L ỜI CAM Đ OAN
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:
dân (Dense Urban)
nhau, là các khu trung tâm với văn phòng và các trung tâm mua sắm, giải trí, nhà ga,…với mật độ dân cưđông đúc.
Đô thị
(Urban)
Là các khu vực đường phố có nhiều tòa nhà cao tầng và cây xanh xen kẽ nhau
Ngoại ô
(Suburban)
Là các khu nghỉ dưỡng, nhà vườn, công viên, đường cao tốc có các nhà nhỏ và cây xanh nằm cách xa nhau (phân tán).
Nông thôn (Rural)
Khu vực không có vật cản là các toà nhà cao tầng hoặc cây to trên quãng đường truyền sóng. Nó thường là khu thoáng đãng, có tầm nhìn rõ trong khoảng 300-400m. Ví dụ: vùng nông thôn, cánh đồng,… Một yếu tố nữa cũng ảnh hưởng đến vùng phủ sóng là xác định vùng phủ theo dịch vụ. Hệ thống WCDMA là hệ thống đa dịch vụ. Ứng với mỗi loại hình dịch vụ sẽ có bán kính phục vụ tương ứng phụ thuộc vào mã trải phổ, công suất phát cực đại và chất lượng dịch vụ yêu cầu. Tùy theo mỗi khu vực và dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ thì sẽ có các bán kính phục vụ khác nhau. Bảng 3.2. Một số dịch vụ chính trong mạng WCDMA Kiểu kênh Dịch vụ hỗ trợ CS 12.2K Thoại (voice) CS 64K Thoại thấy hình PS 64K Email, Web
PS 384K E-mail, Web, Video streaming, Mobile TV
HSDPA Dịch vụ Best Effort
3.4.2. Phân tích quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến
Để xác định vùng phủ cực đại của một cell, các nhà thiết kế mạng phải tính toán quỹ đường năng lượng đường truyền vô tuyến. Đầu ra của việc tính toán quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến là tổn hao đường truyền cực đại cho phép đảm bảo cường độ tín hiệu phù hợp ở biên giới cell. Tổn hao đường truyền cho phép là hiệu số giữa công suất phát xạ hiệu dụng của máy phát và cường độ tín hiệu tối thiểu cần thiết ở máy thu cho chất lượng tiếng chấp nhận được. Từ tổn hao đường truyền cực đại cho phép sẽ xác định được phạm vi phủ sóng hay kích thước cell, số site cần thiết để phủ
sóng toàn bộ khu vực nào đó. Các thành phần xác định tổn hao đường truyền được gọi là quỹ năng lượng đường truyền (RLB: Radio link budgets).
Quá trình phân tích quỹ năng lượng đường truyền sẽ bao gồm quá trình phân tích quỹ năng lượng đường truyền lên và phân tích quỹ năng lượng đường truyền xuống. Quỹ đường truyền tổng quát cho cả đường lên và đường xuống bao gồm các thành phần sau:
3.4.2.1. Các thông số cơ bản
Công suất phát
− Công suất máy phát trung bình trên một kênh lưu lượng (PTX TCH TB - dBm): là giá trị trung bình của công suất phát tổng trên một chu trình truyền dẫn với công suất phát cực đại lúc bắt đầu phát.
− Công suất máy phát cực đại trên một kênh lưu lượng (PTX TCH max - dBm): công suất tổng cộng tại đầu ra của máy phát cho một kênh lưu lượng đơn.
− Công suất máy phát tổng cộng cực đại (dBm): tổng công suất phát cực đại của tất cả các kênh.
Tổn hao
− Tổn hao do ghép, giắc cắm và do cáp (máy phát) (Lcap, body TX - dB): suy hao tổng cộng của tất cả các thành phần của hệ thống truyền dẫn giữa đầu ra của máy phát và đầu vào anten, tổn hao cơ thể.
− Tổn hao do bộ chia, đầu nối và do cáp (Máy thu) (Lcap, bodyRX - dB): bao gồm các tổn hao của tất cả các thành phần trong hệ thống truyền dẫn giữa đầu ra của anten thu và đầu vào của máy thu, tổn hao cơ thể.
Tăng ích của anten phát, an ten thu
− Tăng ích anten phát GTX (dBi): tăng ích cực đại của anten phát trong mặt phẳng ngang (xác định theo dB so với một vật phát xạđẳng hướng).
− Tăng ích anten thu GRX (dBi): tăng ích tối đa của anten thu trong mặt phẳng ngang (xác định theo dB so với một vật phát xạđẳng hướng).
EIRP của máy phát
− EIRP của máy phát trên một kênh lưu lượng (EIRPTCH - dBm): tổng công suất đầu ra máy phát cho một kênh (dBm), các suy hao do hệ thống truyền dẫn (-dB),
Tạp âm, nhiễu
− Hệ số tạp âm máy thu NF (Noise Figure - dB): hệ số tạp âm của hệ thống thu tại đầu vào máy thu.
− Mật độ tạp âm nhiệt N0 (dBm/Hz): công suất tạp âm trên một Hz tại đầu vào máy thu.
− Mật độ nhiễu máy thu I0 (dBm/Hz): công suất nhiễu trên một Hz tại đầu vào máy thu. Nó tương ứng với tỷ số công suất nhiễu trong dải chia cho độ rộng băng tần. Mật độ nhiễu máy thu I0đối với đường xuống là công suất nhiễu trên một Hz tại máy thu MS ở biên giới vùng phủ sóng, trong một cell phía trong.
− Mật độ tạp âm nhiễu hiệu dụng tổng cộng (fhd - dBm/Hz): tổng logarit của mật độ tạp âm nhiệt máy thu và hệ số tạp âm máy thu cộng số học với mật độ nhiễu máy thu.
hd 0 0
f =NF N+ +I (3.2) Độ nhạy máy thu
− Độ lợi xử lý (PG - dB): liên quan tới tốc độ kênh mang dịch vụ và được tính bởi công thức: 3840 10log (3.3) ( ) PG R kbps ⎡ ⎤ = ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ R: là tốc độ kênh mang dịch vụ.
− Tỷ số Eb/(N0+I0) yêu cầu (dB): tỷ số giữa năng lượng thu được của một bit thông tin trên mật độ công suất nhiễu và tạp âm hiệu dụng cần thiết để thoả mãn được