Kờnh truyền tải riờng (DCH) Kờnh truyền tải chung
Kờnh riờng (DCH) (UL/DL) Kờnh quảng bỏ (BCH) (DL).
Kờnh truy nhập đường xuống (FACH) (DL). Kờnh tỡm gọi (PCH) (DL).
Kờnh truy nhập ngẫu nhiờn (RACH) (UL). Kờnh gúi chung đường lờn (CPCH) (UL). Kờnh đường xuống dựng chung (DSCH) (DL). UL= UpLink : đường lờn.
DL= DownLink : đường xuống.
Trong UTRAN số liệu được tạo ra ở cỏc lớp cao được truyền tải lờn đường vụ tuyến bằng cỏc kờnh truyền tải bằng cỏch sắp xếp cỏc kờnh này lờn cỏc kờnh vật lý khỏc nhau. Lớp vật lý được yờu cầu để hỗ trợ cỏc kờnh truyền tải với cỏc tốc độ bit
Siờu khung (720 ms)
Khung radio #1 Khung radio #2 Khung radio #72
Khe #1 Khe #2 Khe #3 Khe #16 10 ms
0,625 ms
thay đổi nhằm cung cấp cỏc dịch vụ với độ rộng băng tần theo yờu cầu và để ghộp nhiều dịch vụ trờn cựng một kết nối.
Mỗi kờnh truyền tải đều đi kốm với một chỉ thị khuụn dạng truyền tải TFI (Transport Format Indicator) tại mọi thời điểm khi cỏc kờnh truyền tải nhận được số liệu từ mức cao hơn. Lớp vật lý kết hợp thụng tin TFI từ cỏc kờnh truyền tải khỏc nhau và chỉ thị kết hợp khuụn dạng truyền tải TFCI (Transport Format Combination Indicator). TFCI được phỏt trờn kờnh điều khiển để thụng bỏo cho mỏy thu rằng kờnh nào đang tớch cực trong khung hiện thời. Thụng bỏo này khụng cần thiết khi sử dụng cơ chế phỏt hiện khuụn dạng kờnh truyền tải mà BTFD (Blind Transport Format Detection) được thực hiện bằng kết nối với cỏc kờnh riờng đường xuống. Mỏy thu giải mó TFCI, chuyển nú đến lớp cao hơn cho từng kờnh trong tất cả cỏc truyền tải đang tớch cực trong kết nối. Hỡnh 3.7 cho thấy việc sắp xếp hai kờnh truyền tải lờn một kờnh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải.
Một kờnh vật lý điều khiển và một hay nhiều kờnh vật lý số liệu tạo nờn một kờnh truyền tải đa hợp được mó hoỏ ( CCTrCh : Coded Composite Transport Channel). Cú thể cú nhiều kờnh CCTrCh trờn một kết nối cho trước nhưng trong trường hợp này chỉ cú một kờnh điều khiển vật lý được phỏt.
Cú hai kiểu kờnh truyền tải: Cỏc kờnh riờng và cỏc kờnh chung. Điểm khỏc nhau giữa chỳng là: Kờnh chung là tài nguyờn được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhúm người sử dụng trong ụ, cũn tài nguyờn kờnh riờng được ấn định để dành riờng cho một người sử dụng duy nhất.
Kênh số liệu vật lý Kênh điều
khiển vật lý Kênh số liệu vật lý
Lớp cao Lớp vật lý Khối
truyền tải truyền tải Khối Khối truyền tải Khối
truyền tải TFI
Khối truyền tải và chỉ thi lỗi Khối truyền tải
và chỉ thi lỗi Khối truyền tải và chỉ thi lỗi Khối truyền tải và chỉ thi lỗi TFI TFI TFI Giải mã và giải ghép kênh Giải TFCI Kênh điều khiển vật lý
Hình 3.5 Giao diện giữa các lớp cao và lớp vật lý
Máy phát Máy thu
TFCI Mã hoá và ghép kênh
Hỡnh 2. 6: Sắp xếp kờnh truyền tải lờn kờnh vật lý
* Kờnh truyền tải riờng
Kờnh truyền tải riờng duy nhất là kờnh riờng (DCH = Dedicated Channel). Kờnh truyền tải riờng mang thụng tin từ cỏc lớp trờn lớp vật lý riờng cho một người sử dụng, bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời cũng như thụng tin điều khiển lớp cao. Lớp vật lý khụng thể nhận biết nội dung thụng tin được mang trờn kờnh DCH, vỡ thế thụng tin điều khiển lớp cao và số liệu được xử lý như nhau. Cỏc thụng số của lớp vật lý do UTRAN thiết lập cú thể thay đổi giữa số liệu và điều khiển. Kờnh truyền tải mang cả số liệu dịch vụ ( khung tiếng ) và thụng tin điều khiển lớp cao (cỏc lệnh chuyển giao, bỏo cỏo đo đạc từ UE). Nhờ việc hỗ trợ tốc độ bit thay đổi và ghộp kờnh mà ở WCDMA khụng cần kờnh truyền tải tỏch biệt cho số liệu và điều khiển như GSM.
Kờnh truyền tải riờng được đặc trưng bởi cỏc tớnh năng như : điều khiển cụng suất nhanh, thay đổi tốc độ số liệu nhanh theo từng khung và khả năng phỏt đến một phần ụ hay đoạn ụ bằng cỏch thay đổi hướng anten của hệ thống anten thớch ứng. Cỏc kờnh riờng hỗ trợ chuyển giao mềm.
* Cỏc kờnh truyền tải chung
UTRA định nghĩa 6 kiểu kờnh truyển tải chung. Cỏc kờnh này cú một số điểm khỏc với cỏc kờnh trong thế hệ thứ hai, chẳng hạn truyền dẫn gúi ở cỏc kờnh chung và một kờnh dựng chung đường xuống để phỏt số liệu gúi. Cỏc kờnh chung khụng
* Kờnh quảng bỏ BCH ( Broadcast Channel )
Là một kờnh được sử dụng để phỏt cỏc thụng tin đặc thự UTRAN hoặc ụ. Trong một mạng, thụng thường số liệu quan trọng nhất là cỏc mó truy nhập ngẫu nhiờn và cỏc khe thời gian cú thể cấp phỏt hay cỏc kiểu phõn tập phỏt được sử dụng cho cỏc kờnh khỏc ở một ụ cho trước. Vỡ UE chỉ cú thể đăng ký đến một ụ nờn nú cú thể giải mó kờnh quảng bỏ do đú cần phỏt kờnh này ở cụng suất khỏ cao để phủ súng đến tất cả mọi người sử dụng trong ụ. Tốc độ thụng tin trờn kờnh quảng bỏ bị giới hạn bởi khả năng giải mó số liệu của kờnh quảng bỏ của cỏc UE tốc độ thấp. Điều này dẫn đến việc sử dụng tốc độ số liệu thấp và cố định cho kờnh quảng bỏ UTRAN.
* Kờnh truy nhập đường xuống FACH ( Forward Access Channel )
Mang thụng tin điều khiển đến cỏc UE nằm trong một ụ cho trước. Cỏc số liệu gúi cũng cú thể phỏt trờn kờnh FACH. Trong một ụ cú thể cú nhiều FACH. Một FACH cần cú tốc độ bớt đủ thấp để tất cả cỏc UE thu được. FACH khụng sử dụng điều khiển cụng suất nhanh và cỏc bản tin được phỏt phải chứa thụng tin nhận dạng để đảm bảo thu đỳng.
* Kờnh tỡm gọi PCH ( Paging Channel ) ( Downlink )
Là một kờnh truyền tải đường xuống mang số liệu liờn quan đến thủ tục tỡm gọi, chẳng hạn khi mạng muốn khởi đầu thụng tin với UE. Khi một cuộc gọi đến UE, mạng sẽ phỏt bản tin tỡm gọi đến tất cả cỏc ụ thuộc vựng định vị nơi cú UE cần tỡm. Tuỳ theo cấu hỡnh hệ thống, bản tin tỡm gọi cú thể phỏt trong một ụ hoặc trong hàng trăm ụ. UE phải cú khả năng thu được thụng tin tỡm gọi trong toàn bộ vựn phủ của ụ. Việc thiết kế kờnh tỡm gọi ảnh hưởng đến cụng suất tiờu thụ của UE ở chế độ chờ. UE càng ớt điều chỉnh mỏy thu của mỡnh để thu bản tin tỡm gọi thỡ pin của nú ở chế độ chờ càng lõu.
* Kờnh truy nhập ngẫu nhiờn RACH (Random Access Channel )
Là kờnh truyền tải đường lờn được sử dụng để mang thụng tin điều khiển từ UE như: yờu cầu thiết lập một kết nối. Cũng cú thể dựng kờnh này để phỏt đi cỏc cụm nhỏ số liệu gúi từ UE. Để hoạt động đỳng, hệ thống phải thu được kờnh này từ toàn bộ vựng phủ ụ. Vỡ vậy, tốc độ số liệu thực tế phải đủ thấp.
Là mở rộng của kờnh RACH để mang số liệu của người dựng phỏt theo gúi trờn đường lờn. FACH ở đường xuống cựng với kờnh này tạo nờn một cặp kờnh để truyền số liệu. Cỏc điểm khỏc nhau căn bản của kờnh này so với RACH là việc sử dụng điều khiển cụng suất nhanh, cơ chế phỏt hiện tranh chấp trờn cơ sở vật lý và thủ tục giỏm sỏt trạng thỏi CPCH. So với một hoặc hai khung bản tin RACH, truyền dẫn CPCH đường lờn cú thể kộo dài nhiều khung.
•Kờnh đường xuống dựng chung DSCH (Downlink Shared Channel )
Là kờnh được sử dụng để mang thụng tin của người sử dụng hoặc thụng tin điều khiển chung cho nhiều người. Nú gần giống kờnh FACH nhưng cú hỗ trợ sử dụng điều khiển cụng suất nhanh cũng như tốc độ bit thay đổi theo khung. Khụng cần thiết phải thu được kờnh này trong toàn bộ vựng phủ của ụ và cú thể sử dụng cỏc chế độ khỏc nhau của cỏc phương phỏp phõn tập phỏt được sử dụng cho kờnh DCH đường xuống liờn kết. Kờnh này luụn liờn kết với DCH đường xuống.
2.3.5. Cấu trỳc cell
Vựng định vị được chia thành một số ụ. ễ là vựng bao phủ vụ tuyến được mạng định danh bằng nhận dạng ụ toàn cầu (CGI – Cell Global Indentify). Trạm di động tự nhận dạng một ụ bằng cỏch sử dụng mó nhận dạng trạm gốc (BSIC).
Trong suốt quỏ trỡnh thiết kế của hệ thống UMTS cần phải chỳ ý nhiều hơn
Hỡnh 2.7: Phõn vựng một vựng phục ụ MSC thành cỏc vựng định vị và cỏc ụ LA 4 LA 3 LA 1 LA 2 Cell MS VLR
ngoài trời, đụ thị ngoài trời, đụ thị trong nhà được hổ trợ bờn cạnh cỏc mụ hỡnh di động khỏc nhau gồm người sử dụng tĩnh, người đi bộ đến người sử dụng trong mụi trường xe cộ đang chuyển động với vận tốc rất cao. Để yờu cầu một vựng phủ súng rộng khắp và khả năng roaming toàn cầu, UMTS đó phỏt triển cấu trỳc lớp cỏc miền phõn cấp với khả năng phủ súng khỏc nhau. Lớp cao nhất bao gồm cỏc vệ tinh bao phủ toàn bộ trỏi đất; Lớp thấp hơn hỡnh thành mạng vụ tuyến mặt đất UTRAN . Mỗi lớp được xõy dựng từ cỏc cell, cỏc lớp càng thấp cỏc vựng địa lớ bao phủ bởi cỏc cell càng nhỏ. Vỡ vậy cỏc cell nhỏ được xõy dựng để hổ trợ mật độ người sử dụng cao hơn. Cỏc cell Macro đề nghị cho vựng phủ mặt đất rộng kết hợp với cỏc Micro cell để tăng dung lượng cho cỏc vựng mật độ dõn số cao. Cỏc cell Pico được dựng cho cỏc vựng được coi như là cỏc “ điểm núng “ yờu cầu dung lượng cao trong cỏc vựng hẹp (vớ dụ nhưng sõn bay . . .).Những điều này tuõn theo 2 nguyờn lý thiết kế đó biết trong việc triển khai cỏc mạng tế bào: Cỏc cell nhỏ hơn cú thể được sử dụng để tăng dung lượng trờn một vựng địa lớ, cỏc cell lớn hơn cú thể mở rộng vựng phủ súng .
2.3.6. Dung lượng mạng
Kết quả của việc sử dụng cụng nghệ đa truy nhập trải phổ W CDMA là dung lượng của cỏc hệ thống UMTS khụng bị giới hạn cứng, cú nghĩa là một người dụng cú thể bổ sung mà khụng gõy ra nghẽn bởi số lượng phần cứng hạn chế. Hệ thống GSM cú số lượng cỏc liờn kết và cỏc kờnh cố định chỉ cho phộp mật độ lưu lượng lớn nhất đó được tớnh toỏn và hoạch định trước nhờ sử dụng cỏc mụ hỡnh thống kờ. Trong hệ thống UMTS bất cứ người sử dụng mới nào sẽ gõy ra một lượng nhiễu bổ sung cho những người sử dụng đang cú mặt trong hệ thống , ảnh hưởng đến tải của hệ thống. Nếu cú đủ số mó thỡ mức tăng nhiễu do tăng tải là cơ cấu giới hạn dung lượng chớnh trong mạng. Việc cỏc cell bị co hẹp lại do tải cao và việc tăng dung lượng của cỏc cell mà cỏc cell lõn cận nú cú mức nhiễu thấp là cỏc hiệu ứng thể hiện đặc điểm dung lượng xỏc định nhiễu trong cỏc mạng W CDMA. Chớnh vỡ thế mà trong cỏc mạng W CDMA cú đặc điểm “dung lượng mềm ”. Đăc biệt khi quan tõm đến chuyển giao mềm thỡ cỏc cơ cấu này làm cho việc hoạch định mạng trở nờn phức tạp .
CHƯƠNG 3
QUY HOẠCH MẠNG Vễ TUYẾN WCDMA CỦA MẠNG MOBIFONE
3.1. GIỚI THIỆU
Chương này sẽ nờu tổng quan về quy mạng vụ tuyến cho hệ thống thụng tin di động thế hệ ba bao gồm : định kớch cỡ, quy hoạch lưu lượng và phủ súng, tối ưu húa mạng. Quỏ trỡnh quy hoạch mạng vụ tuyến bao gồm cỏc bước như hỡnh 3.1.
Hỡnh 3.1: Quỏ trỡnh quy hoạch mạng W CDMA
Giai đoạn định kớch cỡ sẽ đưa ra dự tớnh số đài trạm, số trạm gốc, cấu hỡnh cỏc trạm gốc và cỏc phõn tử mạng khỏc trờn cơ sở cỏc yờu cầu của nhà khai thỏc và truyền súng trong vựng. Định cỡ phải thực hiện được cỏc yờu cầu của nhà khai thỏc về vựng phủ, dung lượng và chất lượng phục vụ. Dung lượng và vựng phủ liờn quan chặt chẽ trong mạng di động vỡ thế phải được xem xột đồng thời khi định cỡ mạng . Trước hết trong chương này chỳng ta sẽ xột tổn hao đường truyền cựng với cỏc mụ hỡnh truyền súng để tinh toỏn tổn hao này, sau đú định cỡ mạng .
Phần tiếp theo trỡnh bày chi tiết quy hoạch vựng phủ và dung lượng cựng với cụng cụ W CDMA. Khi quy hoạch chi tiết, bản đồ truyền súng thực tế và cỏc dự tớnh lưu lượng của nhà khai thỏc phải cú ở từng vựng. Vị trớ của cỏc BTS và cỏc thụng số mạng được lựa chọn bởi cụng cụ quy hoạch và người quy hoạch. Dung lượng và vựng phủ sau khi quy hoạch chi tiết được phõn tớch từng ụ. Khi mạng đi vào hoạt động, cú thể quan trắc hiệu năng của nú bằng cỏc phộp đo và cỏc kết quả đo cú thể được sử dụng để hiển thị và tối ưu húa hiệu năng của mạng. Vỡ khụng thể
đoạn băng bảo vệ quỏ rộng giữa cỏc hệ thống băng rộng nờn khi thiết kế cỏc hệ thống này ta cần phải xột đến nhiễu giữa cỏc kờnh lõn cận .
3.2. DỰ BÁO LƯU LƯỢNG
Việc quy hoạch phải dựa trờn nhu cầu lưu lượng. Dự bỏo lưu lượng là bước đầu tiờn trong quy trỡnh quy hoạch mạng. Dự bỏo lưu lượng cú thể được thực hiện trờn cở sở xu thế phỏt triển lưu lượng cỏc mạng được khai thỏc. Trong trường hợp được khai thỏc lần đầu, việc dự bỏo lưu lượng phải dựa trờn sự đỏnh giỏ một số yếu tố như: Sự phỏt triển kinh tế xó hội, thu nhập bỡnh quõn đầu người, mật độ điện thoại di động (thế hệ hai), số lượng thuờ bao internet trung bỡnh và cỏc số liệu tương tự khỏc cần phục vụ .
3.2.1. Dự bỏo số thuờ bao
Đối với thị trường cần phục vụ, cần phải đỏnh giỏ tổng số thuờ bao. Lý tưởng cú thể việc chia đỏnh giỏ cho từng thỏng để cú thể được xu thế phỏt triển thuờ bao. Điều này thật cần thiết vỡ khi quy hoạch ta cần dự phũng cho tương lai. Nếu cú thể cung cấp cỏc dịch vụ khỏc nhau, thỡ cần dự bỏo cho từng loại thuờ bao liờn quan đến từng loại dịch vụ. Chẳng hạn nhà khai thỏc cú thể chọn cung cấp tổ hợp cỏc dịch vụ nào đú gồm chỉ tiếng, tiếng và số liệu hoặc chỉ số liệu. Ngoài ra cỏc dịch vụ số liệu cũng cú thể được chia thành cỏc dịch vụ và cỏc thiết bị cần thiết bị khỏc nhau .
3.2.2. Dự bỏo việc sử dụng lưu lượng tiếng
Dự bỏo sử dụng dịch vụ tiếng bao gồm việc đỏnh giỏ khối lượng lưu lượng tiếng do người sử dụng dịch vụ tiếng trung bỡnh tạo ra. Dữ liệu tiếng bao gồm phõn bố lưu lượng: từ MS đến cố định, từ MS đến MS, và từ MS đến email. Đối với từ MS đến cố định cần phõn thành: % nội hoạt và đường dài. Do đú cần cú số liệu về số cuộc gọi trờn một thuờ bao trung bỡnh ở giờ cao điểm và thời gian giữ trung bỡnh(MHT : Mean Hold Time) trờn cuộc gọi. Thường ta chỉ cú thụng số về số phỳt sử dụng của thuờ bao/cuộc gọi. Trong trường hợp này nhúm dự bỏo bộ phận thiết kế phải chuyển thành việc sử dụng trong giờ cao điểm (busy hour) theo cụng thức :
Sự sử dụng trong giờ cao điểm/thuờ bao = (MoU/thỏng) * (% trong cỏc ngày làm việc)*(% trong giờ cao điểm)/(số ngày làm việc/thỏng) (3.1)
Nhõn kết quả này với tổng số thuờ bao sẽ thu được tổng nhu cầu Erlang trong giờ cao điểm. Đú là một yờu cầu rất quan trọng trong quỏ trỡnh định cỡ mạng. Ngoài ra, một số phần tử bị giới hạn bởi quỏ trỡnh thiết lập cuộc gọi nờn cũng cần xỏc định tổng số trong cỏc lần thử gọi trong giờ cao điểm BHCA (Busy Hour Call Attempt) xỏc định như sau :
BHCA = (Lưu lượng tớnh theo Erlang) * (3600)/(MHT tớnh theo giõy) (3.2)
3.2.3. Dự bỏo việc sử dụng lưu lượng số liệu
Như đó núi ở trờn, ta cần phõn loại những người sử dụng dịch vụ số liệu và dự bỏo cho từng kiểu người sử dụng cũng như khối lượng thụng lượng số liệu. Ta cũng cần dự bỏo khi nào thỡ thụng lượng bắt đầu và khi nào thỡ nú kết thỳc.
Đối với từng kiểu người sử dụng và dịch vụ ta cần thực hiện phõn tớch tương tự để xỏc định sử dụng trong giờ cao điểm. Sau đú, ta cần bổ sung thờm lưu lượng