Trong lập biểu phân chia theo mã tất cả người sử dụng được ấn định một kênh khi họ cần chúng. Nếu nhiều người sử dụng gói yêu cầu lưu lượng thì tốc độ bit phải thấp hơn ở lập biểu theo thời gian.
Các ưu điểm chính của phương pháp này là :
- Trong lập biểu phân chia theo mã, việc thiết lập và giải phóng sẽ gây ra ít tổn thất dung lượng hơn do tốc độ bit thấp và thời gian truyền dẫn lâu hơn. Do tốc độ bit thấp việc phân bổ tài nguyên ở lập biểu gói phân chia theo mã đòi hỏi nhiều thời gian hơn ở lập biểu gói phân chia theo thời gian. Điều này cho phép dự báo được mức nhiễu.
- Lập biểu phân chia theo mã có thể là tĩnh hoặc động. Trong lập biểu tĩnh, tốc độ bit được phân bổ duy trì cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong lập biểu động, tốc độ bit có thể thay đổi để phù hợp với lưu lượng gói.
- Phương pháp lập biểu này đòi hỏi các khả năng của MS thấp hơn.
4.7 Kết luận chương
Chương 5
QUY HOẠCH MẠNG W-CDMA
5.1 Giới thiệu
Chương này sẽ trình bày quá trình qui hoạch mạng W-CDMA và kết quả mô phỏng tình toán suy hao đường truyền, kích thước ô và dung lượng kênh,…Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba bao gồm các bước sau : định kích cỡ, quy hoạch lưu lượng và vùng phủ sóng, tối ưu hóa mạng.
Giai đoạn định kích cỡ sẽ đưa ra dự tính số đài trạm, số trạm gốc, cấu hình các phần tử gốc và các phần tử mạng khác trên cơ sở các yêu cầu của nhà khai thác trong vùng. Định cỡ phải thực hiện được các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung
• Các yêu cầu vùng phủ
• Yêu cầu dung lượng
• Kiểu vùng, mô hình truyền sóng vô tuyến
Đầu vào
Suy hao đường truyền cho phép
Quy hoạch dung lượng và vùng phủ Hiển thị hiệu năng
mạng Tối ưu hoá
Định cỡ - Sơ bộ số trạm gốc- Cấu hình đài trạm.
- Chọn đài trạm. - Chọn cấu hình BS. - Các thông số RRM. - Phân tích chất lượng phục vụ Điều chỉnh thông số RRM
Kết quả đo hiệu năng mạng
Đầu ra
Hình 5.1. Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba.
lượng và chất lượng phục vụ. Việc quy hoạch dung lượng và vùng phủ phải được xem xét đồng thời do dung lượng và vùng phủ có quan hệ chặt chẽ với nhau trong mạng di động. Khi mạng đi vào hoạt động, có thể tính toán hiệu năng mạng bằng các phép đo và các kết quả đo được sử dụng để hiển thị và tối ưu hoá hiệu năng của mạng.
5.2 Tính suy hao đường truyền cho phép
Để xác định vùng phủ cực đại của ô nhà thiết kế phải tính toán tổn hao đường truyền cực đại cho phép đảm bảo cường độ tín hiệu phù hợp ở biên giới ô cho chất lượng tiếng chấp thuận trên 90% vùng phủ. 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 thuận. Các thành phần xác định tổn hao đường truyền được gọi là quỹ năng lượng đường truyền.
Để tính tổn hao cực đại cho phép ta sử dụng công thức sau :
La = Pm – Pmin + Gb – Lc – Lb – Lh (5.1)
Với :
Pmin = N0 + Fb + (Eb/N0’)req + 10lgB (5.2)
Trong đó :
La : Tổn hao đường truyền cho phép. Pm : Công suất phát xạ hiệu dụng của MS. Pmin : Cường độ tín hiệu tối thiểu yêu cầu. Gb : Hệ số khuếch đại của Anten phát BS. Lc : Tổn hao cáp Anten thu BS.
Lb : Tổn hao cơ thể.
N0 : Tạp âm nền của BS. Fb : Hệ số tạp âm máy thu.
Eb/N0’ : Độ dự trữ cần thiết của anten phát BS.
5.3 Xác định kích thước ô
Sau khi tính được suy hao đường truyền cực đại ta tính được bán kính ô (R) cực đại thoả mãn yêu cầu truyền nhận thông tin dựa vào các mô hình truyền sóng. Do đặc điểm truyền sóng không ổn định, nên các mô hình truyền sóng đều mang tính thực nghiệm. Dưới đây ta xét hai mô hình truyền sóng được sử dụng rộng rãi là mô hình Hata – Okumura và Walfsch – Ikegami.
5.3.1 Mô hình Hata – Okumura
Hầu hết các công cụ truyền sóng sử dụng một dạng biến đổi của mô hình Hata. Mô hình Hata là quan hệ thực nghiệm được rút ra từ báo cáo kỹ thuật của Okumura cho phép sử dụng các kết quả vào các công cụ tính toán. Các biểu thức được sử dụng trong mô hình Hata để xác định tổn hao trung bình :
• Vùng thành phố Lp= 69,55+26,16.lgfc –13,28.lghb – a(hm) + (44,9-6,55.lghb).lgR (dB) [6] (5.3) Trong đó : fc : Tần số hoạt động (MHz). Lp : Tổn hao cho phép. hb : Độ cao anten trạm gốc (m).
a(hm) : Hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB) R : Bán kính ô (km).
hb 200m
hm 10m
Hệ số hiệu chỉnh (hm) được tính như sau:
Đối với thành phố lớn:
a(hm) =8,29.(lg1,54hm)2 - 1,1 (dB) với fc 200MHz (5.4) a(hm) =3,2.(lg11,75hm)2 - 4,97 (dB) với fc 400MHz (5.5)
Đối với thành phố nhỏ và trung bình :
a(hm) = (1,1.lgfc – 0,7).hm –(1,56.lgfc –0,8) (dB) (5.6) Như vậy bán kính ô được tính :
(5.7)
• Vùng ngoại ô
Với vùng ngoại ô hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố là :
Lno = Lp - 2 (dB) (5.8)
• Vùng nông thôn
Với vùng nông thôn hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố là : Lnt = Lp – 4,78.(lgfc)2 +18,33(lgfc) - 40,49 (dB) (5.9)
5.3.2 Mô hình Walfsch – Ikegami
Mô hình này được sử dụng để đánh giá tổn hao đường truyền ở môi trường thành phố cho hệ thống thông tin di động tổ ong. Mô hình này chứa các phần tử : tổn hao không gian tự do, nhiễu xạ mái nhà, tổn hao tán xạ và tổn hao nhiều vật chắn.
Tổn hao cho phép trong mô hình này được tính như sau :
Lcp = Lf + Lts + Lm [6] (5.10) Với tổn hao không gian tự do được xác định như sau :
(5.11) Trong đó :
fc : Tần số hoạt động. R : Bán kính cell.
Nhiễu xạ mái nhà phố và tổn hao tán xạ được tính :
(5.12) Trong đó : (5.13) W : Độ rộng phố. : Góc đến so với trục phố hr : Độ cao nhà. hm : Độ cao Anten trạm di động. hm = hr – hm (m) Tổn hao vật chắn : (5.14) Trong đó :
b : Khoảng cách giữa các toà nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (m)
ka = 54 – 0,8.hb (5.16)
(5.17)
với thành phố lớn (5.18)
với thành phố trung bình (5.19)
Như vậy bán kính cell tính theo mô hình Walf – Ikegami là :
(5.20) Mô hình Hata bỏ qua ảnh hưởng của độ rộng phố, nhiễu xạ phố và các tổn hao tán xạ còn mô hình Walf – Ikegami có xét đến các ảnh hưởng này nên bán kính cell tính theo mô hình Hata lớn hơn so với mô hình Walf ở cùng một tổn hao cho phép.
5.4 Tính toán dung lượng và vùng phủ
Trong thông tin di động thế hệ ba, các thuê bao được chia sẽ cùng nguồn tài nguyên ở giao diện vô tuyến nên không thể phân tích chúng riêng rẽ. Các thuê bao ảnh hưởng lẫn nhau nên công suất phát buộc phải thay đổi, sự thay đổi này lại gây ra các thay đổi khác vì vậy toàn bộ quá trình dự tính phải được thực hiện lặp cho đến khi công suất phát ổn định. Ngoài công suất phát, các thông số khác như tốc độ MS, dạng kênh đa đường, tốc độ bit và các kiểu dịch vụ được sử dụng cũng đóng vai trị quan trọng trong việc quy hoạch mạng di động thế hệ ba.
Trong quá trình quy hoạch hệ thống GSM, độ nhạy của BS và ngưỡng vùng phủ được coi là không đổi cho từng trạm và quy hoạch chi tiết chủ yếu tập trung lên quy hoạch vùng phủ. Trong W-CDMA độ nhạy của BS phụ thuộc vào số lượng
cần phân tích dung lượng và quy hoạch nhiễu chi tiết hơn. Công cụ quy hoạch sẽ hỗ trợ việc tối ưu các cấu hình vùng phủ, chọn anten, hướng anten và vị trí đặt đài trạm để đáp ứng chất lượng dịch vụ, dung lượng và các yêu cầu dịch vụ với giá thành thấp.
Để tính toán dung lượng, ta sử dụng một số định nghĩa sau :
- Đơn vị lưu lượng Erlang : Một đơn vị lưu lượng Erlang là một mạch thông tin hoạt động trong một giờ.
- Cấp phục vụ (GOS) : Đại lượng biểu thị số % cuộc gọi không thành công đối với hệ thống tiêu hao còn trong hệ thống đợi GOS là số % thuê bao thực hiện sự gọi trở lại.
- Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu tiêu hao : Giả thiết về hệ thống mà các thuê bao không hề gọi lại khi cuộc gọi không thành công.
- Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu đợi : Giả thiết về hệ thống mà các thuê bao sẽ kiên trì gọi lại cho đến khi thành công.
Lưu lượng của một thuê bao A được tính theo công thức sau :
(5.21) Trong đó :
A : Lưu lượng của thuê bao.
n : Số trung bình các cuộc gọi trong một giờ. T : Thời gian trung bình của một cuộc gọi (s).
Theo số liệu thống kê đối với mạng di động thì n = 5, T = 300s. Lưu lượng Erlang cần cho một thuê bao được tính như sau :
(5.22) Trong đó :
m : Số lần thuê bao sử dụng kênh điều khiển.
tu : Thời gian sử dụng trung bình của thuê bao đối với kênh điều khiển Ứng với số kênh điều khiển là NCCH, tra bảng ta sẽ có tổng dung lượng Erlang cần thiết là Etot. Tổng số thuê bao được phục vụ được tính như sau :
(5.23) Để phục vụ Stotal thuê bao, ta tính được tổng lưu lượng Erlang cần thiết theo công thức :
(5.24) Từ giá trị CErl tra bảng ta sẽ tính được tổng số kênh cần thiết.
5.5 Chương trình mô phỏng và tính toán.
Tối ưu mạng là quá trình phân tích cấu hình và hiệu năng mạng nhằm cải thiện chất lượng mạng tổng thể và đảm bảo tài nguyên của mạng được sử dụng một cách có hiệu quả.
Giai đoạn đầu của quá trình tối ưu là định nghĩa các chỉ thị hiệu năng chính. Chúng gồm các kết quả đo ở hệ thống quản lý mạng và số liệu đo thực tế để xác định chất lượng dịch vụ. Với sự giúp đỡ của hệ thống quản lý mạng ta có thể phân tích hiệu năng quá khứ, hiện tại và tương lai. Ta có thể phân tích hiệu năng của các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến và các thông số của chúng bằng cách sử dụng các kết quả của chỉ thị hiệu năng chính.
Trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba việc tối ưu hóa mạng rất quan trọng vì mạng thế hệ ba cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng. Điều chỉnh tự động phải cung cấp câu trả lời nhanh cho các điều khiển thay đổi lưu lượng trong mạng. Trong giai đoạn đầu của quá trình xây dựng mạng W-CDMA chỉ có một số thông số là được điều chỉnh tự động và vì thế cần phải duy trì quá trình tối ưu hóa của hệ thống GSM
5.5.1 Lưu đồ tính toán
Tính suy hao đường truyền cho phép Nhập các thông số : • Thông số truyền dẫn • Thông số trạm gốc • Thông số trạm di động • Nhập các thông số truyền sóng và chọn mô hình truyền sóng.
• Nhập các thông số lưu lượng
• Tính kích thước Cell
• Tính tổng lưu lượng Erlang
5.5.2 Kết quả chương trình
• Kết quả tính kích thước cell
• Kết quả.
5.6 Kết luận chương
Trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba việc tối ưu hóa mạng rất quan trọng vì mạng thế hệ ba cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng. Điều chỉnh tự động phải cung cấp câu trả lời nhanh cho các điều khiển thay đổi lưu lượng trong mạng. Trong giai đoạn đầu của quá trình xây dựng mạng W-CDMA chỉ có một số thông số là được điều chỉnh tự động và vì thế cần phải duy trì quá trình tối ưu hóa của hệ thống GSM
Với sự giúp đỡ của hệ thống quản lý mạng ta có thể phân tích hiệu năng quá khứ, hiện tại và tương lai. Ta có thể phân tích hiệu năng của các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến và các thông số của chúng bằng cách sử dụng các kết quả của chỉ thị hiệu năng chính.
Kết luận
Công nghệ điện thoại di động phổ biến GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn.Các ứng dụng truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao... cùng nhiều ứng dụng dịch vụ viễn thông tiên tiến khác đang được triển khai thực hiện trên mạng di động 3G.
Theo các chuyên gia trong ngành viễn thông, đường tới 3G của GSM là WCDMA. Nhưng trên con đường đó, các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di động phải trải qua giai đoạn 2,5G. Thế hệ 2,5G bao gồm những gì? Đó là: dữ liệu chuyển mạch gói tốc độ cao (HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE).
Với sự giúp đỡ của hệ thống quản lý mạng ta có thể phân tích hiệu năng quá khứ, hiện tại và tương lai. Ta có thể phân tích hiệu năng của các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến và các thông số của chúng bằng cách sử dụng các kết quả của chỉ thị hiệu năng chính. Trong giai đoạn đầu của quá trình xây dựng mạng W- CDMA chỉ có một số thông số là được điều chỉnh tự động và vì thế cần phải duy trì quá trình tối ưu hóa của hệ thống GSM.
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access - truy cập dữ liệu kết nối tín hiệu từ vệ tinh tới trạm mặt đất tốc độ cao) là gói dịch vụ cải tiến từ chuẩn
WCDMA với khả năng tải dữ liệu lên đến 8 - 10 Mb/giây.HSDPA là giao diện vô tuyến gói UMTS mới trong đó một kênh chung chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DS) được chia sẻ bởi nhiều người dùng khác nhau. Trong khuôn khổ đề tài, em đã chưa giải quyết hoàn chỉnh vấn đề tối ưu cho mạng CDMA băng rộng, nếu có điều kiện thì HSDPA là hướng đi tiếp của đề tài.
Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo
[1] LGIC - Tổng cục bưu điện, “Thông tin di động (2 tập),” Nhà xuất bản KHKT, 1997.
[2] Minh ngọc – Phú Thành, “Mạng viễn thông chuyển giao dịch vụ trên mạng,” Nhà xuất bản thống kê, 2002.
[3] Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động thế hệ 3 (2 tập),” Nhà xuất bản bưu điện, 2001.
[4] Tổng cục bưu điện, “Thông tin di động số,” Nhà xuất bản KHKT, 1993. [5] Vũ Đức Thọ, “Thông tin di động số Cellular,” Nhà xuất bản giáo dục, 1997. [6] Clint Smith, Daniel Collins, “3G Wireless networks,” McGraw-Hill Telecom,
2002.
[7] M.R.Karim and M.Sarrap, “W-CDMA and CDMA 2000 for 3G Mobile Networks,” McGraw-Hill Telecom professional, 2002.
[8] Hedberg, Tetal, “Evolving WCDMA,” Ericsson White Paper, March 2001. [9 Tommi Heikkilä, “WCDMA radio network planning,”
Phần chính của chương trình nguồn
'tinh kich thuoc cell
Private Sub cmdTinhKichthuoc_Click() Dim SuyhaoCP As Double
Freq = Val(txtCell(1).Text) hightMS = Val(txtCell(3).Text) hightBS = Val(txtCell(2).Text) SuyhaoCP = Val(txtCell(0).Text) If optHata.Value = True Then
Select Case cboKieuvungHata.ListIndex Case 0: If Freq > 400 Then HesoHieuchinh = 3.2 * (Lg10(11.75 * hightMS)) ^ 2 - 4.97 Else HesoHieuchinh = 8.29 * (Lg10(1.54 * hightMS)) ^ 2 - 1.1 End If
RofCell = (SuyhaoCP - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 * Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS))
Case 1:
HesoHieuchinh = hightMS * (1.1 * Lg10(Freq) - 0.7) - 1.56 * Lg10(Freq) + 0.8 RofCell = (SuyhaoCP - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 *
Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS)) Case 2:
HesoHieuchinh = 2 * 8.29 * Lg10(1.54 * hightMS) - 1.1 RofCell = (SuyhaoCP - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 *
Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh - 2 * Lg10((Freq / 28) ^ 2) + 2 * 5.4) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS))
Case 3:
RofCell = (SuyhaoCP - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 *
Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh - 4.78 * (Lg10(Freq)) ^ 2 + 18.33 * Lg10(Freq) - 40.49) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS))
End Select End If
If optWalf.Value = True Then
RofCell = (SuyhaoCP - 20 * Lg10(Freq) - 32.4) / 20 End If
Kichthuoc = 10 ^ RofCell
lblRCell.Caption = Str(Kichthuoc) + " km"