1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ---------------------------------------

SENG A THITH PHOMMAVANH

QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA CHO THÀNH PHỐ VIÊNG CHĂN

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60 . 52 . 70

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐINH VĂN DŨNG

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2011

2

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông

phát triển nhanh nhất và phục vụ con người hữu hiệu nhất. Để đáp ứng nhu cầu về

chất lượng và dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động càng không ngừng

được cải tiến.

Lào là 1 quốc gia khá phát triển về viễn thông. Hiện nay các nhà mạng của

Lào như ETL, LTC, LAT cũng đang đi vào quy hoạch và khai thác mạng 3G

WCDMA. Vấn đề cấp bách hiện nay là quy hoạch và phát triển mạng như thế nào.

Đây là một bài toán khá hóc búa với các nhà mạng. Trong khuôn khổ luận văn, tác

giả đi vào nghiên cứu quá trình quy hoạch và phát triển mạng di động thế hệ thứ 3

WCDMA cho thành phố Viêng Chăn. Đồng thời đưa ra phương pháp luận cho các

nhà khai thác mạng nghiên cứu về tính hiệu quả của công nghệ này.

Luận văn gồm có 3 chương :

Chương 1 : Tổng quan về mạng thông tin di động W-CDMA. Chương

này giới thiệu quá trình phát triển lên mạng 3G W-CDMA, cấu trúc và chức năng

của các thành phần cấu thành lên mạng 3G W-CDMA. Các kỹ thuật được sử dụng

trong hệ thống thông tin di động W-CDMA cũng được giới thiệu trong chương này.

Chương 2 : Phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến W-CDMA. Trong

chương này giới thiệu nguyên lý chung về quy hoạch mạng vô tuyến, dự báo dung

lượng vô tuyến. Cuối cùng là các phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến và tối ưu

hóa mạng 3G W-CDMA.

Chương 3 : Quy hoạch thử nghiệm mạng WCDMA cho khu vực thành

phố Viêng Chăn. Chương cuối này giới thiệu về công tác quy hoạch thử nghiệm

mạng WCDMA cho khu vực thành phố Viêng Chăn nơi tôi đang công tác và sinh

sống.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đinh Văn Dũng cùng các thầy cô trong Khoa Quốc tế và Đào tạo sau Đại học. Các thầy cô đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi từ khi xây dựng đề cương nguyên cứu, viết chuyên đề đến khi hoành thành luận văn này cũng như cung cấp cho tôi một lượng kiến thức bổ ích để hoàn thành luận văn này.

3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA

Chương này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ 3

WCDMA UMTS, lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động và hệ thống

WCDMA, các đặc tính cơ bản của hệ thống WCDMA, cấu trúc hệ thống và chức

năng của các phần tử trong mạng WCDMA. Đồng thời giới thiệu các kỹ thuật chính

sử dụng trong WCDMA cần lưu ý trong quá trình quy hoạch.

1.1. WCDMA và lộ trình phát triển thông tin di động

Từ khi ra đời vào năm 1980 hệ thống thông tin di động thế hệ 1 ( 1G ) sử

dụng kỹ thuật tương tự, đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA, AMPS, TACS,

NMT dịch vụ chủ yếu là thoại.

Năm 1991 hệ thống thông tin di động thế hệ 2 ra đời sử dụng kỹ thuật số

băng hẹp đã mở ra một thị trường di động số có tiềm năng to lớn là các hệ thống

GSM, IS-136-95 chủ yếu là tiếng thoại và dịch vụ bản tin ngắn, thị trường thông tin

di động bùng nổ yêu cầu cung cấp dịch vụ đa dạng, nhiều tiện ích, đa phương tiện,

phù hợp với nhu cầu khách hàng đòi hỏi các nhà kinh doanh dịch vụ viễn thông cần

phải đưa ra một thế hệ mạng mới có thể đáp ứng được yêu cầu mới, vì vậy mạng

thông tin di động thế hệ 3 ra đời, đây là mạng băng thông rộng có khả năng cung

cấp tốc độ bít cho người sử dụng tới 2 Mbps có khả năng sử dụng chồng lấn lên nền

thế hệ 2.

AMPS: Advanced Mobile Phone System TACS: Total Access Communication System GSM: Global System for Mobile Telecommucations WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access EVDO: Evolution Data Only IMT: International Mobile Telecommnications IEEE: Institute of Electrical and Electtronics Engineers WiFi: Wireless Fidelitity WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access

4

LTE: Long Term Evolution UMB: Ultra Mobile Broadband

Hình 1.1. Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động

WCDMA là tiến hoá của GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba.

WCDMA có hai giải pháp được đề xuất cho giao diện vô tuyến: ghép song công

phân chia theo tần số (FDD: Frequency Division Duplex) và ghép song công phân

chia theo thời gian (TDD: Time Division Duplex). Cả hai giao diện này đều sử dụng

công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng trải phổ chuỗi trực tiếp.

Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách

nhau 190 MHz: đường lên sử dụng dải tần trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980

MHz, đường xuống sử dụng dải tần trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 MHz.

Giải pháp TDD sử dụng các tần số trong dải từ 1900 đến 1920 MHz và từ 2010 đến

2025 MHz; ở đây đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần.

WCDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mang GSM/GPRS hiện có cho

mạng của mình, các phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể được nâng cấp

từ mạng GSM/GPRS hiện có để có thể hỗ trợ đồng thời WCDMA và GSM/GPRS

trong giai đoạn đầu triển khai mạng WCDMA.

5

1.2. Cấu trúc và chức năng của mạng 3G WCDMA

1.2.1. Cấu trúc hệ thống

Hệ thống WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức

năng có thể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng

truy nhập vô tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần

cứng của mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phần nâng cấp của

WCDMA.

1.2.2. Chức năng của các phần tử trong hệ thống

UE là thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng

với hệ thống gồm hai phần : thiết bị di động và module nhận dạng thuê bao UMTS

(USIM).

Chức năng của mạng truy nhập vô tuyến UTRAN : khả năng hỗ trợ chuyển

giao mềm và thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến. Sử dụng một ngăn xếp giao

thức duy nhất ở giao diện vô tuyến để xử lý cả hai số liệu chuyển mạch kênh và

chuyển mạch gói.

UTRAN có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô

tuyến. UTRAN gồm hai phần tử :

- Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu.

PLMN, PSTN ISDN

Internet

Các mạng ngoài

MSC/VLR

GMSC

GGSN SGSN

HLR

CN

RNC Node B

Node B

RNC Node B

Node B

IUb

IUr

UTRAN

IU

USIM

USIM

CU

UE

UU

Hình 1.4. Các phần tử của mạng UMTS mặt đất.

6

Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

- Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC có chức năng sở hữu và điều khiển các

tài nguyên vô tuyến ở trong vùng. RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch

vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.

Trung tâm chuyển mạch di động/bộ ghi định vị tạm trú (MSC/VLR): chức

năng của MSC là sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh, còn chức năng của

VLR là lưu giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng khách cũng như vị trí chính

xác hơn của UE trong hệ thống đang phục vụ.

SGSN (Serving GPRS Support Node): điểm hỗ trợ GPRS đang phục vụ. Có

chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch

gói PS.

GGSN (Gateway GPRS Support Node): có chức năng giống GMSC nhưng

liên quan đến các dịch vụ PS. GGSN là điểm neo cho UE và có thể được coi như

một Router mặc định.

GMSC (Gateway MSC): là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMH và

mạng CS ở bên ngoài. Trên thực tế GMSC thường được tích hợp vào cùng

MSC/VLR. Ngoài ra còn có các phần tử như : HLR, AUC, EIR…

1.2.3. Giao diện mạng

Các giao diện mở của WCDMA UMTS liên quan đến việc quy hoạch mạng là

IuCS, IuPS, Iub và Iur. Giao diện Iub nối các node B với RNC. Giao diện Iur được

định nghĩa để thông tin giữa các RNC.

Giao diện Iu: giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai

thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau. Iu được chia

thành: Iu-CS đây là giao diện để nối mạng vô tuyến đến mạng lõi chuyển mạch

kênh và Iu-PS là giao diện để nối mạng vô tuyến đến mạng lõi chuyển mạch gói.

1.3. Các kỹ thuật sử dụng trong hệ thống W-CDMA

1.3.1. Mã hóa tiếng đa tốc độ thích ứng AMR

Mã hoá tiếng ở WCDMA sử dụng kỹ thuật đa tốc độ thích ứng AMR

(Adaptive Multi Rate). Bộ mã hoá tiếng đa tốc độ này là một codec tích hợp với tám

7

nguồn tốc độ: 12,2 (tương đương với chế độ toàn tốc của GSM); 10,2; 7,95; 7,40 (

IS-641); 6,7 ( PDC-EFR ); 5,9; 5,15 và 4,75 kbps. Tốc độ bit AMR được điều khiển

bởi mạng truy nhập vô tuyến. Để hỗ trợ cho tương hợp với các mạng tổ ong hiện có,

một số chế độ của codec giống như ở các mạng tổ ong hiện có. Để chuyển mạch chế

độ AMR có hai khả năng: báo hiệu trong băng hay kênh riêng.

1.3.2. Điều khiển công suất

Ở thông tin di động CDMA tồn tại các phương pháp điều chỉnh công suất

sau:

Điều khiển công suất vòng hở. Trong hệ thống W-CDMA phương pháp này được

sử dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy nhập mạng lần đầu.

Điều khiển công suất nhanh vòng kín gồm điều khiển công suất vòng trong và

điều khiển công suất vòng ngoài.

1.3.3. Chuyển giao

WCDMA hỗ trợ hai loại chuyển giao: chuyển giao mềm và chuyển giao

cứng. Chuyển giao mềm là kiểu chuyển giao nối trước khi cắt, ở đây UE có kết nối

đến nhiều BTS. Chuyển giao cứng là dạng chuyển giao cắt trước khi nối, ở chuyển

giao này UE trước hết kết thúc kết nối với ô thứ nhất sau đó mới kết nối đến ô thứ

hai. Chuyển giao mềm có hai loại, đó là: chuyển giao mềm và chuyển giao mềm

hơn.

8

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA

Trong chương trước ta đã tổng quát chung về đặc điểm của hệ thống thông

tin di động thế hệ ba WCDMA - UMTS. Việc xem xét đó làm cơ sở để phân tích

quy hoạch hệ thống. Trong chương này ta sẽ nghiên cứu phương pháp quy hoạch và

thiết kế mạng vô tuyến WCDMA. Công việc này bao gồm định cỡ, quy hoạch chi

tiết vùng phủ, dung lượng, tối ưu hoá mạng.

Hình 2.1. Quá trình triển khai và quy hoạch mạng WCDMA

● Các công việc UTRAN - Quy hoạch mạng truyền dẫn truy nhập. - Quy hoạch mạng truyền quy hoạch. - Quy hoạch phủ vô tuyến. - Quy định dung lượng mạng. - Định kích cỡ RNC, Phần tử của mạng lõi và xác định chỗ đặt. - Quy hoạch mạng dẫn dẫn đường trục.

● Đầu vào - Dự báo số thuê bao đố với từng loại dịch vụ. - Dự báo số lần sử dụng trên một kiểu lưu lượng. - Các vùng phủ cần có. - Kiểu vùng phủ. - Phố khả dụng. - Các chỉ tiêu chất lượng.

● Các công việc triển khai. - Triển khai BTS. - Triển khai RNC. - Kết nối BTS-RNC. - Triển khai mạng lõi. - Triển khai đầu cuối – đầu cuối. - Tối ưu hóa. - Khai thác và đo hiệu năng.

9

2.1. Nguyên lý chung

Quy hoạch mạng được tiến hành dựa trên các yêu cầu đầu vào. Công việc

quy hoạch mạng có thể chia thành hai công việc chính: quy hoạch mạng vô tuyến và

quy hoạch mạng lõi. Công việc quy hoạch mạng vô tuyến là công việc phức tạp

nhất. Công việc này bao gồm: định kích cỡ, quy hoạch lưu lượng và vùng phủ, tối

ưu hoá mạng.

Cuối cùng cần phản hồi kết quả thống kê và đo đạc trong quá trình khai thác

mạng liên quan đến điều chỉnh quy hoạch, mở rộng vùng phủ, dung lượng và nhu

cầu dịch vụ trên cơ sở thực tế.

2.2. Dự báo lưu lượng Dự báo lưu lượng là bước đầu tiên cần thực hiện trong quá trình quy hoạch

mạng, có thể thực hiện trên cơ sở xu thế phát triển lưu lượng của các mạng đã được

khai thác.

2.2.1. Dự báo số thuê bao

Dự báo thuê bao đối với thị trường cần phục vụ phải xác định được mỗi loại

hình dịch vụ mà khách hang có nhu cầu như: tiếng hoặc số liệu từng loại hình dịch

vụ đó, lưu lượng trong giờ cao điểm, giờ bình thường hoặc vùng địa lý.

2.2.2. Dự báo dung lượng thoại

Dữ báo liệu thoại là đánh giá khối lượng, lưu lượng tiếng do người sử dụng

dịch vụ tiếng trung bình tạo ra. Để việc dự báo được chính xác ta cần có dữ liệu

đánh giá lưu lượng cho từng tháng.

2.2.3. Dự báo lưu lượng số liệu

Dự báo lưu lượng số liệu ta cần phân loại dịch vụ số liệu và dự báo cho từng

kiểu người sử dụng cũng như khối lượng lưu lượng số liệu, dự báo khi nào thông

lượng bắt đâu và khi nào kết thúc.

2.2.4. Dự phòng cho tương lai

Dự phòng cho tương lai phải có cái nhìn sang suốt bao quát toàn bộ thị

trường viễn thông của những nhà thiết kế, hoạch định mạng cho hiện tại và cả tương

10

lai. Để dự phòng cho tương lai một cách hợp lý nên quy hoạch mạng để hỗ trợ nhu

cầu lưu lượng dự kiến trong khoảng thời gian từ 6 đén 12 tháng trong tương lai.

2.3. Quy hoạch vùng phủ vô tuyến 2.3.1. Mục đích và nhiệm vụ

Mục đích của việc quy hoạch vùng phủ là để đảm bảo các mức phủ sóng

khác nhau cho các vùng khác nhau. Để quy hoạch vùng phủ vô tuyến cho hệ thống

TTDĐ thế hệ ba ta cần khảo sát chi tiết các vấn đề liên quan đến: nơi nào cần phủ

sóng và kiểu phủ cần cung cấp cho các vùng này. Thông thường ta cần phủ sóng

trước hết ở các vùng quan trọng.

2.3.2. Các mô hình truyền sóng

Mô hình Okumura-Hata

Mô hình này là một mô hình thực nghiệm cho phép sử dựng các kết quả vào

tính toán, được áp dụng khi tần số nằm trong khoảng từ 150-1000 MHz, độ cao BS

là 30-200m, độ cao ăng ten MS 1-10m và khoảng cách giữa BS và MS là 1-20km.

Độ cao ăng ten BS phải cao hơn nóc của các toà nhà gần BS. Vì thế, mô hình này là

mục tiêu được sử dụng trong nghiên cứu truyền của macro.

Mô hình COST231-Hata

Do mô hình Hata bị giới hạn về tần số nằm trong khoảng từ 100 đến 1500

MHz, nên nó không thể sử dụng để tính toán các mạng vô tuyến 3G. Để giải quyết

vấn đề về giới hạn băng tần, công thức ban Hata ban đầu đã được hoàn thiện bởi

COST231, kết quả là mô hình COST231-Hata có khả năng sử dụng trong khoảng

tần số từ 1500MHz đến 2000 MHz, nó thích hợp cho việc tính toán các mạng vô

tuyến 3G.

Mô hình Walfisch-Ikegami Mô hình này là mô hình thực nghiệm được sử dụng để đánh giá tổn hao

đường truyền ở môi trường thành phố cho thông tin di động. Mô hình này là mô

hình thực nghiệm để đánh giá tổn hao đường truyền ở vùng thành phố trong dải tần

800 – 2000 MHz. Mô hình này có ba phần tử: tổn hao không gian tự do, nhiễu xạ

mái nhà - đường phố và tổn hao tán xạ.

11

Mô hình IMT-2000 sẽ trở thành tiêu chuẩn toàn cầu nên các mô hình đuợc

đề xuất để đánh giá công nghệ truyền dẫn sẽ phải xem xét đến các đặc tính

của các môi trường như: thành phố lớn, nhỏ, vùng ngoại ô, vùng nông thôn,

vùng sa mạc…

2.3.3. Quỹ đường truyền

Quỹ đường truyền là cân đối toàn bộ công suất phát cũng như khuếch đại của

các phần tử trên đường truyền với tổn hao gây ra do các phần tử đường truyền cùng

với dự trữ phađinh đường truyền để nhận được công suất thu tại máy thu. Tổn hao

cực đại đáp ứng được yêu cầu này gọi là tổn hao cực đại cho phép.

Phân tích quỹ đường truyền cho phép ta thiết kế các đường truyền dẫn vô

tuyến đảm bảo chất lượng truyền dẫn đúng quy định. Thiết lập quỹ đường truyền là

nhiệm vụ quan trọng đối với mỗi nhà thiết kế mạng vô tuyến. Việc thiết kế quỹ

đường truyền chỉ được thực hiện sau khi đã quyết định lựa chọn công nghệ được sử

dụng.

Quỹ đường truyền chính là quỹ công suất, là một trong các phần quan trọng

của thiết kế hệ thống vô tuyến, trong đó bao gồm các vấn đề liên quan đến truyền

sóng. Trong quỹ đường truyền cần tính toán đến tất cả các độ lợi và suy hao khi

sóng vô tuyến truyền từ máy phát đến máy thu.

2.4. Quy hoạch dung lượng vô tuyến Dựa trên quỹ đường truyền đường lên và sử dụng mô hình truyền sóng ta có

thể đưa ra quy hoạch phủ sóng bước đầu. Thông thường việc này được thực hiện

bằng phần mềm công cụ quy hoạch. Bước tiếp theo ta cần kiểm tra lại việc quy

hoạch này để đảm bảo tải dự kiến. Quỹ đường truyền bao gồm cả dự trữ nhiễu giao

thoa và nhiễu này phụ thuộc vào tải dự kiến trong ô. Tải dự kiến càng lớn thì càng

cần có dự trữ nhiễu giao thoa lớn.

Dự trữ nhiễu được sử dụng để xét đến nhiễu do những người sử dụng khác

gây ra. Đây là nhiễu bổ sung thêm vào tạp âm nhiệt. Tải càng lớn thì tạp âm càng

lớn và ta cần phải đưa ra dự trữ nhiễu lớn hơn để xét đến tạp âm này. Sự tăng này

12

được gọi là tăng tạp âm và dự trữ nhiễu mà ta đưa vào tính toán quỹ đường truyền

phải phù hợp với tăng tạp âm do tải dự kiến tạo ra.

2.5. Định cỡ RNC Mục đích của định cỡ RNC là cung cấp số RNC cần thiết để hỗ trợ cho lưu

lượng đã dự đoán. Dung lượng của RNC thường bị giới hạn bởi thông lượng hoặc

lưu lượng vì RNC có thể can thiệp vào xử lý lưu lượng cho các trạm gốc mà không

trực tiếp điều khiển chúng. Việc định cỡ RNC cần liên hệ chặt chẽ với quy hoạch vô

tuyến.

2.6. Tối ưu hóa mạng Sau khi triển khai và đưa mạng vào khai thác, tối ưu hóa mạng phải được

thực hiện thường xuyên nhầm cải thiện chất lượng của toàn mạng để đảm bảo cho

các tài nguyên mạng được khai thác sử dụng đạt hiệu quả cao. Tối ưu mạng bao

gồm phân tích mạng, cải thiện cấu hình mạng và hiệu năng mạng.

13

CHƯƠNG 3

QUY HOẠCH THỬ NGHIỆM MẠNG W-CDMA CHO KHU VỰC THÀNH PHỐ VIÊNG CHĂN

Chương 3 trình bày về mạng thông tin di động thế hệ 3, trong khuôn khổ

luận văn sẽ trình bày và phân tích, tính toán quy hoạch mạng WCDMA được triển

khai tại khu vực Thành phố Viêng Chăn dựa trên cơ sở lý thuyết đã được trình bày

trong chương 2.

3.1. Mô tả khu vực thử nghiệm

Khu vực nội thành Viêng Chăn gồm 4 quận nội thành là Quận Chănthabuly,

Quận Sikhottabong, Quận Xaysettha và Quận Sisattanak với tổng diện tích khoảng

10 km2, mật độ dân số 2000 người/km2.

Trong những năm gần đây nhu cầu sử dụng các dịch vụ đa phương tiện ngày

càng tăng, mà các mạng 2G hiện có không thể đáp ứng được. Vì vậy mà việc triển

khai mạng WCDMA cho khu vực này là một giải pháp đúng đắn.

Hình 3.1. Vùng phủ cần quy hoạch thử nghiệm

14

3.2. Quy hoạch thử nghiệm

3.2.1. Quy trình quy hoạch mạng vô tuyến

Hình 3.2. Lưu đồ trình tự quy hoạch mạng

3.1.2. Mục tiêu quy hoạch

3.1.2.1. Các yêu cầu về vùng phủ

Thông thường, vùng phủ vô tuyến tốt là điểm cốt lõi của quy hoạch mạng vô

tuyến. Tỉ lệ vùng phủ phản ánh cường độ của vùng phủ tín hiệu vô tuyến trong một

vùng. Các vùng khác nhau có các yêu cầu khác nhau về tỉ lệ vùng phủ.

3.1.2.2. Các yêu cầu về dung lượng

15

Dung lượng mạng cần thích ứng các yêu cầu triển khai dịch vụ. Trong mạng

WCDMA, dung lượng liên quan đến tổng số thuê bao, tỉ lệ các thành phần dịch vụ,

kênh mang dịch vụ và số người sử dụng cho tất cả các dịch vụ…

3.1.3. Định cỡ mạng 3.1.3.1. Mục tiêu

Đối với phân tích vùng phủ, mục tiêu của định cỡ mạng là xác định kích

thước vùng phủ của mạng thủ nghiệm bằng cách sử dụng quỹ đường truyền và để

đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về vùng phủ như tỉ lệ vùng phủ, vùng phủ trong

nhà/ngoài trời, tải ô,…Quỹ đường truyền được xem xét cho cả đường xuống và

đường lên.

Phân tích dung lượng xem xét mạng nhắm đến có đáp ứng các yêu cầu về

dung lượng hay không: Tổng số thuê bao, tỉ lệ chặn dịch vụ…Tuỳ theo mô hình lưu

lượng và số kênh khả dụng trên một ô, số lượng thuê bao được mạng phục vụ sẽ

được tính toán.

3.1.3.2. Sắp xếp vùng quy hoạch

Mục tiêu của sắp xếp vùng quy hoạch là xác định rõ thiết kế và bố trí mạng,

các vùng khác nhau sẽ có môi trường địa lý, phân bố cây xanh, và mật độ các nhà

cao tầng khác nhau. Quy hoạch mạng được thực hiện theo các phân vùng có thể

phản ánh tốt hơn điều kiện thực tế trong vùng quy hoạch.

3.1.3.3. Phân tích vùng phủ

Mô hình truyền song Công thức thực nghiệm Hata mô tả tổn hao đường truyền là một hàm của tần

số, khoảng cách thu-phát và các độ cao ăng-ten cho môi trường đô thị. Công thức này đúng với môi trường đô thị, phẳng và độ cao ăng-ten của thiết bị di động là 1,5 mét.

Tổn hao đường truyền, Lu, được tính toán (dB) như sau: Lu = A1 + A2 log( f ) + A2 log(hTx) + (B1 + B2 log(hTx) + B3 hTx)logd

Trong đó:

16

- f là tần số (MHz).

- hTx là chiều cao ăng-ten của máy phát so với mặt đất (m) (ký hiệu Hb cũng được sử dụng trong phần mềm Atoll).

- d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu (km).

Các tham số A1, A2, A3, B1, B2 và B3 có thể xác định theo kinh nghiệm thực

tế. Nhưng các giá trị điển hình được đề xuất sử dụng như trong bảng sau:

Bảng. Mô hình truyền sóng

Thông số Okumura-Hata

f≤ 1500MHz

COST-Hata

f> 1500MHz

A1 69.55 49.30

A2 26.16 33.90

A3 -13.82 -13.82

B1 44.90 44.90

B2 - 6.55 - 6.55

B3 0 0

Tính toán quỹ đường truyền

Ta thực hiện tính toán quỹ đường truyền đối với từng dịch vụ, suy hao tuyến

cho phép cực đại là khác nhau đối với từng dịch vụ. Điều này có nghĩa là bán kính ô

là khác nhau đối với từng dịch vụ. Bán kính ô đối với dịch vụ CS 64k sẽ là nhỏ nhất

trong số các dịch vụ CS 12,2k, CS 64k, PS 64k/64k, PS 64k/128k và PS 64k/384k.

3.3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ QUY HOẠCH BẰNG MÔ PHỎNG

Quá trình thực hiện mô phỏng thông qua các chương trình quy hoạch mạng được thể hiện như trên hình 3.4

17

Hình 3.4. Các bước thực hiện mô phỏng quy hoạch mạng

Các thông số đầu vào của các chương trình mô phỏng quy hoạch mạng bao

gồm các dữ liệu bản đồ số và các tham số của mạng cần quy hoạch.

Bản đồ số là yêu cầu cơ bản đầu tiên cần thiết cho việc tính toán mô phỏng

trong quy hoạch mạng. Bản đồ số bao gồm một cơ sở dữ liệu – hệ thống thông tin

địa lý (GIS – Geographic Information System). Thông số quan trọng tiếp theo đó là

dữ liệu về việc sử dụng bề mặt, các dữ liệu này là không chuẩn hóa đối với các nhà

cung cấp bản đồ, và nó cũng khác nhau đối với từng nước, từng khu vực.

Các bản đồ vector được sử dụng để thể hiện các nhân tố tuyến tính như các

dòng sông, đường xá, và ranh giới hành chính. Lớp vector này có hai mục đích

chính là: kiểm tra các vị trí đặt trạm và quyết định sự phân bố lưu lượng.

Các tham số của mạng cần quy hoạch bao gồm cấu hình của trạm thu phát

BS, số lượng sóng mang, sector được sử dụng, loại ăng ten, chiều cao ăng ten, góc

phương vị, độ nghiêng của ăng ten… Căn cứ vào điều kiện thức tế triển khai mạng

18

để lựa chọn các tham số ban đầu, sau đó trong quá trình tính toán, mô phỏng sẽ điều

chỉnh để có thể đạt được một giải pháp tối ưu.

3.4. Kết quả mô phỏng quy hoạch thử nghiệm mạng WCDMA

Hình 3.8. Cường độ công suất kênh hoa tiêu (Indoor)

19

Hình 3.9. Cường độ công suất kênh hoa tiêu (Outdoor)

Kết quả thống kê dịch vụ thông qua phần mềm mô phỏng ATOLL

Voice Service CS 64K Service PS 64K Service PS 128K Service PS 384K Service

Mean attempted 1664.46 26.54 30.92 18.78 12.58

Mean Served 1643.55 99.25% 26.16 99.12% 30.67 99.10% 18.65 99.69% 12.50 99.26%

Mean Failed 20.91 0.75% 0.38 0.88% 0.25 0.9% 0.13 0.31% 0.08 0.74% Mean in Soft or Softer Handoff 7.12 0.23% 0.31 0.62% 0.25 0.32% 0.31 0.92% 0.61 0.31 Mean in Softer Handoff 2.01 0.14% 0.06 0.09% 0.03 0.05% 0.08 0.18% 0.02 0.06%

20

Contribution to Failure

Low pilot SIR 52.01% 15.45% 41.25% 19.32% 31.00% Downlink Eb/No (Range) 55.21% 58.14% 67.35% 99.90% 98.88% Downlink Eb/No (Capacity) 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%

Uplink Eb/No 100.00

% 97.60% 98.25% 96.01% 99.89%

Noise Rise 0.00% 1.96% 1.14% 1.06% 0.02%

No Carrier 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Excessive Pathloss 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%

KẾT LUẬN

Luận văn này đã đi vào tìm hiểu công nghệ 3G, mô tả tổng quan mạng thông

tin di động 3G W-CDMA và thực hiện phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

quy hoạch mạng 3G. Quy trình quy hoạch mạng truy nhập 3G, phân tích những yêu

cầu và nguyên tắc thực hiện quy hoạch mạng ứng với đặc trưng, cấu trúc địa lý từng

vùng cụ thể. Các phương pháp tính toán các tham số của mạng truy nhập 3G bao

gồm dung lượng, vùng phủ, quỹ công suất đường truyền, các thông số và đánh giá

chất lượng phục vụ với hai mô hình thực nghiệm cụ thể là Hata-Cost231 và

Walfisch-Ikegami. Ứng dụng lý thuyết để quy hoạch thử nghiệm mạng WCDMA

cho khu vực nội thành Viêng Chăn.

Các nhà cung cấp dịch vụ di động phải chi ra hàng tỷ USD để tăng cường

mạng di động của họ nhằm cung cấp các dịch vụ video, hình ảnh, truy cập Internet

và các dịch vụ khác. Họ hy vọng rằng sẽ thúc đẩy được tổng mức thu nhập và góp

được phần nào cho sự phát triển mờ nhạt của dịch vụ các cuộc gọi.

Hiện nay, sự phát triển của dịch vụ 3G chậm hơn so với dự đoán của các nhà

cung cấp dịch vụ. Công nghệ 3G cho phép truy cập Internet không dây và các cuộc

gọi có hình ảnh nhưng vẫn chưa thực sự được mở rộng và còn gây ra sự “khó chịu”

cho người sử dụng. Ngoài ra, công nghệ này chưa mang lại đủ lợi nhuận để cân

bằng với tổng số tiền đầu tư để xây dựng. Liên đoàn truyền thông mang lại quốc tế

(ITU) đã định nghĩa rõ công nghệ 4G là công nghệ không dây có thể truy cập dữ

21

liệu với tốc độ 100MB/s trong khi người sử dụng đang di chuyển và có tốc độ

1GB/s khi người sử dụng cố định. Sau năm 2010, công nghệ 4G sẽ trở thành dịch

vụ di động bao quát mọi thứ.

KIẾN NGHỊ CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Với sự phát triển như vũ bão của công nghiệp viễn thông. Mạng 4G sớm sẽ

thay thế 3G. Quy hoạch 4G cũng gần như quy hoạch các thông số cho 3G. Đề tài

luận văn này đã hoàn thành xuất sắc các kế hoạch quy hoạch mạng. Nó sẽ là tiền đề

để triển khai và quy hoạch mạng 4G và mở ra các phương pháp nghiên cứu quy

hoạch mạng như :

- Nghiên cứu phương pháp quy hoạch mạng HSPA và LTE- thế hệ tiếp theo

của mạng 3G W-CDMA.

- Nghiên cứu quy trình và phương pháp tối ưu hóa mạng truy nhập vô tuyến và

mạng lõi LTE và LTE Advanced.

- Nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng, công cụ phần mềm mô phỏng và quy

hoạch mạng truy nhập LTE; sử dụng các công cụ này để quy hoạch mạng

thông tin di động trong thực tế hiện tại và trong tương lai ở Lào.