Mỗi hệ thống mạng đều có những chỉ tiêu chất lượng được quy định nhằm đưa ra mức chất lượng dịch vụ cho các nhà cung cấp. Các yêu cầu thiết kế mạng phải thỏa mãn các mức chỉ tiêu chất lượng mạng tiêu chuẩn do đó quá trình thiết kế mạng phải đảm bảo được các chỉ tiêu chất lượng theo mức tiêu chuẩn. Ngoài ra chỉ tiêu chất lượng còn là cơ sở kiểm định chất lượng mạng trong quá trình vận hành.
Đối với mạng WiMAX cố đinh & di trú do là mạng cung cấp các dịch vụ dữ liệu nên các chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú sẽ bao gồm các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ số liệu tương tự mạng Internet truyền thống (mạng dữ liệu có dây).
Hình 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng Internet (nguồn fpt.com.vn)
Hình 2.2 bao gồm bảng tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ Internet theo tiêu chuẩn ngành TCN 68-218-2003 và đăng ký chỉ tiêu chất lượng dịch vụ truy nhập Internet gián tiếp qua mạng điện thoại công cộng của công ty cổ phần phát triển đầu tư công nghệ FPT (nguồn fpt.com.vn). Các chỉ tiêu của mạng Internet được sử dụng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú bao gồm các chỉ tiêu về tỷ lệ truy nhập mạng thành công, tỷ lệ kết nối không gián đoạn, thời gian thiết lập kết nối trung bình, tốc độ tải dữ liệu trung bình, thời gian trung bình truy nhập trang WEB, lưu lượng sử dụng trung bình. Ngoài các chỉ tiêu kỹ thuật đặc trưng cho từng loại mạng, WiMAX cũng có các chỉ tiêu kỹ thuật chung cho mọi loại mạng bao gồm
+ Độ khả dụng của mạng
+ Các vấn đề về khiếu nại và giải quyết khiếu nại + Dịch vụ hỗ trợ khách hàng
STT Tên chỉ tiêu Mức tiêu chuẩn
1 Độ khả dụng của mạng ≥ 99,5 %
2 Tỷ lệ truy nhập mạng thành công ≥ 95 %
3 Tỷ lệ kết nối không gián đoạn ≥ 97 %
4 Thời gian thiết lập kết nối trung bình ≤ 35 s
5 Tốc độ tải dữ liệu trung bình > 8 KB/s
6 Thời gian trung bình truy nhập trang WEB ≤ 35 s
7 Lưu lượng sử dụng trung bình ≤ 70 %
8 Chỉ số thỏa mãn của khách hàng về chất lượng dịch vụ QoS
≥ 90 %
9 Khiếu nại và giải quyết khiếu nại + Tỉ lệ khiếu nại
+ Khiếu nại về cước
+ Tiếp nhận và hồi âm (trong 48 giờ)
≤ 0,5 % ≤ 0,25 %
100 %
10 Dịch vụ hỗ trợ khách hàng 24/24 giờ
Bảng 2.3 Bảng tiêu chuẩn chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú
Bảng 2.3 là bảng tiêu chuẩn chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú với tất cả các tiêu chuẩn chất lượng cho dịch vụ số liệu và thoại. Do chưa có một bộ tiêu chuẩn chất lượng chính thức cho WiMAX cố đinh & di trú nên trong đồ án này không đưa ra các mức đăng ký chỉ tiêu mà sử dụng các mức tiêu chuẩn cho việc tính toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội.
Các chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú có liên quan tới quá trình thiết kế mạng bao gồm:
+ Lưu lượng sử dụng trung bình A % xác định lưu lượng sử dụng dịch vụ trung bình. Sau khi tính được lưu lượng sử dụng dịch vụ yêu cầu C Mbps, lưu lượng cần đáp ứng được tính C’ = C * A / 100.
+ Các chỉ tiêu khác được đảm bảo bởi các kỹ thuật và công nghệ sử dụng trong WiMAX cố đinh & di trú, đặc biệt là kỹ thuật QoS đảm bảo chất lượng dịch vụ, công nghệ anten thông minh đảm bảo chất lượng kết nối và độ khả dụng của mạng (mạng WiMAX cố đinh & di trú có độ khả dụng lên tới > 99,9 %).
2.3.2 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội Hà Nội
Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội là cơ sở để tiến hành các bước tính toán thiết kế mạng, qua trình tính toán thiết kế mạng sẽ phải sử dụng các thông số yêu cầu thiết kế mạng. Một vấn đề nữa là trong điều kiện Việt Nam hiện nay, WiMAX cố đinh & di trú sẽ được triển khai trước ở các trung tâm đô thị lớn. Vì lý do này nên đồ án “thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú & di trú cho thành phố Hà Nội” sẽ thực hiện việc thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho khu vực trung tâm Hà Nội nơi có mật độ dân đông nhất, bao gồm các quận Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà Trưng và một phần các quận Thanh Xuân, Hoàng Mai, Cầu Giấy.
Các yêu cầu thiết kế mạng bao gồm tần số được phép sử dụng, độ rộng băng thông kênh tối đa, các điều kiện địa hình, kiến trúc đô thị, lưu lượng sử dụng (phụ thuộc dịch vụ) và mật độ thuê bao.
a. Quỹ tần số có thể cấp phát
Tại Việt Nam băng tần có thể cấp phát cho WiMAX là băng 3,5 GHz với phổ tổng cộng khoảng 200 MHz.
Phổ dành cho một kênh có thể là 3.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 20 MHz. Một trạm gốc có thể được cấp tổng cộng 20 MHz, với mẫu tái sử dụng tần số (1, 1, 3).
b. Thông tin vùng phủ sóng
Hình 2.3 là bản đồ chụp từ vệ tinh nhằm xác định khu vực cần phủ sóng. Vùng cần phủ sóng là khu vực có mật độ nhà ở lớn nhất nằm trong giới hạn vùng phủ sóng được chỉ ra trên hình. Tổng diện tích khu vực cần phủ sóng là 42 km2, yêu cầu xác suất phủ sóng 95 % trên toàn bộ diện tích cell và 75 % tại lề cell (xét với macro cell, bán kính trên 1 km).
Hình 2.3 Khu vực cần phủ sóng chụp từ vệ tinh (Nguồn Google Earth)
Xem xét ảnh chụp từ vệ tinh có thể thấy khu vực trung tâm Hà Nội có mật độ nhà dày đặc, cao hơn hẳn tất cả các khu vực xung quanh và đây cũng là khu vực có mật độ dân cư cao nhất do đó sẽ có mật độ thuê bao WiMAX cố đinh & di trú lớn nhất. Vì lý do trên nên mạng WiMAX cố đinh & di trú bước đầu sẽ được triển khai tại khu vực này.
Hình 2.4 thể hiện khu vực cần phủ sóng trên bản đồ địa lý để tiện cho việc quy hoạch vùng phủ sóng
Hình 2.4 Khu vực cần phủ sóng trên bản đồ địa lý (Nguồn Google Earth)
c. Điều kiện và môi trường truyền sóng
Xem xét bản đồ kiến trúc Hà Nội chụp từ vệ tinh (nguồn Google Earth2 ), Hình 2.5 để xác định điều kiện và môi trường truyền sóng. Các phân tích về điều kiện và môi trường truyền sóng quyết định đến việc lựa chọn mô hình tính toán suy hao và quá trình tính toán quỹ đường truyền. Hình 2.5a là bản đồ khu vực nội thành 2 Google Earth là một sản phẩm của Google nhằm cung cấp hình ảnh các hình ảnh về bề mặt trái đất chụp từ vệ tinh. Các hình ảnh cung cấp bởi Google Earth cho phép xem xét điều kiện địa hình, kiến trúc các thành phố lớn trên thế giới
Hà Nội chụp từ vệ tinh và chi tiết một số khu vực như quận Hoàn Kiếm (Hình 2.5b) và phường Bách Khoa (Hình 2.5c).
Qua bản đồ chụp từ vệ tinh có thể đưa ra các nhận định sau về kiến trúc đô thị khu vực nội thành Hà Nội như sau:
Địa hình tương đối bằng phẳng, không có núi đồi, nền địa hình thấp
Mật độ nhà ở dày đặc và tạo thành từng khối, chiều cao nhà trung bình 15 m, khoảng cách giữa các khối nhà khoảng 15m, các công trình cao tầng phân bố thưa và số lượng ít.
Các đường phố chính có độ rộng trung bình 20 m, ngoài ra có rất nhiều các con phố nhỏ với độ rộng từ 5~12 m.
Có nhiều hồ và sông nhỏ trong khu vực nội thành
d. Các vị trí có thể đặt trạm gốc
Qua các nhận định về kiến trúc khu vực nội thành Hà Nội có thể đưa ra các yêu cầu thiết kế về các vị trí có thể đặt trạm gốc
+ Do các trong khu vực trung tâm thành phố mật độ thuê bao cao, mặt khác nhà ở có độ cao thấp nên sử dụng các anten có độ cao từ 30 ~ 40 m. Các cột anten phải đặt trên đỉnh các công trình cao tầng có độ cao khoảng 25 m trở lên hoặc sử dụng cột anten cao 40 m. Các mạng thông tin cố đinh & di trú hiện nay đặt tại trung tâm thành phố Hà Nội (khu vực đông thuê bao) sử dụng các cột anten BTS có độ cao tính từ mặt đất lên anten trong khoảng 30 ~ 40 m.
+ Vị trí các trạm gốc không được rơi vào các sông hồ, đường phố, bệnh viện và các khu vực dành cho quốc phòng. Trong trường hợp vị trí trạm gốc (tâm cell) rơi vào các khu vực này cần dịch vị trí trạm gốc.
+ Vị trí các trạm gốc phải thỏa mãn sao cho tổng diện tích phủ sóng của các cell đủ che phủ toàn bộ diện tích cần phủ sóng hoặc ít nhất > 98 % diện tích vùng cần phủ sóng.
+ Các vị trí trạm gốc sẽ được chỉnh thô trên bản đồ kiến trúc toàn bô khu vực trung tâm Hà Nội chụp từ vệ tinh (Hình 2.5a), các vị trí cụ thể sẽ được xác định trên bản đồ chi tiết từng cell. Trong đồ án này bản đồ chi tiết khu vực quận Hoàn Kiếm sẽ được sử dụng để minh họa cho quá trình xác định vị trí trạm gốc trên bản đồ.
(2.5a Khu vực nội thành Hà Nội) (Sử dụng thước tỉ lệ 1km)
(2.5c Khu vực phường Bách Khoa)
Hình 2.5 Bản đồ kiến trúc Hà Nội chụp từ vệ tinh
e. Các dịch vụ có thể triển khai
Xét với nhu cầu sử dụng và điều kiện kinh tế hiện nay của người dân Hà Nội thì các ứng dụng WiMAX cố đinh & di trú có thể triển khai trong giai đoạn đầu là ứng dụng thoại VoIP cố đinh & di trú và truy nhập Internet tốc độ cao (dịch vụ Best Effort), các dịch vụ giải trí thời gian thực khác như truyền hình online, multimedia sẽ được cung cấp sau do giá dịch vụ thời gian thực còn tương đối cao và nhu cầu không quá lớn. Trong các mạng cố đinh & di trú hiện tại lưu lượng lớn nhất vẫn là voice, trong mạng Internet tốc độ cao ADSL cũng chỉ cung cấp dịch vụ Best Effort do giá rẻ. Ngoài ra dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao được cung cấp bởi WiMAX cố đinh & di trú còn được hỗ trợ chất lượng dịch vụ bởi kỹ thuật QoS do
đó vẫn có thể đáp ứng tốt các nhu cầu của người sử dụng với giá cước hợp lý. Các dịch vụ WiMAX sẽ được triển khai trong giai đoạn đầu bao gồm
Thoại VoIP
+ Tốc độ dữ liệu UL/DL 64/64 kbps + Tỉ số tranh chấp băng thông CR = 1:4 + Lưu lượng sử dụng trung bình A % = 70 %
Dịch vụ dữ liệu Best Effort
+ Tốc độ DL/UL: 256/64 kbps, 512/128 kbps, 1024/256 kbps, 2048/512 kbps + Tỉ số tranh chấp băng thông CR = 1:10 (dịch vụ ADSL sử dụng CR = 1:20) + Lưu lượng sử dụng trung bình A % = 70 %
f. Dự đoán thuê bao
Số lượng và mật độ thuê bao phụ thuộc tổng số dân và phân bố dân cư trên vùng phủ sóng. Trong điều kiện phân bố dân cư không đều nhau sẽ phải tính toán chi tiết cho từng khu vực để xác định lưu lượng yêu cầu. Xem xét trên bản đồ chụp từ vệ tinh Hình 2.5 a có thể thấy trong khu vực trung tâm mật độ nhà ở tương đương trên toàn diện tích phủ sóng do đó mật độ dân cư gần như là đều nhau. Vậy có thể coi các thuê bao phân bố đều trên toàn bộ diện tích phủ sóng.
Theo các số liệu thống kê năm 2005 dân số khu vực trung tâm Hà Nội xét trong phạm vi vùng phủ sóng khoảng 1 triệu dân. Tổng diện tích vùng cần phủ sóng 42 km2, mật độ dân cư 1.106/42 = 23800 (người/km2).
Tỉ lệ thuê bao của mạng WiMAX cố đinh & di trú trên tổng số dân (xét trong vùng phủ sóng) trong giai đoạn đầu khoảng 2 % tức là 20000 thuê bao.
Các dịch vụ cơ bản được triển khai là thoại VoIP và Internet tốc độ cao với các yêu cầu dịch vụ như trong mục 2.2.2 e.
Tỉ lệ phần trãm thuê bao trên từng ứng dụng được cho trong bảng 2.4
STT Dịch vụ (DL/UL) Tỉ lệ thuê bao Số lượng thuê bao
1 VoIP 20 % 4000
3 Dữ liệu 512/128 Kbps 18 % 3600
4 Dữ liệu 1024/256 Kbps 1,5 % 300
5 Dữ liệu 2048/512 Kbps 0,5 % 100
Tổng cộng 100 % 19200
Bảng 2.4 Tỉ lệ thuê bao trên từng ứng dụng
g. Tính toán lưu lượng yêu cầu
► Lưu lượng dịch vụ
Tổng lưu lượng dịch vụ dữ liệu
Tổng lưu lượng = tổng thuê bao*Σ(tốc độ dữ liệu*tỉ lệ thuê bao)*CR*A/100 (2.4) Tổng lưu lượng = 4000 * (64 + 64) * 1 / 4 * 70 / 100 + 20000 * [(256 + 64) * 60 + (512 + 128)*18 + (1024 + 256)*1,5 + (2048 + 512)*0,5]/100 * 1/10 * 70/100 = 564475 (Kbps) = 551,24 (Mbps)
Thông lượng dịch vụ dữ liệu trung bình 551,24 / 42 = 13,12 (Mbps/km2)
Tổng hợp các yêu cầu thiết kế
Diện tích vùng phủ 42 km2
Yêu cầu xác suất phủ sóng 95 % trên toàn bộ diện tích cell và 75 % tại lề cell
Yêu cầu lưu lượng 551,24 Mbps
Tần số hoạt động của mạng 3,5 GHz
Thỏa mãn các yêu cầu về điều kiện kiến trúc, địa hình
Đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ theo mức tiêu chuẩn.