Cái đích của các bài quy hoạch dung lượng là đưa ra một ước tính về số site dựa vào dung lượng yêu cầu. Dung lượng yêu cầu được thiết lập trước bởi hoạt động của mạng dựa vào lưu lượng dự đoán trước. Thông lượng cell trung bình cần để tính toán dung lượng dựa vào số site.Đánh giá dung lượng cell chính xác nhất là dựa trên mô phỏng (thông lượng dưới sự ràng buộc chắc chắn). Dung lượng ước tính yêu cầu theo kết quả mô phỏng:
• Bảng phân phối SINR trung bình (kết quả mức hệ thống), cung cấp xác suất SINR.
• Thông lượng trung bình hay hiệu suất phổ với bảng SINR trung bình (kết quả mức liên kết)
Giữa các yếu tố khác, các môi trường truyền dẫn khác nhau (Mô hình truyền dẫn, khoảng cách các site) và các cấu hình site có ảnh hưởng đến các kết quả trên. Từ đó, các bảng nên khả dụng cho ví dụ là thành phố, ngoại ô và nông thôn. Xác suất SINR nhận được bằng tính toán bởi xác suất xuất hiện của giá trị SINR đưa ra ở các biên cell.Mô phỏng mức hệ thống được chạy với một khoảng giữa các site thiết lập trước. Trong phương pháp này, tốc độ bit cho mỗi MCS được bắt nguồn từ thông số OFDM cho LTE. Sau đó giá trị SINR hỗ trợ cho mỗi MCS được bắt nguồn từ việc tra cứu các bảng được tạo ra bởi mô phỏng mức liên kết.
Về sau, MCS hỗ trợ bởi mỗi giá trị của SINR được lựa chọn bởi giá trị nhỏ nhất theo SINR từ kết quả mức liên kết. Điều này đưa ra tốc độ bit tương ứng hỗ trợ cho MCS. Trong cách này, tốc độ dữ liệu tương ứng với mỗi giá trị SINR nhận được cho một kịch bản riêng biệt. Với mô hình kênh thành phố và khoảng cách giữa các site cố định là 1732m, thông lượng đường xuống cho LTE được chỉ ra ở bảng 4.5
Bảng 4.6. Thông lượng đường xuống cho LTE [7]
MCS SINR (min)(dB) Thông lượng cell DL (Mbps) QPSK 1/3 -0,75 4,00 QPSK 1/2 1,5 6,00 QPSK 2/3 3,50 8,00 16 QAM 1/2 7,00 12,00 16 QAM 2/3 9,50 16,01 16 QAM 4/5 11,50 19,20
64 QAM 1/2 11,50 21,0
64 QAM 2/3 14,7 24,01
Xem xét ví dụ bảng 4.2 (Thành phố/khoảng cách giữa các site là 1732m). Giá trị SINR là 2 dB, QPSK ½ được chọn từ bảng trên, và thông lượng luồng 6Mbps ở 2dB. Với cách tương tự, giá trị SINR là 3 dB tương ứng luồng 6Mbps, 4 dB cho 8Mbps và 7dB cho 12 Mbps ở DL. Tất cả giá trị được tính toán sử dụng tra bảng, thông lượng cell bắt nguồn từ:
Thông lượng cell = Tổng xác suất xuất hiện SINR *
Thông lượng SINR
trung bình (4.39)
Trong đó:
Xác suất xuất hiện SINR = Xác suất xuất hiện của giá trị SINR riêng biệt ở biên của cell nhận được sử dụng mô phỏng.
Thông lượng trung bình SINR= Thông lượng trung bình tương ứng với giá trị SINR
4.5.3. Ước tính lưu lượng yêu cầu và yếu tố overbooking
Băng thông đưa ra có thể chỉ đưa vào một số lượng kênh chắc chắn, sau đó lưu lượng yêu cầu được nhận dạng. Phần phức tạp là phân tích của các giờ đỉnh điểm của các loại thuê bao khác nhau và thông tin lưu lượng. Kết quả yêu cầu là yếu tố overbooking cái miêu tả mức độ ghép kênh hoặc số người sử dụng chia sẻ một kênh đưa ra hay dung lượng.
Đầu vào được liệt kê dưới đây:
• Trộn lưu lượng và phân tích giờ bận
• Mật độ thuê bao
• Dung lượng dữ liệu trên người dùng
• Tốc độ dữ liệu đỉnh và trung bình
• Thông tin lưu lượng hàng ngày
Như quy hoạch vùng phủ, quy hoạch dung lượng được thực hiện tách biệt cho các vùng dịch vụ khác nhau (thành phố, ngoại ô và nông thôn).
Nếu chúng ta dùng lưu lượng yêu cầu tương ứng đến giờ đỉnh, sau đó nó dẫn tới quá tải Các nguồn trước sẽ lãng phí trong các giờ khác của ngày và giá mạng sẽ tăng đáng kể. Vì lý do này thì định nghĩa yếu tố overbooking (OBF) là vô cùng quan trọng, OBF là số người dùng trung bình có thể chia sẻ một đơn vị kênh đưa ra. Đơn vị kênh sử dụng trong định cỡ là tốc độ dữ liệu đỉnh.
Nếu giả sử 100% kênh đang hoạt động, sau đó OBF bằng tỉ số giữa tốc độ đỉnh và tốc độ trung bình (PAR).Tuy nhiên, nó không an toàn để định cỡ mạng với 100% tải. Từ đó, các yếu tố tiện ích được giới thiệu. Trong tất cả dữ liệu của các mạng, yếu tố tiện ích nhỏ hơn 85% để bảo vệ QoS. Để nâng cao thông số này, thời gian chờ trung bình cho người sử dụng truy nhập kênh sẽ lâu hơn. Từ đó, yếu tố overbooking được định nghĩa:
Yếu tố overbooking = Tỉ số đỉnh trung bình*Yếu tố sử dụng (4.40)
4.5.4. Dung lượng dựa vào số site
Với kiến thức của lưu lượng yêu cầu ước đoán và các yếu tố bao quanh nó, toàn bộ tốc độ dữ liệu yêu cầu có thể được tính toán. Dựa vào yếu tố overbooking mô tả ở trên, tốc độ dữ liệu tổng cho tính toán dung lượng là:
Tổng tốc độ dữ liệu = Số người sử dụng * Tốc độ đỉnh * Yếu tố overbooking (4.41)
Số site cần thiết hỗ trợ cho tính toán tổng lưu lượng ở trên là:
Số lượng site (dung
lượng) = Tốc độ dữ liệu tổng * Dung lượng site (4.42)
Trong đó dung lượng site là cấp số nhân của thông lượng cell, phụ thuộc vào số cell trên site (Không xem xét bất cứ sự hạn chế phần cứng nào).
Bảng 4.7. Đánh giá dung lượng [7]
4.6. Đầu ra định cỡ
Như ở hình dưới, mỗi cột tương ứng với một năm, chú ý kết quả được tính toán trên cơ sở dữ liệu năm hiện tại và dự đoán cung cấp của người dùng. Hàng là cả cụm với nhau trong các nhóm khác nhau.
Tốc độ bít cho mỗi MCS tương ứng với SINR
Phân phối SINR
Thôn g lượng tưng ứng với SINR
• Thống kê dân cư
• Số thuê bao
• Vùng bao phủ mạng
• Trải địa lý thuê bao
• Thông lượng cell
• Dung lượng dựa vào số site
• Số site cuối cùng
Bảng 4.8. Dự đoán đầu ra qua các năm [7]
Thống kê dân cư thu thập toàn bộ dân cư và số người trong toàn bộ gia đình mong muốn sử dụng dịch vụ. Số thuê bao được tính theo ước tính là một thuê bao trên một hộ gia đình.
Số hộ gia đình = Tổng dân cư / Số người trong hộ gia đình
Dự đoán
Mô hình lưu lượng
Thoại
Dữ liệu được mang cho mỗi loại lưu lượng
Số lượng thuê bao thực tế sử dụng dịch vụ luôn thấp hơn tổng số hộ gia đình. Mô hình lưu lượng và dự đoán lưu lượng được sử dụng để tính tổng lưu lượng được mang bởi cả mạng cho mỗi vùng. Sự tính toán này mang các yếu tố người dùng tận dụng, yếu tố overbooking và yêu cầu lưu lượng. Dung lượng của eNB đơn được tính toán bởi các bài đánh giá dung lượng từ bảng đánh giá dung lượng”.
Bảng 4.9. Thống kê đầu ra sau quy hoạch [7]
4.7. Kết luận chương
Quy hoạch mạng thông tin di động 4G LTE là vấn đề hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng đến khả năng cung cấp dịch vụ, hiệu quả kinh tế đối với nhà khai thác. Đây là việc khá phức tạp và sự kết hợp hài hòa giữa nhiều yếu tố đặc biệt là khi 4G LTE vẫn đang trong giai đoạn quy chuẩn và thử nghiệm.
Thông lượng trên cell
Kết luận
Nhận thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này, ngành công nghiệp di động đang đoàn kết xung quanh hệ thống LTE với hầu hết các công ty viễn thông hàng đầu thế giới: Alcatel- Lucent, Ericsson, France Telecom/Orange, Nokia, Nokia Siemens Networks, AT&T, T-Mobile, Vodafone, China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT DoCoMo, Samsung, Signalion, Telecom Italia, ZTE... Kế hoạch thử nghiệm và triển khai công nghệ này đang được các công ty trên cùng hợp tác thúc đẩy. Mạng NTT DoCoMo của Nhật đi tiên phong khi đặt mục tiêu khai trương dịch vụ vào năm 2009. Các mạng Verizon Wireless, Vodafone, và China Mobile tuyên bố hợp tác thử nghiệm LTE vào năm nay. Việc triển khai cơ sở hạng tầng cho LTE sẽ bắt đầu vào nửa sau của năm 2009 và kế hoạch cung cấp dịch vụ sẽ bắt đầu vào năm 2010.
Tương lai cho công nghệ 4G LTE là không còn xa vì thế việc tính toán quy hoạch mạng là vô cùng quan trọng. Đề tài đã cung cấp đầy đủ về mặt lý thuyết cho kiến trúc mạng và bài toán quy hoạch bao gồm:
- Tổng quan về quá trình phát triển thong tin di động 3G lên 4G. - Kiến trúc mạng 4G LTE.
- Các kỹ thuật trong mạng 4G LTE. - Tính toán quy hoạch mạng 4G LTE.
Tuy nhiên do thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài còn tồn tại nhiều vấn đề chưa giải quyết được như mới chỉ tính được số site dựa vào quỹ đường truyền, chưa mô phỏng được bài toán lưu lượng…nên hướng phát triển tiếp theo của đề tài là hoàn thiện bài toán quy hoạch về lưu lượng và giao diện.
Tài liệu tham khảo
[1] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lộ trình phát triển thông tinh di động từ 3G lên 4G”, Giáo trình học viện CNBCVT, 2008.
[2] Dahlman, Parkvall, Skold and Beming, “3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband”, Academic Press, Oxford, UK, 2007.
[3] Rysavy Research, “EDGE, HSPA and LTE broadband innovation”,3G Americas,2008.
[4] Http://megavnn.vn/chitiet/lộ trình phát triển lên 4G của IMT-Adver.
[5] 3rd GPP: Technical Specification Group Radio Access Network Requirements for Evolved UTRAN(E-UTRAN) Release 8
[6] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Bài giảng môn thông tin di động”,học viện công nghệ bưu chính viễn thông,2008.
[7] Abdul Basit, Syed, “Dimensioning of LTE Network. Description of Models and Tools, Coverage and Capacity Estimation of 3GPP Long Term Evolution”, 20/2/2009
[8] “3GPP webpage for LTE Overview ,” 3rd GPP ,Viewed on 17.11.07, available at http:// www.3GPP/highlights/LTE/LTE.htm.
[9] Stefania Sesia and others, “LTE the UMTS Long term Evolution, From Theory to Practice,” 2009
[10] Harri Toma and Antti Toskala, “LTE for UMTS OFDM and SC- FDMA Based Radio Access”,2009
[11] Erick Dahlman and others, “3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband, Academic Press”, second edition 2008.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
---
BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên:………..………… Số hiệu sinh viên: ……….
Ngành:………...……. Khóa:………
Giảng viên hướng dẫn:………..
Cán bộ phản biện:………..
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ……… ……… ……… ……… ……… 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: ……… ……… ……… ……… ……… Ngày tháng năm 2011 Cán bộ phản biện (Ký, ghi rõ họ tên)