Cấu trỳc của mó nhận dạng trạm gốc như sau: NCC (3 bits) BCC (3 bits)
trong đú
NCC (Network Color Code): mó màu của mạng GSM. Được sử dụng để phõn biệt với cỏc mạng khỏc trong nước.
BCC ( BTS Color Code ): mó màu của BTS. Dựng để phõn biệt cỏc kờnh sử dụng cựng một tần số của cỏc trạm BTS khỏc nhau.
- Số thuờ bao ISDN của mỏy di động - MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number):
Mỗi thuờ bao di động đều cú một số mỏy MSISDN được ghi trong danh bạ điện thoại. Nếu một số dựng cho tất cả cỏc dịch vụ viễn thụng liờn quan đến thuờ bao thỡ gọi là đỏnh số duy nhất, cũn nếu thuờ bao sử dụng cho mỗi dịch vụ viễn thụng một số khỏc nhau thỡ gọi là đỏnh số mở rộng.
MSISDN được sử dụng bởi MSC để truy nhập HLR khi cần thiết lập cuộc nối. MSISDN cú cấu trỳc theo CCITT, E164 về kế hoạch đỏnh số ISDN như sau:
trong đú
CC (Country Code): mó nước, là nơi thuờ bao đăng kớ nhập mạng (Việt Nam thỡ CC = 84).
NDC (National Destination Code): mó mạng GSM, dựng để phõn biệt cỏc mạng GSM trong cựng một nước.
SN (Subscriber Number): số thuờ bao, tối đa được 12 số, trong đú cú 3 số để nhận dạng HLR.
- Nhận dạng thuờ bao di động toàn cầu IMSI (International Mobile Subscriber Identity):
IMSI là mó số duy nhất cho mỗi thuờ bao trong một vựng hệ thống GSM. IMSI được ghi trong MS và trong HLR và bớ mật với người sử dụng. IMSI cú cấu trỳc như sau:
MCC MNC MSIN
trong đú
MCC (Mobile Country Code): mó nước cú mạng GSM, do CCITT qui định để nhận dạng quốc gia mà thuờ bao đang cú mặt.
MNC (Mobile Network Code): mó mạng GSM.
MSIN (Mobile Subscriber Identification Number): số nhận dạng thuờ bao di động, gồm 10 số được dựng để nhận dạng thuờ bao di động trong cỏc vựng dịch vụ của mạng GSM, với 3 số đầu tiờn được dựng để nhận dạng HLR.
MSIN được lưu giữ cố định trong VLR và trong thuờ bao MS. MSIN được VLR sử dụng khi truy nhập HLR/AUC để tạo lập “Hộ khẩu thường trỳ” cho thuờ bao.
- Nhận dạng thuờ bao di động cục bộ - LMSI (Location Mobile subscriber Identity):
Gồm 4 octet. VLR lưu giữ và sử dụng LMSI cho tất cả cỏc thuờ bao hiện đang cú mặt tại vựng phủ súng của nú và chuyển LMSI cựng với IMSI cho HLR. HLR sử dụng LMSI mỗi khi cần chuyển cỏc mẩu tin liờn quan đến thuờ bao tương ứng để cung cấp dịch vụ.
- Nhận dạng thuờ bao di động tạm thời - TMSI (Temporaly Mobile subscriber Identity):
TMSI do VLR tự tạo ra trong cơ sở dữ liệu của nú cựng với IMSI sau khi việc kiểm tra quyền truy nhập của thuờ bao chứng tỏ hợp lệ. TMSI được sử dụng cựng với LAI để địa chỉ hoỏ thuờ bao trong BSS và truy nhập số liệu của thuờ bao trong cơ sở dữ liệu của VLR.
- Số vóng lai của thuờ bao di động - MSRN (Mobile Station Roaming Number ):
MSRN do VLR tạm thời tạo ra yờu cầu của HLR trước khi thiết lập cuộc gọi đến một thuờ bao đang lưu động đến mạng của nú. Khi cuộc gọi kết thỳc thỡ MSRN cũng bị xoỏ. Cấu trỳc của MSRN bao gồm CC, NDC và số do VLR tạm thời tự tạo ra.
- Số chuyển giao HON (Handover Number):
Handover là việc di chuyển cuộc nối mà khụng làm giỏn đoạn cuộc nối từ tế bào này sang tế bào khỏc (trường hợp phức tạp nhất là chuyển giao ở những tế bào thuộc cỏc tổng đài MSC khỏc nhau). Vớ dụ khi thuờ bao di chuyển từ MSC1 sang MSC2 mà vẫn đang sử dụng dịch vụ. MSC2 yờu cầu VLR của nú tạm thời tạo ra HON để gửi cho MSC1 và MSC1 sử dụng HON để chuyển cuộc nối sang cho MSC2. Sau khi hết cuộc thoại hay thuờ bao rời khỏi vựng phủ súng của MSC1 thỡ HON sẽ bị xoỏ.
- Nhận dạng thiết bị di động quốc tế - IMEI (International Moble Equipment Identity):
IMEI được hóng chế tạo ghi sẵn trong thiết bị thuờ bao và được thuờ bao cung cấp cho MSC khi cần thiết. Cấu trỳc của IMEI:
TAC FAC SNR
trong đú
TAC (Type Approval Code): mó chứng nhận loại thiết bị, gồm 6 kớ tự, dựng để phõn biệt với cỏc loại khụng được cấp bản quyền. TAC được quản lý một cỏch tập trung.
FAC (Final Assembly Code): xỏc định nơi sản xuất, gồm 2 kớ tự.
SNR (Serial Number): là số Seri, dựng để xỏc định cỏc mỏy cú cựng TAC và FAC.
CHƯƠNG 3. CƠ SỞ Lí THUYẾT ĐỂ THỰC HIỆN TỐI ƯU HểA 3.1. Giới thiệu chung
Hỡnh 3.1. Lưu đồ tối ưu húa
3.1.2. Cỏc quỏ trỡnh thực hiện
3.1.2.1. Giỏm sỏt chất lượng phục vụ
Trung tõm OMC là một trung tõm hoạt động với mục đớch khai thỏc và bảo dưỡng mạng một cỏch chớnh xỏc và nhanh chúng. Tại đõy cú thể giỏm sỏt tỡnh trạng hoạt động của mạng qua cỏc thụng tin sau:
- Thụng tin về chất lượng, mức nghẽn; - Thụng tin về số lượng cuộc gọi bị rớt; - Thụng tin về mức độ nhiễu;
- Thụng tin về số cuộc gọi chuyển giao thành cụng.
Ngoài ra cũn phải căn cứ vào cỏc thụng tin từ: bộ phận tiếp thị, cỏc chuyờn gia, những người trực tiếp theo dừi vận hành khai thỏc. Sau đú căn cứ vào những chỉ tiờu chất lượng đó đề ra, từ đú phõn tớch và nờu ra.
3.1.2.2. Phõn tớch và nờu ra cỏc vấn đề kỹ thuật
Từ cỏc thụng tin thu được, chỳng ta phải phõn tớch và dự đoỏn cỏc nguyờn nhõn cú thể xảy ra:
- Cỏc ảnh hưởng của đường truyền vụ tuyến như nhiễu đồng kờnh do quy hoạch tần số chưa hợp lý, vị trớ trạm đặt chưa thớch hợp, cụng suất phỏt khụng phự hợp gõy ảnh hưởng tới cỏc kờnh trong vựng…;
- Cỏc ảnh hưởng của phõn bố lưu lượng khụng như thiết kế cú thể dẫn đến nghẽn quỏ mức cho phộp;
- Thụng số hệ thống khụng tối ưu….
3.1.3. Khảo sỏt
Từ những dự đoỏn, chỳng ta phải xỏc định được cỏc nguyờn nhõn cụ thể, để từ đú đưa ra những biện phỏp kỹ thuật thớch hợp. Thụng thường để khảo sỏt thỡ cần phải cú những thiết bị chuyờn dụng như: thiết bị đo mức và đặc tớnh súng, thiết bị đo lỗi đường truyền…
3.1.4. Đưa ra cụng việc thực hiện
Trong những chương sau, chỳng ta phải xem xột một số biện phỏp kỹ thuật nhằm đảm bảo cả vấn đề dung lượng và chất lượng phục vụ trong quỏ trỡnh vận hành mạng. Tuy nhiờn, để cú căn cứ cho việc phõn tớch, dự đoỏn và đưa ra được cỏc giải phỏp kỹ thuật thỡ cần tỡm hiểu một số căn cứ về mạng.
3.2. Dung lượng và lưu lượng phục vụ3.2.1. Nhu cầu về thụng tin di động 3.2.1. Nhu cầu về thụng tin di động
Để xỏc định đươc nhu cầu về thụng tin di động thỡ chỳng ta phải căn cứ vào cỏc vấn đề sau:
- Số liệu thống kờ về dõn số và mật độ dõn cư từng khu vực; - Mức độ tăng trưởng kinh tế;
- Mức độ thu nhập bỡnh quõn;
- Nhu cầu về thụng tin liờn lạc núi chung dựa trờn cơ sở số mỏy điện thoại cố định;
- Kinh nghiệm phỏt triển mạng của cỏc mạng trước; - Giỏ thành hệ thống và thiết bị đầu cuối….
3.2.2. Yờu cầu lưu lượng cho mổi thuờ bao
Lưu lượng của một thuờ bao được tớnh theo cụng thức: A = 3600 *T n ; trong đú
n - số cuộc gọi trung bỡnh trong một giờ của một thuờ bao; T - thời gian trung bỡnh cho một cuộc gọi;
A - lưu lượng thụng tin trờn một thuờ bao (tớnh bằng Erlang). Theo số liệu thống kờ điển hỡnh thỡ:
n = 1 : trung bỡnh một người cú một cuộc gọi trong một giờ; T = 120 : thời gian trung bỡnh cho một cuộc gọi là 2 phỳt;
⇒ A = 3600 120 * 1 ≈ 33 mErlang/người sử dụng
Như vậy, để phục vụ cho 1000 thuờ bao ta cần một lưu lượng là 33 Erlang. Từ đõy, ta tớnh được tổng số kờnh yờu cầu trong mạng tổ ong.
3.2.3. Mức độ phục vụ GoS
Nếu hệ thống chuyển mạch hoặc số kờnh được thiết kế để mọi cuộc gọi đều được nối thụng thỡ hiệu quả sử dụng rất thấp (vỡ mạng sẽ trở nờn rỗi trong phần lớn thời gian). Khi đú giỏ thành mạng sẽ rất cao. Vỡ vậy, mạng sẽ được thiết kế với một mức độ nghẽn nào đú cú thể chấp nhận được nhằm tăng hiệu quả sử dụng. Khỏi niệm GoS lỳc này xỏc định phần trăm số cuộc gọi khụng thành cụng do thiếu tài nguyờn trờn tổng số cuộc gọi đang cần đấu nối đồng thời.
Số liệu thống kờ cho thấy cỏc thuờ bao cỏ nhõn sẽ khụng nhận biết được sự tắc nghẽn hệ thống ở mức dưới 10%. Tuy nhiờn để mạng hoạt động với hiệu suất cao và hiệu quả thỡ GoS thường từ 2% đến 5%.
Giả thiết một trung kế gồm 33 kờnh, một thuờ bao cú thể sử dụng bất kỳ một kờnh nào mà hiện tại đang rỗi. Như vậy với 1000 thuờ bao, mỗi thuờ bao cú lưu lượng 33 mErlang sẽ tải hết toàn bộ 33 kờnh này.
Tuy nhiờn, nếu GoS = 2%, cỏc kờnh này cú thể đảm nhiệm được một lưu lượng là bao nhiờu? Để trả lời được cõu hỏi này chỳng ta phải tra bảng Erlang (ở phần phụ lục).
Bảng này chỉ rừ một lưu lượng tương ứng với số lượng kờnh n khỏc nhau, mức độ phục vụ GoS khỏc nhau. Trở lại vớ dụ trờn ta cú số kờnh n = 33, mức nghẽn GoS = 2%, tương ứng lưu lượng là 24.626 Erlang. Vỡ mỗi thuờ bao cú lưu lượng là 33 mErlang nờn tổng số thuờ bao cú thể phục vụ là 24.626 /0.033 = 746 thuờ bao.
3.2.5. Khỏi niệm kờnh trong mạng GSM
Trong GSM chỳng ta phải phõn biệt giữa hai khỏi niệm kờnh và tần số. mỗi tần số sẽ cú 8 kờnh, vỡ vậy trong một cell sẽ cú tổng số là n*8 kờnh. Trong cỏc kờnh này, một kờnh được dựng cho thụng tin quảng bỏ BCCH (thường được mặc định ở khe thời gian TS0), và ớt nhất một kờnh cho thiết lập cuộc gọi (SDCCH). Thời gian trung bỡnh cho việc sử dụng SDCCH là 3s. Đồng thời, trung bỡnh số lần cập nhật vị trớ thường gấp 3 lần số lần thiết lập cuộc gọi. Vỡ vậy trong giờ bận, một thuờ bao sử dụng 4 kờnh SDCCH. Khi đú lưu lượng cho mỗi thuờ bao là :
n = 4 * 3/ 3600 = 0.0033 Erlang (bằng 1/10 lưu lượng kờnh TCH).
Nếu mỗi kờnh vật lý ghộp với 8 kờnh SDCCH sẽ cú một dung lượng 3.6271 Erlang ở mức nghẽn 2% (bảng Erlang – phụ lục). Cú nghĩa là khả năng phục vụ của một kờnh vật lý sẽ là:
3.6271/0.0033 = 1099 (thuờ bao) Khi đú dung lượng cần thiết cho TCH là:
1099 * 0.33 = 36.271 Erlang, tương ứng với 45 TCH.
Như vậy nếu ta sử dụng một kờnh vật lý với 8 SDCCH thỡ nú cú khả năng phục vụ cho 1099 thuờ bao, tương ứng với 45 TCH ở mức nghẽn GoS = 2%. Cũn nếu ghẽp một kờnh vật lý với 4 kờnh SDCCH ở mức nghẽn 2% thỡ
nú cú khả năng phục vụ cho khoảng 331 thuờ bao, 17 TCH ở mức nghẽn GoS = 2%. Như vậy trong khi thiết kế tựy theo yờu cầu về dung lượng mà ta sử dụng một trong 2 cỏch này.
3.2.6. Hiệu quả sử dụng trung kế
Ta đó xột một trung kế 33 kờnh với dung lượng 24.626 Erlang ở cấp độ dịch vụ GoS = 2 %. Để tớnh toỏn hiệu quả sử dụng trung kế, giỏ trị này được giảm 2 % và bằng 24.133 Erlang. Chia giỏ trị này cho tổng số kờnh ta sẽ được hiệu quả sử dụng kờnh: 24.133/33 = 73 %. Nghĩa là mỗi kờnh sẽ chiếm khoảng 73 % thời gian.
Số kờnh Lưu lượng với GoS = 2% Hiệu quả sử dụng 6 14 22 30 38 45 2.28 Erlang 8.20 Erlang 14.90 Erlang 21.93 Erlang 29.17 Erlang 35.16 Erlang 37% 57% 66% 72% 75% 78%
Bảng trờn cho ta thấy dung lượng sử dụng và hiệu quả sử dụng trung kế với cỏc kớch cỡ trung kế khỏc nhau. Qua đú ta thấy, với 45 kờnh trung kế thỡ hiệu quả sử dụng kờnh sẽ tăng gấp 2.1 lần so với 6 kờnh trung kế. Tức là trung kế càng lớn thỡ hiệu quả sử dụng kờnh càng cao.
3.2.7. Kớch thước mạng tổ ong
Để xỏc định kớch thước mạng tổ ong, ta cần xỏc định số kờnh cần thiết cho mỗi cell.
Vớ dụ: với lưu lượng 33 Erlang, mức độ dịch vụ trong giờ cao điểm là GoS = 2 %. Từ bảng Erlang ta tỡm được số kờnh là 43. Tuy nhiờn, cũng với
lưu lượng và cấp độ dịch vụ như trờn nhưng vựng phủ súng yờu cầu số cell nhiều hơn (giả sử là 5 cell). Trước tiờn lưu lượng tổng phụ thuộc vào yờu cầu sử dụng cell.
Vớ dụ:
Tờn Cell % Lưu lượng Lưu lượng (Erlang) Số kờnh A B C D E 40 25 15 10 10 13.20 8.25 4.15 3.30 3.30 20 14 10 8 8 Σ 100 33.00 60
Như vậy lưu lượng khi phõn bố trờn nhiều cell sẽ cần dựng nhiều kờnh hơn so với trường hợp toàn bộ lưu lượng được dồn vào một cell.
3.3. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến việc phủ súng3.3.1. Suy hao đường truyền 3.3.1. Suy hao đường truyền
Là quỏ trỡnh mà ở đú tớn hiệu thu giảm dần do khoảng cỏch trạm phỏt và trạm thu ngày càng tăng. Với một anten cho trước cụng suất phỏt suy hao đường truyền tỷ lệ với bỡnh phương của d*f với d là khoảng cỏch và f là tần số. Trong địa hỡnh thành phố suy hao cú thể tỉ lệ với d4 hoặc hơn thế.
3.3.1.1. Dự đoỏn chung
Hệ thống GSM được thiết kế với mục đớch là một mạng tổ ong dày đặc và bao trựm một vựng phủ súng rộng lớn. Cỏc nhà khai thỏc, thiết kế mạng của mỡnh sao cho cuối cựng đạt được một vựng phủ liờn tục bao trựm tất cả cỏc vựng dõn cư của đất nước. Vựng phủ súng được chia thành cỏc vựng nhỏ hơn là cỏc cell. Mỗi cell được phủ súng bởi một trạm phỏt vụ tuyến gốc BTS. Kớch thước cực đại của một cell thụng thường cú thể đạt tới bỏn kớnh R = 35 km. Vỡ vậy, suy hao đường truyền là khụng thể trỏnh khỏi.
Với một anten cho trước và một cụng suất phỏt đó biết, suy hao đường truyền tỉ lệ với bỡnh phương (d.f), trong đú d là khoảng cỏch từ trạm thu đến
trạm phỏt gốc BTS. Trong mụi trường thành phố, với nhiều nhà cao tầng, suy hao cú thể tỉ lệ với luỹ thừa 4 hoặc cao hơn nữa.
Dự đoỏn tổn hao đường truyền trong thụng tin di động GSM bao gồm một loạt cỏc vấn đề khú khăn, mà lý do chớnh bởi vỡ trạm di động luụn luụn di động và anten thu thấp. Những lý do thực tế này dẫn đến sự thay đổi liờn tục của địa hỡnh truyền súng, vỡ vậy trạm di động sẽ phải ở vào những vị trớ tốt nhất để thu được cỏc tia phản xạ.
Cỏch cơ bản mà đơn giản ta coi khụng gian truyền súng là khụng gian tự do. Giả thiết rằng khụng cú tia phản xạ và súng vụ tuyến được truyền trong khụng gian tự do. Với anten vụ hướng, ta cú cụng thức suy hao đường truyền trong khụng gian tự do:
Lf = 20log(4πd/λ) [dB]
Cụng thức này cú thể được viết lại như sau: Lf = 32.5 + 20logd + 20logf [dB] ;
trong đú
d - khoảng cỏch từ anten phỏt đến anten thu [km]; f - tần số làm việc [MHz].
Những cụng thức lý thuyết đơn giản và trọn vẹn trờn khụng cũn phự hợp trong mụi trường di động nữa, nơi mà truyền súng do nhiều đường là chủ yếu. Những súng này cũng bị tỏn xạ, nhiễu xạ, suy giảm do nhiều trạng thỏi khỏc nhau của cả vật thể cố định và vật thể chuyển động. Hơn nữa, sự khỳc xạ tầng đối lưu làm đường truyền súng bị uốn cong.
- Mụ hỡnh mặt đất bằng phẳng
Mụ hỡnh mặt đất được trỡnh bày trong hỡnh 3.2 cho thấy tổng tớn hiệu đến trong mỏy thu bao gồm thành phần đến trực tiếp cộng với thành phần phản xạ từ mặt đất (thành phần này cú thể được coi như là tớn hiệu gốc từ một anten ảo trong lũng đất). Hai súng này cựng nhau tạo thành súng khụng gian