Quá trình Refarming UMTS900 thường triển khai ở vùng nông thôn (rural) trước sau đó mở rộng ra vùng ngoại ô (suburban) và cuối cùng mới đến vùng nội thị (urban). Khi triển khai thực tế nhà khai thác di động đã có mạng GSM 900. Giai đoạn đầu triển tần số UMTS của vùng rural và suburban đã triển Refarming có thể trùng tần số với GSM 900 ở vùng urban chưa triển khai Refarming. Can nhiễu đồng kênh giữa vùng rural và suburban UMTS 900 và vùng urban GSM 900 không thể loại bỏ bằng bộ lọc ngoài. Thay vào đó, cần một khoảng bảo vệ giữa vùng đã
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 67 refarming và vùng chưa refarming, tức là loại bỏ nhiễu bằng cách ly vùng địa lý. Vùng bảo vệ giữa vùng đã triển khai refarming và chưa triển khai refarming để hạn chế nhiễu gọi là vùng đệm buffer zone. Hình 3.10. dưới đây minh họa giải pháp buffer zone.
UMTS900 sites
GSM900 sites Khu A tương ứng với khu vực đô thị (ví dụ,
GSM 900 + UMTS 2100). Khu B tương ứng với khu vực cách ly tần số. Tần số 900 MHz sử dụng trong vùng này khác
với tân số UMTS 900 (ví dụ, GSM 900 + UMTS 2100).
Khu C tương ứng với khu vực ngoại thành và các khu vực nông thôn. Các tần số UMTS 900 có thể là cùng với GSM 900 tần số tại khu vực
A (ví dụ, GSM 900 + UMTS 900).
Hình 3.10. Vùng buffer zone
Trong hình trên, vùng A tương ứng là khu vực thành phố chưa được Refarming (đã triển GSM 900 + UMTS 2100). Vùng C tương ứng là khu vực nông thôn hoặc khu vực ngoại thành (GSM 900 + UMTS 900). Vùng B là vùng đệm giữa vùng A và vùng C (GSM900 hoặc GSM 900 + UMTS 2100), vùng này bắt buộc không được phép trùng tần số với vùng UMTS 900. Vùng triển khai UMTS 900 và vùng đệm cần điều chỉnh tần số gọi là vùng Refarming.
3.3.2. Kích thƣớc vùng đệm buffer zone
Trong giải pháp sử dụng vùng đệm buffer zone, kích thước vùng đệm là yếu tố then chốt. Để xác định kích thước buffer zone cần phân tích cấu trúc mạng chuẩn rồi từ đó mô phỏng hệ thống và đánh giá mức độ nhiễu. Có hai phương pháp chính để xác định kích thước là đánh giá nhiễu lý thuyết và mô phỏng. Cả hai phương pháp này đều chỉ ra rằng trong vùng đệm giữa GSM và UMTS khi refarming cần tối thiểu 02 lớp BTS GSM với tần số sạch (không trùng tần số với UMTS 900). Tùy vào địa hình, vùng urban có thể cần nhiều lớp BTS cho vùng đệm.
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 68
3.3.3. Xác định vùng buffer zone
Để xác định vùng buffer zone chúng ta dựa trên dự đoán vùng phủ. Thường được dùng trong giai đoạn thiết kế mạng. Công cụ mô phỏng dự đoán vùng phủ thường là Unet hoặc Atoll. Giải pháp này thực hiện như sau: giả định là vùng phủ UL và DL là cân bằng, thực hiện mô phỏng vùng phủ lần lượt của NodeB UMTS, BTS GSM ta được lần lượt phạm vi vùng phủ của NodeB và BTS. Các cell GSM mà có vùng phủ chồng lấn với cell UMTS hoặc cell GSM sẽ thuộc vùng buffer zone. Hình 3.11. dưới đây mình họa.
Hình 3.11. Nguyên lý xác định buffer zone dựa trên dự đoán vùng phủ
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 69
3.4. Giải pháp Antenna cho Refarming UMTS 900MHz
Trong kịch bản Refarming, mạng UMTS được triển khai trên nền mạng GSM đã sẵn có do vậy việc tái sử dụng hệ thống antenna cần được nghiên cứu để giảm chi phí đầu tư, xây dựng. Các giải pháp dùng chung antenna trong kịch bản GSM BTS và UMTS NodeB (GU co-location) được xem xét, đánh giá bao gồm: Antenna tách riêng GSM và UMTS, Antenna dùng chung loại 4 cổng cho GSM và UMTS và Antenna dùng chung loại 2 cổng cho GSM và UMTS. Trường hợp mạng chưa triển khai SRAN, có thể sử dụng antenna chung hoặc antenna riêng lẻ tùy điều kiện thực tế. Các giải pháp Antenna: Hình 3.13 Antenna GU riêng lẻ Hình 3.14 Antenna 4 cổng GU chung Hình 3.15 Antenna 2 cổng GU chung
Hình trên minh họa các giải pháp antenna khác nhau cho trạm Macro BTS. Đối với thiết bị non-SRAN khi sử dụng antenna chung 2 cổng cần có thêm combiner. Bảng dưới đây đánh giá ưu/nhược điểm của các giải pháp antenna trên.
Giải pháp (GP) Ƣu điểm Nhƣợc điểm
GP 1: Antenna riêng lẻ
-Ảnh hưởng hiệu năng giữa
GSM và UMTS là nhỏ nhất. -Cần có đủ không gian để lắp đặt antenna mới. NodeB BTS BTS NodeB BTS SASU BTS NodeB
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 70
Giải pháp (GP) Ƣu điểm Nhƣợc điểm
GP 1: Antenna riêng lẻ
-Điều chỉnh góc hướng và góc
Tilt giữa GSM antenna và UMTS antenna là độc lập.
-Cần bổ sung feeder, antenna
và phụ kiện do đó phát sinh chi phí xây dựng.
-Tại trạm có nhiều loại cable
khác nhau và rất dễ gây nhầm lẫn giữa các cable do đó gây khó khăn trong vận hành, khai thác. GP 2: Antenna 4 cổng chung -Điều chỉnh góc Tilt có thể điều chỉnh độc lập.
-Không cần bổ sung thêm
antenna hay cột antennan. Tiết kiệm không gian, tiết kiệm chi phí thuê không gian cho cột antenna.
-Số lượng cable giảm và
không gây nhầm lẫn.
-Góc hướng GSM và UMTS
giống nhau, không thuận tiện trong thiết kế và tối ưu mạng.
-Antenna 4 cổng được yêu cầu
thay thế cho antenna 2 cổng nên cần bổ sung thêm feeder. So với GP dùng antenna riêng lẻ, GP này tiết kiệm không gian tuy nhiên không làm giảm chi phí xây lắp. GP 3: Antenna
2 cổng dùng chung.
-GP này sử dụng chung feeder
và antenna → giảm chi phí vật tư, nhân công và xây lắp.
-Không cần bổ sung antenna
hay cột → tiết kiệm không
gian, tiết kiệm chi phí thuê làm cột và antenna.
-Antenna của GSM và UMTS
không thể điều chỉnh độc lập nên không thuận tiện trong việc thiết kế và tối ưu mạng.
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 71
Giải pháp (GP) Ƣu điểm Nhƣợc điểm
GP 3: Antenna 2 cổng dùng chung.
-Số lượng antenna giảm,
không gây nhầm lẫn các loại antenna và cable.
Bảng 3.3. Bảng đánh giá ưu/nhược điểm của các giải pháp antenna
Như vậy, ưu điểm của giải pháp 1 là có thể điều chỉnh thông số vật lý antenna của GSM và UMTS độc lập và hiệu năng mạng GSM và UMTS không bị ảnh hưởng. Nhược điểm chính là chi phí xây lắp tăng cao. Trong khi đó ưu điểm của giải pháp 3 là chi phí xây lắp mạng giảm, nhưng nhược điểm là thông số vật lý antenna GSM và UMTS không thể điều chỉnh độc lập dẫn tới hiện năng và tối ưu mạng bị ảnh hưởng. Đối với mạng đã sử dụng thiết bị SRAN như mạng Vinaphone, phương án sử dụng antenna dùng chung sẽ là ưu tiên lựa chọn do các khối thu phát vô tuyến đều là dòng thiết bị sử dụng công nghệ phần mềm SDR.
3.5. Triển khai UMTS 900 tại khu vực ngoại thành Hà Nội
3.5.1. Các bƣớc thực hiện Refarming UMTS 900
Việc triển khai UMTS 900 sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến tài nguyên cũng như chất lượng của nhà mạng cung cấp dịch vụ nhất là đối với hệ thống GSM 900MHz. Vì vậy cần đưa ra kế hoạch phương án cụ thể và tối ưu nhất. Tổng quát bao gồm các quá trình sau đây:
- Tính toán quy hoạch băng tần 900MHz chuẩn bị tài nguyên cho UMTS 900.
Hoạch định vùng refarming & thiết kế vùng buffer zone.
- Hạ cấp cấu hình các trạm GSM 900, xử lý nghẽn 2G & tối ưu hóa mạng vô
tuyến 2G. Áp dụng bảng tần số mới cho 2G.
- Triển khai hardwave và on-air các cell UMTS 900.
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 72 Triển khai UMTS 900 tại khu vực ngoại thành Hà Nội được tóm lược qua các bước sau:
Hình 3.16. Sơ đồ các bước triển khai Refarming UMTS 900
Bƣớc 1: Tính toán quy hoạch băng tần 900MHz chuẩn bị tài nguyên cho UMTS 900
Đầu tiên điều kiện đầu vào là khu vực địa lý để triển khai UMTS 900 là khu vực Đông Anh, Mê Linh và Sóc Sơn nằm ở ngoại thành Hà Nội. Nhà mạng Vinaphone hiện nay trên băng tần 900MHz được cấp phép sử dụng 42 kênh tần số (200 KHz x 42 = 8.4MHz) từ 1 tới 42 cho mỗi đường uplink và downlink. Nên việc
Kết thúc
Đưa vào hoạt động các trạm U900, tối ưu hoá mạng vô tuyến 3G 900
Băng thông không tiêu chuẩn 4.2MHz
Băng thông tiêu chuẩn 5MHz Tính toán quy hoạch lại tần số
GSSM 900 dồn kênh để lấy băng thông cho UMTS 900, hoạch định vùng refarming và vùng buffer zone
Hạ cấu hình GSM 900, xử lý nghẽn 2G, áp dụng tần số mới 2G & tối ưu hoá mạng vô tuyến 2G
Chuẩn bị sẵn sàng về truyền dẫn FE, vật tư bổ sung, xây dựng kế hoạch tần số, CSDL cho 3G 900
Khu vực triển khai UMTS 900 (khu vực ngoại thành Hà Nội)
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 73 sử dụng phổ tần 5 MHz (= 25 x 200 KHz) cho UMTS 900 dẫn tới tài nguyên tần số cho dành cho GSM còn lại là 3.4 MHz = 17x200 KHz.
Trong đó tần số dành cho BCCH có hệ số tái sử dụng tần số không thể nhỏ hơn 4x3, vì vậy cấu hình chủ yếu có thể đạt được là 2/1/1, với cấu hình này khả năng thiếu tài nguyên phục vụ là rất cao.
Mạng Vinaphone được cấp phép 8.4 MHz cho băng thông GSM 900 MHz. Do đó nếu dành 4.2 MHz cho UMTS 900MHz, sẽ còn 4.2 MHz cho GSM 900 MHz cơ bản vẫn đảm bảo yêu cầu dung lượng mạng (một trạm chỉ có thể đạt cấu hình tối đa là 2/2/2).
Mặt khác theo cấp phép băng tần 900MHz ở Việt Nam phổ tần 900MHz của VNP phía dưới kề băng 900MHz của HTC (Vietnam Mobile) và phía trên kề băng 900MHz của Viettel.
Do đó nếu lựa chọn giải pháp phân bổ tần số Edge thì phân tách tần số GSM900 và UMTS900 của VNP phải 2.4 MHz và phân tách băng 900 của Viettel/HTC và UMTS900 của VNP phải tối thiểu 2.6 MHz.
Giải pháp này dễ xảy ra can nhiễu giữa hai công nghệ của hai nhà mạng, rất khó kiểm soát khi triển khai diện rộng.
Do vậy sẽ lựa chọn giải pháp phân bổ tần số Sandwich khi refarming sẽ cải thiện vùng phủ 3G trong khi vẫn đảm bảo kiểm soát can nhiễu nội bộ, chủ động trong việc quy hoạch tần số GSM900.
Phân bố tần số GU900 MHz như sau:
- GSM 900: 12 kênh tần số từ 1 tới 12 dành cho BCCH, các kênh 13->17 và 39,
40, 41, 42 hoạch định cho TCH.
- UMTS 900: Băng thông 4.2MHz, UARFCN 3003 cho down link U900 ~
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 74 Band BCCH TCH UMTS 900 TCH ARFCN DL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 UARFCN DL 2976 2977 2978 2979 2980 2981 2982 2983 2984 2985 2986 2987 2988 2989 2990 2991 2992 2993 2994 2995 2996 2997 2998 2999 3000 3001 3002 3003 3004 3005 3006 3007 3008 3009 3010 3011 3012 3013 3014 3015 3016 3017 UARFCN UL 2751 2752 2753 2754 2755 2756 2757 2758 2759 2760 2761 2762 2763 2764 2765 2766 2767 2768 2769 2770 2771 2772 2773 2774 2775 2776 2777 2778 2779 2780 2781 2782 2783 2784 2785 2786 2787 2788 2789 2790 2791 2792 DL Frequency (MHz) 935.2 935.4 935.6 935.8 936 936.2 936.4 936.6 936.8 937 937.2 937.4 937.6 937.8 938 938.2 938.4 939.6 938.8 939 939.2 939.4 939.6 939.8 940 940.2 940.4 940.6 940.8 941 941.2 941.4 941.6 941.8 942 942.2 942.4 942.6 942.8 943 943.2 943.4 UL Frequency (MHz) 890.2 890.4 890.6 890.8. 891 891.2 891.4 891.6 891.8 892 892.2 892.4 892.6 892.8 893 893.2 893.4 893.6 893.8 894 894.2 894.4 894.6 894.8 895 895.2 895.4 895.6 895.8 896 896.2 896.4 896.6 896.8 897 897.2 897.4 897.6 897.8 898 898.2 898.4
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 75 Ở mạng Vinaphone, việc đầu tư và phát triển mạng UMTS 900 phụ thuộc vào vị trí các trạm 2G sẵn có. Việc dùng chung các trạm WCDMA/HSPA 900 MHz với các trạm GSM900Mhz/DSC1800Mhz không chỉ cắt giảm chi phí đầu tư cho các nhà trạm để đầu tư cho các vùng phủ sóng mới mà còn làm giảm chi phí hoạt động về dài hạn của việc thuê truyền dẫn, nguồn điện, nhà trạm và quản lý, vận hành.
Hình 3.17. Phân bố site 2G/3G và U900
Vùng refarming tiếp giáp với các khu vực khác như Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và khu vực nội thành Hà Nội. Thông thường vùng buffer zone cần 2 lớp trạm, nhưng đối với khu vực nào có núi cao che chắn hoặc khoảng cách giữa các trạm xa thì chỉ cần 1 lớp trạm. Ngoài ra sử dụng các phần mềm hỗ trợ mô phỏng dự đoán vùng phủ chúng ta sẽ hoạch định vùng buffer zone chính xác hơn. Hình 3.18. dưới đây mô tả khu vực refaming và buffer zone.
- Chấm xanh nước biển: các trạm thuộc UMTS 900 (có 153 Site).
- Chấm đỏ: các trạm thuộc vùng Buffer zone (có 85 Site).
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 76 Hình 3.18. Khu vực Refaming & Buffer zone
Bƣớc 2: Hạ cấu hình GSM 900, xử lý nghẽn 2G, áp dụng tần số mới 2G và tối ƣu hóa mạng vô tuyến 2G.
Do dải tần số dành cho 2G chỉ có 8.4MHz trên mỗi đường nhưng dành 4.2 MHz để triển khai U900 nên chỉ còn dải tần số rộng 4.2 Mhz. Mẫu tái sử dụng lại tần số thiết kế cho BCCH là 4x3 nên cấu hình tối đa của trạm 2G chỉ thể là 2/2/2. Thực hiện hạ cấu hình tất cả các trạm 2G khu vực Refarming và Buffer Zone xuống cấu hình 2/2/2. Do cấu hình bị giảm nên tài nguyên vô tuyến phần 2G không đủ để phục vụ dẫn đến sẽ xảy ra nghẽn. Vì vậy để đảm bảo chất lượng mạng lưới chúng ta cần tính toán đưa ra các giải pháp xử lý nghẽn 2G. Các giải pháp thực hiện để xử lý nghẽn là kích hoạt AMR HR và điều chỉnh ngưỡng phù hợp: AMR HR có chất lượng thoại tương đương FR trong khi chỉ chiếm băng thông vô tuyến một nửa, nâng cấp bổ sung các cell dải tần 1800. Việc có quyết định nâng cấp thêm các cell 1800 hay không dựa vào tính toán traffic để quyết định, được thực hiện như sau:
1. Thực hiện lấy thống kê traffic mức cell theo giờ trong một tuần của tất cả các
cell trong khu vực triển khai U900. Thường lấy vào các giờ cao điểm như lúc 10h, 11h, 12h… Từ đó ta sẽ có max traffic của từng cell trong một tuần.
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 77
2. Nâng cấp dưa theo nguyên tắc max traffic (full rate) của cell trong vòng một
tuần >8 Erl thì đưa vào danh sách nâng cấp. Nghĩa là với những cell nào có lưu lượng > 8Erl thì nâng cấp thêm các cell 1800. Bởi vì lúc thực hiện giảm cấu hình thì cấu hình còn lại của 1 cell chỉ là 2TRX. Tính toán có 2*8- 1(BCCH)-1(SDCCH)-1(PDCH) = 13 TCH (full rate), với QoS=2% tra bảng Erlang B ta tính được traffic tương ứng là 7.4015 < 8Elr. Một số ví dụ: như Cell Sai-Dong-KCN-Dai-Tu-LBN_HNI_2 cấu hình ban đầu là 4TRX, max traffic là 10.71 Erl > 8Erl, vậy cần phải thực hiện nâng cấp.
BSC
Name Cell name Band TRX
TRX Config Max traffic Tác động MBSC_ 1158H_ HNI CA-Gia-Lam- GLM_HNI_3 GSM 900 6 2 GSM900 +4 DSC1800 11.18 Không cần tác động MBSC_ 1158H_ HNI Sai-Dong- KCN-Dai-Tu- LBN_HNI_2 GSM 900 4 4 GSM900 10.71 Bố sung jumper, feeder, MRFU 1800M, CPRI. MBSC_ 1159H_ HNI Doc-Van-27- GLM_HNI_1 GSM 900 2 2 GSM900 10.61
Thay antenna, bổ sung jumper, feeder, MRFU 1800, CPRI. Chuyển
jumper 3G sang
antenna mới và thu hồi antenna 3G cũ. MBSC_ 1158H_ HNI UB-Co-Bi- GLM_HNI_1 GSM 900 2 2 GSM900 9.23 Bố sung jumper, feeder, MRFU 1800M, CPRI.
Nguyễn Bá Phi – KTTT2 Trang 78 BSC
Name Cell name Band TRX
TRX Config Max traffic Tác động MBSC_ 1158H_ HNI Sai-Dong- KCN-Dai-Tu- LBN_HNI_3 GSM 900 4 4 GSM900 8.80 Bố sung jumper, feeder, MRFU 1800M, CPRI. MBSC_ 1158H_ HNI KDT-Dang- Xa- GLM_HNI_1 GSM 900 4 4 GSM900 8.49
Thay antenna, bổ sung jumper, feeder, MRFU