QUY HOẠCH MẠNG VƠ TUYẾN

3.1.1 Nguyên lý chung

Quá trình quy hoạch mạng vơ tuyến đƣợc tiến hành trên cơ sở yêu cầu của các thơng số đƣợc thiết lập và là cơng việc phức tạp nhất trong việc quy hoạch mạng. Cơng việc quy hoạch mạng vơ tuyến bao gồm: định cỡ mạng, quy hoạch lƣu lƣợng & vùng phủ chi tiết và tối ƣu mạng. Quá trình quy hoạch và triển khai mạng đƣợc chỉ ra trong hình vẽ 3-1.

Trong pha quy hoạch ban đầu (định cỡ mạng) cung cấp một sự đánh giá ban đầu nhanh nhất về kích cỡ của mạng và dung lƣợng của các thành phần. Định cỡ mạng phải thực hiện đƣợc các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung lƣợng và chất lƣợng dịch vụ. Trong pha quy hoạch chi tiết, mật độ site đã định cỡ đƣợc xử lý trên bản đồ số để giới hạn về mặt vật lý các thơng số của mạng. Ngồi ra việc tối ƣu cĩ thể đƣợc thực hiện bằng cách điều khiển nhiễu dƣới dạng anten phù hợp, cấu hình site, sự chọn lựa vị trí, hay đặt nghiêng anten. Hơn nữa, các chỉ tiêu của mạng cĩ thể tiến đến gần hơn các mục tiêu yêu cầu bằng cách sử dụng bộ khuếch đại MHA (mast head amplifier) hay các các loại phân tập.

Khi mạng đi vào hoạt động, cĩ thể quan sát hiệu suất của hệ thống qua việc đo đạc các thơng số và kết quả các thơng số đo đƣợc sẽ sử để hiển thị và tối ƣu hĩa mạng. Quá trình quy hoạch và tối ƣu hĩa mạng cĩ thể thực hiện một cách tự động bằng cách sử dụng các cơng cụ thơng minh và các phần tử mạng. Thơng thƣờng trong giai đoạn triển khai mạng ta thấy khơng thể tối ƣu hệ thống nhƣ lúc quy hoạch mạng. Cĩ rất nhiều nguyên nhân buộc phải thay đổi quy hoạch: khơng thể đặt Node-B đúng vị trí, nảy sinh các vấn đề về vùng phủ và chất lƣợng kết nối và tối ƣu… Cuối cùng cần phản hồi kết quả thống kê và đo đạc đƣợc trong quá trình khai thác mạng lien quan đến điều chỉnh quy hoạch, mở rộng vùng phủ, dung lƣợng và nhu cầu dịch vụ trên cơ sở thực tế cho nhĩm kỹ thuật chịu trách nhiệm thiết kế

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

CÁC CƠNG VIỆC QUY HOẠCH

- Quy hoạch vùng phủ vơ tuyến - Quy hoạch dung lượng vơ tuyến - Định cỡ RNC và xác định các vị trí đặt - Quy hoạch mạng truyền dẫn truy nhập - Quy hoạch mạng truyền dẫn đường trục

ĐẦU VÀO

- Dự báo số thuê bao tại các khu vực - Dự báo sử dụng trên kiểu lưu lượng - Các vùng cần phủ

- Kiểu vùng phủ - Các chỉ tiêu chất lượng

CÁC CƠNG VIỆC TRIỂN KHAI

- Triển khai Node-B, RNC - Kết nối Node-B & RNC - Triển khai mạng lõi

- Kết nối mạng truy nhập - mạng lõi - Kiểm tra đầu cuối - đầu cuối - Tối ưu hĩa

- Khai thác và đo đạc hiệu năng

Hình 3-1 Quá trình quy hoạch và triển khai mạng WCDMA

3.1.2 Một số đặc điểm cần lƣu ý trong quy hoạch mạng

3.1.2.1 Dự báo

Dự báo là bƣớc đầu tiên và quan trọng trong quá trình quy hoạch và triển khai thành cơng một hệ thống thơng tin di động. Tùy theo việc quy hoạch mạng là mới hay phát triển từ nền tảng mạng hiện cĩ mà dự báo nhu cầu dịch vụ cĩ thể thực hiện khác nhau. Dự báo bao gồm:

- Dự báo nhu cầu dịch vụ/thuê bao:

Mục tiêu chính của dự báo thuê bao là đánh giá tổng số thuê bao trong thị trƣờng cần phục vụ. Đối với mạng WCDMA cĩ khả năng cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau cho từng đối tƣợng khác nhau nên cần tiến hành theo từng kiểu thuê bao. Dự báo cĩ thể chia thành các bƣớc sau:

+ Xác định mục tiêu dự báo: gồm các mục tiêu nhƣ nhu cầu dân cƣ, nhu cầu cơ quan, vùng mục tiêu (tỉnh/thành phố hay tồn quốc), khuơng khổ dự báo (5năm, 10 năm , 15 năm…)

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

+ Xác định số liệu cần thu thập: Mật độ điện thoại, điều tra dân số, điều tra về doanh nghiệp, mức thu nhập, tốc độ tăng trƣởng, quy hoạch phát triển tỉnh/thành phố.

+ Phân tích xu hƣớng của nhu cầu: xu hƣớng phát triển của nhu cầu đối với các dịch vụ phân tích theo các quan điểm: mật độ điện thoại, các đặc điểm riêng của vùng và so sánh với các quốc giá khác..

+ Phƣơng pháp dự báo: cĩ thể thực hiện theo một phƣơng pháp hoặc kết hợp các phƣơng pháp. Thơng thƣờng cĩ 02 phƣơng pháp là: dự báo theo chuỗi thời gian và theo mơ hình hĩa.

- Dự báo lƣu lƣợng:

Dự báo lƣu lƣợng là bƣớc đầu tiên cần thực hiện trong quá trình quy hoạch mạng. Dự báo lƣu lƣợng cĩ thể dựa trên cơ sở xu thế của các mạng di động khác đã đƣợc khai thác. Dự báo lƣu lƣợng bao gồm dự báo sử dụng lƣu lƣợng voice và data.

- Dự phịng cho tƣơng lai:

Trong thực tế cho thấy sự phát triển nhanh của thuê bao và các dịch vụ mới khiến các nhà khai thác mạng luơn phải đối mặt với các khĩ khăn khơng nhỏ. Do đo việc quy hoạch cho tƣơng lai là rất cần thiết và rất quan trọng để tránh việc mở rộng thƣờng xuyên, bởi vì dự phịng cho phép cung cấp lƣu lƣợng bổ sung trong trƣờng hợp thuê bao tăng trƣởng nĩng hay sự đột biến về lƣu lƣợng tại một thời điểm.

3.1.2.2 Quy hoạch vùng phủ vơ tuyến

Nhiệm vụ chính của phấn tích vùng phủ là làm thế nào để xác định đƣợc: nơi nào cần phủ sĩng, kiểu phủ sĩng mỗi vùng. Thơng thƣờng ta cần phủ sĩng trƣớc hết các khu vực quan trọng: Các khu thƣơng mại, khu cơng nghiệp, vùng cĩ mật độ dân cƣ cao. Vì thế cần hiểu rõ mật độ dân cƣ, phân biệt ranh giới các vùng: thành phố, ngoại ơ, nơng thơn, khu thƣơng mại, khu cơng nghiệp, nhà ở…

Đối với hệ thống thơng tin di động 3G ngồi các tiêu chí trên, ta cần phải xét đến: các loại dịch vụ cần cung cấp ở vùng đang xét và vùng phủ sĩng hiệu dụng của cell sẽ chịu ảnh hƣởng của tốc độ số liệu.

Sau khi đã nắm đƣợc yêu cầu vùng phủ, tiếp theo ta tiến hành quy hoạch vùng phủ thơng qua xem xét các yếu tố sau: Lựa chọn mơ hình truyền sĩng, tính quỹ

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

đƣờng truyền, quy hoạch vị trí cell. Trong đĩ quy hoạch vị trí cell là bƣớc quan trọng trong việc quy hoạch hệ thống WCDMA bởi vì nĩ sẽ đảm bảo mỗi trạm thu phát xây dựng sẽ đáp ứng đƣợc các tiêu chí chất lƣợng đề ra, tránh việc xây dựng ở các vị trí khơng đảm bảo.

3.1.2.3 Nhiễu từ nhiều nhà khai thác khác

Trong mơi trƣờng cĩ nhiều mạng UMTS hoạt động với các tần số gần nhau, tín hiệu cĩ thể gây nhiễu lẫn nhau làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng, vùng phủ và dung lƣợng mạng. Nhiễu này đƣợc gọi là nhiễu kênh lân cận và để tránh nhiễu cĩ thể sử dụng các biện pháp sau:

- Đặt anten Node-B lý tƣởng: - Giảm độ nhạy máy thu

- Điều chỉnh khoảng cách giữa các sĩng mang. - Chuyển giao gữa các tần số.

3.2. QUY HOẠCH ĐỊNH CỠ MẠNG

Định cỡ mạng vơ tuyến WCDMA là một quá trình quy hoạch ban đầu nhờ đĩ mà cấu hình của mạng và quy mơ các thiết bị mạng đƣợc tính tốn dựa vào các yêu cầu của nhà khai thác.

Các yêu cầu của nhà khai thác liên quan đến các đặc điểm sau: - Vùng phủ:

+ Vùng phủ sĩng.

+ Thơng tin về loại vùng phủ sĩng. + Điều kiện truyền sĩng.

- Dung lƣợng: + Phổ sẵn cĩ.

+ Dự đốn sự tăng trƣởng số thuê bao. + Thơng tin mật độ lƣu lƣợng.

- Chất lƣợng dịch vụ (QoS):

+ Xác suất vị trí các vùng (khả năng phủ sĩng). + Xác suất nghẽn.

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

+ Thơng lƣợng ngƣời sử dụng đầu cuối.

Mục tiêu của pha định cỡ mạng là tính tốn mật độ site và cấu hình site yêu cầu cho các vùng phủ quan tâm. Trong đĩ bao gồm các bƣớc cụ thể sau:

3.2.1 Tính tốn vùng phủ sĩng

Trên cơ sở phân tích vùng phủ sĩng, tính tốn quỹ đƣờng truyền theo hƣớng Uplink hoặc downlink, ta tính bán kính cell vùng phủ sĩng theo mơ hình sau:

Tính suy hao truyền sĩng cho phép

(MAPL) Thơng số đầu vào

Bán kính vùng phủ R yêu cầu thoe các mơ

hình truyền sĩng

Hình 3-2 Quá trình tính bán kính vùng phủ sĩng

3.2.1.1 Phân tích vùng phủ

Quá trình phân tích vùng phủ vơ tuyến là thực hiện khảo sát các địa điểm cần phủ sĩng và kiểu vùng phủ cần cung cấp cho các địa điểm này. Các loại vùng phủ thơng thƣờng đƣợc xét nhƣ: các vùng thƣơng mại-du lịch, các vùng dân số cĩ mật độ dân số cao và các đƣờng cao tốc chính. Do vậy cần phải cĩ các thơng tin về các vùng cần phủ sĩng. Các thơng tin cĩ thể dựa trên bản đồ, các số liệu thống kê, dự báo nhƣ: mật độ dân cƣ (thành phố, ngoại ơ, nơng thơn), khu thƣơng mại-du lịch, khu cơng nghiệp…

Mục đích của quá trình khảo sát này bao gồm:

- Để đảm bảo cung cấp một dung lƣợng phù hợp cho các vùng này

- Biết đƣợc đặc điểm truyền sĩng của vùng để xác định mơi trƣờng truyền sĩng vì mỗi mơi trƣờng sẽ cĩ tác động trực tiếp đến mơ hình truyền sĩng.

Các thơng tin về vùng phủ sẽ đƣợc dùng để chuẩn bị bƣớc quy hoạch vùng phủ ban đầu. Thơng thƣờng quy hoạch vùng phủ sĩng WCDMA thƣờng quan tâm đến các loại hình phủ sĩng sau:

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3-1 Các loại hình phủ sĩng phổ biến Vùng phủ sĩng Đặc điểm Dense urban (Đơ thị đơng đúc)

Thơng thƣờng đây là khu vực đơng dân cƣ với nhiều nhà cao tầng, là khu trung tâm với văn phịng và các trung tâm mua sắm, giải trí, nhà ga…

Urban (Đơ thị) Thơng thƣờng đây là các khu vực đƣờng phố và cây xanh xen kẽ một vài tịa nhà cao tầng, các tịa nhà cao tầng cách xa nhau Sub Urban (Ngoại

ơ)

Khu ngoại ơ với các nhà vƣờn và cơng viên, khu nghỉ dƣỡng…

Rural (nơng thơn) Khu vực nơng thơn

Một yếu tố nữa cũng ảnh hƣởng đến vùng phủ sĩng là xác định vùng phủ theo dịch vụ. Nhƣ đã biết hệ thống WCDMA là hệ thống đa truy nhập dịch vụ với cấu trúc đa kênh cĩ thể sử dụng đƣợc nhiều dịch vụ. Một số dịch vụ chính thƣờng dùng trong hệ thống truy nhập WCDMA:

Bảng 3-2 Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA

Ứng với mỗi loại hình dịch vụ sẽ cĩ bán kính phục vụ tƣơng ứng phụ thuộc vào mã trải phổ, cơng suất phát cực đại và chất lƣợng dịch vụ yêu cầu. Tùy theo mỗi khu vực và dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ thì sẽ cĩ các bán kính phục vụ khác nhau, chẳng hạn nhƣ hình dƣới đây sẽ mơ tả bán kính tối đã của các loại dịch vụ (ứng trƣờng hợp dịch vụ sử dụng liên tục)

Kiểu kênh Dịch vụ hỗ trợ

CS 12.2K Voice

CS 64K Video Phone

PS 64K Email, Web

PS 384K Email, Web ,Video Streaming, Mobil TV

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3-3 Vùng phủ sĩng của cell theo các loại dịch vụ khác nhau.

Từ các yêu cầu về vùng phủ theo nhu cầu dịch vụ và kiểu vùng phủ, vấn đề tiếp theo trong việc định cỡ mạng là tính quỹ đƣờng truyền vơ tuyến. Quỹ đƣờng truyền vơ tuyến đặc trƣng cho từng loại dịch vụ, tức là mỗi loại dịch vụ yêu cầu một quỹ đƣờng truyền nhất định đảm bảo đáp ứng các yêu cầu đặt ra.

3.2.1.2 Tính tốn quỹ đường truyền vơ tuyến.

Cũng giống nhƣ các hệ thống thơng tin di động tế bào khác, quỹ đƣờng truyền trong hệ thống WCDMA dùng để tính tốn suy hao đƣờng truyền cho phép lớn nhất để tính tốn vùng phủ (tính bán kính cell) của một trạm gốc và trạm di động. Các thành phần để tính suy hao cho phép lớn nhất của tín hiệu từ trạm phát đến trạm thu gọi là quỹ đƣờng truyền. Quỹ đƣờng truyền tổng quát cho cả đƣờng lên và đƣờng xuống bao gồm các thành phần sau:

(a) Cơng suất máy phát (dBm):

(a1) Cơng suất máy phát trung bình trên một kênh lưu lượng (dBm): là giá trị trung bình của cơng suất phát tổng trên một chu trình truyền dẫn với cơng suất phát cực đại lúc bắt đầu phát.

(a2) Cơng suất máy phát cực đại trên một kênh lưu lượng (dBm): cơng suất tổng cộng tại đầu ra của máy phát cho một kênh lƣu lƣợng đơn.

(a3) Cơng suất máy phát tổng cộng cực đại (dBm): tổng cơng suất phát cực đại của tất cả các kênh.

(b) Tổn hao do ghép, giắc cắm và do cáp(máy phát) (dB): suy hao tổng cộng của tất cả các thành phần của hệ thống truyền dẫn giữa đầu ra của máy phát và đầu vào anten.

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

(c) Tăng ích anten phát (dBi): tăng ích cực đại của anten phát trong mặt phẳng ngang (xác định theo dB so với một vật phát xạ đẳng hƣớng).

(d) EIRP của máy phát (dBm):

(d1) EIRP của máy phát trên một kênh lưu lượng (dBm): tổng cơng suất đầu ra máy phát cho một kênh (dBm), các suy hao do hệ thống truyền dẫn (-dB) và tăng ích anten máy phát (dBi) theo hƣớng bức xạ cực đại.

(d2). EIRP của máy phát: tổng của cơng suất máy phát của tất cả các kênh (dBm), các suy hao do hệ thống truyền dẫn (-dB), và tăng ích anten phát (dBi).

(e). Tăng ích anten thu (dBi): tăng ích tối đa của anten thu trong mặt phẳng ngang; nĩ đƣợc xác định theo dB so với một vật phát xạ đẳng hƣớng.

(f). Tổn hao do bộ chia, đầu nối và do cáp (Máy thu) (dB): bao gồm các tổn hao của tất cả các thành phần trong hệ thống truyền dẫn giữa đầu ra của anten thu và đầu vào của máy thu .

(g). Hệ số tạp âm máy thu (dB): hệ số tạp âm của hệ thống thu tại đầu vào máy thu.

(h) (H). Mật độ tạo âm nhiệt, N0(dBm/Hz): cơng suất tạp âm trên một Hz tại đầu vào máy thu. Lƣu ý rằng (h) là đơn vị logarit cịn (H) là theo đơn vị tuyến tính.

(i) (I). Mật độ nhiễu máy thu I0 (dBm/Hz): cơng suất nhiễu trên một Hz tại đầu vào máy thu. Nĩ tƣơng ứng với tỷ số cơng suất nhiễu trong dải trên độ rộng băng tần. Lƣu ý (i) là theo đơn vị logarit và (I) theo đơn vị tuyến tính. Mật độ nhiễu máy thu I0 đối với đƣờng xuống là cơng suất nhiễu trên một Hz tại máy thu MS ở biên giới vùng phủ sĩng, trong một cell phía trong.

(j) Mật độ tạp âm nhiễu hiệu dụng tổng cộng (dBm/Hz): tổng logarit của mật độ tạp âm máy thu và hệ số tạp âm máy thu cộng số học với mật độ nhiễu máy thu.

(k). Tốc độ thơng tin (10log10(Rb)) (dBHz): tốc độ bit của kênh theo (dBHz); việc lựa chọn Rb phải phù hợp với các giả thiết Eb.

(l) Tỷ số Eb/(N0+I0) yêu cầu (dB): tỷ số giữa năng lƣợng thu đƣợc của một bít thơng tin trên mật độ cơng suất nhiễu và tạp âm hiệu dụng cần thiết để thoả mãn đƣợc các mục tiêu về chất lƣợng.

Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

(m). Độ nhạy máy thu (j+k+l) (dBm): mức tín hiệu cần đạt đƣợc tại đầu vào máy thu để cĩ đƣợc tỷ số Eb/(N0+I0) yêu cầu.

(n) Độ lợi/ Suy hao chuyển giao (dB): độ lợi/suy hao (†) do việc chuyển giao để duy trì độ tin cậy cụ thể tại biên giới cell.

(o) Tăng ích (độ lợi) phân tập (dB): tăng ích hiệu dụng đạt đƣợc nhờ sử dụng các kỹ thuật phân tập. Nếu tăng ích phân tập đã đƣợc gộp trong Eb/(N0+I0), thì nĩ sẽ khơng đƣợc đƣa thêm ở đây.

(o’) Các tăng ích khác (dB): các tăng ích phụ, ví dụ nhƣ đa truy nhập phân tập theo khơng gian cĩ thể tạo thêm tăng ích anten.

(p) Độ dự trữ phadinh chuẩn Log (dB): đƣợc xác đinh tại biên giới cell đối với các cell riêng lẻ ứng với độ dự trữ yêu cầu để cung cập xác suất phủ sĩng xác định trên các cell riêng lẻ.

(q). Suy hao đường truyền tối đa (dB): suy hao tối đa để cho phép để máy thu cĩ thể thu đƣợc tín hiệu từ máy phát tại biên giới cell:

Suy hao tối đa = d1–m+(e-f)+o+o‟+n-p

(r). Bán kính tối đa, Rmax (km): đƣợc tính tốn cho mỗi hồn cảnh triển khai, nĩ đƣợc xác định bằng bán kính ứng với suy hao tối đa.

Trong WCDMA, cĩ một số các thơng số đặc biệt trong quỹ đƣờng truyền mà khơng đƣợc sử dụng trong hệ thống truy nhập vơ tuyến của GSM, đĩ là:

- Độ dự trữ nhiễu: Độ dữ trữ nhiễu là một hàm số của tổng cộng tải trong cell. Tải của cell và hệ số tải tác động nên vùng phủ, nên cần phải cĩ độ dự trữ nhiễu. Nếu