Quy hoạch và tối ưu mạng 3g w cdma

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG 3G W-CDMA Người hướng dẫn: ThS.NGUYỄN PHÚC NGỌC Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN ĐOÀN Lớp: 47K-ĐTVT Vinh,05/2011 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG .9 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 10 MỞ ĐẦU……………………………………………………………………16 Chương TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 17 1.1 Giới thiệu 17 1.2 Tổng quan thông tin di động 18 1.2.1 Hệ thống thông tin di động hệ .18 1.2.2 Hệ thống thông tin di động hệ .20 1.2.3 Hệ thống thông tin di động hệ .22 1.2.4 Hệ thống thông tin di động hệ .24 1.3 Hệ thống thông tin di động 3G chủ yếu 25 1.3.1 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ W-CDMA .25 1.3.2 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000 26 1.4 Hệ thống thông tin di động GSM 28 1.4.1 Cấu trúc mạng GSM 28 1.4.2 Đa truy cập GSM 30 1.4.3 Sự phát triển mạng GSM lên 3G 31 1.5 Kết luận chương 33 Chương CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ W-CDMA 34 2.1 Giới thiệu công nghệ W-CDMA 34 2.2 Cấu trúc mạng W-CDMA 36 2.3 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN .38 2.3.1 Đặc trưng UTRAN 39 2.3.2 Bộ điều chế mạng vô tuyến UTRAN 39 2.3.3 Node B 40 2.3.4 Cấu trúc cell 41 2.4 Giao diện vô tuyến 41 2.4.1 Giao diện UTRAN_CN,I .42 2.4.2 Giao diện RNC_RNC,I 43 2.4.3 Giao diện RNC_Node B,I 44 2.5 Mã hóa điều chế BIT/SK,QPSK 44 2.5.1 Mã hóa 44 2.5.2 Điều chế BIT/SK QPSK 46 2.6 Trải phổ W-CDMA 50 2.6.1 Các hệ thống thông tin trải phổ 50 2.6.2 Trải phổ giải trải phổ DS-CDMA 51 2.6.3 Áp dụng DSSS cho CDMA 52 2.7 Điều khiển công suất 53 2.8 Các thông số lớp vật lý quy hoạch tần số .53 2.8.1 Các thông số lớp vật lý 53 2.8.2 Quy hoạch tần số 54 2.8.3 Các kênh W-CDMA 59 2.9 Kết luân chương .68 Chương QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN W-CDMA .69 3.1 Giới thiệu chung quy hoạch mạng vô tuyến 69 3.2 Khởi tạo quy hoach ( Định cỡ mạng ) .70 3.2.1 Sơ đồ khối trình định cỡ mạng 71 3.2.2 Phân tích quỹ đường truyền vô tuyến 72 3.2.3 Xác định bán kính vùng phủ sóng Cell 80 3.2.4 Quy hoạch dung lượng vùng phủ-lặp tối ưu 83 3.2.5 Định cỡ RNC .85 3.3 Quy hoạch vùng phủ dung lượng chi tiết 87 3.4 Tối ưu mạng 88 3.4.1 Nguyên tắc 88 3.4.2 Tối ưu vùng phủ 89 3.4.3 Lựa chọn lại Cell ( Cell Reselection ) 91 3.5 Kết luận chương 92 KẾT LUẬN CHUNG .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 LỜI NÓI ĐẦU Với phát triển ngày mạnh mẽ thông tin di động giới với ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thông tin, 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 sớm bị thay công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa dịch vụ Internet, truyền hình Các nhà khai thác mạng GSM bắt đầu chuyển từ GSM sang 3G cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS (Dịch vụ vơ tuyến chuyển mạch gói), EDGE (tiêu chuẩn 3G băng tần GSM hỗ trợ liệu lên tới 384kbit) UMTS (công nghệ băng thông hẹp GSM sử dụng truyền dẫn CDMA), WCDMA Với cách nhìn nhận này, Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) làm việc để hướng tới chuẩn cho mạng di động tế bào hệ thứ tư 4G có tốc độ lên đến 32Mbps 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 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 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 thơng rộng (WCDMA) Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu cơng nghệ W-CDMA mạng WCDMA em thực đồ án: “Quy hoạch tối ưu mạng 3G W-CDMA” Đồ án em trình bày chương: Chương 1: Tổng quan thông tin di động hệ thống thông tin di động GSM Chương : Công nghệ di động hệ ba W-CDMA, Chương : Quy hoạch mạng W-CDMA Trong q trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em mong dẫn thầy giáo góp ý bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Th.S: Nguyễn Phúc Ngọc nhiệt tình hướng dẫn thời gian làm đồ án thầy cô giáo khoa Điện tửViễn thông giúp em hoàn thành đồ án ! Vinh, tháng năm 2011 Sinh viên thực Lê Văn Đoàn TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trong đồ án em đa trình bày việc “Quy hoạch tối ưu mạng 3G W-CDMA” với nội dung gồm chương: Chương 1: Tổng quan thông tin di động hệ thống thơng tin di động GSM Trình bày lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G, hướng phat triển lên 3G sử dụng công nghệ W-CDMA, CDMA 2000, cấu trúc GSM chức phân hệ Chương 2: Công nghệ di động hệ 3G W-CDMA Giới thiệu công nghệ W-CDMA, cấu trúc mạng, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN giao diện vô tuyến Giới thiệu kỹ thuật sử dụng W-CDMA, kênh W-CDMA Chương 3: Quy hoạch mạng vơ tuyến W-CDMA Chương trình bày pha trình quy hoạch mạng WCDMA: Khởi tạo quy hoạch (định cỡ mạng), quy hoạch chi tiết mạng, vận hành tối ưu hóa mạng Trong đó, phần định cỡ mạng phân tích cụ thể đưa sơ đồ khối trình định cỡ, cơng thức tính tốn, phân tích quỹ lượng đường truyền vơ tuyến, bán kính diện tích cell, quy hoạch dung lượng vùng phủ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lộ trình phát triển thơng tin di động lên 4G 18 Hình 1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số 19 Hình 1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian 21 Hình 1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã 22 Hình 1.5 Quá trình phát triền lên 3G nhánh cơng nghệ 23 Hình 1.6 Định hướng phát triển công nghệ lên 4G .25 Hình 1.7 Quá trình phát triển lên 3G sử dụng cơng nghệ WCDMA 25 Hình 1.8 Q trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000 27 Hình 1.9 Cấu trúc mạng GSM………………………………… 28 Hình 1.10 Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G 32 Hình 1.11 Quá trình nâng cấp GSM lên W-CDMA 32 Hình 2.1 Các dịch vụ đa phương tiện hệ TTDĐ hệ 35 Hình 2.2 Cấu trúc UMTS 36 Hình 2.3 Cấu trúc UTRAN 39 Hình 2.4 Cấu trúc cell UMTS .41 Hình 2.5 Mơ hình tổng qt giao diện vơ tuyết UTRAN 42 Hình 2.6 Mạch mã hóa vịng với đa thức sinh 45 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý điều chế BPSK 47 Hình 2.8 Khoảng cách hai tín hiệu BPSK 48 Hình 2.9 Trải phổ chuối trực tiếp (DSSS) 51 Hình 2.10 Quá trình trải phổ giải trải phổ 52 Hình 2.11 Phân bố tần số cho WCDMA/FDD .55 Hình 2.12 Cấp phát băng tần WCDMA/FDD .56 Hình 2.13 Thí dụ cấp phát băng tần cho nhà khai thác Anh 57 Hình 2.14 Cấp phát tần số cho sáu nhà khai thác Đức 58 Hình 2.15 Sơ đồ khối máy phát tuyến (a) máy thu tuyến (b) 67 Hình 3.1 Quá trình quy hoạch mạng cho hệ thống TTDĐ hệ 70 Hình 3.2 Các tham số đầu vào đầu trình định cỡ mang WCDMA 71 Hình 3.3 Các thành phần nhiễu trạm gốc 73 Hình 3.4 Các thành phân nhiễu thuê ba di động 76 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Tọa độ điểm tín hiệu điều chế QPSK 49 Bảng 2.2 Các thông số lớp vật lý W-CDMA 54 Bảng 2.3 Cấp phát tần số 3G Việt Nam 58 Bảng 2.4 Danh sách kênh logic 59 Bảng 2.5 Danh sách kênh truyền tải .61 Bảng 2.6 Danh sách kenh vật lý .62 Bảng 3.1 Ví dụ tính tốn lượng truyền sóng đường lên .81 Bảng 3.2 Các giá trị K sử dụng cho tính tốn vùng phủ sóng 83 Bảng 3.3 Ví dụ dung lượng RNC .86 Bảng 3.4 Suy hao thâm nhập nhà/ngoài trời .86 10 ρ: Mức Eb/N0 yêu cầu ● Độ lợi chuyển giao mềm giới hạn hiệu ứng che tối Khi tính tốn quỹ đường truyền, ta có tổn hao đẳng hướng cực đại cho phép lấy giá trị trừ độ dự trữ fading chậm (liên quan đến xác suất phủ) Khi ước lượng xác suất phủ, phải thiết lập mơ hình truyền sóng độ lệch fading loga Đối với trường hợp nhà, giá trị tổn hao nhà điển hình khoảng 15÷20dB độ lệch tính tốn dự trữ fading loga 10 ÷12dB Đối với trường hợp ngồi trời, giá trị độ lệch điển hình khoảng 6÷8dB hệ số truyền dẫn thơng thường từ 2,5÷4 Xác suất u cầu 90÷95%, xác suất tương ứng với độ dự trữ fading từ 7÷8dB Đối với trường hợp cell, ta có xác suất vùng phủ sau: Fu = 1  erf(a) + exp đó: a =   2ab    1  erf   ab     b   b  x P  r ; b= 10.n   (3.32) lge Pr: mức tín hiệu thu rìa cell n: hệ số truyền dẫn x0: ngưỡng tín hiệu trung bình σ: độ lệch cường độ trường; erf: hàm số lỗi Trong mạng di động WCDMA, vùng phủ cell chồng lấn lên thuê bao kết nối đến nhiều cell cell phục vụ cho th bao Trong thực tế tín hiệu từ hai trạm gốc khác khơng hồn tồn tương quan, độ lợi chuyển giao mềm thấp so với tính tốn 3.2.3 Xác định bán kính vùng phủ sóng cell 81 Trước tiên, dựa vào tham số RLB để xác định suy hao đường truyền tối đa cho phép Khi đó, dễ dàng tính bán kính cell biết mơ hình truyền sóng áp dụng với mơi trường khảo sát Bảng 3.1 Ví dụ tính tốn lượng truyền sóng đường lên Ví dụ quỹ đường truyền đường lên cho dịch vụ liệu thời gian thực 144 kbit/s (3km/h) Công suất phát Tx cực đại [W] 0,25 Eb/N’0 yêu cầu [dB] Độ Tăng ích anten phát [dBi] 2,0 máy thu [dBm] Suy hao thể MS đường lên [dB] nhạy 1,5 -113,0 Tăng ích anten RX 0,0 [dB] 18,0 Suy hao cáp BS EIRP phát kênh [dBm] 26,0 [dB] 2,0 -174,0 Xác suất phủ [%] 80% Mật độ phổ tạp âm nhiệt [dBm/Hz] Hệ số tạp âm máy thu trạm gốc [dB] Dự trữ fading nhanh 5,0 [dB] Mật độ phổ tạp âm máy thu [dBm/Hz] Hằng số fading chuẩn -169,0 Công suất tạp âm máy thu [dBm] 4,0 log [dB] 12,0 Hệ số mũ mơ hình -103,2 truyền sóng 3,52 Tổn hao đường truyền Dự trữ nhiễu cực đại 3,0 82 151,0 Công suất nhiễu máy thu [dB] Dự trữ fading chuẩn -103,2 Tổng tạp âm hiệu dụng cộng log [dB] 4,2 Độ lợi chuyển giao nhiễu [dBm] -100,2 mềm [dB], đa cell Độ lợi xử lý [dB] 14,3 Tổn hao nhà [dB] 15,0 2,0 Tổn hao đường truyền cho phép vùng phủ cell [dB] 139,9 Từ quỹ đường truyền (xem bảng 3.1), bán kính cell tính tốn cho mơ hình truyền dẫn cho trước, ví dụ mơ hình Hata-Okumura mơ hình UMTS dành cho kênh người kênh phương tiện Mơ hình truyền sóng mơ tả truyền dẫn tín hiệu trung bình mơi trường tính suy hao đường truyền cực đại cho phép theo dB thành bán kính cell cực đại theo km Ví dụ cho mơ hình Hata-Okumura, cho cell macro thành thị với độ cao anten trạm di động 1,5m tần số sóng mang f = 2GHz L = 158,235 - 13,82.lghBS + [44,9 - 6,55lghBS].lgr (3.33) Trong đó, L suy hao đường truyền cực đại (dB), h BS độ cao anten trạm gốc, r bán kính cell (km) Sau tính kích thước cell, dễ dàng tính diện tích vùng phủ với ý diện tích vùng phủ phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn trạm gốc Diện tích vùng phủ cell có cấu trúc lục giác tính sau: S = K.r2 (3.34) Trong đó: S diện tích vùng phủ, r bán kính cực đại cell, K số 83 Bảng 3.2 Các giá trị K sử dụng cho tính tốn vùng phủ sóng Cấu hình trạm K Omni 2-sector 3-sector 6-sector 2,6 1,3 1,95 2,6 3.2.4 Quy hoạch dung lượng vùng phủ - lặp tối ưu Khi xác định vùng phủ cell, ta xác định lưu lượng phục vụ cell (dựa tham số mật độ thuê bao dịch vụ vùng) Công cụ quy hoạch hỗ trợ việc tối ưu cấu hình vùng phủ, chọn anten, hướng anten vị trí đặt đài trạm để đáp ứng chất lượng dịch vụ, dung lượng yêu cầu dịch vụ với giá thành thấp Tuy nhiên, việc tính tốn RLB hệ thống RAN WCDMA phức tạp so với hệ thống dựa TDMA Đó việc phân tích kết hợp vùng phủ sóng dung lượng bước khởi tạo trình định cỡ Do đó, nhà khai thác cần phải biết xác phân bố khả tăng trưởng thuê bao, chúng ảnh hưởng trực tiếp tới vùng phủ Số lượng sóng mang, số lượng sector, tải, số người sử dụng, tất chúng ảnh hưởng tới kết cuối Việc nắm rõ thông tin dung lượng cịn có tác dụng đảm bảo tiết kiệm chi phí đầu tư phần cứng trình quy hoạch triển khai mạng lưới WCDMA * Để tính tốn dung lượng, ta sử dụng số định nghĩa sau : - Đơn vị lưu lượng Erlang: Một đơn vị lưu lượng Erlang mạch thông tin hoạt động - Cấp phục vụ (G0S): Đại lượng biểu thị số % gọi không thành cơng hệ thống tiêu hao cịn hệ thống đợi G 0S số % thuê bao thực gọi trở lại - Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu tiêu hao: Giả thiết hệ thống 84 mà thuê bao không gọi lại gọi không thành công - Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu đợi: Giả thiết hệ thống mà thuê bao kiên trì gọi lại thành công Lưu lượng thuê bao A tính theo cơng thức sau: A nT 3600 (3.35) Trong : A : lưu lượng thuê bao n : số trung bình gọi T : thời gian trung bình gọi (s) Lưu lượng Erlang cần cho thuê bao tính sau : ECCH  mtu 3600 (3.36) Trong : m : Số lần thuê bao sử dụng kênh điều khiển tu : Thời gian sử dụng trung bình thuê bao kênh điều khiển Ứng với số kênh điều khiển NCCH, tra bảng ta có tổng dung lượng Erlang cần thiết Etot Tổng số thuê bao phục vụ tính sau : S total  Etot ECCH (3.37) Để phục vụ Stotal thuê bao, ta tính tổng lưu lượng Erlang cần thiết theo công thức : C Erl  S total A Từ giá trị CErl tra bảng ta tính tổng số kênh cần thiết 85 (3.38) Với đặc thù tính mẻ hệ thống WCDMA, để xây dựng tốn tối ưu q trình định cỡ khó phụ thuộc nhiều tham số khác nhau, thông tin dự báo nhu cầu dung lượng mang tính tương đối Do vậy, xem xét toán gần tối ưu trình lặp Ở bước lặp, khởi tạo, hệ số tải giả thiết tối đa 75% (giá trị tối đa thực tế), sau giảm dần để cân với hệ số tải thực tế Khi hệ số tải đạt khoảng (20-30)% giá trị tốt 3.2.5 Định cỡ RNC(Radio network Control) Hầu hết mạng di động lớn, điều khiển mạng vô tuyến RNC khơng có khả xử lý lưu lượng tồn mạng Vì vậy, mạng chia thành khu vực, khu vực đặt quản lý RNC Mục tiêu việc định cỡ RNC xác định số RNC cần để xử lý lưu lượng định Có số nhân tố ảnh hưởng đến dung lượng RNC sau: - Số lượng cell cực đại (một cell xác định tần số mã ngẫu nhiên hóa) - Số lượng BTS cực đại RNC - Lưu lượng cực đại giao diện Iub - Số lượng loại giao diện (ví dụ: STM-1, E1) Ví dụ dung lượng RNC với cấu hình khác nhau: 86 Bảng 3.3 Ví dụ dung lượng RNC Lưu lượng Cấu Các giao diện khác Số BTS Iub hình Số cell (Mbps) STM-1 E1 48 128 384 4*4 6*16 85 192 576 4*4 8*16 122 256 768 4*4 10*16 159 256 960 4*4 12*16 196 384 1152 4*4 14*16 Số lượng RNC cần thiết để kết nối đến số cell định tính theo cơng thức sau: numRNCs = numCells (3.39) cellsRNC fillrate_1 đó: numCells: số lượng cell vùng thực việc định cỡ cellsRNC: số lượng cell cực đại mà RNC có khả hỗ trợ fillrate_1: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lượng cực đại Số lượng RNC cần thiết để kết nối đến số BTS định tính theo cơng thức sau: numBTSs numRNCs = btsRNC fillrate_2 đó: numBTSs: số BTS khu vực cần định cỡ btsRNC: số BTS cực đại kết nối đến RNC fillrate_2: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lượng cực đại 87 (3.40) Dựa dung lượng dự tính, có nhiều phương pháp định cỡ RNC sau: - Lưu lượng hỗ trợ (giới hạn định cỡ RNC): thể dung lượng thiết bị quy hoạch mạng, thông thường quy hoạch cho lớn dung lượng yêu cầu - Lưu lượng yêu cầu (giới hạn định cỡ RNC): giá trị lưu lượng trung bình thực tế tồn mạng - Giao diện truyền dẫn Iub: định cỡ RNC để phục vụ N trạm, tổng dung lượng giao diện truyền dẫn Iub phải lớn N lần dung lượng trạm 3.3 Quy hoạch vùng phủ dung lượng chi tiết Về mặt thực tế phần trình bày việc hoạch định chi tiết vùng phủ dung lượng Trong pha hoạch định cỡ ban đầu xác định số lượng site cấu hình sơ mạng Đến pha hoạch định chi tiết, cần liệu truyền thực tế từ vùng hoạch định với mật độ người sử dụng dự báo lưu lượng người sử dụng Các thông tin site trạm gốc tồn cần để tận dụng đầu tư cho site có Đầu hoạch định chi tiết vùng phủ dung lượng vị trí trạm gốc, cấu hình thông số Quy hoạch vùng phủ dung lượng chi tiết theo bước sau: + Dự báo xác định phân bố thuê bao khu vực cụ thể + Sau có bình qn dung lượng site pha định cỡ, tiến hành tính tốn lại tải cell theo số lượng th bao phân bố cụ thể site Nếu tải site đáp ứng yêu cầu theo dung lượng định trước xem đạt yêu cầu Nếu khác cần phải tính lại tăng số site nâng cấp mở rộng dung lượng site + Sau có dung lượng site theo dung lượng phục vụ thuê bao Tiến hành lựa chọn vị trí site thông số site Một số thông tin site cần đưa trình sau: 88 - Vị trí site gồm: tọa độ, địa chỉ, loại vùng phủ yêu cầu; - Xác định nhu cầu dịch vụ; - Khảo sát trạng vùng phủ vùng phủ yêu cầu lên đồ; - Thiết kế mạng: cấu hình mạng dung lượng mạng truy nhập, dung lượng giao diện kết nối…; - Lựa chọn thiết bị: Cấu hình trạm, ăng-ten, phụ trợ… Ban đầu ta thực việc quy hoạch chi tiết thực sử dụng phần mềm quy hoạch mạng 3.4 Tối ưu mạng 3.4.1 Nguyên tắc Tối ưu mạng q trình để cải thiện tồn chất lượng mạng thử nghiệm thuê bao di động đảm bảo nguồn tài nguyên mạng sử dụng cách hiệu Quá trình tối ưu bao gồm: - Đo đạc hiệu (các tiêu kỹ thuật) - Phân tích kết đo đạc - Điều chỉnh mạng Giai đoạn đầu trình tối ưu mạng định nghĩa tiêu chí hiệu bao gồm các kết đo hệ thống quản lý mạng liệu đo ngồi trường hay thơng tin khác sử dụng để xác định chất lượng dịch vụ Tiếp theo, việc phân tích kết đo đạc nhằm mục đích phân tích chất lượng mạng để cung cấp cho nhà khai thác tranh tổng quan chất lượng hiệu sử dụng Phân tích chất lượng báo cáo bao gồm việc lập kế hoạch trường hợp đo trường đo hệ thống quản lý mạng Sau đặc tả tiêu chất lượng dịch vụ phân tích liệu lập báo cáo điều tra Đối với hệ thống thơng tin di động GSM, chất lượng bao gồm: thống kê gọi bị rớt, phân tích 89 nguyên nhân bị rớt, thống kê chuyển giao kết đo lần gọi thành công Với trợ giúp hệ thống quản lý vận hành bảo dưỡng mạng OSS (Operation SubSystem) phân tích thống kê hiệu suất mạng khoảng thời gian sử dụng, dự báo cho tương lai Ngồi ra, phân tích hiệu suất thơng qua thuật tốn quản lý tài ngun vơ tuyến RRM thông số KPI (Key Parameter Indicator) điển hình như: tổng cơng suất phát trạm gốc, tổng chi phí chuyển giao mềm; tỷ lệ rớt gọi; trễ liệu gói Sau so sánh KPI với giá trị mục tiêu nhằm tồn mạng để tiến hành điều chỉnh mạng Việc điều chỉnh mạng bao gồm: cập nhật thơng số RRM (ví dụ thơng số chuyển giao; cơng suất kênh chung; liệu gói); thay đổi hướng ăng-ten trạm gốc, điều chỉnh hướng ăng-ten trạm gốc điều khiển từ xa số trường hợp (như vùng chồng lấn với cell lân cận lớn, nhiễu cell cao dung lượng hệ thống thấp) 3.4.2 Tối ưu vùng phủ ● Tiêu chuẩn vùng phủ tốt + Tiêu chuẩn vùng phủ tốt bao gồm cơng suất mã tín hiệu thu RSCP (Received Signal Code Power) Ec/N0 để đảm bảo vùng phủ tốt vùng nội đô đông đúc DU (Dense Urban), nội đô U (Urban), ngoại ô SU (SubUrban) nông thôn RU (RUral) Mục tiêu RSCP Ec/N0 vùng phủ cho dịch vụ thoại (voice call video call): RSCP ≥ -105 dBm 95% mẫu đo Ec/N0 ≥ -12 dB 95% mẫu đo Một số yếu tố tác động tới RSCP Ec/N0 thực tế suy hao thâm nhập nhà ngoài, số liệu cho vùng bảng 3.4 90 Bảng 3.4 Suy hao thâm nhập nhà/ngoài trời Area DU U SU RU Penetration Loss (outdoor/indoor) 25 dB 20 dB 15 dB dB Car dB ● Cách tối ưu vùng phủ Các nguyên nhân RSCP thấp: + Do che chắn tòa nhà cao tầng, cơng trình ,… + Tilt ăng-ten ngẩng cụp quá, sai Azimuth sai loại ăng-ten, hệ thống feerder bị suy hao lớn, đặt sai công suất CPICH, lỗi phần cứng NodeB Cách khắc phục RSCP thấp: + Điều chỉnh góc phương vị (azimuth angle), góc chúc ăng-ten (down-tilt), thay loại ăng-ten phù hợp, kiểm tra lại công suất kênh CPICH, kiểm tra cảnh báo Node B, kiểm tra đấu nối NodeB, đo VSWR (Voltage Standing Wave Ratio – tỷ số sóng đứng điện áp), kiểm tra phiđơ/ăng-ten đầu nối (conector) Các nguyên nhân Ec/N0 thấp: + Ô nhiễm hoa tiêu (Pilot Pollution): có nhiều kênh hoa tiêu (Pilot) có RSCP tốt vị trí (vùng phủ chồng lấn nhiều) + Thiếu cell hàng xóm (neighbour) 3G: Một cell mạnh mà không định nghĩa neighbour trở thành nhiễu làm giảm Ec/N0 + Vùng phủ kém, RSCP thấp dẫn đến Ec/N0 thấp + Chọn/chọn lại cell (cell selection/reselection) chậm không thực dẫn đến UE bắt cắm vào cell tồi + Tải cell cao dẫn đến Ec/N0 thấp 91 Cách khắc phục Ec/N0 thấp: + Giảm Pilot Pollution: chọn cell tốt làm cell phục vụ, giảm vùng phủ cell khác nhằm giảm chồng lấn (bằng cách chỉnh góc chúc, phương vị ăng-ten,…) + Kiểm tra Neighbour 3G, thiếu khai thêm + Nếu Ec/N0 thấp RSCP yếu vùng phủ kém, xử lý tăng RSCP (bước trước) + Kiểm tra việc chọn lại cell (bước sau) + Trong trường hợp tải cell cao, tìm cách chia sẻ tải 3.4.3 Lựa chọn lại cell (Cell Reselection) ● Nhận biết + Cell phục vụ suy yếu (RSCP Ec/N0 giảm), đồng thời xuất cell khác mạnh (RSCP Ec/N0 lớn hơn) không xảy chọn lại cell + Khi cell phục vụ suy yếu sóng, UE bắt cắm vào cell khác mạnh nhiều dẫn đến chọn lại cell chậm không thực ● Nguyên nhân + Khai thiếu neighbour, thiếu sai Outer Cell/LAI + Tham số lựa chọn lại cell đặt sâu ●Khắc phục + Kiểm tra lại khai báo Neighbour, Outer Cell/LAI + Kiểm tra tham số khai báo cho Cell Reselection tin SIB3/SIB4, khai sâu đặt lại + Các tham số khai cho Cell Reselection hiển thị tin SIB3/SIB4 gồm: 92 - q-QualMin: mức yêu cầu tối thiểu chất lượng cell (Ec/N0 ≥ qQualMin) - q-RxlevMin: mức yêu cầu tối thiểu mức thu cell (RSCP ≥ qRxlevMin - t-Reselection-S: thời gian chọn lại cell, đặt lâu dẫn đến Cell Reselection chậm - q-Hyst-l-S q-Hyst-2-S: trễ chọn lại cell ứng với RSCP Ec/N0 - q-Offset-l-S,N q-Offset-2-S,N: offset cell phục vụ cell hàng xóm ứng với RSCP Ec/N0 3.5 Kết luận chương Chương trình bày pha trình quy hoạch mạng WCDMA: Khởi tạo quy hoạch (định cỡ mạng), quy hoạch chi tiết mạng, vận hành tối ưu hóa mạng Trong đó, phần định cỡ mạng phân tích cụ thể đưa sơ đồ khối q trình định cỡ, cơng thức tính tốn, phân tích quỹ lượng đường truyền vơ tuyến, bán kính diện tích cell, quy hoạch dung lượng vùng phủ 93 KẾT LUẬN Đồ án với mục đích nghiên cứu tìm hiểu giải pháp quy hoạch thiết kế chi tiết hệ thống vô tuyến WCDMA Đây vấn đề đặc biệt quan trọng việc kinh doanh phát triển mạng vô tuyến di động 3G Đồ án trình bày được: + Tổng quan lộ trình phát triển thơng tin di động lên 4G cấu trúc mạng GSM,các giải pháp nâng cấp lên 3G + Những vấn đề tổng quan tiến trình phát triển mạng vơ tuyến di động nay, yêu cầu chủ yếu hệ thống vô tuyến di động 3G + Nghiên cứu giao diện vô tuyến mạng vô tuyến di động WCDMA + Như áp dụng thực tế trình quy hoạch mạng, đồ án trình bày chi tiết cơng tác quy hoạch mạng WCDMA, bao gồm bước định cỡ, quy hoạch chi tiết tới mức cell tối ưu hóa mạng HSDPA (High Speed Downlink Packet Access - truy cập liệu kết nối tín hiệu từ vệ tinh tới trạm mặt đất tốc độ cao) gói dịch vụ cải tiến từ chuẩn WCDMA với khả tải liệu lên đến - 10 Mb/giây Trong khuôn khổ đề tài, em chưa giải hoàn chỉnh vấn đề tối ưu cho mạng CDMA băng rộng, có điều kiện HSDPA hướng tiếp đề tài Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Nguyễn Phúc Ngọc thây cô giáo hướng dẫn, giúp em hoàn thành đồ án này! 94 Quy hoạch tối ưu mạng 3G W-CDMA TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Phạm Anh Dũng (2004), Thông tin di động hệ 3, Nxb Bưu điện, Hà Nội [2] Nguyễn Phạm Anh Dũng ( 8/2009), Công nghệ 3G WCDMA UMTS, Nxb Bưu điện, Hà Nội [3] Đặng Đình Lâm (2000), Hệ thống thơng tin di động 3G xu hướng phát triển, Nxb Khoa học – Kỹ thuật, Hà Nội [4] Đỗ Quốc Trinh (2010), Bài giảng thông tin di động [5] Tổng cục bưu điện, “Thông tin di động số,” Nhà xuất KHKT, 1993 Tiếng Anh [6] Holma H and Toskala A (2004) WCDMA for UMTS (3rd edn, 450 pp.) Chichester, John Wiley & Sons, England [7] Harri Holma, Antti Toskala (2006), HSDPA/HSUPA for UMTS: High Speed Radio Access for Mobile Communications, John Wiley & Sons, England SVTH: LÊ VĂN ĐOÀN 95 LỚP:47K-ĐTVT ... W- CDMA, kênh W- CDMA Chương 3: Quy hoạch mạng vô tuyến W- CDMA Chương trình bày pha trình quy hoạch mạng WCDMA: Khởi tạo quy hoạch (định cỡ mạng) , quy hoạch chi tiết mạng, vận hành tối ưu hóa mạng. .. cấp.Xuất phát từ yếu tố đó, em chọn đề tài: ? ?Quy hoạch tối ưu mạng 3G WCDMA” Đồ án vào tìm hiểu cơng nghệ mạng 3G WCDMA, sở thực quy hoạch mạng WCDMA cho vùng Việt Nam Đồ án trình bày qua chương:... truy nhập vơ tuyến Một số gọi CDMA băng thông rộng (WCDMA) Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu cơng nghệ W- CDMA mạng WCDMA em thực đồ án: ? ?Quy hoạch tối ưu mạng 3G W- CDMA? ?? Đồ án em trình bày chương: