Có thể tính số RNC cần thiết theo nguyên tắc sau:
Trước hết tính số RNC theo tổng số ô trong vùng định cỡ numCells, số ô cực đại được nối tới một RNC cellsRNC, và độ dự trữ fillrate1
1 .fillrate cells
numCells
numRNCs = (3.52)
Tiếp theo ta tính số RNC theo giới hạn về quản lý, tức là theo tổng số node B được phục vụ trong vùng cần định cỡ numnodeBs, số node B cực đại mà một RNC có thể quản lý nodeBRNC và độ dự trữ fillrate2
2 .fillrate nodeBRNC
numnodeBs
numRNCs= (3.52)
Cuối cùng tính số RNC cần thiết để hỗ trợ thông lượng Iub
numSubs fillrate tpRNC PSdataTP CSdataTP voiceTP numRNCs . 3 . ∑ +∑ +∑ = (3.53)
Trong đó tpRNC là dung lượng ô cực đại, fillrate3 là độ dự trữ, numSubs là số thuê bao hoạt động đồng thời
voiceTP = voiceErl.bitratevoice.(1+SHOvoice) CSdataTP = CSdataErl.bitrateCSdata.(1+SHOCSdata) PSdataTP = averagePSdata/PSoverhead.(1+SHOPSdata)
voiceTP,CSdataTP, PSdataTP tương ứng là thông thoại, số liệu chuyển mạch kênh, số liệu chuyển mạch gói. VoiceErl là thông lượng của một người sử dụng thoại đơn,
CSdataErl là thông lượng của một người sử dụng số liệu chuyển mạch kênh (CS),
averagePSdata là luợng số liệu PS trung bình trên mỗi người dùng, PSoverhead được đưa vào tính toán khi xét đến 10% truyền lại cũng như 5% phần mào đầu được bổ sung từ giao thức khung FP và mào đầu của giao thức lớp 2 (như RLC và MAC). Sự khác nhau của các SHO là độ lợi chuyển giao mềm cho mỗi kiểu dịch vụ. Trong trường hợp đường lên UL và đường xuống DL không đối xứng thì cần tính toán cho cả hai đường trên tất cả các dịch vụ, nếu có nhiều dịch vụ của cùng một kiểu (thoại, số liệu chuyển mạch kênh, số liệu chuyển mạch gói) thì cần phải “trên ô” và được lấy làm dữ liệu đầu vào từ việc dự đoán lưu lưọng của nhà khai thác mạng. Sau khi đã tính toán số RNC theo các sau đó ta cũng cần kiểm tra lại xem các giới hạn khác có bị vượt quá không. Nếu có, cần bổ sung thêm dung lượng cho yếu tố ràng buộc nhất.
3.6. Quy hoạch mạng truyền dẫn UTRAN
Sau đã xác định số RNC cần thiết ta cần quy hoạch việc bố trí các BTS cho các RNC (gọi tắt là quy hoạch bố trí). Quy hoạch này sẽ xác định biên giới của các RNC. Phân tích các ô tại và gần các biên giới này sẽ cho phép ta đánh giá lưu lượng chuyển
giao giữa các RNC theo dự kiến, như vậy ta có thể xác định được số các kết nối Iur và độ rộng băng cần thiết cho mỗi kết nối. Số lượng chuyển giao giữa các RNC sẽ phụ thuộc vào môi trường vô tuyến gần các biên giới RNC. Giả sử rằng 50% lưu lượng tại các ô biên giới được phục vụ đồng thời bởi hai RNC khác nhau. Giả thiết này cho phép bổ sung thêm chuyển giao mềm với sự tham gia của các ô không nằm trên biên giới. Chẳng hạn, một người sử dụng đang ở tầng trên cùng của một toà nhà cao tầng thì người sử dụng này có thể sẽ được phục vụ bởi một ô không ở biên giới giữa hai RNC nhưng do ở trên tầng cao nên người này có thể phát yêu cầu đến node B thuộc một RNC khác. Tuy nhiên tại thời điểm này thiết kế chưa xác định được chính xác bao nhiêu chuyển giao mềm được phép trong mạng mà chỉ tập trung lên sắp xếp node B cho RNC và mạng truyền dẫn.
Giao diện Iur được sử dụng để truyền dẫn lưu lượng từ MSC qua DRNC đến RNC điều khiển, vì thế ta cũng có thể áp dụng các giả thiết cơ sở khi định cỡ độ rộng băng Iub để định cỡ độ rộng băng Iur. Chẳng hạn nếu ta giả thiết là độ rộng băng Iub cần thiết gần gấp hai lần thông lượng của người sử dụng, thì độ rộng băng Iur cần thiết cũng gần bằng hai lần thông lượng của phần lưu lượng xảy ra khi chuyển giao giữa các RNC.
Sau khi đã quy hoạch bố trí node B cho RNC, ta cần nắm được các yêu cầu của giao diện Iub và Iur, lúc này ta cần quy hoạch mạng truyền tải để kết nối giữa node B và RNC, giữa các RNC và giữa các RNC với SGSN và MSC.
Quy hoạch và giá thành của mạng truyền dẫn UTRAN liên quan chặt chẽ với vị trí đặt các RNC. Có nhiều cách đặt RNC. Ta có thể đặt các RNC tại các MSC, đặt xa MSC hoặc kết hợp cả hai. Vị trí đặt các RNC liên quan đến dung lượng của một RNC, giá thành của RNC, tính khả dụng của vị trí đặt và giá thành truyền dẫn. Quyết định cuối cùng phải cân bằng được các tiêu chí như: giá thành đầu tư, giá thành khai thác và độ tin cậy mạng yêu cầu một RNC thuần tuý. Ta có thể lợi dụng dung lượng chuyển mạch thừa này để không phải triển khai một mạng chuyển mạch ATM riêng.
Quy hoạch và giá thành của UTRAN liên quan chặt chẽ với việc đặt RNC. Có rất nhiều giải pháp đặt RNC. Ta có thể đặt tất cả các RNC ngay tại vị trí MSC, hoặc tất cả đều đặt xa hoặc hỗn hợp. Việc đặt các RNC liên quan đến dung lượng của RNC, giá thành của RNC và khả năng có sẵn của các vị trí thích hợp. Quyết định cuối cùng phải được sự cân bằng giữa các tiêu chí: cấu hình mạng, giá thành khai thác và độ tin cậy mạng
3.6.1. Định cỡ MSC, SGSN và GGSN
3.6.1.1. Định cỡ MSC
lượng của MSC sẽ có hai giới hạn: BHCA cực đại và Erlang cực đại. Trong các mạng khi MSC bao gồm cả chức năng BSC thì chỉ còn một giới hạn là các phần tử vô tuyến cần hỗ trợ (trạm, đoạn ô và TRX). Cấu hình tách riêng BSC và MSC là cấu hình phổ biến nhất ở các mạng thế hệ ba. Vì thế nói chung dung lượng của MSC không bị giới hạn bởi các yếu tố vô tuyến, mà bị giới hạn bởi Erlang hoặc BHCA.
Mặc dù ta nói rằng dung lượng của MSC thông thường bị giới hạn bởi Erlang hoặc BHCA, trong thực tế giới hạn BHCA mới thực sự là nút cổ chai. BHCA và Erlang liên quan chặt chẽ với nhau: Erlang phản ảnh dung lượng chuyển mạch và dung lượng cổng của MSC, còn BHCA phản ảnh công suất xử lý của MSC. Nói chung ta có thể tăng số Erlang bằng cách tăng thêm phần cứng, trong khi BHCA thông thường cố định đối với một phiên bản MSC. Như vậy thông thường ta có thể bổ sung phần cứng để tăng Erlang cho đến khi đạt được dung lượng bổ sung. Tóm lại khi xác định số MSC yêu cầu cho mạng tính toán phải dựa trên BHCA.
Khi ta chuyển sang các cấu trúc phân bố như cấu trúc với MSC Server và MGW của phát hành 3GPP 4, rất nhiều quy tắc định cỡ trước đây vẫn được áp dụng. Trong trường hợp này MSC Server chủ yếu bị giới hạn bởi BHCA, còn MGW bị giới hạn bởi Erlang.
Các MSC hiện nay thông thường có giới hạn vào khoảng 300.000 đến 500.000 BHCA. Khi công nghệ phát triển, các con số này sẽ tăng và dung lượng lên đến 1.000.000 sẽ trở nên thông dụng trong một vài năm nữa.
Hầu hết các nhà cung cấp thiết bị đều cung cấp cấu hình MSC theo khách hàng. Nghĩa là kích thước của ma trận chuyển mạch, số lượng và các kiểu cổng được thiết kế theo các yêu cầu đặc thù của khách hàng. Nếu ta chỉ xây dựng một số mạng nhỏ tại thời điểm nhất định thì cách tiếp cận này là tối ưu. Nhưng nếu ta định xây dựng một mạng lớn (mạng toàn quốc chẳng hạn) với nhiều MSC thì việc thiết kế phần cứng theo khách hàng này có thể chiếm nhiều thời gian và là nguy cơ dẫn đến việc khánh thành không đứng hạn. Khi này khôn khéo hơn cả là làm việc với nhà cung cấp MSC để định nghĩa một số cấu hình tiêu chuẩn đặc thù mạng như: cấu hình nhỏ, trung bình và lớn tuỳ theo kiểu mạng mà ta cần hỗ trợ. Chẳng hạn trong một thành phố lớn ta có thể chỉ cần triển khai hai MSC lớn, trong khi đó trong thành phố nhỏ hơn ta chỉ cần triển khai một MSC kích thước trung bình hoặc một MSC kích thước nhỏ. Mặc dù cách tiếp cận này không tối ưu trên quan điểm phần cứng, nhưng quyết định thận trọng các cấu hình khác nhau sẽ đảm bảo rằng không xảy ra định cỡ quá thừa. Kết quả dẫn đến thiết kế dễ hơn, đặt hàng và cung cấp hàng dễ hơn nhờ vậy ta có thể tiết kiệm được công việc thiết kế và triển khai nhanh hơn.
WCDMA vẫn sử dụng các SGSN của mạng GPRS và quy tắc định cỡ cho WCDMA cũng giống như định cỡ GPRS.
Các giới hạn định cỡ SGSN như sau:
Tổng số các thuê bao thâm nhập mạng đồng thời Tổng số PDP context tích cực
Tổng số giao diện Gb hay Iu-PS Tổng số vùng định tuyến
Tổng số thông lượng
Thông thường ta nhận thấy rằng các node cổ chai thực sự sẽ là số các thuê bao nhập mạng hay tổng thông lượng. Tất nhiên các giới hạn thay đổi tùy theo nhà cung cấp thiết bị, nhưng giá trị điển hình là 25000 đến 150000 thuê bao nhập mạng. Cũng như các công nghệ khác, các giới hạn này tăng nhanh cùng với thời gian, nên trong một hai năm tới các dung lượng này sẽ cao hơn nhiều.
Đối với GGSN, các giới hạn điển hình là tổng thông lượng và số các PDP context đồng thời. Các hệ thống hiện nay thông thường có các giới hạn vào khoảng 100.000 context đồng thời, nhưng trong các năm tới các giới hạn này sẽ tăng rất nhanh.
3.6.2. Định cỡ các giao diện trong mạng lõi CN
Định cỡ các giao diện trrong mạng lõi CN chủ yếu là thực hiện việc xét và định cỡ giao diện giữa RNC và MSC tức là hai giao diện Iu-CS và Iu-PS. Việc định cỡ hai giao diện này sẽ tính toán thông lượng người dùng đỉnh cho cả dòng dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Lưu lượng đỉnh của mỗi RNC được xác định từ khâu định cỡ RNC. Như vậy, sau khi đã thêm thông số bổ sung thì chúng ta sẽ xác định được thông lượng tổng cho cả hai dòng dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói
3.6.3. Quy hoạch truyền dẫn trong mạng lõi CN
Mạng truyền dẫn đường trục của hệ thống thông tin di động UMTS sẽ sử dụng các thiết bị truyền dẫn quang hiện đại như là PDH/SDH dựa trên hai công nghệ chính là ATM và IP với xu hướng là IP hoàn toàn để tiến tới mạng lõi toàn IP tức là All-IP. Tuy nhiên, các nhà khai thác mạng hiện nay (mạng 2G) khi tiến hành chuyển sang hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (UMTS) rât khó khăn và phức tạp vì phải đối mặt với những vấn đề truyền dẫn trong mạng lõi của hệ thống UMTS này. Các vấn đề nảy sinh khi tiến hành quy hoạch mạng truyền dẫn ở hệ thống này bao gồm:
♦ Sự tăng dung lượng truyền dẫn một cách nhanh chóng. ♦ Vấn đề hạn chế phổ tần.
♦ Sụ hạn chế về chi phí.
♦ Các yêu cầu về thiết kế (đảm bảo sự linh hoạt và khả năng mở rộng). ♦ Vấn đề về các công nghệ mới thâm nhập.
♦ Môi trường nhiều nhà khai thác.
♦ Nguồn nhân lực có kỹ năng chuyên môn. ♦ Yêu cầu về độ tin cậy.
Quy hoạch mạng truyền dẫn trong hệ thống UMTS phụ thuộc vào sự sử dụng lưu lượng của người dùng và lưu lượng được tải trên mạng. Hơn nữa, mạng đường trục của hệ thống UMTS này phải có băng thông rất rộng để có thể truyền tải lưu lượng hỗn hợp của nhiều loại dịch vụ.
3.7. Nhiễu nhiều nhà khai thác 3.7.1. Mở đầu
Trong phần này ta sẽ xét ảnh hưởng nhiễu kênh lân cận giữa hai nhà khai thác ở các tần số lân cận. Ta cần phải xét nhiễu kênh lân cận vì nó sẽ ảnh hưởng lên tất cả các hệ thống thông tin di động thế hệ ba thuộc các loại hệ thống băng rộng này. Nếu phân cách tần số lân cận bằng các đoạn băng tần rộng ta sẽ bị lãng phí phổ tần. Các yêu cầu về khuôn mẫu phổ chặt chẽ cho máy phát và các yêu cầu về tính chọn lọc cho các máy thu ở MS và ở BTS sẽ đảm bảo nhiễu kênh lân cận thấp. Tuy nhiên yêu cầu này gây ảnh hưởng lớn đặc biệt lên việc thực hiện các MS kích thước cỡ nhỏ ở các hệ thống thông tin di động thế hệ ba.
Ta định nghĩa tỷ số công suất nhiễu kênh lân cận (ACIR: Adjacent Channel Interferrence Power Ratio) là tỷ số của công suất phát với công suất đo được sau bộ lọc thu ở kênh lân cận. Cả công suất phát và thu đều được đo bằng một bộ lọc có đáp ứng dạng căn cosin tăng có đáp ứng với hệ số dốc 0.22 và độ rộng băng bằng tốc độ chip. Nhiễu kênh lân cận gây ra do máy phát không lý tưởng và lọc máy thu không hoàn hảo. Cả ở đường lên và đường xuống, hiệu năng của kênh lân cận bị giới hạn bởi hiệu năng của MS. Ở đường lên nguồn nhiễu kênh lân cận chính là bộ khuyếch đại phi tuyến ở MS gây ra sự dò của công suất kênh lân cận. Ở đường xuống yếu tố giới hạn đối với nhiễu kênh lân cận là độ nhạy máy thu của đầu cuối. Các yêu cầu đối với hiệu năng kênh lân cận là độ nhạy máy thu của đầu cuối. Các yêu cầu đối với hiệu năng kênh lân cận cho cả đường lên và đường xuống của WCDMA được cho ở bảng 3.9 [1].
Bảng 3.9. Yêu cầu đối với hiệu năng kênh lân cận
Phân cách tần số Suy hao yêu cầu
Sóng mang kênh lân cận (phân cách 5 MHz) 33 dB Sóng mang kênh lân cận thứ hai (phân cách 10
MHz)
Hình 3.10 cho thấy khung cảnh nhiễu lớn khi nhiễu kênh lân cận tác động lên hiệu năng của hệ thống. Coi rằng có một ô macro của nhà khai thác 1 và một ô micro nhỏ của nhà khai thác 2.
Hình 3.10: Nhiễu kênh lân cận đường lên từ MS ô Macro đến BS ô Micro
Ở hình 3.10 MS của nhà khai thác 1 phát công suất cao đến ô macro ở xa nhưng cũng đến một trong số các ô micro ở gần của nhà khai thác hai. Giả thiết thêm rằng các ô macro và micro này ở các tần số lân cận. Một phần phát của MS sẽ lọt vào sóng mang lân cận và có thể gây nhiễu đến việc thu của ô micro [1], [3].
3.7.2. Giải pháp chống nhiễu kênh lân cận
Tuỳ thuộc vào điều kiện thực tế mà nhà khai thác có thể sử dụng các giải pháp sau để chống nhiễu kênh lân cận [1], [3]:
♦ Giảm độ nhạy máy thu của BTS: ta có thể giảm độ nhạy của máy thu để làm cho máy thu kém nhạy cảm hơn với nhiễu kênh lân cận, nhưng đồng thời máy thu cũng kém nhạy cảm hơn với tín hiệu hữu ích và vùng phủ bị giảm. Vì thế phương pháp này chỉ phù hợp với các ô nhỏ khi vùng phủ đường lên không phải là vấn đề quan trọng
♦ Đặt cùng trạm BTS với các nhà khai thác khác nhau: nếu các nhà khai thác sử dụng các tần số lân cận đặt cùng trạm BTS với nhau thì có thể tránh được nhiễu kênh lân cận, vì các mức công suất thu từ các MS ở cả hai nhà khai thác khi này rất giống nhau. Vì không có sự khác biệt công suất lớn, suy hao kênh lân cận 33 dB đủ để ngăn chặn mọi vấn đề nhiễu kênh lân cận. Hơn nữa, ở đường xuống các mức công suất thu được từ cả hai BTS là như nhau ở cả hai MS. Tuy nhiên giải pháp này chỉ sử dụng cho chế độ UTRAN FDD.
♦ Chọn vị trí đặt ăng ten BTS: chọn vị trí đặt ăng ten BTS và kiểu ăng ten sẽ ảnh hưởng đến tổn hao cực tiểu từ MS đến BTS. Nếu tổn hao này lớn thì có thể tránh được nhiễu kênh lân cận. Thực tế ta không nên đặt ăng ten quá thấp để tránh MS đến quá gần ăng ten.
♦ Chuyển giao giữa các tần số: Có thể tránh được nhiễu kênh lân cận ở đường