4.3.1 Bản đồ khu vực khảo sát
Khảo sát bản đồ địa lí, dân cƣ các phƣờng của thành phố Thái Bình đƣợc khảo sát và thu thập thông qua mạng “Google maps” đƣợc miêu tả nhƣ trong hình dƣới đây:
Hình 4.1: Sơ đồ thành phố Thái Bình và lân cận theo Google map
4.3.2 Các số liệu đƣợc thống kê trong khu vực khảo sát
Tiến hành quy hoạch 4 phƣờng thành phố Thái Bình (theo bản đồ hình 4.1) với diện tích và dân số thống kê nhƣ sau:
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 STT Phƣờng Dân số Diện tích (km2) Mật độ dân số/km2 1 Kỳ Bá 8928 1.65 5410 2 Trần Lãm 7372 1.38 5342 3 Phúc Khánh 8048 1.81 4446 4 Quang Trung 9769 1.71 5713 Tổng cộng 34117 6.55 5209 4.3.3 Quy hoạch vùng phủ sóng 4.3.3.1 Số hoá bản đồ
Dựa trên nền bản đồ ta vẽ các hình vuông bám theo các con đƣờng trên bản đồ và lựa chọn các điểm mong muốn đƣợc trở thành các BS trong mạng thong tin di động thành phố.
Hình 4.2: Số hóa bản đồ thành phố Thái Bình
Tập các dữ liệu các điểm đƣợc lựa chọn tùy ý này này là các mediods – non- mediods đƣợc tách ra thành tập dữ liệu bản đồ số. Các dữ liệu dùng cho giải thuật bao gồm : Tọa độ các điểm bản số chứa các thông tin (khoảng cách tới các nút bên cạnh
[km] căn cứ theo chiều dài quãng đƣờng, mật độ dân cƣ [dâncƣ/km2]..) . Căn cứ vào
diện tích và dân cƣ theo bảng 4.1, ta có thể chia bản đồ ra 4 vùng nhƣ chỉ ra trong hình 4.3
Hình 4.3: Bản đồ số thành phố Thái bình và phụ cận
4.3.3.3 Xác định số BS
Tính toán số BS dựa trên vùng phủ
Các thông số khi tính toán : sử dụng sector cell với yêu cầu vùng phủ đạt 95% áp dụng cho khu vực đô thị, bán kính sector cell R = 2,6km, diện tích sector cell
S = k R2 S = 1,95.(2,6)2 = 13,17 km2 Trong đó : K tham khảo bảng giá trị sau:
Cấu hình trạm Ommi 2 – Sector 3 – Sector 4 – Sector
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Số cell cần thiết để đảm bảo yêu cầu vùng phủ là :
k1= (tổng diện tích khu vực)/diện tích mỗi cell = 0,497
17 , 13 55 , 6 k11
Tính toán số BS dựa trên yêu cầu về dung lƣợng
Dân số của khu vực cần khảo sát theo bảng trên : 34117. Số thuê bao thực tế chiếm
khoảng 65% 65%*34117 = 22176 (thuê bao)
Số thuê bao dự đoán cho mỗi nhà mạng là :
3 22176
= 7392 (giả sử có 3 nhà cung cấp)
Giả thiết sử dụng mẫu tái sử dụng 4/12 (có nghĩa là các tần số sử dụng đƣợc chia thành 12 nhóm tần số ấn định trong 4 vị trí trạm gốc), kênh lƣu lƣợng của mỗi cell là
30TCH với GoS 1% Tra bảng Erlang thì mỗi cell có thể cung cấp 20,337 Erlang và
giả sử mỗi thuê bao chiếm 0,033Erlang thì mỗi cell có thể phục vụ đƣợc
033 , 0 337 , 20 = 616 thuê bao
Số thuê bao một sector cell có thể phục vụ là : 616*3=1848 thuê bao
Số cell cần thiết để đảm bảo về dung lƣợng là :
2
k = (tổng số thuê bao dự đoán)/(Số thuê bao tối đa của mỗi sector cell) =
1848 7392
=4 k2= 4
k = max(k1,k2)= k2= 4
Số BS yêu cầu – Công suất phát trung bình cho các BS
Với k = 4 Diện tích trung bình của mỗi sector là S =
4 55 , 6 = 1,64km2 Mà S = 1,95.R2 R2 = 95 , 1 S = 95 , 1 64 , 1 = 0,839km2 R = 0,915km
Bán kính trung bình của mỗi sector là 0,915km Theo dự trữ đƣờng xuống :
PinMS=PoutBTS– LduplBTS – LfBTS + GaBTS – LslantBTS – L Với : PinMS công suất thu đƣợc ở MS = – 92dBm
LduplBTS : suy hao độ lọc song công = 0,5dB LfBTS= 3dB
GaBTS : sử dụng anten định hƣớng = 17dBi LslantBTS = 3,5dBi
L : suy hao đƣờng truyền ứng với bán kính cell 915m theo công thức sau:
L = A + Blgf – 13,82lgHb+ aHm+ (44,9 – 6,55lgHb)logR
Với điều kiện : f = 900MHz, Hb= 30m độ cao anten phát
aHm= (1,1lgf – 0,7) Hm– (1,56lgf – 0,8) (m) Hm : chiều cao anten = 1,5m
R = 0,915km bán kính cell A = 69,55
B = 26,16 L = 104,75dB
Thay các giá trị vào công thức trên ta tính đƣợc
PoutBTS=PinMS+LduplBTS+LfBTS–GaBTS+LslantBTS + L
PoutBTS= –92 + 0,5 + 3 – 17 + 3,5 + 104,75 = 2,75dBm
Vậy công suất phát trung bình cho các BTS là PoutBTS=2,75dBm
Kết quả lựa chọn vị trí của các BTS
Chƣơng trình lựa chọn vị trí BTS dựa theo giải thuật PAM với các tham số đƣợc tính nhƣ trên đây cho kết quả nhƣ chỉ ra trong hình 4.4 dƣới đây. Vị trí đặt các trạm BS theo tính toán đƣợc thể hiện bằng các dấu chấm mầu xanh đậm, vuông.
Nhƣ vậy, thành phố Thái Bình và các vùng phụ cận đƣợc quy hoạch gồm 4 phƣờng của thành phố Thái Bình đƣợc chia thành 4 sector (khu vực), mỗi khu vực đặt 1 trạm BS (vị trí các chấm vuông, xanh). Đây là các vị trí đƣợc tính toán tối ƣu trong số các vị trí tham khảo để xây dựng trạm BS theo nhƣ tiêu chí của giải thuật.
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Hình 4.4: Bản đồ quy hoạch mạng thông tin di động thành phố Thái bình
4.3.4 Nhận xét về giải thuật và khả năng áp dụng thực tế
Quy hoạch đòi hỏi phải xử lý một khối lƣợng lớn các tham số và các yếu tố ràng buộc nên việc áp dụng các giải thuật để phân tích và xử lý số liệu là vấn đề tất yếu. Tuy nhiên quá trình quy hoạch cần có những kinh nghiệm từ thực tiễn nên việc áp dụng các giải thuật từ lý thuyết đến thực tiễn cấn có sự thay đổi phù hợp với thực tiễn
Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu giải thuật, ta nhận thấy rằng : để áp dụng các giải thuật tốt hơn trong thực tiễn ta cần:
Nên có bản đò chi tiết các con đƣờng vì các dữ liệu mà giải thuật xử lý nên chọn là các giao điểm cuả con đƣờng quốc lộ. Ta nên tham khảo các bản đồ có ghi rõ phƣờng, quận nhằm để dễ dàng xác định tải trọng lƣu lƣợng tại mỗi điểm
Ta có thể áp dụng các dữ liệu cho các đối tƣợng là các khu dân cƣ với mật độ
cao nhƣ các toà nhà lớn, chung cƣ, trƣờng học, bệnh viện, các khu du lịch, các trung tâm mua sắm…
Về khả năng áp dụng thực tiễn thì giải thuật rất hữu dụng trong việc xây dựng
mạng viễn thông cho một khu vực rộng lớn nhƣ một tỉnh, một vùng hay một miền…
Đới với các mạng có sẵn cơ sở hạ tầng, hệ thống các trạm BS thì muốn xây dựng thêm phải tính đến cách cố định các dữ liệu cũ
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
KẾT LUẬN
Luận văn này đã đi vào tìm hiểu công nghệ WCDMA và thực hiện phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình quy hoạch WCDMA. Phân tích vùng phủ: phân tích mô hình truyền sóng Hata và Walf để áp dụng vào trong các điều kiện quy hoạch cụ thể, phân tích hệ số tải của đƣờng truyền để xác định lại bán kính cell trong tính số cell và đây là thông số quan trọng dùng trong thuật toán tối ƣu số cell. Phân tích dung lƣợng: từ nhu cầu thực tế phân tích dung lƣợng từng vùng đế xác định dung lƣợng cực đại cho một cell, số cell cho một vùng. Cuối cùng là tối ƣu lại số cell sau khi đã phân tích vùng phủ và phân tích dung lƣợng để đi đến lựa chọn số cell cuối cùng cho một vùng cần tính toán.
Luận văn đã thực hiện nghiên cứu và hoàn thành cơ bản những vấn đề lý thuyết nhƣ sau:
- Tìm hiểu quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động, phân tích đặc
điểm, ƣu nhƣợc điểm của hệ thống thông tin di dộng WCDMA.
- Nắm bắt đƣợc công nghệ trong mạng di động WCDMA.
- Tìm hiểu về thủ tục chuyển giao mềm và điều khiển công suất trong WCDMA,
một vấn đề rất quan trọng đối với hệ thống thông tin di động.
- Phân tích đƣợc những yêu cầu và nguyên tắc thực hiện quy hoạch mạng
WCDMA ứng với đặc trƣng, cấu trúc địa lý từng vùng cụ thể, đƣa ra các công thức tính toán dung lƣợng, vùng phủ, sử dụng hai mô hình thực nghiệm cụ thể Hata- Okumura và Walfisch-Ikegami.
- Áp dụng giải thuật PAM tính toán quy hoạch vùng phủ sóng thành phố Thái bình và phụ cận theo dân số và diện tích đƣợc ƣớc định
Trong nội dung trình bày trên đây, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhƣng không thể tránh đƣợc những sai xót. Do chƣa có nhiều thời gian để đi sâu vào nghiên cứu một cách cụ thể và không thể có đƣợc số liệu chính xác về các dịch vụ mạng từ các nhà mạng để có thể tính toán quy hoạch phủ sóng nên hƣớng phát triển tiếp theo của đề tài là sẽ đi sâu vào nghiên cứu về hiện trạng từng miền, vùng cụ thể, phân tích và tính toán hoạch định một cách chi tiết hơn. Nắm đƣợc hiện trạng của hệ thống mạng trong giai đoạn đƣợc nghiên cứu để quy hoạch và tối ƣu hệ thống một cách chính xác hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1].PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động thế hệ 3 (tập 1), Nhà xuất bản bƣu điện, 2001.
[2].PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động thế hệ 3 (tập 2), Nhà xuất bản bƣu điện, 2001.
[3].Vũ Đức Thọ, Tính toán mạng thông tin di động số Cellular, Nhà xuất bản giáo dục, 2001.
[4]. PTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động (tập 1), Nhà xuất bản khoa học và giáo dục, Hà Nội – 1997
[5]. PTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động (tập 2), Nhà xuất bản khoa học và giáo dục, Hà Nội – 1997
[6]. PTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, cdmaOne và cdma2000, Nhà xuất bản bƣu điện, Hà Nội - 1997
[7].TS.Trần Hồng Quân-PGS.TS.Nguyễn Bích Lân-Ks.Lê Xuân Công-Ks.Phạm Hồng Ký, Thông tin di động, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội – 2001
[8].Lee, William C.Y, Mobile Cellular Telrcommunication Systems, McGraw-Hill, New York, 1989.
[9].Clint Smith, P.E. Curt Gervelis, Cellular System Design and Optimization, McGraw-Hill, New York, 1996.
[10]. Các Web Site tham khảo :
http://www.ericsson.com.review. http://www.swg-matlab.blogsport.com www.danang.gov.com www.gsmworld .com www.cellular.com home.intekom.com www.cdg.org www.umtsworld.com www.ericson.com www.nokia.com www.ebook.edu.vn
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
[11] Tommi Heikkilä,“WCDMA radio network planning,” www.telecomspace.com,
2006.
[12] M.R.Karim and M.S [1] Lamiaa Fattouh Ibrahim, Manal Hamed Al Harbi,
[13] Heraklion, Crete Island, Greece, “Using Clustering Technique M-PAM in Mobile
Network Planning”, The 12th WSEAS International Conference on COMPUTERS, , July 23-25, 2008. arrap, “W-CDMA and CDMA 2000 for 3G Mobile Networks, ” McGraw-Hill
[14] Lamiaa Fattouh, Omar Karam, Mohamed A. El Sharkawy, Walaa Khaled, "Clustering For Network Planning", WSEAS Transactions on Computers, Issue 1, Volume 2, ISSN 1109-2750, January 2003.
PHỤ LỤC
Code của chương trình
function [IDX, Cluster, Err] = kmedoid2(data, NC, maxIter, varargin) % Kích cỡ của cell dsize = size(data); % Số lượng các dữ liệu L = dsize(1); % Số cấu hình NF = dsize(2); % Kích thước Cluster csize = [NC, NF]; if (L < NC)
error('Too few data points for making k clusters'); end
if(nargin > 5)
error('Usage : [IDX,C,error] = kmedoid(data, NC, maxIter, [init_cluster], [init_idx])'); elseif(nargin == 5) vsize1 = size(varargin{1}); vsize2 = length(varargin{2}); if(isequal(vsize1,csize)) Cluster = varargin{1}; else
error('Incorrect size for initial cluster'); end
if(vsize2 == NC) IDX = varargin{2}; else
error('Incorrect size for initial cluster index'); end
elseif(nargin == 4)
error('You must provide two optional arguments: init_cluster, init_idx'); elseif(nargin == 3) % no initial cluster provided
IDX = randint(NC,1,L)+1;
Cluster = data(IDX,:); % Initialize the initial clusters randomly else
display('Usage : [IDX,C] = kmedoid(data, NC, maxIter, [init_cluster], [init_idx]'); error('Function takes at least 3 arguments');
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2 end
% Dải các giá trị khởi tạo Err = zeros(maxIter,1); Z = zeros(NC, NF, L); for i = 1:L Z(:,:,i) = repmat(data(i,:),NC,1); end FIRST = 1; total_cost = 0;
for Iteration = 1:maxIter
% Hiển thị các giá trị khởi tạo;
if(FIRST)
% Đầu tiên , tính toán Cluster ban đầu
C = repmat(Cluster,[1,1,L]);
B = sqrt(sum((abs(Z-C).^2),2)); %Euclidean distance B1 = squeeze(B); [Bmin,Bidx] = min(B1,[],1); cost = zeros(1,NC); for k = 1:NC cost(k) = sum(Bmin(Bidx==k)); end total_cost = sum(cost); % Thiết lập lại cờ ban đầu FIRST = 0;
else
% Thay đổi Cluster trung tâm một cách ngẫu nhiên và xem cost được giảm đi % Nếu đúng thì chấp nhận thay đổi
while(1)
Tidx = randint(1,1,L)+1; % Tìm một số ngẫu nhiên từ 1 đến L if(isempty(find(IDX==Tidx))) % Tránh sự lựa chọn của phần trước break;
end end
% Thay đổi Cluster một cách ngẫu nhiên pos = randint(1,1,NC) + 1;
OLD_IDX = IDX; % Phục hồi danh sách chỉ số cũ IDX(pos) = Tidx;
% Gán Cluster trung tâm PCluster = Cluster; Cluster = data(IDX,:);
% Với mỗi điểm dữ liệu tìm Cluster thay thế và gần nhất % Tính toán cost
C = repmat(Cluster,[1,1,L]);
%B = sum(abs(Z-C),2); % Khoảng cách Manhattan
B = sqrt(sum((abs(Z-C).^2),2)); %Khoảng cách Euclidean % Hàng - cluster (NC)
% Cột – mỗi điểm dữ liệu 1, 2, ... L B1 = squeeze(B);
% Với mỗi điểm dữ liệu tìm Cluster gần nhất % Kích cỡ(Bmin) = 1xL [Bmin,Bidx] = min(B1,[],1); cost = zeros(1,NC); for k = 1:NC cost(k) = sum(Bmin(Bidx==k)); end previous_cost = total_cost; total_cost = sum(cost);
if(total_cost > previous_cost) % cost increases
% Lựa chọn không tốt , phục hồi lại danh sách chỉ số trước đó IDX = OLD_IDX; total_cost = previous_cost; Cluster = PCluster; end end Err(Iteration) = total_cost; end if(nargout == 0) disp(IDX); elseif(nargout > 3)
error('Function gives only 3 outputs'); end