Chương 4 Triển khai hệ thống UMTS
4.2 Đề xuất triển khai UMTS ở mạng VinaPhone
4.2.2 Lộ trình triển khai nâng cấp mạng VinaPhone lên 3G
VinaPhone cũng như mạng di động thế hệ thứ 2 GSM nào, con đường triển khai nâng cấp mạng sẽ được từng bước chuyển đổi để đáp ứng dịch vụ mới và đảm bảo tính kinh tế, cũng như hoạt động ổn định của mạng lưới. Con đường chuyển đổi có thể phân thành các giai đoạn như sau:
Hình 4.8 Lộ trình phát triển từ GSM đến WCDMA
GSM giai đoạn đầu là phải đảm bảo các dịch vụ viễn thông cơ bản như thoại, truyền số liệu tốc độ 9,6 / 14,4 kbps, fax, tin nhắn SMS ... Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ số liệu bằng cách sử dụng sử dụng công nghệ số chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Bản chất của công nghệ này là cung cấp nhiều khe thời gian cho người sử dụng. Số liệu sẽ được truyền trên số khe thời gian dao động từ 1 đến 8 cho phép tốc độ tối đa của một người sử dụng là 64kbps . Như vậy tốc HSCSD còn hỗ trợ việc truyền số liệu không đối xứng, điều này rất hữu ích cho các ứng dụng cần tải số liệu theo một chiều nhiều ví dụ như Internet, ...
Giai đoạn sau là việc thêm vào mạng GSM công nghệ GPRS. GPRS khác với HSCSD ở chỗ nhiều người sử dụng có thể truy nhập chung một tài nguyên vô tuyến. Tại một thời điểm thiết bị di động chỉ dành tài nguyên khi nó cần phát và tại thời điểm khác, các thiết bị khác có thể sử dụng chung tài nguyên đó.
Nhờ vậy việc sử dụng băng tần được hiệu quả hơn do các dịch vụ số liệu thường không liên tục. Một thuê bao sử dụng GPRS có thể đạt được tốc độ tối đa khoảng 8 x 14,4 kbps. Tuy nhiên đây là tốc độ đỉnh, nếu nhiều người sử dụng thì tốc độ sẽ giảm đi. Do có phần chuyển mạch gói nên GSM cần thêm các thành phần mạng mới là SGSN và GGSN. . Quá trình nâng cấp này có các bước:
• Triển khai thành phần GPRS: SGSN, GGSN, PCU.
• Nâng cấp HLR.
• Triển khai thành phần OMC G tha- m gia quản lý các thành phần mới
Trên thực tế như đã trình bày ở trên, mạng VinaPhone đã chính thức cung cấp dịch vụ GPRS vào đầu năm 2004. Chính vì thế đây là mọt thuận lợi trên con đường nâng cấp lên 3G.
Tiếp theo việc triển khai GPRS, có thêm một lựa chọn cho quá trình nâng cấp mạng là EDGE (Enhanced Data Rate for Global Evolution) nhằm tăng khả năng truyền số liệu trên lên 384 kbps để có thể cung cấp các dịch vụ điện tử, dịch vụ đinh vị trên bản đồ, dịch vụ truy cập thông tin dữ liệu, giải trí… Thuận lợi của việc triển khai EDGE là:
- Trước hết, EDGE không cần phải sử dụng băng tần mới.
- Dựa trên cơ sở hạ tầng sẵn có của triển khai GPRS, việc phát triển lên giai đoạn EDGE tiết kiệm được chi phí đầu tư. Do chỉ thay đổi kỹ thuật điều chế vô tuyến 8-PSK nên EDGE vẫn giữ nguyên cấu trúc mạng cũ mà chỉ cần nâng cấp phần mềm và các TRX có khả năng EDGE.
EDGE là con đường tiến hoá tới thế hệ thứ ba và cũng là một bổ trợ cho WCDMA. EDGE tăng cường được khả năng truyền sô liệu của mạng GSM/GPRS, hỗ trợ tốc độ số liệu lên tới 384kbps một tốc độ số liệu của – mạng thế hệ 3. Do đó EDGE sẽ tạo một bước đệm tiến tới mạng WCDMA.
Hiện tại, mạng VinaPhone đã triển khai công nghệ HSCSD và công nghệ GPRS vào năm 2004. Vấn đề đạt ra bây giờ là việc có thực hiện bước đệm EDGE không hay trực tiếp đưa thẳng mạng lên hệ thống 3G. Hiện nay trên mạng lưới VinaPhone, một số các thiết bị vô tuyến đã sẵn sàng đáp ứng EDGE.
Tuy nhiên, sự phản ứng của khách hàng đối với dịch vụ số liệu trên nền công nghệ chuyển mạch gói của GPRS (truy nhập Internet, Intranet, MMS, WAP, Game online...) sẽ là yếu tố quyết định con đường phát triển tiếp theo của hệ thống. Việc triển khai EDGE sẽ là một bước đệm để đi tới 3G khi nó đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng và của nhà cung cấp. Hoặc EDGE cũng sẽ
là một bước cản trên con đường đến 3G nếu nhu cầu thị trường đã đạt đến độ cần thiết. Tuy nhiên theo nhu cầu thực tại của mạng thì việc nâng cấp lên EDGE có lẽ là sẽ khả thi hơn.
Một điều đáng chú ý là, hiện tại hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ di động trong nước sử dụng công nghệ vô tuyến chuyển mạch gói GPRS để đáp ứng các yêu cầu trên của khách hàng. Nh ng do công nghệ GPRS là công nghệ vô tuyến ư chuyển mạch gói dựa trên công nghệ GSM, nên nó vẫn mang các tính năng của GSM, dùng các khe thời gian cho dịch vụ chuyển mạng gói nên để đạt được tốc độ truy cập cao phải sử dụng nhiều khe thời gian cho các dịch vụ, do vậy có thể gây nghẽn trong mạng. Giải pháp thực thụ là công nghệ 3G. Do vậy chuyển đổi từ 2G sang 3G là điều tất yếu của mạng điện thoại di động trong nước. 3G sẽ cung cấp các dịch vụ mới tới khách hàng, chủ yếu là truyền số liệu tốc độ cao, sử dụng internet băng thông rộng, nghe video, xem video.... Đánh giá từ góc độ thị tr ờng thì tiến trình quá độ từ các mạng 2.5 G trong nư ước sang 3G là không thể thực hiện một sớm một chiều do cơ sở hạ tầng Internet, cơ sở hạ tầng truyền dữ liệu và nhiều yếu tố khác nữa phải đ ợc triển khai đồng bộ với nhau để đáp ư ứng được các yêu cầu của 3G.
Với tài nguyên tần số 3G sẵn có, việc triển khai WCDMA trên nền hệ thống GSM là hoàn toàn phù hợp. Trên cơ sở của mạng lõi GPRS đã được phát triển, xây dựng hệ thống WCDMA về cơ bản là xây dựng phần cứng cho mạng truy nhập vô tuyến UTRAN gồm RNC và Node B. Một điều chắc chắn là WCDMA chưa thể triển khai tới tận các vùng xa, mà trước mắt sẽ tập trung phát triển ở một số thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng và TP Hồ Chí Minh. Khi đó, máy đầu cuối của khách hàng sẽ có khả năng tương thích giữa hai hệ thống GSM và WCDMA.
Từ những lý luận trên đây, lộ trình phát triển của mạng MobiFone từ GSM tiến lên thế hệ thứ ba WCDMA là hoàn toàn hợp lý và có cơ sở:
- Dựa trên nền tảng sẵn có về thị trường và cơ sở hạ tầng tương đối mạnh của hệ thống GSM, mạng GSM hoàn toàn hội tụ đủ điều kiện để tiến hoá lên các thế hệ thông tin di động 2,5G (GPRS/EDGE) và 3G (WCDMA) mà vẫn khai thác tối đa tài nguyên sẵn có của mạng lưới, tận dụng tối đa hiệu quả thiết bị đã đầu tư.
- Về máy đầu cuối, sử dụng các máy đầu cuối hai chế độ WCDMA/GSM, với GSM để tận dụng vùng phủ sóng và với WCDMA để sử dụng các tính năng dịch vụ mới MobiFone sẽ có thể - triển khai các dịch vụ băng rộng trên mạng GSM một cách trong suốt.
Nói chung sẽ có rất nhiều máy đầu cuối ra đời là sự kết hợp của các tiêu chuẩn công nghệ khác nhau nhằm mục đích như một cầu nối giữa công nghệ. Đây chính là một trong những yếu tố tăng độ trung bình của khách hàng đối với mạng lưới và tính cạnh tranh.
Hình 4.9 Lộ trình phát triển của VinaPhone
Như vậy, lộ trình từ GSM lên WCDMA theo công nghệ WCDMA tương đối rõ ràng đảm bảo sự kết hợp cùng tồn tại giữa mạng GSM hiện tại và mạng 3G đồng thời cũng tận được rất nhiều lợi thế của mạng GSM hiện có như lợi thế về số thuê bao đang có, thói quen của khách hàng về sử dụng các dịch vụ truy nhập Internet khi triển khai GPRS và lợi thế trong việc triển khai roaming quốc tế. Hiện nay số lượng thuê bao GSM ngày càng phát triển nhanh và chiếm thị phần rất lớn trong tổng số thuê bao di động, điều đó cho thấy khi lựa chọn lộ
trình đi lên WCDMA dựa trên WCDMA cũng sẽ tạo ra lợi thế trong việc triển khai roaming quốc tế. Ngoài ra, việc lựa chọn WCDMA còn một số lợi thế như sau:
- Hiệu quả sử dụng phổ tần rất cao.
- Cho phép sử dụng các máy đầu cuối công suất thấp.
- Cho phép cung cấp các ứng dụng khác nhau với các tốc độ truyền số liệu khác nhau.
Theo dự kiến, công nghệ EDGE sẽ được triển khai trong năm 2006 và UMTS sẽ bắt đầu trong năm 2007. Đây là một tương lai không xa nên việc quy hoạch mạng ngay lúc này là việc cần thực hiện.
4.2.3 Dự kiến cấu hình mạng
UMTS là mạng di động thế hệ thứ ba nhưng nó có khả năng hoạt động đồng thời với mạng thế hệ hai GSM. Chính vì thế, giải pháp 3G cho mạng VinaPhone là đồng quy hoạch.
Hình 4.10 Giải pháp UMTS cho mạng VinaPhone
Quá trình triển khai UMTS phần lớn đến từ yêu cầu cho các ứng dụng đa phương tiện như Internet, MMS, Video, … Trong khi đó số thuê bao di động tại Việt Nam tập trung chủ yếu tại các thành phố dân c đông đúc như ư Hà nội, Tp Hồ Chí Minh, và các thành phố lớn. Bên cạnh đó c ớc viễn thông tại nư ước ta vẫn trong giai đoạn cao hơn so với thu nhập bình quân đầu ng ời, do vậy ư nhu cầu về dịch truyền dữ liệu tại n ớc ta sẽ không cao, điều này có thể thấy ư dựa trên thống kê về lư ưu l ợng GPRS. Chính vì những lý do đó trong giai đoạn phát triển đầu tiên của mạng UMTS, chúng ta sẽ chỉ tập trung chính vào hai thành phố lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Sau đó trong năm thứ hai chúng ta có thể mở rộng dịch vụ UMTS tới các thành phố khác trong cả nước.
Do vậy, mà môi trường truyền sóng được xác định cho mạng UMTS là thành thị với mật độ dân cư cao. Tuy nhiên cũng cần chú ý rằng trong giai đoạn đầu của quá trình triển khai, số thuê bao có thể truy nhập mạng UMTS là không cao và mức độ sử dụng các ứng dụng không cao.
Đối với vùng ngoại ô và nông thôn Việt Nam trước mắt các nhà cung cấp dịch vụ trong nước cần phải mở rộng vùng phủ sóng GSM, nâng cao chất lượng dịch vụ mạng, chuẩn bị dần các điều kiện cần thiết cho quá trình chuyển đổi sang thế hệ 3 trong tương lai.
Ta có thể tham khảo bảng sau về số thuê bao tập trung ở khu vực Hà Nội và Hồ Chí Minh.
Hà Nội Hồ Chí Minh
Năm 2006 1 500 000 2 100 000
Năm 2007 2 000 000 2 600 000
Bảng 4.4 Dự đoán thuê bao cần phục vụ
Phân bố lưu lượng Mili-Erlang
Thoại 20
Lưu lượng đường lên
Internet 0.05
Email 0.08
MMS 0.05
Lưu lượng đường xuống
Internet 0.2
Email 0.15
MMS 0.05
Bảng 4.190
5 Mô hình phân bố lưu lượng cho mỗi thuê bao
Sau khi xác định được mô hình hỗn hợp lưu lượng và dịch vụ cho mạng, bước tiếp theo là xác định kích cỡ ô, và số trạm gốc cần thiết để phục vụ được lưu lượng trên. Có thể sử dụng các công thức đề cập ở phần trên, nhưng do có quá nhiều thông số cần được đề cập tới trong bước qui hoạch này, nên hầu hết bước này đều được thực hiện bằng các công cụ qui hoạch mạng khác nhau. Tuy nhiên, ở đây, ta có thể dự đoán cấu hình mạng một cách đơn giản tổng quan bằng cách tính số Erlang yêu cầu từ mạng UMTS so với số Erlang mà một nút B và RNC có thể đáp ứng để có thể đưa ra cấu hình tổng thể của mạng. Tất nhiên, tùy theo thiết bị mỗi hãng mà có các đặc tính khác nhau. Điều này phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ.
Thông tin di động thế hệ thứ 3 với những tính năng vượt trội hơn thế hệ 2G đã và sẽ trở thành mạng thông tin di động toàn cầu trong tương lai. Trong đó mạng UMTS đóng vai trò quan trọng, do nó khả năng đồng qui hoạch và
thực hiện roaming với các mạng thông tin di động GSM hiện hành trên toàn cầu. Do tính phức tạp của WCDMA nên qui hoạch mạng vô tuyến cho UMTS luôn là vấn đề cần được quan tâm. Chất lượng dịch vụ, lưu lượng , kích thước vùng phủ sóng và giá thành của mạng là do quá trình qui hoạch mạng quyết định. Khi mạng UMTS được qui hoạch tốt thì hiệu năng của mạng sẽ cao và chi phí triển khai mạng thấp nhất có thể. Ngược lại quá trình qui hoạch không tốt thì có thể dẫn tới hiện tượng khi số thuê bao trong mạng tăng dẫn tới các lỗ hổng trong vùng phủ sóng của WCDMA, hay vùng phủ cho các yêu cầu loại hình dịch vụ sẽ không được đảm bảo ..., chi phí để khắc phục các lỗi trên sẽ không nhỏ so với giá thành triển khai mạng. Do vậy mạng UMTS phải được qui hoạch một cách chính xác. Luận văn đã đề cập tới nguyên lý và các bước cho quá trình qui hoạch mạng vô tuyến cho UMTS. Để có thể thu được một mạng UMTS hoàn chỉnh cần phải xác định kích cỡ của các thành phần khác trong mạng, như số RNC, số truyền dẫn yêu cầu, số card sử lý số của nút B... Do vậy cần phải có các công cụ chính xác dùng để xác định các kích cỡ này. Do thời gian có hạn nên tôi đã không kịp tìm hiểu về các quá trình qui hoạch này, nhưng trong tương lai tôi tin rằng sẽ có các công cụ trợ giúp hữu ích cho các qui hoạch trên. Ngoài ra do tính phức tạp của giao diện vô tuyến WCDMA, mỗi khi mạng đã được đưa vào sử dụng, phải có các công cụ tối ưu hoá mạng tự động dựa vào các thông số thông kê đề có thể thu được mạng UMTS tốt. Tuy nhiên để có thể thu được một bức tranh tổng thể về mạng UMTS trong quá trình triển khai mạng, ta có thể sử dụng các thuật toán, và các qui trình qui hoạch mạng mà luận văn đã đề cập tới. Đây là những nguyên lý cố định cần phải được áp dụng trong quá trình qui hoạch mạng UMTS. Do mạng UMTS trong nước chưa được triển khai do vậy tôi chưa có điều kiện để xác định tính chính xác của đề tài, hy vọng khả năng thử nghiệm sẽ trong tương lai gần.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Qua quá trình thực hiện đồ án này cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS TS Nguyễn Đức Thuận, bản đồ án này đã tập trung trình bày những vấn đề cơ bản về thông tin di động, giới thiệu những đặc điểm cơ bản trong thông tin di động, lịch sử phát triển các hệ thống thông tin di động, các hệ thống thông tin di động hiện hành và dự báo xu thế phát triển của thông tin di động trong tương lai. Đồ án này cũng đã được đi sâu nghiên cứu các thông số cơ bản, các tiêu chuẩn, các thành phần của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 UMTS cùng sự đánh giá và so sánh với các hệ thống thế hệ trước nó. Từ đó tìm ra khả năng và giải pháp để triển khai hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 UMTS trên nền tảng cơ sở hạ tầng đã có ở Việt Nam.
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 UMTS là một hệ thống thông tin mới, bản thân tác giả đây là lần đầu tiên tiếp cận, hơn nữa trình độ còn nhiều hạn chế, do đó việc trình bày sẽ không tránh được những sai sót. Rất mong được sự cảm thông của các thầy và các cô giáo.
Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Đức Thuận là người đã hướng dẫn và dìu dắt em trong suốt thời gian vừa qua. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử Viễn thông đã nhiệt tình chỉ dạy.