Hiện tại, cơ sở hạ tầng trạm BTS mạng 2G chia sẻ với NodeB mạng 3G gồm: nhà trạm, cột anten, ăng ten, feeder, thiết bị truyền dẫn, thiết bị cấp nguồn, hệ thống cầu cáp trong và ngoài phòng máy, hệ thống chống sét, hệ thống cảnh báo trạm, thiết bị điều hòa và chiếu sáng.
Các trạm BTS mạng 2G có cơ sở hạ tầng chia sẻ với trạm NodeB mạng 3G phải đáp ứng các điều kiện sau đây:
- Vị trí phòng máy nằm trong qui hoạch vùng phủ sóng của NodeB - Phòng máy đủ điều kiện lắp đặt thiết bị mới của trạm NodeB
Hình 5.1 Mô tả thiết bị 3G dùng chung sở hạ tầng 2G
Những trang thiết bị phục vụ cho việc chia sẻ cơ sở hạ tầng giữa trạm thu phát gốc 2G (BTS) và trạm thu phát gốc 3G (NodeB) sẽ đƣợc nêu cụ thể nhƣ sau:
- Anten:
Về ăng ten, do băng tần đáp ứng ăng ten sử dụng 2G khác với 3G, và ăng ten hiện có đang sự dụng trên mạng hầu hết không phải là loại ăng ten dùng chung cho 2G và 3G, nên khi đƣa 3G vào sử dụng cần phải đổi sang loại ăng ten có thể sử dụng chung cho 2G và 3G. Trong trƣờng hợp cột ăng ten hiện có đủ chịu lực và còn chỗ để lắp ăng ten 3G chuyên dụng thì cũng có thể xem xét để lắp mới ăng ten chuyên dụng 3G vào cột ăng ten sẵn có. Việc lắp mới ăng ten 3G có những ƣu điểm sau:
+ Để tiến hành phủ sóng cho từng khu vực mạng 2G và 3G khác nhau, chúng ta có thể lắp đặt các ăng ten độc lập với các góc nghiêng và phƣơng vị khác nhau.
+ Vì không phải thay đổi từ ăng ten chuyên dụng cho mạng 2G hiện có sang ăng ten dùng chung cho mạng 2G và 3G, nên có thể tránh đƣợc vấn đề gián đoạn dịch vụ 2G vì lí do thay ăng ten. Theo đó có thể ngăn đƣợc ảnh hƣởng do gián đoạn dịch vụ đối với ngƣời đang sử dụng mạng 2G.
Power BT S Power Node -B BT S Node -B
Hình 5.2 Phương án sử dụng anten cho 3G
- Dây cáp feeder: Mục đích của việc chia sẻ cơ sở hạ tầng của dây cáp feeder là để giảm chi phí sử dụng cáp, đẩy nhanh tiến độ thi công khi không cần phải lắp đặt thêm feeder từ NodeB đến ăng ten.
Mạng 2G hiện tại sử dụng hai dải băng tần GSM900MHz và 1800MHz. Từng đƣờng cáp feeder từ BTS900MHz và BTS1800MHz sẽ đƣợc phân phối tổng hợp thông qua Diplexer, trong thực tế ăng ten đƣợc kết nối với BTS dựa theo hai đƣờng feeder/anten sử dụng phân cực H và phân cực V (biến đổi +/- 45 độ).
Trong trƣờng hợp sử dụng chung anten 3G +2G thì để hạn chế độ nhạy lẫn nhau của mạng 2G và 3G thì sẽ thay đổi Diplexer hiện có bằng Diplexer tƣơng thích với mạng 3G.
Hình 5.3 Mô tả khái quát việc dùng chung feeder
- Thiết bị cấp nguồn: Mục đích của việc chia sẻ cơ sở hạ tầng của các thiết bị cấp nguồn là để giảm chi phí sử dụng trong việc trang bị và lắp đặt thiết bị cấp nguồn, đẩy nhanh tiến độ triển khai khi không đảm bảo không gian để lắp đặt nguồn mới.
2G ANT V H Diplexer 2G Diplexer 2G 2G BT S 900M 2G BT S 1.8G 2G＋3G ANT V H Diplexer 2G＋3G Diplexer 2G+3G 2G BT S 900M 2G BT S 1.8G 3G NodeB 2G 2G 2G+3G 3G
Hiện trạng Thay thế ăngten Gắn thêm ăngten
Để bắt đầu cung cấp dịch vụ 3G, vì việc lắp đặt NodeB là thiết yếu nên lƣợng điện năng tiêu thụ sẽ tăng.Việc tăng cƣờng các thiết bị cấp nguồn nhƣ ắc quy, các khối máy nắn Rectifier (thiết bị chỉnh lƣu dòng điện AC/DC) và các thiết bị điện khác là cần thiết.
+ Thiết bị Rectifier:
Theo nguyên lý khi gắn thêm một modul rectifier vào thiết bị cấp nguồn hiện có của trạm thu phát gốc BTS, khả năng cấp nguồn của thiết bị này sẽ đƣợc tăng lên. Nhờ đó, ta có thể sử dụng một cách hiệu quả không gian phòng máy của trạm thu phát gốc mà không cần lắp đặt mới hoàn toàn thiết bị cấp nguồn dùng cho NodeB.
+ Ắc quy:
Hệ thống ắc quy đƣợc trang bị nhằm mục đích cung cấp điện năng cho thiết bị đang hoạt động trong những trƣờng hợp nguồn điện chính bị mất, để đáp ứng đƣợc phần điện năng tiêu thụ của việc lắp đặt thêm các thiết bị liên quan đến 3G chẳng hạn nhƣ NodeB, cần phải lắp đặt bổ sung để tăng dung lƣợng cho hệ thống ắc quy hiện tại.
Hình 5.4 Mô tả dùng chung thiết bị nguồn
- Phòng máy: Mục đích của việc chia sẻ cơ sở hạ tầng của phòng máy là giảm chi phí xây dựng không gian để lắp đặt thiết bị, đẩy nhanh tiến độ thi công khi không cần xây dựng mới và mở rộng phòng máy nhằm đảm bảo không gian lắp đặt mới.Tận dụng tối đa không gian trống của phòng máy, lắp đặt các thiết bị liên quan đến mạng 3G nhƣ NodeB. Vấn đề đặt ra ở đây là khi trang bị thêm các trang thiết bị của mạng 3G vào phòng máy có sẵn, nhiệt lƣợng toả từ máy móc sẽ tăng, vì vậy cần phải bổ sung thêm các thiết bị điều hoà không khí. Hình vẽ khái quát việc dùng chung phòng máy cho mạng 3G đƣợc thể hiện nhƣ sau:
Thiết bị cấp nguồn AC/DC
Unit #1 Unit #2 Unit #3 Lắp đặt 2G BTS 900M 2G BTS 1.8G 3G NodeB 2G
Hình 5.5 Mô tả dùng chung nhà trạm
Sơ kết chƣơng:Mục đích chính của chương là khảo sát và thống kê năng lực toàn mạng Vinaphone vào cuố thời điểm năm 2008. Với dung lượnglúc đó đã hoàn toàn đáp ứng cho nhu cầu phát triển thuê bao hiện tại. Tuy nhiện việc phát triển mạng lên thế hệ di động thứ 3 là tất yếu đối với mạng Vinaphone.Từ đó sơ bộ tập hợp định hướng kinh doanh thương mại cho triển khai mạng UMTS 3G, xây dựng cấu trúc và phương án triển khai mạng NGN-Mobile cho mạng Vinaphone đến năm 2023. Điều này có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng bởi lẽ nó đáp ứng yêu cầu thực tế của tình hình phát triển chung, đồng thời việc triển khai định hướng và giải pháp mới trên hệ thống 3G sẽ góp phần giúp Vinaphone duy trì tốc độ phát triển hiện nay, đón đầu công nghệ mới và nâng năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.
GSM GSM
BATT Không gian trống
Hiện trạng (Chỉ riêng mạng 2G)
2G＋3G Thiết bị cấp nguồn
GSM GSM
BATT 3G 3G
Điều hoà không khí
Điều hoà không khí
Điều hoà không khí
KẾT LUẬN
Qua việc tìm hiểu và nghiên cứu thực hiên đồ án này em đã trình bày được một số luận điểm đáng chú ý về cấu trúc,quy hoạch cũng như triển khai mạng thông tin di động 3G-UMTS.Tuy lượng kiến thức thu thập được không nhiều so với quy mô lượng kiến thức và thông tin của mục tiêu đề tài nhưng nó cũng đã góp phần định hình được cấu trúc của mạng 3G UMTS cũng như các vấn đề quy hoạch và triển khai mạng một cách chi tiết.
Việc nghiên cứu đồ án đã cho chúng ta có thể định hướng được một cái nhìn tổng quan về hệ thống mạng UMTS qua đó giúp chúng ta nắm được một số đặc điểm của hệ thống mạng trên mặt lý thuyết nhằm củng cố cho việc ứng dụng trong thực tế khi có điều kiện tiếp xúc.
Qua việc làm đồ án này em cũng đã rút ra được những kiến thức bổ ích cho bản thân trong lĩnh vực thông tin di động 3G để có thể góp phần làm tốt công việc thực tế của bản thân sau khi ra trường nếu như có điều kiện được làm việc trong ngành.
Tuy nhiên qua quá trình làm việc và sau khi đã hoàn thành xong đồ án,em cũng đã nhận thấy được những mặt thiếu sót và hạn chế của đồ án như:
- Các phần cấu trúc mạng,quy hoạch mạng còn mang nặng tính lý thuyết,chưa có các dạng tìm hiểu thực tế hay mô phỏng để có thể làm rõ thêm cho các vấn đề lý thuyết đã nêu.
- Các số liệu trong phần xây dựng và triển khai mạng VINAPHONE 3G là các số liệu đã hơn 1 năm(số liệu cuối năm 2008) nên không thể mang tính cập nhật được.Điều này sẽ gây khó khăn trong việc tìm hiểu một số vấn đề triển khai mạng.
Hướng phát triển của đề tài:
- Nghiên cứu và tìm hiểu vấn đề quy hoạch mạng thông qua các hệ thống mô phỏng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt:
1.Nguyễn Phạm Anh Dũng,Công nghệ 3G WCDMA UMTS.
2.Nguyễn Phạm Anh Dũng(1999),Thông tin di động GSM ,tr187-198,Nhà xuất bản Bƣu điện.
3.Nguyễn Thanh Trực,Trần Thị Hoa(2010),Viễn thông mạng 3G,tr 13-18,Bài tập thiết bị đầu cuối,Trƣờng cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng.
4.Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội,Bài giảng thông tin di động.
Tài liệu tiếng Anh:
5.Harri Holma and Altti Toscala(2006),HSDPA/HSUPA For UMTS,tr 31-47. 6.Harri Holma and Altti Toscala,WCDMA For UMTS.
7.Friedhelm Hillebrand,GSM and UMTS.
8.Juha Korhonel,Introduction to 3G mobile communication,tr 40.
Công cụ tìm kiếm trên Internet
9.HTTP://WWW.3G.VINAPHONE.COM.VN 10.HTTP://WWW.GOOGLE.COM.VN
PHỤ LỤC PHẦN CHÚ THÍCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A. AGC AMR AMPS
Automatic Gain Control Adaptive Multi-Rate codec
Advanced Mobile Phone System
Bộ điều khiển tăng ích tự động Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ thích nghi
Hệ thống điện thoại di động tiên tiến (Mỹ) B. BHCA BER BLER BPSK BSIC BTS
Busy Hour Call Attempts Bit Error Rate
Block Error Rate
Binary Phase Shift Keying Base station identity code Base Tranceiver Station
Số cuộc gọi trong giờ bận Tốc độ lỗi bit.
Tốc độ lỗi Block
Khoá dịch pha nhị phân. Mã nhận dạng trạm gốc Trạm gốc C. CDG CDMA CN CRC
The CDMA Development Group Code Division Multiple Access Core Network
Cylic Redundancy Check
Nhóm phát triển CDMA Truy nhập phân chia theo mã Mạng lõi
Mã vòng kiểm tra dư thừa
D.
DL DSSS
Downlink
Direct Sequence Spread Spectrum
Đường xuống
Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp
E.
EDGE
EIRP
ETSI
Enhanced Data Rates for Evolution Equivalent Isotropic Radiated Power European Telecommunication
Standard Institute
Các tốc độ dữ liệu tăng cường cho sự tiến hoá
Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương
Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Âu
F.
FDD
FDMA
FER
Frequency Division Duplex
Frequency Division Multiple Access
Phương thức song công phân chia theo tần số
Đa truy nhập phân chia theo tần số Tỷ số lỗi khung G. GGSN GPRS GP GPS GSM
Gateway GPRS Support Node General Packet Radio Service Gain Processer
Global Positioning System Global System for Mobile Telecommunication
Nút hỗ trợ cổng GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung. Độ lợi xửlý
Hệ thống định vị toàn cầu.
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu H. HLR HSDPA HSUPA HO
Home Location Registor
High Speed Downlink Packet Access
High Speed Uplink Packet Access
Handover
Bộ đăng ký thường trú
Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
Truy nhập gói lên xuống tốc độ cao Chuyển giao I. IMT-2000 IMT- MC IP ITU Iub Iur International Mobile Telecommunication 2000 IMT- Multicarrier Internet Protocol International Telecommunication Union
Thông tin di động toàn cầu 2000
IMT đa sóng mang. Giao thức Internet
Liên hợp viễn thông quốc tế. Giao diện giữa RNC và nút B Giao diện giữa 2 RNC.
K.
KPI Key performace Indicator Bộ chỉ thị hiệu năng chính.
L.
LOS Line of sight Tầm nhìn thẳng
M. ME MMS MGW MPLS MIMO MSC MSS Mobile Equipment
Multimedia Messaging Service Media Gateway
Multiprotocol Label Switching Multi input multi output
Mobile Service Switching Centre
MSC server
Thiết bị di động
Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện Nút cổng của Softswitch
Chuyển mạch nhãn đa giao thức Đa phân tập Anten In/Out
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động.
Nút chuyển mạch của Softswitch
O.
OFDM
OMC
Orthogonal frequency-division multiplexing
Operation Mainternance Center
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
Trung tâm điều hành quản lý khai thác
P.
PCU PN PPS-IN
Packet Control Unit Pseudo Noise
Prepaid System - Interligent Network
Đơn vị điều khiển gói Giả tạp âm
Hệ thống điều khiển thuê bao trả trước IN
Q.
QPSK Quardrature Phase Phase Shift Keying
Khoá dịch pha cầu phương.
R.
RAM RAT RNC RNS
Radio Access Mode Radio Access Technology Radio Network Controller Radio Network subsystem
Chế độ truy nhập vô tuyến. Công nghệ truy nhập vô tuyến. Bộ điều khiển mạng vô tuyến. Phân hệ mạng vô tuyến
RRC
RRM
Radio Resoure Control protocol
Radio Resouse Management
Giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến
Thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến. S. SFN SCP SDP SGSN SHO SIP SIR SMS SNR STP
System Frame Number Service Control Point
Service Data Point
Serving GPRS Support Node. Soft Handover
Session Initiation Protocol Signal to Interference Ratio Short Messaging Service Signal to Noise Ratio Signaling Transfer Point
Số hiệu khung hệ thống. Nút hỗ trợ điều khiển dịch vụ trong PPS-IN
Nút hỗ trợ điều khiển dữ liệu trong PPS-IN
Nút hỗ trợ GPRS phục vụ Chuyển giao mềm.
Giao thức khởi tạo phiên Tỷ số tín hiệu trên nhiễu Dịch vụ nhắn tin ngắn. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm Điểm chuyển tiếp báo hiệu
T.
TDD
TDMA
TPC TSC
Time Division Duplex
Time Division Multiple Access
Transmission Power Control Trantsit/Gateway Center
Phương thức song công phân chia theo thời gian
Đa truy nhập phân chia theo thời gian
Điều khiển công suất phát Trung tâm chuyển tiếp cuộc gọi
U. UE UL UMTS USIM UTRAN User Equipment Uplink Universal Mobile Telecommunication System UMTS Subscriber Identify Module UMTS Terrestrial Radio Access Network
Thiết bị người sử dụng Đường xuống
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu.
Modul nhận dạng thuê bao UMTS Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
V.
VLR VOIP
Visitor Location Registor Voice Over Internet Protocol
Bộ đăng ký tạm trú
Truyền thoại qua giao thức Internet.
W.
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU ...1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ...2 1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN:...2 1.1.1 Thế hệ thứ nhất(First Generation – 1G)...2 1.1.2 Thế hệ thứ hai(Second Generation – 2G) ...2 1.1.3 Thế hệ thứ ba (Third Generation– 3G) ...3 1.1.4 Thế hệ thứ tƣ(Fourth Generation-4G)...4
1.2 HAI HƢỚNG PHÁT TRIỂN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG 3G ...6
1.2.1 Hƣớng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA ...6
1.2.2 Hƣớng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000 ...7
1.3. MẠNG UMTS 3G VÀ ĐỊNH HƢỚNG CÔNG NGHỆ MẠNG VINAPHONE ... 8
1.3.1 Định hƣớng công nghệ do 3GPP qui định...8
1.3.2 Nội dung chủ yếu các phiên bản tiêu chuẩn 3GPP...9
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ HSDPA ... 15
2.1 KHÁI NIỆM CÔNG NGHỆ HSDPA: ... 15
2.2 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA HSDPA ... 16
2.2.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ ... 16
2.2.2 Mã hoá và điều chế thích nghi AMC: ... 17
2.2.3 Trình tự nhanh và hợp lý tại Node B ... 18
2.2.4 Lựa chọn vị trí tế bào nhanh FCSS : ... 19
2.2.5 Khoảng thời gian truyền dẫn ngắn TTI... 19
2.2.6 Yêu cầu lặp lại tự động hỗn hợp nhanh H-ARQ ... 19
2.2.7 Khả năng tăng dung lƣợng: ... 22
2.3 ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ CỦA HSDPA... 23
CHƢƠNG 3: CẤU TRÚC HỆ THỐNG UMTS ... 25
3.1 CẤU TRÚC MẠNG WCDMA... 25
3.1.1 Mô hình khái niệm: ... 25
3.1.2 Mô hình cấu trúc ... 26
3.1.3 Cấu trúc quản lý tài nguyên... 29
3.1.4 Cấu trúc dịch vụ UMTS:... 29
3.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) ... 31
3.2.2 Node B (Trạm gốc)... 31
3.2.3 Các chức năng điều khiển của UTRAN... 31
3.3 CẤU TRÚC MẠNG LÕI THEO TIÊU CHUẨN 3GPP R99 ... 32
3.4CẤU TRÚC PHÂN LỚP CỦA WCDMA: ... 33
CHƢƠNG 4: QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN UMTS 3G ... 36
4.1 GIỚI THIỆU VỀ QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN ... 36
4.1.1 Nguyên lý chung ... 36
4.1.2 Một số đặc điểm cần lƣu ý trong quy hoạch mạng ... 37
4.2 ĐỊNH CỠ MẠNG... 39
4.2.1 Tính toán vùng phủ sóng ... 39
4.2.2 Phân tích dung lƣợng ... 47
4.3 QUY HOẠCH VÙNG PHỦ VÀ DUNG LƢỢNG CHI TIẾT ... 50
4.4 TỐI ƢU HÓA MẠNG ... 51
CHƢƠNG 5: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VINAPHONE VÀ ĐỊNH HƢỚNG XÂY DỰNG MẠNG VINAPHONE 3G ... 53
5.1 TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VINAPHONE: ... 53
5.1.1 Tình hình phát triển của Vinaphone năm 2008... 53
5.1.2. Tình hình mạng lƣới tính đến hết năm 2008 ...54
5.2 HIỆN TRẠNG MẠNG VÔ TUYẾN ... 56
5.2.1 Tổ chức mạng vô tuyến... 56
5.2.2 Dung lƣợng mạng vô tuyến ... 57