai đoạn 2=734670 thuê bao 96 TrafficCS = Traffic CS 12.2 + TrafficCS64 =734670*(100%*0.025+30%*0.002) TrafficCS = 18807.55 Từ ta tính băng thơng giao diện IuCS, IuPS bảng 4.21 sau Bảng 4.21 Cấu hình RNC cần thiết Đại lượng Giá trị Đơn vị Ghi Node B/RNC 888 Node B Đây cấu hình tối Số Node B có HSDPA 835 Node B thiểu RNC cần đáp 734670 subs 4181.249 Mbps Cho dịch vụ 3797.938 Mbps Traffic cho CS 18807.55 Erl Sub/RNC ứng Thông lượng IuB Downlink Cho dịch vụ Thơng lượng Iu Downlink 4.2.5 Vị trí lắp đặt Node B Căn hạ tầng có EVNTelecom, EVNTelecom vận hành mạng 2G CDMA2000 1x 450MHz, số lượng BTS hoạt động khoảng 226 BTS Thành phố Hà Nội, số có khả sử dụng lại hạ tầng mạng Để đẩy nhanh việc triển khai mạng, đáp ứng cam kết với Bộ Thông tin truyền thơng, vị trí xem xét lựa chọn ưu tiên hạ tầng sẵn có EVNTelecom, đồng thời trọng đến khu vực có đặc điểm dân cư kinh tế phát triển Việt Nam Với khu vực quan trọng cần phủ sóng mà EVNTelecom chưa có hạ tầng hạ tầng không sử dụng lại xem xét đầu tư Nhưng số lượng trạm đầu tư đảm bảo mức thấp 4.3 Kết luận Việc thiết kế quy hoạch mạng phức tạp phụ thưộc nhiều vào thực tế khu vực Đối với mạng EVNTecom vậy, việc triển khai thực tế mạng vô tuyến 3G áp dụng theo lộ trình cứng nhắc nào, điều tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể, vào điều kiện phát triển thị trường thị phần, vào điều kiện môi trường vùng 97 Trong chương trình cơng tác quy hoạch thiết kế ban đầu triển khai mạng vô tuyến UMTS 3G EVNTelecom khu vực Thành phố Hà Nội giai đoạn 2009-2013 Qua dự báo số lượng thuê bao 3G mạng EVNTelecom khu vực Thành phố Hà Nội, tiến hành khảo sát nhu cầu khu vực Quận/huyện từ đưa kết yêu cầu phủ sóng định cỡ dung lượng mạng Sau định cỡ mạng, quy hoạch vùng phủ đến quy hoạch chi tiết, tính tốn số lượng node, tính tốn băng thơng truyền dẫn cho Node B, RNC, đồng thời đưa nguyên tắc lựa chọn vị trí đặt Node B 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài “Quy hoạch mạng vô tuyến 3G WCDMA ứng dụng EVNTelecom Hà Nội” hoàn thành với kết sau: - Trình bày tổng quan mạng 3G WCDMA: Kiến trúc mạng, chuẩn công nghệ 3G tổng quan công nghệ truy nhập WCDMA - Xây dựng mơ hình tính tốn quy hoạch mạng vô tuyến 3G WCDMA - Thiết kế, quy hoạch mạng vô tuyến 3G UMTS EVNTelecom Thành phố Hà Nội, đưa thơng số: lực, cấu hình Node B, RNC cần đầu tư; phương án triển khai, truyền dẫn cho mạng truy nhập vô tuyến Tuy nhiên, bước thiết kế quy hoạch ban đầu Trong q trình triển khai thực tế có nhiều yếu tố thay đổi điều kiện môi trường truyền sóng, số thuê bao thực tế khác với dự báo… Để mạng tối ưu vùng phủ sóng, chất lượng dịch vụ, dung lượng hệ thống, ta phải thực tối ưu hóa mạng Do hướng đề tài việc thu thập số liệu đo kiểm phân tích thơng hiệu KPI, xây dựng chương trình mơ tối ưu công tác quy hoạch Đồng thời, hướng phát triển tiếp đề tài tính tốn thiết kế, quy hoạch mạng 3G hỗ trợ công nghệ HSUPA khả nâng cấp, chuyển đổi lên 4G Đề tài xây dựng mơ hình tính tốn thiết kế quy hoạch mạng vơ tuyến 3G UMTS, ngồi phạm vi áp dụng cho mạng EVNTelecom Thành phố Hà Nội, đề tài hồn tồn vận dụng để triển khai cho mạng khu vực khác 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO Jaana Laiho, Achim Wacker, Tomas Novosad (2006), Radio Network Planning and Optimisation for UMTS, John Wiley & Sons, England Maciej J Nawrocki, Mischa Dohler, A Hamid Aghvami (2006), Understanding UMTS Radio Network Modelling, Planning and Automated optimisation, John Wiley & Sons, England Nguyễn Phạm Anh Dũng (2009), Bài giảng công nghệ 3G WCDMA UMTS Phạm Công Hùng (2009), Bài giảng thông tin di động WCDMA Tài liệu tham khảo nhà cung cấp thiết bị Huawei Tài liệu mạng EVNTelecom http://www.sss-mag.com/ebn0.html http://www.hanoi.gov.vn http://vi.wikipedia.org/wiki 10 http://www.3gpp.org/article/w-cdma 11 http://www.umtsworld.com 12 www.google.com 100 PHỤ LỤC Mơ hình truyền sóng thực nghiệm Mơ hình Hata – Okumura Mơ hình Hata quan hệ thực nghiệm rút từ báo cáo kỹ thuật Okumura cho phép sử dụng kết vào cơng cụ tính tốn Các biểu thức sử dụng mơ hình Hata để xác định tổn hao trung bình : Vùng thành phố Lp= 69,55+26,16.lgfc –13,28.lghb – a(hm) + (44,9-6,55.lghb).lgR (dB) Trong : fc : Tần số hoạt động (MHz), Lp : Tổn hao cho phép hb : Độ cao anten trạm gốc (m), R : Bán kính (km) a(hm) : Hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB) Dải thơng số sử dụng cho mơ hình Hata : 150 ≤ f c ≤ 1500 MHz ; 30 ≤ hb ≤ 200m; ≤ hm ≤ 10m Hệ số hiệu chỉnh (hm) tính sau Đối với thành phố lớn: a(hm) =8,29.(lg1,54hm)2 - 1,1 (dB) với fc < 400MHz a(hm) =3,2.(lg11,75hm)2 - 4,97 (dB) với fc ≥ 400MHz Đối với thành phố nhỏ trung bình : a(hm) = (1,1.lgfc – 0,7).hm –(1,56.lgfc –0,8) (dB) Như bán kính tính : lgR = [L −69,55− 26,26.lg f p c ] +13,28.lghb + a(hm ) 44,9 − 6,55.lghb Vùng ngoại ô (suburban) Với vùng ngoại ô hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố : 101 Lno = Lp - 2(log10 (f/28))2 -5.4 (dB) Vùng nông thôn (rural) Với vùng nông thôn hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố : Lnt = Lp – 4,78.(lgfc)2 +18,33(lgfc) - 35,94 (dB) Mơ hình Hata mở rộng (hay cịn gọi mơ hình Cost231 – hata) Mơ hình Hata mở rộng cho tần số từ 1.5GHz – 2GHz gọi mô hình Cost231 – Hata sau: Lp=46.3+33.9lg(f(MHz))-13.82lg(hBase(m))-a(hmobile)+(44.9-6.55lg(hBase(m))*lg(d(km) )+Cm Trong đó: Cm = dB cho khu vực thành phố nhỏ Cm = dB cho trung tâm thành phố lớn Cm = - 2(log10 (f/28))2 -5.4 cho vùng ngoại thành Cm = - 4,78.(log10fc)2 +18,33(log10fc) - 35,94 cho vùng nơng thơn Với ≤ hmobile ≤ 10 L: Suy hao đường truyền sóng, Hm: chiều cao UE (1 – 10m) d: Khoảng cách truyền sóng node B UE (1 – 20 km) Hbase: chiều cao anten (30 – 200 m); f: Tần số thu, phát (MHz) c2 Mơ hình Walfsch – Ikegami Mơ hình sử dụng để đánh giá tổn hao đường truyền môi trường thành phố cho hệ thống thông tin di động tổ ong Mơ hình chứa phần tử : tổn hao không gian tự do, nhiễu xạ mái nhà, tổn hao tán xạ tổn hao nhiều vật chắn Tổn hao cho phép mơ hình tính sau : Lcp = Lf + Lts + Lm Với tổn hao không gian tự xác định sau : L f = 32,4 + 20 lg R + 20 lg f c 102 Trong đó: fc : Tần số hoạt động, R : Bán kính cell Nhiễu xạ mái nhà phố tổn hao tán xạ tính : Lts = Lo + 20 lg ∆hm + 10 lg f c − 10 lg W − 16,7 Trong : 2,5 + 0,075(ϕ − 55)dB,55 ≤ ϕ ≤ 90 L0 =  − 9,646dB,0 ≤ ϕ ≤ 55 W : Độ rộng phố, ϕ : Góc đến so với trục phố hr : Độ cao nhà, hm : Độ cao Anten trạm di động ∆ hm = hr – hm (m) Tổn hao vật chắn : Lms = Lbsh + k a + k d lg R + k f lg f c − lg b Với b: Khoảng cách nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (m) − 18 lg 11 + ∆hb , hb > hr , hb độ cao anten BS Lbsh =  0, hb < hr ka = 54 – 0,8.hb 15∆hb  , hb ≥ hr 18 − ∆hm kd =  18, h < h b r   f  k f = + 1,5 c − 1 với thành phố lớn 925    f  k f = + 0,7 c − 1 với thành phố trung bình  925  Như bán kính cell tính theo mơ hình Walf – Ikegami : 103 lg R = Lcp − Lo − Lbsh + 10 lg W − 20 lg ∆hm − k a − lg b − (30 + k f ) lg f c − 15,7 (20 + k d ) Mơ hình Hata bỏ qua ảnh hưởng độ rộng phố, nhiễu xạ phố tổn hao tán xạ cịn mơ hình Walf - Ikegami có xét đến ảnh hưởng nên bán kính cell tính theo mơ hình Hata lớn so với mơ hình Walf- Ikegami tổn hao cho phép 104 ... quan quy hoạch mạng 3G WCDMA 47 3.1.1 Đặc điểm quy hoạch mạng vô tuyến 3G WCDMA 47 3.1.2 Chiến lược quy hoạch vô tuyến cho mạng 3G WCDMA .48 3.1.3 Q trình quy hoạch mạng vơ tuyến 3G WCDMA. .. nguyên vô tuyến hệ thống mạng 3G WCDMA Chương 3: QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA Chương trình bày lý thuyết quy hoạch mạng 3G WCDMA Sau giới thiệu đặc điểm chiến lược quy hoạch mạng vô tuyến 3G WCDMA, ... cứng… Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan mạng 3G WCDMA, sâu phần vô tuyến, quy hoạch mạng vô tuyến - Từ đó, áp dụng triển khai quy hoạch mạng 3G WCDMA EVNTelecom địa bàn thành phố Hà Nội