CHƯƠNG III ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HSDPA VÀO MẠNG DI ĐỘNG
III.1 Ứng dụng công nghệ HSDPA vào mạng di động Mobifone
III.1.3 Phương án ứng dụng công nghệ HSDPA vào mạng WCDMA MobiFone
Công nghệ HSDPA phát triển trên nền mạng truy nhập vô tuyến 3G WCDMA với mục tiêu hỗ trợ các dịch vụ truyền số liệu đường xuống tốc độ cao cho các thuê bao 3G WCDMA. Do đó, VMS đang chuẩn bị cơ sở hạ tầng mạng truy nhập vô tuyến WCDMA, và có thể nâng cấp lên HSDPA ở một số vùng dịch vụ trọng điểm mang tính chiến lược nhằm tăng doanh thu và khả năng cạnh tranh nhờ tính hấp dẫn của các dịch vụ mới.
Việc triển khai thương mại công nghệ thông tin di động HSDPA của VMS dựa trên các yếu tố sau cơ bản sau:
- Sản phẩm thiết bị đầu cuối hỗ trợ HSDPA đã rất phong phú, giá thành hạ.
- Đảm bảo kết nối liên mạng và tương thích ngược đối với hệ thống hiện có.
- Công nghệ có khả năng cung cấp các dịch vụ mới, hấp dẫn khách hàng và tạo ưu thế cạnh tranh trên thị trường thông tin di động;
- Nhu cầu sử dụng của khách hàng là đủ lớn, đảm bảo doanh thu.
Trong điều kiện hiện nay, cấu trúc mạng 4G chưa rõ ràng. Các công nghệ mạng 4G, các hệ thống tiêu chuẩn vẫn đang được nhiều tổ chức nghiên cứu và chưa có sự thống nhất. Do vậy, công nghệ mạng HSDPA được xem như một giải pháp quá độ phù hợp nhất hiện nay đối với các nhà khai thác.
III.1.3.1 Các bước chuẩn bị cho triển khai 3G WCDMA mạng Mobifone Kết hợp với những tính toán đánh giá về kinh tế kỹ thuật, các bước chuyển đổi cho các nhà khai thác GSM là triển khai mạng lõi dữ liệu gói GPRS rồi mới đến WCDMA, HSDPA sẽ là phương án phù hợp nhất với một điều kiện duy nhất là mạng lõi IP của GPRS phải được sử dụng làm cơ sở cho mạng lõi của mạng 3G WCDMA.
Theo định hướng phát triển mạng thông tin di động như trên, mạng Mobifone đến thời điểm hiện tại đã triển khai:
- Nâng cấp hệ thống GPRS đảm bảo dung lượng dữ liệu:
Đến thời điểm triển khai dịch vụ 3G, dung lượng hệ thống GPRS đạt 8.000k, được chia thành 17 node SGSN và 04 node GGSN tại các trung tâm khu vực, đảm bảo dung lượng mạng lõi dữ liệu cho các thuê bao 2,5G và 3G đến 2011.
- Đầu tư mạng IP backbone cho truyền dẫn GPRS và mạng lõi softswich:
Mạng IP backbone của VMS hiện tại đạt năng lực xử lý 200 Gbps, hỗ trợ các chuẩn truyền dẫn FE/GE, STM-16, STM 4, STM- -1 và E1, được phân bố trên 10 node khắp cả nước. Thêm nữa, VMS sẽ lựa chọn mặt phẳng truyền dẫn của công ty Viễn thông liên tỉnh làm mặt phẳng B, là mặt phẳng dự phòng cho hệ thống IP backbone của VMS (được gọi là mặt phẳng A).
- Nâng cấp mạng vô tuyến hỗ trợ công nghệ EDGE cho toàn mạng Mobifone:
Các trạm BTS, BSC, GPRS trên mạng đã được nâng cấp để đáp ứng cho EDGE với tốc độ lý thuyết lên đến 384 Kb/s.
- Hiện tại toàn bộ mạng vô tuyến được cài đặt cố định 01 khe thời gian (TS) và 03 khe thời gian linh động ( bình thường được ấn định cho EDGE, khi có nghẽn kênh thoại sẽ được ưu tiên phục vụ cho thoại trước) để phục vụ cho EDGE.
- Qua đo đạc chất lượng EDGE tại các thành phố chính, tốc đô data đạt 50 kb/s vào giờ cao điểm và đạt gần 100 kb/s vào giờ thường.
Để chuẩn bị cho triển khai mạng 3G, VMS đang chuẩn bị phát triển mạng lõi tương thích với mạng truy nhập 3G WCDMA. Đến thời điểm triển khai mạng 3G, VMS đã có 17 MSC công nghệ softswitch với 40 MGW phục vụ cho việc kết nối với hệ thống điều khiển trạm gốc của 3G là RAN và của 2G là BSC. Để sẵn sàng cho triển khai HSDPA và hướng tới mạng toàn IP (hỗ trợ Iu over IP), VMS lựa chọn chuẩn công nghệ theo release 5 của 3GPP.
Hệ thống MSC softswitch này sẵn sàng cho việc nâng cấp để kết nối với mạng IMS trong tương lai.
Các HLR hiện tại của VMS cũng đã được nâng cấp đảm bảo quản lý thuê bao 3G cũng như 2G cùng lúc.
VMS sẽ triển khai mạng công nghệ HSDPA cùng lúc với phủ sóng 3G WCDMA. Cụ thể việc chuẩn bị cho mạng truy nhập 3G với công nghệ HSDPA sẽ được trình bày ở phần dưới đây.
III.1.3.2 Phương án triển khai mạng truy nhập WCDMA áp dụng công nghệ HSDPA tại mạng Mobifone
Tại thời điểm chính thức cung cấp dịch vụ, những địa điểm được lựa chọn phủ sóng 3G/HSDPA là 6 thành phố: Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Huế, thành phố Đà nẵng, thành phố Cần thơ và thành phố Hải Phòng để xây dựng quy mô và phương án triển khai, vì các lý do sau:
- Đây là 6 thành phố lớn nhất và có tiềm năng nhất Việt nam, có mật độ tập trung dân cư cao, thu nhập bình quân/đầu người cao nhất cả nước, và lưu lượng cuộc gọi hiện tại của 5 thành phố chiếm tới 55,2% trên tổng số 64 tỉnh.
- 6 thành phố là Trung tâm tại 5 vùng trọng điểm của Việt nam, là thủ đô, thành phố trọng điểm tại khu vực miền đông Nam bộ, miền Trung, miền Tây nam bộ, và đông Bắc miền bắc tương ứng với 5 Trung tâm Thông tin Di động khu vực của mạng VMS Mobifone. Các thành phố - này chiếm đến trên 55% tổng lưu lượng toàn mạng.
- Triển khai HSDPA đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ dữ liệu tốc độ trên mạng MobiFone tại các thành phố trọng điểm.
a) Các cơ sở cho việc tính toán triển khai mạng HSDPA:
Căn cứ vào dự báo về số lượng thuê bao 3G phát triển, số lượng thuê bao tại 6 thành phố Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Huế, Cần Thơ và Hải Phòng được chia thành 4 hình thái phủ sóng : vùng mật độ dân cư đô thị dày đặc (dense urban) ; vùng đô thị (urban) ; vùng đô thị ngoại vi (sub urban) và vùng nông thôn ngoại thành (rural)
Phân vùng hình thái phủ sóng cho các thành phố như sau : Bảng 3.4. Phân vùng hình thái phủ sóng
Thành phố Dense
urban Urban Suburban Rural
Hà Nội và HCM 50% 25% 15% 10%
Đà Nẵng, Huế, Cần
Thơ và Hải Phòng 0% 50% 30% 20%
Với giả thiết là chỉ Hà Nội và Hồ Chí Minh là nơi có hình thái mật độ dân cư dày đặc (dense urban), với các khu đô thị và Trung tâm thương mại, có số lượng nhà cao tầng liền kề nhau nhiều, các thành phố khác chỉ có 3 hình thái dân cư như bảng trên.
Theo kinh nghiệm triển khai mạng 3G của một số nhà khai thác lớn trên thế giới, những năm đầu triển khai, thực tế sẽ có khoảng 6% số thuê bao di động mạng 2G hiện tại chuyển sang sử dụng các dịch vụ của mạng 3G. Căn cứ vào dự đoán số lượng thuê bao 3G trong những năm tới, căn cứ vào lưu lượng hiện tại của 6 thành phố, chiếm đến 55% tổng lưu lượng toàn mạng, số lượng thuê bao sử dụng HSDPA dự báo chiếm khoảng 50% đến 60% tổng số thuê bao 3G tùy thành phố.
Bảng 3.5. Tỷ lệ thuê bao 3G và HSDPA dự kiến Thứ tự Tên thành phố Dự báo tỷ lệ thuê
bao sử dụng 3G
Dự báo tỷ lệ thuê bao sử dụng HSDPA
1 Hà Nội 18% 10%
2 TP. Hồ Chí Minh 46% 26%
3 TP. Đà Nẵng 9% 4%
4 TP. Huế 9% 4%
5 TP. Cần Thơ 9% 4%
6 TP. Hải Phòng 9% 4%
100% 58%
Tổng cộng
* Vùng phủ sóng yêu cầu:
- Trên cơ sở nghiên cứu bản đồ số, bao gồm phân bố dân cư, phân chia vùng dense urban, urban, suburband và rural.
- Bốn hình thái môi trường phủ sóng được định nghĩa như trên để phục vụ cho thiết kế, vùng phủ sóng yêu cầu cho mỗi thành phố được ước lượng như sau:
Bảng 3.6. Diện tích phủ sóng
Thứ tự Tên thành phố Vùng phủ sóng yêu cầu
Dense urban Urban Suburband Rural
1 Hà Nội 6% 19% 49% 26%
2 Hồ Chí Minh 22% 10% 47% 21%
3 Đà Nẵng 0% 22% 70% 7%
4 Huế 0% 8% 41% 52%
5 Cần thơ 0% 10% 20% 70%
6 Hải Phòng 0% 17% 41% 42%
* Kế hoạch phủ sóng WCDMA Phủ sóng liên tục các dịch vụ
- Có 6 loại dịch vụ cần được tính toán trong thiết kế, đó là dịch vụ thoại (AMR 12.2), Video call service (CS64), data service (PS64, PS128, PS384, HSDPA). Vùng phủ dịch vụ liên tục là dịch vụ tối thiểu cần được cung cấp trong 1 môi trường phủ sóng.
- Yêu cầu dịch vụ là khác nhau cho mỗi môi trường phủ sóng ( Dense uraban, urban, suburban, rural)
- Vùng phủ cho vùng DU có yêu cầu cao nhất, tiếp đến là U, SU, và RU.
Vì vậy phủ sóng dịch vụ liên tục là khác nhau cho mỗi hình thái môi trường.
- Bảng liệt kê vùng phủ liên tục được sử dụng cho thiết kế mạng.
Bảng 3.7. Vùng phủ sóng liên tục theo dịch vụ
Hình thái môi trường (Morphology)
Phủ sóng dịch vụ liên tục
Uplink Downlink
Dense urban PS128/HSDPA PS384/HSDPA
Urban PS128 PS384
Suburban PS64 PS128
Rural PS64/AMR12.2 PS64/AMR12.2
Khả năng phủ sóng
- Độ dự trữ fading tương ứng với sự thay đổi mức tín hiệu gây ra bởi ảnh hưởng của môi trường truyền sóng như nhà cao tầng, đồi núi…độ dự trữ fading đủ cần được xét đến để bảo đảm vùng phủ mong muốn trong vùng phủ của cell.
- Vùng phủ mong muốn được sử dụng trong thiết kế mạng như sau:
Bảng 3.8. Vùng phủ sóng mong muốn
* Dự báo vùng phủ của site
- Mobifone sẽ sử dụng các node B có các đặc tính sau để lắp đặt cho 6 thành phố:
+ Anten sector có búp sóng tính hướng cao, đảm bảo phủ sóng sâu và rộng;
+ Giảm can nhiễu;
+ Dễ thiết kế thông số và kiểm soát vùng phủ.
- Bảng kết quả tính toán bán kính cell và vùng phủ của site Bảng 3.9. Bán kính vùng phủ theo node B tiêu chuẩn
Dense
urband Urban Suburban Rural
Bán kính cell (km) 0.35 1.01 3.18 5.4
Vùng phủ của site (km2) 0.24 1.99 19.7 56
* Giả thiết mô hình lưu lượng
Trên cơ sở kinh nghiệm của VMS về lưu lượng mạng hiện tại, giả thiết sau về mô hình lưu lượng. Bảng dưới đây chỉ ra trung bình giờ bận của voice, data cho 1 thuê bao khi sử dụng các dịch vụ chính của mạng 3G như sau :
• Tổng lưu lượng traffic cho 1 thuê bao là 1456 kbit UL và 2208 kbit DL
Bảng 3.10. Bảng lưu lượng traffic theo dịch vụ
Service Type
Typical service
RAB Type (UL:DL)
Penetration Rate
Bearer Rate
UL (kbps)
Bearer Rate
DL (kbps)
Intensity (mErl)
UL Vol.
(kbit) DL Vol.
(kbit)
CS Voice DCH:DCH 100% 12.2 12.2 25.0 - -
CS Video
telephony DCH:DCH 100% 64 64 2.0 - -
PS E-mail DCH:DCH 100% 64 64 - 96 384
PS Audio/video
DCH:DCH 100% 64 128 - 80 320
PS video
streaming DCH:DCH 100% 64 384 - 80 320
PS Mobile office Internet
/e-commerce DCH:HSDPA 20% 64 500 - 100 600
Trên cơ sở các giả thiết và yêu cầu ở trên, thông lượng cho mỗi hình thái môi trường được dự kiến như sau:
Bảng 3.11. Bảng thông lượng cho mỗi nodeB
Dense urband Urban Suburban Rural
Iub (Mbps) 3.34 2.91 1.92 2.77
* Các chỉ số chất lượng của mạng 3G cần đạt được:
Bảng 3.12. Chỉ tiêu chất lượng
Domain KPIs Value
Accessibility
CS Call Setup Success Rate > 98%
Average duration of CS call establishment < 1.4 s
PS Call Setup Success Rate > 98%
Average duration of PS call establishment < 1.6 s Retainability
CS Voice Call Drop Rate < 0.5%
CS Video Call Drop Rate < 0.5%
Volume of PS DL transfer before drop > 23.1 MB Volume of HSDPA DL transfer before drop > 34.9 MB
Throughput HSDPA Cell Throughput > 1594 kbit/s
b) Các kết quả tính toán thiết kế
Số lượng node B với công nghệ HSDPA yêu cầu cho mỗi thành phố được tính toán trên cơ sở phương pháp luận sau:
- Dự báo cho từng hình thái môi trường phủ sóng.
- Dự báo số lượng thuê bao lớn nhất và băng thông cho HSDPA của 1 site cho 1 hình thái môi trường phủ sóng.
- Trên cơ sở vùng phủ sóng của site và bán kính của cell, số lượng site tối thiểu cần lắp đặt được dự báo, đảm bảo băng thông yêu cầu.
- Trên cơ sở bảng số lượng thuê bao cho 1 site, số site cần thiết hỗ trợ cho số lượng thuê bao theo phát triển sẽ được dự báo.
- Tính toán tỷ lệ số lượng site node B với công nghệ HSDPA cho từng thành phố như sau:
Bảng 3.13. Tỷ lệ nodeB phân bổ cho mỗi tỉnh
Thành phố
Dense
urband Urban Suburban Rural Tổng cộng
Hà nội 10% 8% 5% 3% 25%
Hồ Chí Minh 14% 11% 7% 4% 35%
Đà Nẵng 7% 2% 1% 10%
Huế 7% 2% 1% 10%
Cần Thơ 7% 2% 1% 10%
Hải phòng 7% 2% 1% 10%
Tổng cộng: 100%