L ỜI CAM Đ OAN
2.11.4. Chuyển giao cùng tần số
Chuyển giao mềm và mềm hơn: Chuyển giao mềm chỉ có trong công nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thông thường, chuyển giao mềm có một sốưu điểm. Tuy nhiên, nó cũng có một số các hạn chế về sự phức tạp và việc tiêu thụ tài nguyên
tăng lên. Việc quy hoạch chuyển giao mềm ban đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch định và tối ưu mạng vô tuyến.
Chuyển giao mềm khác với quá trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối với chuyển giao cứng, một quyết định xác định là có thực hiện chuyển giao hay không và máy di động chỉ giao tiếp với một BS tại một thời điểm. Đối với chuyển giao mềm, một quyết định có điều kiện được tạo ra là có thực hiện chuyên giao hay không. Tuỳ thuộc vào sự thay đổi cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu từ hai hay nhiều trạm gốc có liên quan, một quyết định cứng cuối cùng sẽ được tạo ra để giao tiếp với duy nhất một BS. Điều này thường diễn ra sau khi tín hiệu đến từ một BS chắc chắn sẽ mạnh hơn các tín hiệu đến từ BS khác. Trong thời kỳ chuyển tiếp của chuyển giao mềm, MS giao tiếp đồng thời với các BS trong tập hợp tích cực.
Chuyển giao mềm: là chuyển giao được thực hiện giữa các cell khác nhau, trong đó trạm di động bắt đầu thông tin với một trạm gốc mới mà vẫn chưa cắt thông tin với trạm gốc cũ. Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả trạm gốc cũ lẫn trạm gốc mới đều làm việc ở cùng một tần số. MS thông tin với 2 sector của 2 cell khác nhau (chuyển giao 2 đường) hoặc với 3 sector của 3 cell khác nhau (chuyển giao 3 đường).
Chuyển giao mềm hơn: là chuyển giao được thực hiện khi máy di động chuyển giao giữa 2 sector của cùng một cell hoặc chuyển giao giữa 2 cell do cùng một BS quản lý. Đây là loại chuyển giao trong đó tín hiệu mới được thêm vào hoặc xóa khỏi tập tích cực, hoặc thay thế bởi tín hiệu mạnh hơn ở trong các sector khác nhau của cùng BS.
Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, BS phát trong một sector nhưng thu từ nhiều sector khác nhau. Khi cả chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn được thực hiện đồng thời, trường hợp này gọi là chuyển giao mềm - mềm hơn: MS thông tin với hai sector của cùng một cell và một sector của cell khác. Các tài nguyên mạng cần cho kiểu chuyển giao này gồm tài nguyên cho chuyển giao mềm hai đường giữa cell A và B cộng với tài nguyên cho chuyển giao mềm hơn tại cell B.
Hình 2.21. Chuyển giao mềm / mềm hơn
2.11.5. Chuyển giao cứng
Chuyển giao cứng được thực hiện khi cần chuyển kênh lưu lượng sang một kênh tần số mới. Các hệ thống thông tin di động tổ ong FDMA và TDMA đều chỉ sử dụng phương thức chuyển giao này. Chuyển giao cứng dựa trên nguyên tắc “cắt trước khi nối” có thể được chia thành: chuyển giao cứng cùng tần số và chuyển giao cứng khác tần số. Trong quá trình chuyển giao cứng, kết nối cũ được giải phóng trước khi thực hiện kết nối mới. Do vậy, tín hiệu bị ngắt trong khoảng thời gian chuyển giao. Tuy nhiên, thuê bao không có khả năng nhận biết được khoảng ngừng đó. Trong trường hợp chuyển giao cứng khác tần số, tần số sóng mang của kênh truy cập vô tuyến mới khác so với tần số sóng mang hiện tại.
Nhược điểm của chuyển giao cứng là có thể xảy ra rớt cuộc gọi do chất lượng của kênh mới chuyển đến trở nên quá xấu trong khi kênh cũđã bị cắt.
2.11.5.1. Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM
Các chuẩn WCDMA và GSM hỗ trợ chuyển giao cả hai đường giữa WCDMA và GSM. Sự chuyển giao này có thể sử dụng cho mục đích phủ sóng và cân bằng tải. Tại pha ban đầu khi triển khai WCDMA, chuyển giao tới hệ thống GSM có thể sử dụng để giảm tải trong các tế bào GSM. Khi lưu lượng trong mạng WCDMA tăng, thì rất cần chuyển giao cho mục đích tải trên cả đường lên và đường xuống. Chuyển giao giữa các hệ thống được khởi xướng tại RNC/BSC và từ góc độ hệ thống thu, thì chuyển giao giữa các hệ thống tương tự như chuyển giao giữa các RNC hay chuyển giao giữa các BSC.
Hình 2.22. Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA.
Thủ tục chuyển giao: Việc đo đạc chuyển giao giữa các hệ thống không được thực hiện thường xuyên nhưng sẽ được khởi động khi có nhu cầu thực hiện chuyển giao giữa các hệ thống.
Hình 2.23. Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống
Việc khởi xướng chuyển giao là một thuật toán do RNC thực hiện và có thể dựa vào chất lượng (BLER) hay công suất phát yêu cầu. Khi khởi xướng đo đạc, đầu tiên UE sẽ đo công suất tín hiệu của các tần số GSM trong danh sách lân cận. Khi kết quả đo đạc đó được gửi tới RNC, nó ra lệnh cho UE giải mã nhận dạng trạm gốc (BSIC) của cell ứng cử GSM tốt nhất. Khi RNC nhận được BSIC, một lệnh chuyển giao được gửi tới UE.
2.11.5.2. Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA
Hầu hết các bộ vận hành UMTS đều có 2 hoặc 3 tần số FDD có hiệu lực. Việc vận hành có thể bắt đầu sử dụng một tần số và tần số thứ hai, thứ ba. Sau đó cần để tăng dung lượng có thể sử dụng một vài tần số. Nhiều tần số được sử dụng trong cùng một site sẽ tăng dung lượng của site đó hoặc các lớp micro và macro được sử dụng các tần số khác nhau. Chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA cần sử dụng
Hình 2.24. Nhu cầu chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA
Trong chuyển giao giữa các tần số song mang, chế độ nén cũng được sử dụng trong việc đo đạc chuyển giao giống như trong chuyển giao giữa các hệ thống. Thủ tục chuyển giao giữa các tần số cũng sử dụng thủ tục đồng bộ WCDMA giống như chuyển giao trong tần số để nhận dạng cell có tần số mục tiêu. Thời gian nhận dạng cell chủ yếu phù thuộc vào số các cell và số các thành phần đa đường mà UE có thể thu được giống như trong chuyển giao cùng tần số. Yêu cầu thời gian nhận dạng cell là 5s với Ec/I0 của CPICH > -20dB.
CHƯƠNG 3
TỔ CHỨC QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA 3.1. Giới thiệu quá trình quy hoạch mạng
Để chiếm ưu thế trong môi trường cạnh tranh khốc liệt, mỗi nhà khai thác đều có xu hướng triển khai mạng viễn thông của mình sao cho chất lượng và hiệu quả nhất. Vì vậy, các mạng thông tin di động cần được quy hoạch sao cho tối ưu theo quan điểm riêng của mỗi nhà khai thác. Quy hoạch mạng là việc làm cần thiết và quan trọng không những đảm bảo mạng được triển khai là tối ưu mà còn đảm bảo sự tồn tại và phát triển của mạng trong một tương lai lâu dài.
Quy hoạch hệ thống UMTS gồm các nội dung sau: − Quy hoạch vùng phủ và dung lượng
− Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến UTRAN − Quy hoạch mạng lõi CN
Đặc điểm quy hoạch mạng WCDMA
− Về dung lượng: Quy hoạch mạng để hỗ trợ lưu lượng thuê bao với độ trễ và tỉ lệ nghẽn thấp.
− Về vùng phủ: Quy hoạch mạng giúp mạng có khả năng sẵn sàng cung cấp dịch vụ trong toàn bộ vùng dự kiến cho khách hàng.
− Về chất lượng dịch vụ: quy hoạch mạng giúp đáp ứng các yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS.
− Về chi phí: Quy hoạch mạng cho phép triển khai mạng với hiệu quả kinh tế khi cung cấp dịch vụ và mở rộng mạng sau này.
− Môi trường đa dịch vụ (các dịch vụ chuyển mạch kênh như thoại, các dịch vụ chuyển mạch gói như kết nối Internet, Mobile TV) có các yêu cầu tốc độ kết nối, yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau. Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA đa dịch vụ là một quá trình hoàn thiện kết hợp dung lượng với chất lượng và vùng phủ.
− Giao diện vô tuyến trong WCDMA: việc quy hoạch dung lượng và vùng phủ sóng phải kết hợp với nhau; ảnh hưởng của điều khiển công suất nhanh (xét trong trường hợp MS di chuyển chậm) tới các việc định cỡ phải được xem xét đến khi quy hoạch mạng; quy hoạch tải chuyển giao mềm.
− Hoạt động tương tác (Interworking) giữa 2G và 3G phải được quy hoạch: Có thể có các site cùng tồn tại cả BTS 2G, Node B 3G, chuyển giao giữa hệ thống 2G và 3G, tính liên tục của dịch vụ giữa 2G và 3G.
− Tất cả các Cell WCDMA có thể sử dụng cùng tần số nên hệ số tái sử dụng bằng một.
Trong mạng WCDMA, mức lưu lượng phải được xem xét, đánh giá liên tục trong quá trình quy hoạch:
• Phân bổ lưu lượng giữa dịch vụ thoại và dữ liệu nên được ước tính ở mỗi vùng phủ sóng của trạm gốc BS một cách chính xác đến mức có thể.
• Vị trí người dùng nên được biết một cách chính xác có thể. • Đánh giá nhận xét các vùng “nóng” về lưu lượng.
• Vị trí các trạm gốc BS nên được chọn tại vùng điểm nóng về lưu lượng.
Khi mạng đi vào hoạt động, có thể quan sát hiệu suất của hệ thống qua việc đo đạc các thông số và kết quả các thông sốđo được sẽ sửđể hiển thị và tối ưu hóa mạng. Quá trình quy hoạch và tối ưu hóa mạng có thể thực hiện một cách tựđộng bằng cách sử dụng các công cụ thông minh và các phần tử mạng. Thông thường trong giai đoạn triển khai mạng ta thấy không thể tối ưu hệ thống như lúc quy hoạch mạng. Có rất nhiều nguyên nhân buộc phải thay đổi quy hoạch: không thể đặt Node B đúng vị trí, nảy sinh các vấn đề về vùng phủ và chất lượng kết nối và tối ưu,… Cuối cùng cần phản hồi kết quả thống kê và đo đạc được trong quá trình khai thác mạng liên quan đến điều chỉnh quy hoạch, mở rộng vùng phủ, dung lượng và nhu cầu dịch vụ trên cơ sở thực tế cho nhóm kỹ thuật chịu trách nhiệm thiết kế.
Hình 3.1. Các công việc quy hoạch mạng WCDMA
3.2. Công tác dự báo
Dự báo là bước đầu tiên và quan trọng trong quá trình quy hoạch và triển khai thành công một hệ thống thông tin di động. Tùy theo việc quy hoạch mạng là mới hay phát triển từ nền tảng mạng hiện có mà việc dự báo nhu cầu dịch vụ có thể thực hiện khác nhau. Dự báo có thể chia thành dự báo nhu cầu dịch vụ/thuê bao và dự báo lưu lượng.
Mục tiêu chính của dự báo thuê bao là đánh giá tổng số thuê bao trong thị trường cần phục vụ. Đối với mạng WCDMA có khả năng cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau dành cho các đối tượng sử dụng khác nhau nên dự báo cần tiến hành riêng theo từng kiểu người sử dụng. Dự báo nhu cầu dịch vụ có thể chia thành một số bước như sau:
Xác định mục tiêu của dự báo: Thông thường, các mục tiêu này bao gồm các nhu cầu của dân cư, nhu cầu của các cơ quan, vùng mục tiêu cần dự báo (nội tỉnh hay toàn quốc), khuôn khổ dự báo (5 năm, 10 năm hay 15 năm,…).
Xác định các số liệu cần thu thập: Các số liệu cơ bản có thể bao gồm:
9 Mật độđiện thoại.
Phân tích xu hướng của dịch vụ: Xu hướng phát triển của nhu cầu đối với các dịch vụđược phân tích theo các quan điểm về các giá trị quá khứ, mật độ điện thoại, các đặc điểm riêng của vùng nghiên cứu và việc so sánh với các quốc gia khác,…
Phương pháp dự báo: Dự báo có thể thực hiện theo một phương pháp hoặc kết hợp các phương pháp khác nhau. Có thể kểđến các phương pháp đó là:
9 Phương pháp dự báo theo chuỗi thời gian.
9 Phương pháp mô hình hóa.
Trong trường hợp nhu cầu thay đổi lớn, phức tạp thì hai phương pháp dự báo trên trở nên không hiệu quả. Trong trường hợp này có thể áp dụng phương pháp so sánh (so sánh với các thị trường quốc tế khác), tham khảo ý kiến chuyên gia hoặc trực tiếp nghiên cứu thị trường.
Xác định các giá trị dự báo: Các giá trị tối ưu của quá trình dự báo sẽ được quyết định căn cứ vào các kết quả và kỹ thuật dự báo.
Dự báo sự sử dụng lưu lượng tiếng: Bao gồm việc đánh giá khối lượng lưu lượng thoại do người sử dụng dịch vụ thoại trung bình tạo ra. Dữ liệu thoại bao gồm phân bố lưu lượng: Từ MS đến thuê bao cốđịnh, từ MS đến MS và từ MS đến e-mail. Đối với lưu lượng cốđịnh cần chia ra số phần trăm nội hạt và đường dài. Trong trường hợp lý tưởng, thông tin dữ liệu về sự sử dụng lưu lượng thoại phải bao gồm số cuộc gọi trên một thuê bao trung bình ở giờ cao điểm và thời gian giữ trung bình MHT (Mean Hold Time) trên cuộc gọi.
Dự báo sự sử dụng lưu lượng số liệu: Dự báo việc sử dụng lưu lượng số liệu cần xét riêng với sử dụng lưu lượng thoại vì tính chất rất khác nhau giữa hai loại dịch vụ này. Ngoài ra, dự báo sự sử dụng số liệu phải tính đến sự khác nhau giữa các kiểu dịch vụ, giữa đường lên và đường xuống và sự khác nhau về giờ cao điểm giữa dịch vụ số liệu và dịch vụ thoại.
3.3. Dự phòng tương lai
Các nhà khai thác luôn phải đối mặt với sự phát triển khó lường trước của thuê bao cũng như các dịch vụ mới, thuê bao có thể phát triển nhanh một cách bất ngờ, vượt
qua mọi con số dự báo. Do đó, một dự báo cho tương lai quá xa sẽ không có ý nghĩa thực tiễn. Thông thường nên quy hoạch mạng để hỗ trợ nhu cầu lưu lượng dự kiến từ 6 đến 12 tháng trong tương lai.
Do đó, việc quy hoạch hệ thống thông tin di động cần tính đến dự phòng cho tương lai để tránh sự mở rộng mạng thường xuyên. Dự phòng tương lai cho phép cung cấp lưu lượng bổ sung trong trường hợp tăng trưởng thuê bao lớn hơn thiết kế hoặc trong trường hợp xảy ra đột biến lưu lượng tại những thời điểm nhất định như có lễ hội, hội chợ, triển lãm, hội nghị lớn,…
3.4. Quy hoạch vùng phủ sóng và dung lượng vô tuyến 3.4.1. Phân tích vùng phủ sóng 3.4.1. Phân tích vùng phủ sóng
Để quy hoạch vùng phủ vô tuyến cho hệ thống thông tin di động WCDMA cần khảo sát chi tiết nhiều vấn đề liên quan đến: nơi cần phủ sóng, các kiểu phủ sóng đối với mỗi vùng. Ưu tiên phủ sóng ở các khu vực quan trọng như: các khu thương mại, khu công nghiệp, các vùng có mật độ dân cư cao và các đường cao tốc chính. Vì thế cần hiểu biết rõ về vùng cần phủ sóng trên cơ sở bản đồ mật độ dân cư, phân biệt ranh giới giữa các vùng: thành phố, ngoại ô, nông thôn, khu thương mại, nhà ở, khu công nghiệp, bãi đỗ xe,…Bản đồ có thể cung cấp những thông tin hữu ích cho việc xác định kiểu môi trường, mô hình truyền sóng giúp lựa chọn thừa số hiệu chỉnh môi trường và tổn hao thâm nhập tòa nhà một cách chính xác.
Các mức phủ sóng khác nhau có thể được áp dụng cho từng kiểu môi trường riêng biệt, chẳng hạn: Áp dụng mức phủ sóng trong nhà cho vùng thành phố và ngoại ô, mức phủ sóng trong xe ôtô cho khu vực đường cao tốc trong khi chỉ áp dụng mức phủ sóng ngoài trời cho khu vực như bãi đỗ xe.
Ngoài ra, cũng cần xem xét đến mối quan hệ giữa vùng phủ và tốc độ dịch vụ. Tốc độ số liệu càng cao thì để đảm bảo tỉ lệ lỗi bit (BER) yêu cầu ở máy thu di động với công suất phát của trạm gốc không đổi, phải thu hẹp vùng phủ tức là giảm bán kính phủ sóng.
Trong bước quy hoạch vùng phủ vô tuyến, cần xem xét các vấn đề chủ yếu sau: