Đồ án tốt nghiệp - Quy hoạch mạng 3G WCDMA và ứng dụng

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay thông tin di động đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, giải trí, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình... Thế hệ di động thứ nhất là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA). Tiếp theo là thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA).Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về cả dung lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện. 3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộng hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như: truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,… Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta. Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vô tuyến. Một trong số đó được gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA). Năm 2009 là năm thông tin di động thế hệ thứ 3 chính thức đưa vào phục vụ tại Việt Nam. Với công nghệ WCDMA có khả năng cung cấp dung lượng dữ liệu lớn, tốc độ cao đem đến cho người sử dụng những tiện ích đa phương tiện, cũng như những ứng dụng hoàn toàn mới mẻ mà công nghệ 2G chưa có được. Mặt khác sự ra đời của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 ở Việt Nam cũng tạo ra sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động, đặc biệt là ba nhà mạng viễn thông hàng đầu hiện nay: MobiFone, Vinaphone, Viettel. Cạnh tranh không chỉ về cơ sở hạ tầng, số lượng thuê bao, mà quan trọng còn là chất lượng dịch vụ. Trong tương lai mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 còn được phát triển và ứng dụng nhiều ở Việt Nam. Yêu cầu về tốc độ và giải quyết về vấn đề quá tải, để cải thiện vấn đề đó cần phải quy hoạch ở giai đoạn tiếp theo, lắp thêm BTS hợp lý hơn. Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ WCDMA và mạng WCDMA em đã thực hiện đồ án: “Quy hoạch mạng 3G WCDMA và ứng dụng”, với nội dung như sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA Chương 2: Cấu trúc mạnnh 3G WCDMA và kỹ thuật trải phổ Chương 3: Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA Chương 4: Ứng dụng quy hoạch mạng Vinaphone 3G cho viễn thông Hà Nội Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn và góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2013. Người thực hiện Nguyễn Minh Luyến

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ WCDMA 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin di động 1.1.1.Thế hệ thứ 1G (First Generation) 1.1.2 Thế hệ thứ hai 2G (Second Generation) 1.1.3 Thế hệ thứ ba 3G (Third Generation) 1.1.4 Công nghệ thứ tư 4G ( fourth Generation ) 1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ WCDMA .8 1.2.1 Giới thiệu công nghệ WCDMA 1.2.2 Đặc điểm mạng WCDMA .9 1.2.3 Kiến trúc mạng WCDMA 10 1.3 Kết luận chương .14 CHƯƠNG II: CẤU TRÚC MẠNG WCDMA VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 15 2.1 Cấu trúc mạng WCDMA 15 2.1.1 Cấu trúc tổng quan mạng WCDMA 15 2.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 16 2.1.3 Thiết bị người sử dụng UE ( Uer Equipment ) 19 2.1.4 Các giao diện mở mạng WCDMA 19 2.1.5 Mạng 20 2.1.6 Cấu trúc phân lớp mạng WCDMA 21 2.2 Kỹ thuật Trải phổ WCDMA 23 2.2.1.Giới thiệu 23 2.2.2 Nguyên lý trải phổ DSSS 24 2.2.3 Mã trải phổ 25 2.3 Kết luận chương 27 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA 28 3.1 Nguyên lý chung 28 3.2 Dự báo lưu lượng 29 3.2.1 Dự báo số thuê bao 29 3.2.2 Dự báo lưu lượng thoại 29 3.2.3 Dự báo lưu lượng số liệu 30 3.2.4 Dự phòng cho tương lai .30 3.3 Quy hoạch vùng phủ vô tuyến 31 3.3.1 Mục đích nhiệm vụ 31 3.3.2 Các mơ hình truyền sóng .32 3.3.3 Quỹ đường truyền 36 i 3.4 Quy hoạch dung lượng vô tuyến 49 3.4.1 Tải ô đường lên 50 3.4.2 Tải ô đường xuống 52 3.4.3 Dung lượng mềm chia sẻ tải .54 3.5 Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến 56 3.5.1 Định cỡ giao diện Iub 57 3.5.2 Định cỡ giao diện Iur .59 3.5.3 Định cỡ BSC 59 3.5.4 Định cỡ RNC 60 3.6 Quy hoạch mạng truyền dẫn UTRAN 62 3.6.1 Định cỡ MSC, SGSN GGSN 63 3.6.2 Định cỡ giao diện mạng lõi CN 64 3.6.3 Quy hoạch truyền dẫn mạng lõi CN .64 3.7 Nhiễu nhiều nhà khai thác 65 3.7.1 Mở đầu 65 3.7.2 Giải pháp chống nhiễu kênh lân cận 66 3.8 Tối ưu hóa mạng 67 3.9 Kết luận chương 68 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG QUY HOẠCH MẠNG 3G CỦA VINAPHONE TẠI VIỄN THÔNG HÀ NỘI 70 4.1 Tổng quan vùng cần quy hoạch .70 4.2 Giới thiệu chung mạng 3G Vinaphone 70 4.2.1 Phân hệ vô tuyến 71 4.2.2 Phân hệ chuyển mạch 72 4.3 Giải pháp phát triển mạng WCDMA Vinaphone 73 4.4 Quy hoạch mạng 3G Vinaphone Hà Nội 76 4.4.1 Dự báo lưu lượng 76 4.4.2 Tính tốn số 78 4.4.3 Quy hoạch mạng truyền dẫn vô tuyến 84 4.5 Chương trình mơ tính toán 87 4.5.1 Lưu đồ tính tốn 87 4.5.2 Giao diện chương trình 88 4.6 Kết luận chương 89 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT 1G 2G 3G 3GPP A AuC ATM AICH AP-AICH AMPS B BTS BSS BMC BSC BHCA BER C CDMA CN CS D DL DSSS DPDCH DPCCH E EDGE EIR First Generation Second Generation Third Generation 3rd Generation Global Partnership Project Thế hệ thứ Thế hệ thứ Thế hệ thứ Dự án hội nhập toàn cầu hệ Authentication Center Asynchronous Transfer Mode Acquisition Indication Channel Access Preamble Acquisition Indicator Channel Advanced Mobile Phone System Trung tâm nhận thực Truyền mã đồng Kênh thị bắt Kênh thị bắt tiền tố truy nhập Hệ thống tiến điện thoại di dộng tiến Base Tranceiver Station Base Station Subsystem Broadcast/Multicast Control Base Station Controller Busy Hour Call Attempts Bit Error Rate Trạm thu phát gốc Hệ thống phụ trạm gốc điều khiển quảng bá/đa phương điều khiển trạm gốc số lần tiến hành gọi bận Tỷ số lỗi bít Code Division Multiple Access Core Network Circuit switching Truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi Chuyển mạch kênh Downlink Direct Sequence Spread Spectrum Dedicated Physical Data Channel Dedicated Physical Control Channel Đường xuống Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp kênh số liệu vật lý riêng, kênh để truyền lưu lượng người sử dụng kênh điều khiển vật lý riêng Enhanced Data Rates for Evolution Equipment Identity Register Các tốc độ liệu tăng cường cho tiến hoá Bộ ghi nhận dạng thiết bị F iii FDD FDMA FBI FM G GGSN GPRS GSM GMSC H HLR HSDPA HE Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Access Feedback Information Frequency Modulation Phương thức song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Thông tin phản hồi ngược Điều chế tần số Gateway GPRS Support Node General Packet Radio Service Global System for Mobile Telecommunication Gateway mobile switching control Nút hỗ trợ cổng GPRS Dịch vụ vơ tuyến gói chung Hệ thống viễn thơng di động toàn cầu Home Location Registor High Speed Downlink Packet Access Home environment Bộ đăng ký thường trú Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao Mơi trường nhà I IMT-2000 International Mobile Telecommunication 2000 IP Internet Protocol Iub IP Multimedia Subsystem Iur IMS K KPI Key performace Indicator L LTE Long Term Evolution LOS Line of sight M MSC Mobile Service Switching Centre MS Mobile station CDMA Multiple Access MAC access control environment MGW Media Gateway Cổng điều kiển chuyển mạch di động Thơng tin di động tồn cầu 2000 Giao thức Internet Giao diện RNC nút B Giao diện RNC phân hệ đa phương tiện IP Bộ thị hiệu Sự tiến hóa lâu dài Tầm nhìn thẳng Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động Trạm di động Đa truy nhập theo mã Đa dịch vụ đa mã điều khiển truy cập môi trường Cổng phương tiện iv N NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động bắc âu Operation Mainternance Center Operational Expenses Open Systems Interconnection Orthogonal variable spreading factor Trung tâm điều hành quản lý khai thác Chi phí hoạt động Kết nối hệ thống mở Nhân tố lan truyền biến trực giao Packet swiching Packet- Temporary Mobile Subsscriber Identity Pulse Code Modulation Public Land Mobile Network Chuyển mạch gói nhận dạng thuê bao di động gói tạm thờ Điều chế mã xung Mạng di động công cộng mặt đất Quardrature Phase Phase Shift Keying Khoá dịch pha cầu phương R RNC RNS RRC Radio Network Controller Radio Network subsystem Radio Resoure Control protocol RRM RAN RLC Radio Resouse Management Radio Access Network Radio Link Control Bộ điều khiển mạng vô tuyến Phân hệ mạng vô tuyến Giao thức điều khiển tài ngun vơ tuyến Thuật tốn quản lý tài nguyên vô tuyến Truy nhập mạng vô tuyến điều khiển kết nối vô tuyến O OMC OPEX OSI OVSF P PS PSTN PCM PLMN Q QPSK S SGSN SMS SIM SSDT SHO T TDD TPC Serving GPRS Support Node Short Messaging Service Subscriber Identify Module Selection Diversity Technique Soft Handover Nút hỗ trợ GPRS phục vụ Dịch vụ nhắn tin ngắn Mã nhận dạng thuê bao Công nghệ lựa chọn đa dạng Chuyển giao mềm Time Division Duplex Phương thức song công phân chia theo thời gian Điều khiển công suất phát Transmission Power Control v TFCI TFI TDMA U UE UMTS USIM UTRAN V VLR W WCDMA Transport Format Combination Indicato Transport Format Indicator Time Division multiple access Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải Chỉ thị khuôn dạng truyền tải Đa truy nhập phân chia theo thời gian User Equipment Universal Mobile Telecommunication System UMTS Subscriber Identify Module UMTS Terrestrial Radio Access Network Thiết bị người sử dụng Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu Modul nhận dạng thuê bao UMTS Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Visitor Location Registor Bộ đăng ký tạm trú Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Lộ trình phát triển hệ thông tin di động Hình 1.2: Khái niệm hệ thống FDMA (a) Phổ tần hệ thống FDMA; (b) Mơ hình khởi đầu trì gọi với người dùng; (c) Phân bố kênh .5 Hình 1.3: Khái niệm hệ thống TDMA (a) Phổ tần hệ thống TDMA; (b) Mơ hình khởi đầu trì gọi với người dùng; (c) Phân bố kênh (khe), với giả thiết dùng TDMA kênh Hình 1.4: Khái niệm hệ thống CDMA (a) phổ tần; (b) mơ hình khởi đầu trì gọi với người dùng; (c) phân bố kênh .7 Hình 1.5: Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G .8 Hình 1.6: Kiến trúc tổng quát mạng di động kết hợp CS PS 10 Hình 1.7: Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 12 Hình 1.8: Kiến trúc mạng phân bố phát hành 3GPP R4 12 Hình 1.9: Kiến trúc mạng 3GPP R5 R6 13 Hình 2.1: Cấu trúc tổng quan hệ thống UMTS 15 Hình 2.2: Các thành phần mạng WCDMA 16 Hình 2.3: Cấu trúc UTRAN .16 Hình 2.4: Chuyển mạch kênh (CS) chuyển mạch gói (PS) 20 Hình 2.5: Cấu trúc phân lớp mạng WCDMA 21 Hình 2.6: Hình 2.7: Hình 2.8: Cấu trúc giao thức giao diện vô tuyến .22 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) 25 Mạch ghi dịch tạo chuỗi PN 25 Hình 2.9: Mạch ghi dịch tạo chuỗi PN tốc độ cao 27 Hình 3.1: Các vệt phủ cho dịch vụ khác 31 Hình 3.2: Quỹ đường truyền vơ tuyến WCDMA 36 Hình 3.3: Độ lợi xử lý dịch vụ khác .38 Hình 3.4: Sự phụ thuộc dự trữ nhiễu với tải ô 39 Hình 3.5: Mối quan hệ tổn hao đường lên cực đại số lượng người sử dụng 51 Hình 3.6: Mối quan hệ tải đường lên, dự trữ nhiễu số lượng người sử dụng 52 vii Hình 3.7: Mối quan hệ tổn hao đường truyền cực đại số lượng người sử dụng 53 Hình 3.8: Chia sẻ nhiễu ô WCDMA 55 Hình 3.9: Phương pháp định cỡ giao diện Iub 58 Hình 3.10: Nhiễu kênh lân cận đường lên từ MS ô Macro đến BS Micro .66 Hình 4.1: Hướng phát triển lên hệ Việt Nam .73 Hình 4.2: Các giai đoạn triển khai GSM  GPRS 74 Hình 4.3: Giai đoạn GPRS  WCDMA UMTS R1999 75 Hình 4.4: Cấu hình chia sẻ truyền dẫn cho giao diện Iub Abis 85 Hình 4.5: Mẫu tái sử dụng PN với N =19 .85 Hình 4.6: Lưu đồ tính tốn 87 Hình 4.7: Giao diện chương trình 88 Hình 4.8: Giao diện tính tổng lưu lượng 88 Hinh 4.9: Giao diện tính tốn quỹ đường truyền .89 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các số A B cho mơ hình Hata-Okumura 34 Bảng 3.2 Các lớp công suất UE .38 Bảng 3.3a Giá trị Eb/No yêu cầu môi trường đường truyền tĩnh 39 Bảng 3.3b Giá trị Eb/No yêu cầu điều kiện truyền dẫn đa đường 40 Bảng 3.4 Các tham số tính tốn quỹ đường truyền 43 Bảng 3.5 Tính quỹ đường lên cho dịch vụ tiếng 12,2 kbps trời 44 Bảng 3.6 Thí dụ tính quỹ đường truyền cho số liệu tốc độ 128 kbps, nhà 45 Bảng 3.7 Thí dụ tính quỹ đường xuống cho tiếng 12,2 kbps trời 46 Bảng 3.8 Phụ thuộc dự trữ nhiễu yêu cầu vào tải ô 50 Bảng 3.9 Yêu cầu hiệu kênh lân cận 66 Bảng 4.1 Phân hệ vô tuyến mạng VinaPhone số BSC Hà Nội .72 Bảng 4.2 Phân bố dung lượng MSC .74 Bảng 4.3 Các dịch vụ cung cấp yêu cầu chất lượng 78 Bảng 4.4 Phân bố hình thái mật độ dân cư (theo khảo sát) 78 Bảng 4.5 Lưu lượng cho quy hoạch mạng WCDMA thành phố Hà Nội 79 Bảng 4.6 Tổng kết lưu lượng cho loại dịch vụ .79 Bảng 4.7 Các giả định cho MS .81 Bảng 4.8 Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps nhà 81 Bảng 4.9 Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps trời 82 Bảng 4.10 Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps xe .83 Bảng 4.11 Kết tính tốn quỹ đường lên cho dịch vụ 144 kbps môi trường .83 Bảng 4.12 Sơ đồ tái sử dụng mã PN 85 Bảng 4.13 Tổng kết số ô cho hệ thống .86 Bảng 4.14 Tổng kết thông số cho số trạm BTS 86 ix LỜI NÓI ĐẦU Ngày thông tin di động ngày phát triển mạnh mẽ giới với ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thông tin, giải trí, dịch vụ sống ngày Các kĩ thuật khơng ngừng hồn thiện đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Công nghệ điện thoại di động phổ biến giới GSM gặp nhiều cản trở bị thay công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa dịch vụ Internet, truyền hình Thế hệ di động thứ hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) Tiếp theo hệ thứ sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) phân chia theo mã (CDMA).Thế hệ thứ đời đánh giá nhảy vọt nhanh chóng dung lượng ứng dụng so với hệ trước đó, có khả cung cấp dịch vụ đa phương tiện 3G bước đột phá ngành di động, cung cấp băng thơng rộng cho người sử dụng Điều có nghĩa có dịch vụ nhiều thuận tiện dịch vụ thoại sử dụng ứng dụng liệu như: truyền thơng hữu ích điện thoại truyền hình, định vị tìm kiếm thơng tin, truy cập Internet, truyền tải liệu dung lượng lớn, nghe nhạc xem video chất lượng cao,… Truyền thông di động ngày đóng vai trị quan trọng sống Việc giữ liên lạc với người di chuyển làm thay đổi sống riêng tư công việc Thế giới có hệ thống 3G chuẩn hóa song song tồn tại, dựa cơng nghệ CDMA cịn gọi CDMA 2000, chuẩn cịn lại dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực 3GPP xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access TS Tiêu chuẩn có sơ đồ truy nhập vơ tuyến Một số gọi CDMA băng thông rộng (WCDMA) Năm 2009 năm thơng tin di động hệ thứ thức đưa vào phục vụ Việt Nam Với công nghệ WCDMA có khả cung cấp dung lượng liệu lớn, tốc độ cao đem đến cho người sử dụng tiện ích đa phương tiện, ứng dụng hồn tồn mẻ mà cơng nghệ 2G chưa có Mặt khác đời hệ thống thông tin di động hệ Việt Nam tạo cạnh tranh nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động, đặc biệt ba nhà mạng viễn thông hàng đầu nay: MobiFone, Vinaphone, Viettel Cạnh tranh không sở hạ tầng, số lượng thuê bao, mà quan trọng chất lượng dịch vụ Trong tương lai mạng thông tin di động hệ thứ phát triển ứng dụng nhiều Việt Nam Yêu cầu tốc độ giải vấn đề tải, để cải thiện vấn đề cần phải quy hoạch giai đoạn tiếp theo, lắp thêm BTS hợp lý Bảng 4.5 Lưu lượng cho quy hoạch mạng WCDMA thành phố Hà Nội Môi trường nhà Độ dài Hệ số tích cực tiếng Tỷ lệ Dịch vụ BHCA gọi thâm (giây) nhập UL DL CMS 12,2 0,86 180 0,5 0,5 60% PMS 64 0,33 2500 1 40% PMS 144 0,20 1500 1 30% Môi trường vỉa hè CMS 12,2 0,4 120 0,5 0,5 60% PMS 64 0,008 2000 1 40% PMS 144 0,008 1800 1 30% Môi trường /trên xe CMS 12,2 0,75 120 0,5 0,5 60% PMS 64 0,01 2500 1 40% PMS 144 0,01 1800 1 30% Theo bảng 4.5 ta tính tổng lưu lượng chuyển mạch kênh theo chuyển mạch gói theo Mbps Số người sử dụng Số người sử dụng thực tế 100.000 100.000 100.000 60.000 40.000 30.000 40.000 40.000 40.000 24.000 16.000 12.000 60.000 36.000 60.000 24.000 60.000 18.000 Erlang lưu lượng Tổng lưu lượng CMS  Erl =  (BHC Độ dài gọi Hệ số tích cực tiếng Số người sử dụng thực tế)/3600 Tổng lưu lượng PMS  Mbps =  (Số kbit số liệu/s BHCA Độ dài gọi Số người sử dụng)/(3600 103) Trên ta dự báo lưu lượng cho dịch vụ gói điều kiện mạng lý tưởng, tức chưa tính đến việc phải truyền lại Bảng 4.6.Tổng kết lưu lượng cho loại dịch vụ Dịch vụ CMS 12,2 PMS 64 PMS 144 Tổng lưu lượng 1900 Erl 602 Mbps 380 Mbps 4.4.2 Tính tốn số Có hai phương pháp để tính tốn số là: phương pháp dựa vào dung lượng dự báo phương pháp quỹ đường truyền Tuy nhiên hai phương pháp lại cho kết khác Người quy hoạch phải dựa vào điều kiện thực tế để đưa kết cuối cho đảm bảo vùng phủ đảm bảo dung lượng 4.4.2.1 Tính số theo phương pháp dung lượng Dựa vào số mã OVSF sử dụng cho dịch vụ mà tính lưu lượng phục vụ ơ, từ tính cần sử dụng ô để đáp ứng 79 lưu lượng dự báo Đối với dịch vụ CMS 12,2 tốc độ bít kênh vào khoảng 30 kbps, tra bảng trường kênh PDPCH ta có SF = 128 (SF: Spectrum Factor Hệ số trải phổ), suy số mã định kênh tối đa dùng cho k = SF/4 = 32 Tuy nhiên ta không dùng hết số mã này, giả sử sử dụng mã mã cho dự phòng chuyển giao mềm, GoS = 2% tra bảng Erlang B ta số Erl mà đảm bảo 3,627 Erl Số Erl tiếng ô = 3,627 Erl  Số đoạn ô ô = 3,627  = 10,881 Erl/ô Số ô phục vụ cho dịch vụ CMS 12,2 = Tổng lưu lượng dự kiến/Dung lượng ô = 1900/10,881 = 175 ô  Đối với dịch vụ PMS 64 tốc độ bit kênh vào khoảng 120 kbps, tra bảng trường kênh PDPCH ta có SF = 32, suy số mã định kênh tối đa dùng cho ô k = SF/4 = mã Tuy nhiên ta không sử dụng hết số mã này, giả sử sử dụng mã mã cho dự phịng chuyển giao mềm Khi đó: Dung lượng ô = k x 64 x Số đoạn ô ô = x 64 x = 1152 kbps Số ô phục vụ cho dịch vụ PMS 64 = Tổng lưu lượng dự kiến/Dung lượng ô = 602 x 103/1152 = 523 ô  Đối với dịch vụ PMS 144 tốc độ bit kênh vào khoảng 240 kbps, tra bảng trường kênh PDPCH ta SF = 16, suy số mã định kênh tối đa dùng k = SF/4 = mã Nhưng ta không sử dụng hết số mã này, giả sử sử dụng mã mã cho dự phòng chuyển giao mềm Khi ta có: Dung lượng = k x 144 x Số đoạn ô ô = x 144 x = 864 kbps Số ô phục vụ dịch vụ PMS 144 = Tổng lưu lượng dự kiến/dung lượng ô = 380 x 103 / 864 = 440 Ở ta tính số phục vụ cho loại dịch vụ, tổng số ô cần thiết để đảm bảo dung lượng là: Tổng số ô theo dung lượng = 175+523+440=1138 ô Tuy nhiên ô phục vụ nhiều dịch vụ khác đồng thời không đơn phục vụ dịch vụ đó, mặt khác cao điểm dịch vụ khác xảy thời điểm khác không xảy đồng thời mà mạng khơng sử dụng hết số ô tính Nếu triển khai số ô tính dẫn đến hiệu suất sử dụng mạng không cao Theo khảo sát sử dụng thực tế kinh 80 nghiệm nhà quy hoạch thực tế sử dụng hết khoảng 65% số tính Vậy tổng số tính theo phương pháp dung lượng là: 1138.65% = 740 4.4.2.2 Tính số theo phương pháp quỹ đường truyền Do dịch vụ số liệu có tốc độ cao vùng phủ nhỏ nên để đảm bảo chất lượng phủ sóng cho tất dịch vụ ta tính tốn số theo quỹ đường truyền dịch vụ có tốc độ liệu cao Cụ thể dịch vụ số liệu PMS 144 Ở ta tính vùng phủ sóng theo quỹ đường truyền đường lên đường lên máy phát MS có cơng suất phát nhỏ so với máy phát đường xuống BTS, mà tổn hao đường truyền cực đại cho phép đường lên nhỏ hay nói cách khác bán kính phủ sóng đường lên nhỏ bán kính phủ sóng đường xuống Ta tính bán kính phủ sóng cho ba mơi trường: nhà, xe Bảng 4.7 Các giả định cho MS Môi trường Trong nhà Đi Trên xe Công suất phát 24 dBm 24 dBm 24 dBm Khuếch đại anten dBi dBi dBi Tổn hao thể dB dB dB Bảng 4.8 Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps nhà Máy phát (Di động) Công suất phát máy di động 24 Khuếch đại anten (dBi) Tổn hao phiđơ+conector (dB) Tổn hao thể (dB) Công suất phát xạ hiệu dụng tương 25 đương (dBm) PTxm Gm Lfm Lb EIRPm 81 Máy thu (Trạm gốc) Mật độ phổ tạp âm nhiệt -174,0 N0 Hệ số tạp âm máy thu 5,0 NF Công suất tạp âm máy thu (dB) tính cho -103,2 NT= N0 + NF +10lg(3,84x106) 3.84 Mcps Dự trữ nhiễu giao thoa (dB) MI, tải ô 60% Tổng tạp âm + nhiễu giao thoa (dBm) -99,2 NT+I [dBm]=NT+MI Độ lợi xử lý (dB) 14,3 GP=10log(3.840.000/144000) Tỷ số SNR yêu cầu (dB) (Eb/NT0’)req, Phụ thuộc dịch vụ Độ nhậy máy thu hiệu dụng (dBm) -111,5 Pmin=(NT+I) [dBm]Gp [db]+(Eb/NT0’)req [dB] Khuếch đại anten trạm gốc (dBi) 18 Gb Tổn hao connectơ fidơ trạm gốc (dB) Lf Dự trữ fading nhanh (dB) Mf-F, để dự trữ cho điều khiển cơng suất vịng kín Dự trữ fading chuẩn log (dB) 7,0 Ml-F, xác suất phủ 95% Tổn hao thâm nhập nhà (dB) 15 Lpenet Độ lợi chuyển giao mềm (dB) GHO Tổn hao đường truyền cực đại cho phép 129,5 Lmax=EIRPm-Pmin+Gb-Lf-Lpenet(dB) Mf-F-Ml-F+GHO Bảng 4.9 Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps ngồi trời Máy phát (Di động) Cơng suất phát máy di động 24 Khuếch đại anten (dBi) Tổn hao phiđơ+conector (dB) Tổn hao thể (dB) Công suất phát xạ hiệu dụng tương 22 đương (dBm) Máy thu (Trạm gốc) Mật độ phổ tạp âm nhiệt -174,0 Hệ số tạp âm máy thu 5,0 Công suất tạp âm máy thu (dB) -103,2 tính cho 3.84 Mcps Dự trữ nhiễu giao thoa (dB) Tổng tạp âm + nhiễu giao thoa -99,2 (dBm) Độ lợi xử lý (dB) 14,3 Tỷ số SNR yêu cầu (dB) Độ nhậy máy thu hiệu dụng (dBm) -111,5 PTxm Gm Lfm Lb EIRPm N0 NF NT= N0 + NF +10lg(3,84x106) MI, tải ô 60% NT+I [dBm]=NT+MI GP=10log(3.840.000/144000) (Eb/NT0’)req, Phụ thuộc dịch vụ Pmin=(NT+I) [dBm]Gp [db]+(Eb/NT0’)req [dB] 82 Khuếch đại anten trạm gốc (dBi) Tổn hao connectơ fidơ trạm gốc (dB) Dự trữ fading nhanh (dB) 18 Gb Lf Dự trữ fading chuẩn log (dB) Tổn hao thâm nhập nhà (dB) Độ lợi chuyển giao mềm (dB) Tổn hao đường truyền cực đại cho phép (dB) 7,0 0,0 141,5 Mf-F, để dự trữ cho điều khiển cơng suất vịng kín Ml-F, xác suất phủ 95% Lpenet GHO Lmax= EIRPm- Pmin+Gb-Lf -Lpenet-Mf-F-Ml-F+GHO Bảng 4.10.Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps xe Máy phát (Di động) Công suất phát máy di động 24 PTxm Khuếch đại anten (dBi) Gm Tổn hao phiđơ+conector (dB) Lfm Tổn hao thể (dB) Lb Công suất phát xạ hiệu dụng tương 22 EIRPm đương (dBm) Máy thu (Trạm gốc) Mật độ phổ tạp âm nhiệt -174,0 N0 Hệ số tạp âm máy thu 5,0 NF Công suất tạp âm máy thu (dB) -103,2 NT= N0 + NF +10lg(3,84x106) tính cho 3.84 Mcps Dự trữ nhiễu giao thoa (dB) MI, tải ô 60% Tổng tạp âm + nhiễu giao thoa -99,2 NT+I [dBm]=NT+MI (dBm) Độ lợi xử lý (dB) 14,3 GP=10log(3.840.000/144000) Tỷ số SNR yêu cầu (dB) (Eb/NT0’)req, Phụ thuộc dịch vụ Độ nhậy máy thu hiệu dụng (dBm) -111,5 Pmin=(NT+I) [dBm]Gp [db]+(Eb/NT0’)req [dB] Khuếch đại anten trạm gốc (dBi) 18 Gb Tổn hao connectơ fidơ trạm gốc Lf (dB) Dự trữ fading nhanh (dB) Mf-F, để dự trữ cho điều khiển cơng suất vịng kín Dự trữ fading chuẩn log (dB) 7,0 Ml-F, xác suất phủ 95% Tổn hao xe (dB) 8,0 Lpenet Độ lợi chuyển giao mềm (dB) GHO Tổn hao đường truyền cực đại cho 133,5 Lmax= EIRPm- Pmin+Gb-Lf phép (dB) -Lpenet-Mf-F-Ml-F+GHO 83 Bảng 4.11.Kết tính tốn quỹ đường lên cho dịch vụ 144 kbps môi trường Môi trường Tổn hao đường truyền cực đại cho phép Trong nhà 129,5 dB Đi trời 141,5 dB Trên xe 133,5 dB Sau tính tốn quỹ đường truyền đường lên cho dịch vụ 144 kbps môi trường ta tính bán kính phủ sóng cho mơ hình truyền sóng sử dụng Giả sử ta sử dụng mơ hình Okumura – Hata với độ cao anten trạm gốc 30 m, độ cao anten MS 1,5 m sử dụng sóng mang 1950 Mhz Khi bán kính phủ sóng ô xác định theo công thức gần sau: L = 137,4 + 35,2lgR (3.1) Trong L tổn hao đường truyền dB R bán kính phủ sóng (km) Dựa vào bảng kết dựa vào công thức (3.1) ta tính bán kính số tương ứng cho môi trường sau:  Môi trường nhà R = 0,596 km Diện tích phủ sóng ô = 2,6 R2 Số ô phục vụ = Diện tích vùng/Diện tích phủ sóng = 133,8 /2,6 0,5962 = 143 ô  Môi trường ngồi trời R = 1,307 km Diện tích phủ sóng = 2,6 R2 Số phục vụ = Diện tích vùng/Diện tích phủ sóng ô = 334,5 /2,6 1,3072 = 76 ô  Mơi trường xe R = 0,775 km Diện tích phủ sóng = 2,6 R2 Số phục vụ = Diện tích vùng/Diện tích phủ sóng ô = 1338/2,6 0,7752 = 845ô Tổng số ô tính theo phương pháp quỹ đường truyền = 143 + 75 + 845 = 1063 ô Giả thiết cần đáp ứng đầy đủ nhu cầu dịch vụ tiếng số liệu tổng số cell cần thiết giới hạn theo vùng phủ 1061 cell, giới hạn theo dung lượng 740 cell Do vùng địa lý bị giới hạn theo vùng phủ Theo lý thuyết quy hoạch, vùng địa lý bi giới hạn theo dung lượng 84 cần sử dụng phân tập phát tăng số lượng thu phát Ngược lại trường hợp vùng dịa lý bị giới hạn vùng phủ cần giảm tải sector nhu cầu dung lượng vùng phủ phù hợp Nhưng điều kiện thực tế số người sử dụng vấn đề quan trọng ta chọn kết phương pháp tính theo dung lượng 740 cell Số cell tập trung nhiều khu vực trung tâm thành phố gồm quận Tiếp theo ta tính số RNC cần thiết, giả sử RNC quản lý 128 BTS độ dự trữ fillrate 90% Vậy số RNC cần thiết là: numRNC  numBTS 740 3  15,637 RNC btsRNC fillrate 128.0,9 Như cần 16 RNC dung lượng trung bình (quản lý 128 BTS) 4.4.3 Quy hoạch mạng truyền dẫn vô tuyến Bên cạnh BTS sử dụng cho GSM triển khai thêm BTS sử dụng cho WCDMA Kết nối GSM BTS, WCDMA BTS với BSC RNC thực hình 4.4 Hình 4.4: Cấu hình chia sẻ truyền dẫn cho giao diện Iub Abis Tổng số Node B lắp thêm cho WCDMA thành phố Hà Nội giai đoạn triển khai đầu 740 Node Các Node lắp chung với BTS GSM có Bảng 4.12 Sơ đồ tái sử dụng mã PN Doạn Ô Alpha Beta Gamma Omni Mã PN 3xNxP-2P 3xNxP 3xNxP-P 3xNxP Trong N = 4, 7, hay 19, ta sử dụng N = 19, p=6 85 Hình 4.5: Mẫu tái sử dụng PN với N =19 Bảng 4.13 Tổng kết số ô cho hệ thống Môi trường Trong nhà Đi Trên xe Vùng không phục vụ Kiểu vùng Diện tích (km2) Bán kính (km) Số ô theo pp Quỹ đường truyền 133,8 334,5 1.338 1.538,7 0,596 1,307 0,775 149 76 836 Tổng 3.345 1062 Số ô theo pp Dung lượng 740 Bảng 4.14 Tổng kết thông số cho số trạm BTS Tên trạm Tần số Mã nhận 6,12,18 Đường lên 1920-1925 MHz Đường xuống 2110-2115 MHz 24,30,36 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 42,48,54 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 60,66,72 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 78,84,90 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 96,102,108 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 114,120,126 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 132,138,144 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 150,156,162 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 86 10 168,174,180 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 11 186,192,198 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 12 204,210,216 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 13 222,228,234 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 14 240,246,252 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 15 258,264,270 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 16 276,282,288 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 17 294,300,306 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 18 312,318,324 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 19 330,336,342 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 20 348,354,360 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 21 366,372,378 1920-1925 MHz 2110-2115 MHz 87 4.5 Chương trình mơ tính tốn Sau tìm hiểu tổng quát kiến trúc mạng, bước quy hoạch mạng WCDMA ta tiến hành mô tính tốn Trong phần giới thiệu lưu đồ thuật tốn mơ phỏng-tính tốn bước quy hoạch mạng di động cửa sổ giao diện chương trình mơ viết Visual Basic 6.0 4.5.1 Lưu đồ tính tốn Hình 4.6: Lưu đồ tính tốn 88 4.5.2 Giao diện chương trình Hình 4.7: Giao diện chương trình Hình 4.8: Giao diện tính tổng lưu lượng 89 Hinh 4.9: Giao diện tính tốn quỹ đường truyền 4.6 Kết luận chương Quy hoạch mạng thông tin di động 3G WCDMA vấn đề quan trọng, ảnh hưởng tới khả cung cấp dịch vụ, hiệu kinh tế nhà khai thác Đây việc phức tạp cần kết hợp hài hịa nhiều yếu tố Trong khn khổ chương khơng thể trình bày hết yếu tố mà đưa vấn đề cốt lõi mang tính định hướng, gợi mở cho nhà mạng hoạch định quy hoạch mạng WCDMA, trình định cỡ mạng trình bày tương đối chi tiết việc phân tích tính tốn quỹ đường truyền vô tuyến để dưa số trạm gốc, phạm vi phủ sóng Node-B hay bán kính cell Việc phân tích dung lượng bao gồm việc đưa mơ hình lưu lượng cách chuyển dổi loại dịch vụ khác phương pháp tính dung lượng mạng vô tuyến Và cuối đưa chương trình mơ tính tốn quy hoạch đưa kết 90 KẾT LUẬN Với đề tài nghiên cứu “ Quy hoạch mạng 3G WCDMA ứng dụng”, em sâu vào tìm hiểu cơng nghệ 3G thực phân tích yếu tố ảnh hưởng đến q trình quy hoạch mạng 3G Phân tích vùng phủ: phân tích mơ hình truyền sóng Hata Walf để áp dụng vào điều kiện quy hoạch cụ thể, phân tích hệ số tải đường truyền để xác định lại bán kính tế bào, tính số tế bào thông số quan trọng dùng thuật tốn tối ưu số tế bào Phân tích dung lượng: từ nhu cầu thực tế phân tích dung lượng vùng đế xác định dung lượng cực đại cho tế bào, số tế bào cho vùng Cuối tối ưu lại số tế bào sau phân tích vùng phủ phân tích dung lượng để đến lựa chọn số tế bào cuối cho vùng cần tính tốn Đồ án thực nghiên cứu hoàn thành vấn đề lý thuyết sau: - Mô tả tổng quan mạng thơng tin di động WCDMA - Trình bày cấu trúc kỹ thuật trải phổ cơng nghệ WCDMA - Quy trình quy hoạch mạng truy nhập 3G: Phân tích yêu cầu nguyên tắc thực quy hoạch mạng ứng với đặc trưng, cấu trúc địa lý vùng cụ thể - Các phương pháp tính tốn tham số mạng truy nhập 3G bao gồm dung lượng, vùng phủ, quỹ công suất đường truyền, thông số đánh giá chất lượng phục vụ với hai mơ hình thực nghiệm cụ thể Hata-Cost231 Walfisch-Ikegami - Ứng dụng lý thuyết để quy hoạch thử nghiệm mạng WCDMA cho khu vực nội thành Hà Nội 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Nguyễn Phạm Anh Dũng (2004), Giáo Trình Thơng Tin Di Động Thế Hệ Ba, Nhà xuất Bưu Điện, Hà Nội aciej J Nawrocki, Mischa Dohler, A Hamid Aghvami (2006), “Understanding UMTS Radio Network Modelling, Planning and Automated Optimisation”, John Wiley & Son Harri Holma and Antti Toskala (2007) ” WCDMA for UMTS”, 4th Edition, John Wiley & Sons Ajay R Mishra, “Advanced Cellular Network Planning and Optimisation for UMTS”, John Wiley & Son, 2007 Website vntelecom.org Website tailieu.vn Website Caulacbovb.com 92 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những tài liệu đồ án tốt nghiệp hoàn toàn trung thực Các kết nghiên cứu tơi thực đạo cô giáo hướng dẫn Sinh viên thực Nguyễn Minh Luyến ... Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA Chương 4: Ứng dụng quy hoạch mạng Vinaphone 3G cho viễn thơng Hà Nội Trong q trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em mong dẫn góp ý thầy giáo bạn để đồ án hoàn... cơng nghệ WCDMA mạng WCDMA em thực đồ án: ? ?Quy hoạch mạng 3G WCDMA ứng dụng? ??, với nội dung sau: Chương 1: Tổng quan hệ thông tin di động hệ thứ WCDMA Chương 2: Cấu trúc mạnnh 3G WCDMA kỹ thuật trải... -1 ) xung đồng hồ : C0 = S0(m) C1 = S0(m-1) … Cm-1 = S0(1) 26 Tại xung đồng hồ thứ i (i > m-1) ta có trạng thái ghi dịch : Si(m) = Si-1(m-1) = Si-2(m-2) = …= Si-m+1(1) (2.4) Si-m+1(1) = g1.Si-m(1)