L ỜI CAM Đ OAN
3.6.1. Định cỡ các phần tử mạng UTRAN
Số lượng Node B được rút ra từ các tính toán về dung lượng và vùng phủ ở giao diện vô tuyến, ngoài ra cũng cần cấu hình cho các Node B. Tuy cấu hình phần cứng khác nhau tùy thuộc vào các nhà cung cấp nhưng có thể kể đến những thông số điển hình cần xem xét khi cấu hình Node B như sau:
• Loại Node B: loại đặt trong nhà (indoor) hay ngoài trời (outdoor). • Số lượng Node B dung lượng thấp.
• Kiểu dự phòng yêu cầu: 2N hay N+1,… • Kiểu phân tập yêu cầu.
• Số lượng sóng mang mỗi sector. • Số lượng sector mỗi Node B. • Số lượng người sử dụng.
• Lưu lượng thoại và số liệu cần truyền tải. • Đặc điểm phần mềm của Node B.
• Tính năng tùy chọn của Node B yêu cầu.
3.6.1.2. Định cỡ RNC
Định cỡ RNC được thực hiện sau khi định cỡ giao diện vô tuyến và các giao diện trong mạng vì việc hoàn tất các bước này cho phép xác định băng thông của mỗi tuyến tuyền dẫn tới RNC. Việc định cỡ RNC bao gồm tính toán số lượng RNC và cấu hình các RNC để có thểđáp ứng yêu cầu của mạng truy nhập vô tuyến. Cần dung hòa giữa hai lợi ích có tính chất đối lập là chi phí và việc mở rộng trong tương lai. Thông thường, vị trí của các RNC được chọn dựa trên các vị trí đặt trạm chính của nhà khai thác nên chi phí truyền dẫn sẽ xác định cấu hình RNC nào hiệu quả nhất về mặt kinh tế. Cấu hình phần cứng cho RNC cũng phụ thuộc vào các nhà cung cấp song có thể đưa ra một số tiêu chí quan trọng cần xem xét khi định cỡ RNC như sau:
• Các tùy chọn dung lượng và cấu hình RNC. • Tổng lưu lượng CS (Erlang). • Tổng lưu lượng PS (Mbps). • Tổng tải lưu lượng và báo hiệu. • Tổng số Node B. • Tổng số cell. • Tổng số sóng mang. • Các cấu hình kênh được sử dụng. • Đặc điểm phần mềm RNC. • Các kiểu giao diện truyền dẫn. • Các khả năng mở rộng.
Việc xác định số lượng RNC phụ thuộc nhiều vào khối lượng chuyển giao mềm. Dung lượng của RNC bị giới hạn bởi lưu lượng hoặc thông lượng và dung lượng chuyển mạch hơn là các yếu tố vô tuyến (số trạm, số sector, số TRX) nên khi xảy ra chuyển giao mềm, cần một dung lượng chuyển mạch cho một cuộc gọi để nó có thể truyền qua hai RNC khiến cho việc tính toán số RNC trở nên phức tạp.
Từ dung lượng của một RNC, ta sẽ tính số RNC cần thiết đểđáp ứng một số yêu cầu nhất định về số lượng Cell, lưu lượng, số trạm thu phát của toàn mạng. Số lượng RNC cần thiết để kết nối đến một số cell nhất định có thể được tính theo công thức
Số cell/ 1 RNC: số lượng cell cực đại mà RNC có khả năng hỗ trợ. fillrate_1: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lượng cực đại. Số lượng RNC cần thiết để kết nối đến một số BTS nhất định có thểđược tính theo công thức sau:
(3.13) /1 * _ 2 Tong so BTS So RNC So BTS RNC fillrate = Trong đó: Tổng số BTS: số BTS trong khu vực cần định cỡ. Số BTS/1RNC: số BTS cực đại có thể kết nối đến RNC. fillrate_2: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lượng cực đại
3.6.2. Định cỡ các giao diện trong UTRAN 3.6.2.1. Định cỡ giao diện Iub 3.6.2.1. Định cỡ giao diện Iub
Giao diện Iub là giao diện quan trọng bậc nhất trong số các giao diện của mạng UMTS. Các lưu lượng thoại và số liệu đều được truyền tải qua giao diện này nên nó trở thành nhân tố ràng buộc nhất đối với các nhà cung cấp thiết bị đồng thời việc định cỡ giao diện này mang ý nghĩa rất quan trọng.
Sau khi tính được yêu cầu dung lượng cho giao diện Iub đối với từng Node B có thể tính tổng các dung lượng này, từ đó tính được số lượng RNC cần thiết dựa trên dung lượng của RNC và khối lượng chuyển giao mềm.
3.6.2.2. Định cỡ giao diện Iur
Sự xuất hiện của giao diện Iur là một cải tiến của hệ thống UMTS so với hệ thống GSM, nó cho phép chuyển giao có thể thực hiện trực tiếp giữa hai RNC mà không cần sự tham gia của MSC. Nhờ vậy, chuyển giao được thực hiện nhanh hơn và cũng tiết kiệm được dung lượng xử lý của MSC. Việc định cỡ giao diện này, do đó, cần quan tâm đến khối lượng chuyển giao mềm giữa các RNC. Tương tự nhưđối với giao diện Iub, độ rộng băng của giao diện Iur gần bằng hai lần phần lưu lượng do việc chuyển giao mềm giữa các RNC gây ra.
3.6.2.3. Định cỡ giao diện Iu (Iu-CS, Iu-PS)
Giao diện Iu-CS: Giao diện giữa RNC với hệ thống chuyển mạch kênh, chủ yếu truyền tải lưu lượng thoại. Định cỡ giao diện Iu-CS phụ thuộc vào lưu lượng dữ liệu chuyển mạch kênh mà chủ yếu là lưu lượng tiếng.
Giao diện Iu-PS: Giao diện giữa RNC với hệ thống chuyển mạch gói, truyền tải số liệu các loại. Định cỡ giao diện Iu-PS phụ thuộc vào lưu lượng dữ liệu chuyển mạch gói. Do có nhiều dịch vụ dữ liệu gói với tốc độ khác nhau nên việc định cỡ giao diện này phức tạp hơn so với việc định cỡ giao diện Iu-CS.
3.6.3. Quy hoạch truyền dẫn trong UTRAN
Sau khi xác định vị trí, số lượng của các Node B và RNC, cần tiến hành quy hoạch truyền dẫn cho các hướng kết nối này. Quy hoạch truyền dẫn UTRAN làm hai nhiệm vụ chính:
9 Xác định các nhóm Node B quản lý bởi mỗi RNC: Mỗi RNC chỉ có khả năng quản lý một số lượng Node B hữu hạn. Vì vậy, căn cứ vào tổng số Node B có thể xác định được số lượng RNC cần thiết. Tiếp theo cần xác định các Node B thuộc về mỗi RNC. Thông thường, các Node B được phân bố cho RNC theo vùng địa lý.
9 Xác định cấu hình kết nối giữa các RNC và giữa RNC với MSC, SGSN: Vì vị trí RNC được chọn dựa trên vị trí đặt trạm chính của nhà khai thác nên chi phí truyền dẫn sẽ quyết định cấu hình UTRAN nào kinh tế nhất. Mạng UTRAN sử dụng công nghệ ATM với truyền dẫn quang SDH/PHD là chủ yếu.
Hiện nay để kết nối từ Node B về RNC có thể sử dụng 03 loại giải pháp chính:
Sử dụng truyền dẫn TDM truyền thống (E1): Việc kết nối sử dụng đường truyền TDM/E1 được thực hiện theo cách thông thường. Mỗi Node B sử dụng một số lượng E1 để kết nối qua mạng truyền dẫn SDH để kết nối về RNC của khu vực.
Hình 3.3. Kết nối NodeB về RNC qua truyền dẫn TDM
Sử dụng truyền dẫn IP: các node B thông qua mạng truyền tải IP được kết nối về RNC thông qua các giao diện tốc độ cao và phổ thông như FE
Hình 3.4. Kết nối NodeB về RNC qua truyền dẫn IP
Lai ghép hai giải pháp trên: sử dụng cả truyền dẫn TDM/STM-1/E1 và IP/FE để truyền tải kết nối từ Node B về RNC. Đối với các Node B sử dụng WCDMA thông thường có thể sử dụng E1 để kết nối, đối với các Node B sử dụng HSPA yêu cầu dung lượng cao sẽ thay thế bằng các kết nối giao diện FE.
3.7. Quy hoạch mạng lõi
Hình 3.6. Nội dung quy hoạch mạng lõi
3.7.1. Định cỡ các phần tử3.7.1.1. Định cỡ MSC/GMSC 3.7.1.1. Định cỡ MSC/GMSC
Trong các cấu hình mạng mà MSC bao gồm cả chức năng của BSC thì dung lượng MSC chỉ bị giới hạn bởi các phần tử vô tuyến như số trạm, sốđoạn ô (sector) và số TRX. Tuy nhiên, trong các cấu hình phổ biến, MSC và BSC tách riêng nhau nên dung lượng MSC không bị phụ thuộc vào các yếu tố vô tuyến mà phụ thuộc vào hai yếu tố: BHCA cực đại và Erlang cực đại.
BHCA: Phản ánh công suất xử lý của MSC, có giá trị không đổi đối với mỗi phiên bản MSC.
Erlang: Phản ánh dung lượng của chuyển mạch và dung lượng cổng của MSC. Khi tăng cường thiết bị phần cứng thì dung lượng của chuyển mạch và của cổng MSC tăng nên làm tăng số Erlang.
Trong thực tế, BHCA mới là nút cổ chai chứ không phải Erlang nên dung lượng MSC bị giới hạn chính bởi BHCA. Nói cách khác, việc xác định số MSC phải dựa trên BHCA. Để đạt được BHCA yêu cầu, có thể tăng phần cứng để tăng số Erlang và BHCA cho tới khi đạt được giới hạn BHCA.
Trong các phát hành của 3GPP sử dụng kiến trúc mạng phân bố (kể từ phát hành 3GPP 4) với các MSC server và các MGW, các quy tắc định cỡ trước đây vẫn có thể áp dụng. Trong trường hợp này, MSC server bị giới hạn chủ yếu bởi BHCA trong khi
9 Thời lượng trung bình cuộc gọi.
9 Sự hòa hợp cuộc gọi.
9 Tổng lưu lượng cuộc gọi theo Erlang.
9 Tính năng hệ thống.
9 Kết nối tới các thiết bị khác.
9 Đặc điểm phần mềm MSC.
9 Kiểu dự phòng (2N hay N+1,…).
9 Tổng tải lưu lượng và báo hiệu.
9 Định cỡ giao diện Iu-CS và các giao diện khác.
9 Kiểu giao diện truyền dẫn.
9 Khả năng mở rộng.
9 Các tùy chọn cấu hình và dung lượng MSC.
9 Phương thức triển khai hiệu quả nhất.
9 Số lượng RNC trong vùng phục vụ.
3.7.1.2. Định cỡ SGSN và GGSN
Các tham số giới hạn cần xem xét khi định cỡ SGSN bao gồm:
9 Tổng số các thuê bao nhập mạng đồng thời (điển hình hiện nay khoảng 150000-250000 thuê bao nhập mạng đồng thời).
9 Tổng số PDP context tích cực.
9 Tổng số giao diện Gb hay Iu-PS.
9 Tổng số vùng định tuyến.
9 Tổng lưu lượng đỉnh (kbps và packets/s).
Các giới hạn định cỡđiển hình đối với GGSN bao gồm:
9 Tổng thông lượng.
9 Tổng số các PDP context đồng thời (điển hình hiện nay khoảng 100000 PDP context đồng thời).
3.7.2. Quy hoạch truyền dẫn trong mạng lõi
Các nhà khai thác GSM khi chuyển sang hệ thống WCDMA phải đối mặt với những vấn đề phức tạp về truyền dẫn trong mạng lõi của hệ thống 3G này. Các vấn đề nảy sinh khi quy hoạch truyền dẫn ở hệ thống WCDMA bao gồm:
9 Sự tăng dung lượng truyền dẫn một cách ồạt.
9 Các vấn đề về hạn chế của phổ tần và các chi phí có liên quan.
9 Không gian hạn chếđối với các thiết bị mới.
9 Hạn chế về ngân sách và chi phí.
9 Các yêu cầu thiết kếđảm bảo sự linh hoạt và khả năng mở rộng.
9 Vấn đề sử dụng công nghệ mới.
9 Tính phức tạp gia tăng.
9 Môi trường nhiều nhà khai thác.
9 Thời gian biểu và nguồn nhân lực có kỹ năng.
9 Yêu cầu vềđộ tin cậy.
Quy hoạch truyền dẫn trong mạng 2G phụ thuộc vào số lượng thiết bị thu phát nhưng quy hoạch truyền dẫn trong hệ thống 3G lại phụ thuộc vào sự sử dụng lưu lượng của người dùng và lưu lượng được tải trên mạng. Hơn nữa, đường trục của mạng 2G truyền tải thoại là chủ yếu với băng thông tương đối hẹp, trong khi đó, mạng đường trục của hệ thống 3G phải có băng thông rất rộng để có thểđồng thời truyền tải lưu lượng hỗn hợp của nhiều loại dịch vụ.
Mạng truyền dẫn đường trục của hệ thống WCDMA sẽ sử dụng các thiết bị truyền dẫn quang PDH/SDH dựa trên hai công nghệ chính là ATM và IP với xu hướng là IP hóa hoàn toàn để tiến tới một mạng lõi toàn IP (All-IP).
3.8. Triển khai WCDMA chồng lấn lên GSM
Phần lớn các nhà khai thác khi triển khai hệ thống UMTS vốn đang khai thác mạng GSM. Việc triển khai hệ thống UMTS trên nền tảng mạng GSM hiện có cần đảm bảo tiết kiệm tối đa chi phí theo hướng tận dụng lại thiết bị, vị trí đài trạm, các tuyến truyền dẫn cũng như dung lượng dư thừa của hệ thống GSM, cụ thể như sau:
Mạng lõi: Mạng lõi của hệ thống WCDMA ở Release 1999 tương đối giống với hệ thống GSM/GPRS nên cần rất ít thay đổi mà chỉ cần nâng cấp là được.
Node B/BTS đến RNC/BSC cho cả hai trường hợp trên nhờ sử dụng các bộ nối chéo.
Hình 3.7. Cấu hình chia sẻ truyền dẫn cho các giao diện Iub và Abis
Với phương án này, nếu dung lượng xử lý của BTS nhỏ hơn dung lượng truyền dẫn của tuyến BTS-BSC thì có thể sử dụng phần dung lượng còn lại của tuyến để truyền tải lưu lượng ATM của kết nối Node B - RNC trong trường hợp dung lượng cần cho Node B thấp. Ngược lại khi dung lượng của Node B cao (như khi đặt tại vùng thành phố, trung tâm thương mại,...) thì với cấu hình này, phải tăng thêm dung lượng cho tuyến truyền dẫn.
Vùng phủ: Vùng phủ của hệ thống UMTS rất giống với vùng phủ của hệ thống GSM làm việc ở tần số 1800MHz và 1900MHZ tuy có hơi rộng hơn một chút. Riêng với hệ thống GSM900, do sự khác biệt về tần số nên vùng phủ rộng hơn nhiều so với ở hệ thống UMTS. Vì vậy, khi triển khai hệ thống UMTS cần bổ sung thêm đài trạm.
3.9. Tối ưu hoá mạng
Tối ưu hóa là công việc quan trọng được thực hiện lặp đi lặp lại một cách thường xuyên. Tối ưu hóa không những quan trọng trong quá trình quy hoạch và triển khai mạng mà còn có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật không nhỏ trong quá trình khai thác và mở rộng mạng. Ngoài những tiêu chí chung, tối ưu hóa cần được thực hiện theo quan điểm riêng của mỗi nhà khai thác mạng.
Tối ưu hóa mạng là một quá trình nhằm cải thiện chất lượng của toàn mạng, đảm bảo mọi tài nguyên của mạng được sử dung một cách hiệu quả nhất. Tối ưu mạng bao gồm việc thu thập thông tin về mạng, phân tích mạng để tìm ra những yếu tố chưa hợp
lý (như vị trí của đài trạm, cấu hình truyền dẫn, dung lượng tuyến,…) và cuối cùng là cải thiện cấu hình và hiệu năng của mạng.
Quá trình chuyển đổi quy hoạch vùng phủ và dung lượng sang triển khai mạng, khai thác mạng và tối ưu mạng phải được tiến hành một cách liên tục để đảm bảo tối ưu mạng một cách kịp thời. Trong khi mạng được khai thác cần tiến hành các phép đo, thu thập các số liệu thống kê cho việc phân tích và điều chỉnh các thông số quản lý mạng đểđạt được hiệu năng tốt nhất.
Một mạng thông tin di động được tối ưu hóa sẽ cung cấp chất lượng tốt hơn, nâng cao dung lượng và vùng phủ, giảm chi phí không cần thiết, tăng cường hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng và do đó mang lại hiệu quá kinh tế cao hơn.
4.1. Bài toán quy hoạch và dự báo thuê bao 4.1.1. Giới thiệu sơ lược về EVNTelecom 4.1.1. Giới thiệu sơ lược về EVNTelecom
EVNTelecom là một trong 7 nhà mạng di động tại Việt Nam. Hiện tại, EVNTelecom đang cung cấp dịch vụ di động trên công nghệ CDMA2000 ở tần số 450MHz. Liên danh EVNTelecom và Hà Nội Telecom được cấp giấy phép thiết lập và kinh doanh mạng 3G với dải tần thuộc lô C: 1950÷1955MHz đường uplink và 2140÷2150MHz đường downlink với cam kết trong năm đầu triển khai sẽ phủ sóng 46% dân số.
Chương này trình bày quá trình quy hoạch mạng WCDMA EVNTelecom trên địa bàn thành phố Hà Nội. Hiện trạng mạng EVNTelecom trên địa bàn thành phố Hà Nội như sau:
• Hiện tại EVNTelecom đang vận hành mạng 2G CDMA, trên địa bàn thành phố Hà Nội có 226 trạm phát sóng 2G.
• Thiết bị truyền dẫn tại các trạm phát sóng 2G chủ yếu là giao diện E1. Hiện tại EVNTelecom đang triển khai mạng Metro trên các địa bàn thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh,…
4.1.2. Giới thiệu thành phố Hà Nội
Nằm ở phía tây bắc của vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, Hà Nội có vị trí từ 20°53' đến 21°23' vĩđộ Bắc và 105°44' đến 106°02' kinh độĐông, tiếp giáp với các tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía Bắc, Hà Nam, Hòa Bình phía Nam, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hưng Yên phía Đông, Hòa Bình cùng Phú Thọ phía Tây. Địa hình Hà