Đồ án Hệ thống thông tin di động GSM ở Việt Nam

ráp kém, do các yếu tố ngoại cảnh, mưa, gió. Hình 30: Độ cao và góc nghiêng. 40m Site TX 100m Ví dụ: Độ cao anten h= 40m => Phạm vi phủ sóng hiệu quả Với Downtilt = 60 d = 40/ tg30 Downtilt = 70 d = 40/ tg3.50 Downtilt = 60 d = 40/ tg50 Như vậy ta thấy rằng chỉ một lượng nhỏ góc Downtilt thay đổi cũng có thể dẫn tới thu hẹp phạm vi phủ sóng gần 100m. Nhưng trong thực tế ít khi Downtilt > 100. 5-/ Liên hệ giữa công suất thu và phát của BTS và MS. Khi sử dụng hệ thống phối hợp các FU trên kênh các anten phát bằng các bộ kết hợp Combiner sẽ gây lên suy hao tín hiệu, thông thường tín hiệu bị suy hao từ 3 á 9 dB tuỳ thuộc vào Combiner mà nó phải qua. Khi tính toán đến công suất phát của BTS cần phải quan tâm đến suy hao để nâng mức công suất phát ở BTS được chia thành các lớp. Các lớp thu phát ở TRX được định nghĩa theo mức tín hiệu lớn nhất mà có thể điều chỉnh: Lớp Công suất hiệu dụng lớn nhất Mức thu chuẩn (dBm) W dBm 1 320 55 -104 2 160 52 -104 3 80 49 -104 4 40 46 -104 5 20 43 -104 6 10 40 -104 7 5 37 -104 8 2.5 34 -104 Bảng lớp công suất cho phép ta thay đổi công suất thu phát của BTS cho MS giả sử đang ở lớp công suất phát TRX là 40W (lớp 4) thì ta có thể điều chỉnh công suất phát theo các mức 15, 17, 19, 40. Trường hợp MS ở xa trạm gốc thì có nghĩa là ta phải điều chỉnh đến công suất lớn nhất là 40W. Công suất phát của BTS không thể tăng độc lập mà phụ thuộc vào công suất lớn nhất của MS. Để thực hiện cân bằng giữa hai đường truyền dẫn từ MS tới BTS còn ngược lại thì phải thực hiện caan bằng công suất. Công suất thu, phát của MS thì nhỏ hơn rất nhiều so với BTS. Lớp Công suất hiệu dụng lớn nhất Mức thu chuẩn (dBm) W dBm 1 20 -104 2 8 39 -104 3 5 37 -104 4 2 33 -104 5 0.8 29 -104 Công suất thu ở trạm di động. Ptms = Ppbs - Lcbs - Ldfds -Lfbs + Gabs - Lp + Gams - Lfms (6) Công suất thu ở trạm gốc. Ptms = Ppms - Lfms - Gams - Lp + Gabs - Lfbs - Ldfbs + Gdbs (7) (6) - (7) ta có: Pi tms - Pi tss = Ppbs - Ppms - Lcbs - Gsbs Công thức cân bằng hệ thống. Ppbs = Ppms + Lcbs + Gdbs + (Ptms - Ptss) (8) Trong đó: Ppbs: Công suất ra của trạm phát. Ptbs: Công suất thu của trạm gốc. Ppms: Công suất phát của MS. Pi tms: Công suất thu của MS. Lcbs: Suy hao của bộ kết hợp. Lsfbs: Suy hao ở bộ lọc hai chiều kết hợp. Lfbs: Suy hao qua Feeder của BTS. Gabs: Độ khuếch đại anten thu phát của BTS. Gams: Độ khuếch đại anten của MS. Gdbs: Độ khuếch đại phân tập. Lp: Suy hao đường truyền. Lfms: Suy hao qua Feeder của MS. Công thức này cho phép ta tính được công suất của trạm phát BTS theo công suất thu và phát cuả MS. Công suất phát BTS phụ thuộc vào công suất thu và phát của MS, vào độ tăng ích của anten phân tập 3 á 6dB và suy hao ở bộ kết hợp 3 á 9dB và vào độ nhậy máy thu. Thí dụ có: Ptbs = -105dBm, Ppms= +33dBm, Ptms= -102dBm Gdbs= 3dB, Lcbs= 6dB Vậy công suất ra của trạm phát là: Ppbs= 33+3+6+[-102-(-105)] = 45 dBm (31,62W). Chương iV các vấn đề lưu lượng và dung lượng thuê bao I-/ khái niệm về lưu lượng. Lưu lượng là khả năng trao đổi thông tin tại một thời điểm. Dung lượng của ô là số kênh thoại, số liệu dành cho thuê bao di động. Lưu lượng được đặc trưng bởi Erlang. II-/ Một số công thức tính toán lưu lượng. (8) 1-/ Lưu lượng của một thuê bao. Trong đó: n: Số trung bình các cuộc gọi trong một giờ (3600s). A: Là lưu lượng thông tin trên một thuê bao (Erlang). T: Thời gian trung bình trên một cuộc gọi. Theo số liệu thống kê n=1, t=90s=>A= 1.90/3600=0.025Erl Vậy lưu lượng của một thuê bao là : 0.025Erlang. 2-/ Tính toán lưu lượng. (9) Số Erlang có nghĩa là (Số cuộc gọi - giờ trên giờ). Trong đó: A: Lưu lượng (Erlang). C: Số cuộc gọi. t: Thời gian thực hiện một cuộc gọi. T: Khoảng thời gian quá trình tính toán. 3-/ Giờ bận. Là giờ mà theo phân tích thống kê thì số thuê bao sử dụng là nhiều nhất quy hoạch dung lượng sẽ đưọc tiến hành cùng với sự quan tâm đến tải đưa ra trong giờ bận. 4-/ Cấp phục vụ (GOS). - Hệ thông thông tin hoạt động theo kiểu tiêu hao. Giả thiết về kiểu thuê bao không hề gọi lại khi cuộc gọi không thành. - Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu đợi. Giả thiết về kiểu thuê bao kiên trì gọi lại đến khi cuộc gọi thành công. Cấp phục vụ GOS (Grade Of Service - Cấp độ phục vụ) là một đại lượng biểu thị số phần trăm cuộc gọi không thành công (GOS có nghiã là mức bỏ rơi không phục vụ) đối với hệ thống tiêu hao, GOS cũng là số % thuê bao thực hiện sự gọi lại đối với hệ thống đợi. 5-/ Dung lượng kênh logic SDCCH. SDCCH (Stand alone Dedicated Control CHannel - Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình) sử dụng để mang báo hiệu thiết lập cuộc gọi nối thông giữa mạng và di động. Sử dụng SDCCH cho các hoạt động của thuê bao. - Thiết lập cuộc gọi. - Cập nhật vị trí (tự động). - Cập nhật vị trí theo (chu kỳ). - Gắn IMSI. - Tháo IMSI. - Nhắn tin SMS. - Các dịch vụ bổ xung. Ví dụ về : sử dụng SDCCH trong giờ bận. Hoạt động của thuê bao Thuê bao thực hiện (%) Lần thực hiện/ 1 thuê bao Thời gian thực hiện (s) Tổng thời gian (s) Thiết lập cuộc gọi 80 2 2.5 2 x 2.5 x 0.8 =4.0 Cập nhật (tự động) 40 1 3.5 1 x 3.5 x 0.4 =1.4 Cập nhật (theo chu kỳ) 60 2 3.5 2 x 3.5 x 0.6 =2.8 Bản tin SMS 10 1 6.5 1x 6.5 x 0.1=0.65 Dịch vụ bổ xung 20 1 2.5 1 x 2.5 x 0.2 =0.5 Gắn IMSI 60 1 3.5 1 x 3.5 x 0.6 =2.1 Tháo IMSI 30 1 3.0 1 x 3.0 x 0.3 =0.9 Tổng cộng thời gian 13.75s + 20% dự trữ 2.75s 16.5s Bởi vậy lưu lượng trong giờ bận của SDCCH/1 thuê bao = 16.25/ 3600 = 4.58mErl. Thông thường lấy 5 mErl/ 1thuê bao trong giờ bận của SDCCH cho tính toán. III-/ Quan hệ giữa dung lượng kênh lưu thông và số thuê bao. Ta biết rằng với số kênh và cấp phục vụ khác nhau thì lưu lượng của hệ thống cũng khác nhau. Bảng Erlang là bảng tính sẵn cho quan hệ giữa GOS, số kênh và lưu lượng của hệ thống. Ví dụ số kênh n = 22, Cấp phục vụ GOS = 2%. Tra bảng ta được n = 14.896 Erlang. Từ đó ta có thể tính được số lượng thuê bao có thể phục vụ. S = N/ A (10) Trong đó: S: Là số thuê bao. N: Là số Erlang của hệ thống. A: Số Erlang/ 1thuê bao. Với N = 14.896 Erl, A = 0.025 Erl => số thuê bao S là: Công thức này rất quan trọng nó giúp ta tính được số thuê bao cần được phục vụ theo số kênh TCH cần thiết, từ đó có phương hướng để định cỡ dung lượng mạng cần mở rộng. IV-/ Hiệu quả sử dụng kênh. Hiệu quả sử dụng kênh là hiệu suất sử dụng tối đa một kênh mà không gây tắc nghẽn cho kênh đó, nó được tính như sau: H = N/ n - N x E/ n = N(1-E)n (11) Với: N: Lưu lượng trung kế (traffic). E: Cấp phục vụ GOS, thường chọn E = 2%. n: Số kênh TCH. Sau đây là bảng hiệu quả sử dụng kênh với số kênh 6, 14, 22, 38, 45. Số kênh n Traffic (N) ứng với E = 2% Hiệu quả sử dụng kênh (H) % 6 2.28 37 14 8.20 57 22 14.90 66 38 29.17 75 45 33.61 78 Từ bảng trên ta thấy số kênh càng lớn thì hiệu quả sử dụng kênh càng cao (khi cùng mức GOS). V-/ Dung lượng mạng tổ ong. Cần phải dự toán dung lượng cần thiết (lưu lượng phục vụ) để đưa ra số kênh cần thiết thực hiện yêu cầu chất lượng phục vụ. Giả sử cần phục vụ 1000 thuê bao di động với tổng số 25 Erlang trong một vùng định vị gần so với mức độ phục vụ GOS = 2% và tổng số kênh cần đến là 51 kênh. Bảng sau đây cho ta thấy lưu lượng phục vụ phân bổ theo từng vùng (ô) như sau: Ô Lưu lượng (%) Erlang Số kênh A 40 10.0 16 B 25 6.25 12 C 15 3.75 9 D 10 2.50 7 E 10 2.50 7 100 25.00 51 Ta nhận thấy lưu lượng phục vụ phân chia không đồng đều cho mỗi vùng, với vùng mật độ thấp thì số kênh TCH đòi hỏi ít còn với mật độ cao cần nhiều TCH hơn. Đây là cơ sở quan trọng cho thiết kế mạng nhằm đáp ứng lưu lượng cần thiết cho từng khu vực khảo sát. Nghĩa là dung lượng mạng tổ ong được định cỡ bởi phân bố lưu lượng và số kênh cần thiết cho từng vùng. VI-/ Tăng dung lượng bằng cách giảm kích thước ô (cellsplit). Thí dụ: Sự tăng dung lượng của hệ thống qua các bước thu hẹp kích thước ô. Giả thiết hệ thống có 24 tần số và bắt đầu từ một cụm gần 7 ô có bán kính cực đại 14Km. Sau đó ta thực hiện các giai đoạn Cellsplit. Giả sử mỗi thuê bao có lưu lượng 0.025 Erlang, với cấp phục vụ GOS = 2% Với 24 tần số hệ thống có 24 x 8 = 192 kênh. Trong bước thứ nhất là số kênh TCH cho mỗi ô (số nhóm tần số N=7) là: (192 - 2 x 7)/ 7 = 178/ 7 = 25 TCH. Trong các bước tiếp theo số kênh TCH cho mỗi ô (nhóm tần số N=21) là: (192 - 1 x 21)/ 21 = 171/ 21 = 8TCH. Trong bước thứ nhất ta sử dụng hai kênh cho việc điều khiển. Các bước tiếp theo ta chỉ cần sử dụng một kênh cho điều khiển là đủ. Căn cứ vào bảng Erlang ta có bảng thống kê về mạt độ lưu lượng qua các bước tách ô như bảng sau: Step Bán kính ô Km N TCH Percell Diện tích ô Km2 Sub/cell (số thuê bao) Sub/Km2 Hiệu quả trung kế 0 14 7 25 509.6 700 1.37 0.69 1 8 21 8 166.4 145 0.87 0.44 2 4 21 8 41.6 145 3.49 0.44 3 2 21 8 10.4 145 13.94 0.44 Từ bảng đó ta thấy rằng, Trong lần tách thứ nhất, dung lượng bị giảm. Số thuê bao trên 1Km2 từ 1.37 giảm xuống 0.87 là do hiệu suất sử dụng kênh bị giảm. Tuy nhiên đây là một bước không thể thiếu được để thực hiện các bước tiếp theo. Đối với các bước tiếp theo bán kính ô giảm hai lần, dung lượng tăng 4 lần. Như vậy ta thấy được biện pháp "Cellsplit" làm giảm kích thước ô và đồng thời làm tăng dung lượng hệ thống. Biện pháp này được áp dụng theo từng giai đoạn phát triển của mạng. Tuy nhiên biện pháp này cũng có những hạn chế về kích thước ô có hạn. Giới hạn trên là do công suất bức xạ của BTS và MS, giới hạn dưới là do nhiễu, đồng thời việc lắp đặt các trạm đòi hỏi phải có nguồn kinh phí rất lớn. Việc khảo sát để trọn vị trí thích hợp cho đài trạm cũng gặp nhiều khó khăn. Để giải quyết vấn đề dung lượng ở những khu vực mức độ rất cao mà các biện pháp trên không thể giải quyết được, việc sử dụng các Microcell và Minicell trở lên phổ biến với phạm vi phủ sóng nhỏ, công suất bức xạ của BTS không lớn. 1-/ Tương quan giữa số kênh SDCCH và số kênh TCH. Kênh SDCCH được phát quảng bá phục vụ truy cập MS. Coi thời gian sử dụng trung bình của thuê bao đối với SDCCH là 4.5s. Giả sử trong một giờ, MS có ba lần cập nhật vị trí và một lần thiết lập cuộc gọi, tổng số lần thuê bao sử dụng SDCCH. Vậy lưu lượng của SDCCH cần cho một thuê bao là: 4 x 4.5/ 3600 = 0.005 Erlang. Giả thiết một kênh vật lý bao gồm 8 kênh SDCCH độc lập. Theo bảng Erlang lưu lượng 8 kênh này là 3.527 (với GOS = 2%) có thể phục vụ số thuê bao là 3.527/ 0.005 = 705 thuê bao. Để phục vụ 705 thê bao, mỗi thuê bao có lưu lượng thoại là 0.025 Erlang thì dung lượng tổng cần thiết là 705 x 0.025 = 17.635 Erlang. Theo bảng Erlang thì lưu lượng này tương ứng số kênh TCH là 26 kênh. Vậy tương quan cần thiết giữa số kênh SDCCH và TCH phục vụ thuê bao là: 8 SDCCH - 26 TCH. VII-/ Chất lượng phục vụ. Chất lượng phục vụ là khả năng thiết lập và kết cuối cuộc gọi cho các thuê bao di động. Bao gồm tỷ lệ lỗi cuộc gọi, tỷ lệ lỗi trên kênh TCH, nghẽn trên airinteface Handover, và các vấn đề truyền dẫn. 1-/ Tỷ lệ lỗi TCH (TCH failurerate). Tỷ lệ lỗi trên kênh TCH phụ thuộc vào 3 yếu tố: + Tổng số kênh TCH không thể đạt đấn trạm di động trong thủ tục thết lập, thông thường khi trạm di động chuyển từ kênh SDCCH sang TCH. + Tổng số các lần chuyển giao không thành công dẫn đến trạm di động quay lại kênh cũ hoặc gọi bị ngắt khi trạm di động đã đạt được đến kênh TCH và không liên quan đến thủ tục chuyển giao những cuộc gọi bị ngắt do các nguyên nhân: nằm ngoài phủ sóng, pin hết năng lượng hoặc tắt nguồn. 2-/ Tỷ lệ rớt cuộc gọi (Dropped call rate). Lỗi cuộc gọi xẩy ra khi chuyển giao không thành công. Lỗi cuộc gọi xẩy ra khi gặp lỗi trên kênh TCH. Tỷ lệ lỗi cuộc gọi được đo đạc trên airinteface. 3-/ Nghẽn trên airinteface xẩy ra khi trên kênh SDCCH trong quá trình thiết lập cuộc gọi. Nghẽn trên airinteface xẩy ra trên kênh TCH trong quá trình tiến hành cuộc gọi. 4-/ Handover. Tỷ lệ Handover thành công và thất bại VIII-/ Tính toán dung lượng cho một trạm Omni và sector để thích hợp với máy phát. 1-/ Xét một khu vực được phục vụ bởi một trạm Omni với số TRX=3. Cấp phục vụ GOS = 2%. Lưu lượng một thuê bao là 0.0025 Erlang. Nếu trạm dùng hai kênh cho báo hiệu và đồng bộ thì số kênh dành cho lưu thông là 3 x8 -2 = 22 TCH. Tra bảng Erlang ta có dung laoạng trạm là 14.896 Erl. Số thuê bao trạm có thể phục vụ là 14.896/ 0.025 = 595 thuê bao. 2-/ Giả sử trạm được sector hoá với 3 ô dẻ quạt. Ô 1 có 2 TRX. Ô 2 có 3 TRX. Ô 3 có 4 TRX. Vì các ô này độc lập với nhau về tần số và địa lý nên mỗi ô sẽ mất hai kênh dành riêng cho báo hiệu và đồng bộ. Vậy số kênh TCH ở các ô: Ô 1 có 2 x 8 - 2 = 14 TCH. Ô 2 có 3 x 8 - 2 = 22 TCH. Ô 3 có 4 x 8 - 2 = 30 TCH. Với GOS = 2% và lưu lượng chiếm dùng cho một thuê bao là 0.025 Erl do đó ta có dung lượng là: Ô 1: 8.2 Erl. Ô 2: 14.896 Erl. Ô 3: 21.932 Erl. Vậy số thuê bao phục vụ: Ô 1: 8.2/ 0.025 Erl = 328 thuê bao. Ô 2: 14.896/ 0.025 Erl = 595 thuê bao. Ô 3: 21.932/ 0.025 Erl = 877 thuê bao. Vì dung lượng của ô phụ thuộc vào số kênh lưu thông ở mỗi ô. Mức độ phụ thuộc hay dung lượng ô không tăng tuyến tính theo số kênh. Do đó dung lượng trạm sector được tính bởi tổng dung lượng từng ô mà trạm phục vụ. Nên dung lượng của trạm là: + 14.896 + 21.932 = 45.028 Erlang. Vậy số thuê bao trạm có khả năng phục vụ là: 382 + 595 + 877 = 1800 thuê bao. Nhận xét: Khi ta tăng số kênh ở một ô thì dung lượng của một ô đó tăng lên đáng kể. Tuy vậy không thể tăng mãi số kên hở mỗi ô bởi tần số cho phép ở mỗi ô là có hạn, do đó đối với loại Omni (quản lý một ô) thì dung lượng của trạm bị giới hạn. Vì vậy mật độ lưu thông tỷ lệ nghịch với mật độ diện tích khu vực phục vụ. Nên để tăng dung lượng ở một khu vực nào đó, bắt buộc ta phải xây dựng ô nhỏ. Việc xây dựng các ô này phải tuân theo mẫu sử dụng lại tần số. Các ô mới có thể phủ sóng bởi các trạm mới nhưng thông thường vì lý do kinh tế nên việc phủ sóng được tận dụng các trạm ban đầu và thường mỗi trạm sẽ quản lý 3 ô với búp sóng mỗi ô là 1200. Với một mô hình sử dụnglại tần số và các tần số đã cho phép sử dụng lại đã có sẵn thì tần số do trạm Sector quản lý có thể coi tương đương với tần số do trạm Omni quản lý. Vì vậy mà dung lượng trạm Sector sẽ lớn hơn trạm Omni. Do trạm Omni có dung lượng thấp, khu vực phủ sóng lớn nếu trạm Omni được lắp đặt cho vùng có mật độ thuê bao thấp như ở khu vực xa và hẻo lánh. Còn trạm Sector dùng phục vụ vùng có mật độ thuê bao cao như thành phố trung tâm đô thị. Thí dụ : Xét mạng có 40 tần số được đưa vào quy hoạch. Nếu trạm được quy hoạch theo mô hình 12 ô, ta có bảng tần số ổn định như sau: Nhóm kênh A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 Các kênh tần số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Nếu trạm được lắp đặt bằng một trạm Omni, từ bảng trên ta thấy trạm quản lý một ô (có 4 tần số) cần 4TRX. Tương ứng 8 x 4 =32 kênh. Dành 2 kênh cho điều khiển và đồng bộ, 30 kênh cho lưu thông. Từ bảng Erlang, 30 kênh lưu thông là 21.932 Erl (GOS = 2%). Nếu mỗi thuê bao có lưu lượng là 0.025 Erl thì số thuê bao là 21.932/ 0.025 = 877 thuê bao. Nếu hệ thống được Sector với một trạm quản lý 3 ô. Mỗi ô có 4 tần sô thì lưu lượng của trạm là: 21.932 + 21.932 + 21.932 = 65.796 Erl. Tương ứng với: 877 + 877 + 877 = 2631 thuê bao. Khi tần số ở mỗi ô thay đổi thì dung lượng của trạm sẽ thay đổi theo. Nếu trạm được quy hoạch theo mô hình 7/ 12. M A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2 A3 B3 C3 D3 E3 F3 G3 K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Với trạm Omni có thể quản lý hai tần số một ô. Cần có 2 TRX đáp ứng hai tần số này tương ứng 10 kênh vật lý. Dành hai kênh điều khiển và đồng bộ còn 14 kênh lưu thông. Cấp phục vụ lưu thông GOS = 2% ta có số Erlang cho 14 TCH là 8.2 Erl dung lượng một thuê bao 0.025 Erl thì số thuê bao của mỗi ô là: 8.2/ 0.025 = 328 thuê bao. Nếu Sector hoá mỗi trạm 3 ô, mỗi ô quản lý 2 tần số thì tổng dung lượng là 24.6 Erl và số thuê bao là: 328 + 328 + 328 = 985 thuê bao. Chính vì Sector hoá đồng nghĩa với việc tăng dung lượng của trạm hay lưu lượng. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với những vùng có mật độ thuê bao cao. Tuỳ thuộc tần số mạng mà nhà quản lý sẽ đưa cấu hình sao cho phù hợp. Chương V cơ sở cho việc quy hoạch tần số I-/ mô hình sử dụng lại tần số. Mô hình này là sử dụng các mẫu sử dụng tần số ở cùng một tần số sóng mạng để phủ cho các vùng khác nhau. Các vùng sử dụng lại tần số này phải có một cự ly đủ lớn để dễ nhiễu đồng kênh xẩy ra ở mức thấp nhất. Theo định nghĩa tỷ số sóng mang trên nhiễu giao thoa là tỷ số giữa mức tín hiệu mong muốn thu và mức tín hiệu không mong muốn thu. Tỷ số này phụ thuộc vào vị trí tức thời của máy di động do địa hình không đồng nhất, các hình dạng khác nhau, số lượng và các kiểu của các vùng tán xạ địa phương. Các nhân tố khác như kiểu anten, tính hướng và chiều cao, vị trí và độ cao đài trạm, số lượng các trạm gây nhiễu địa phương cùng ảnh hưởng phân bố tỷ số C/I ở hệ thống. GSM sử dụng dải tần từ 890 đến 960 MHz gồm 124 dải thông tần tương ứng 124 x 8 =992 kênh với một hệ thống mạng lớn thì việc sử dụng lại tần số là không tránh khỏi. GSM sử dụng 3 kiểu mẫu sử dụng lại tần số là 3/9; 4/12; 7/21 cả 3 mẫu này có chung đặc điểm sau: + Mỗi đài phát sử dụng 3 ô dẻ quạt, các búp sóng cách nhau 1200. + Mỗi ô sử dụng các anten phát 600 và 2 anten thu phân tập 600 cho mỗi góc phương vị. + Mỗi ô được xấp xỉ hoá bằng hình lục giác. Ta coi lưu lượng phân bố đồng nhất ở các ô. Bình thường kích thước ô được xác định như là khoảng cách giữa hai đài trạm lân cận. II-/ Khoảng cách sử dụng lại tần số. Sử dụng lại tần số trong mạng là vấn đề rất khó khăn do nhiều lý do đặc biệt nhiễu đồng kênh. Do vậy nhiệm vụ quy hoạch là làm sao giảm được nhiễu đồng kênh hay là làm sao cho tỷ số C/I lớn nhất. Nhận thấy rằng khoảng cách 2 ô đồng kênh tuỳ thuộc vào số nhóm tần số N mà ta nhắc đến trong mô hình sử dụng lại tần số, có thể tính toán N qua tỷ số D/R giữa các ô đồng kênh. Qua tính toán và khảo sát thực tế ta thấy D, R, N có mối liên hệ sau: Hình 19. Cách xác định vị trí đồng kênh. . a R a D J i Với : R: Bán kính ô. D: Khoảng cách giữa hai ô sử dụng lại tần số. N: Số nhóm tần số. Để quyết định vị trí các ô đồng kênh đối với mô hình thành thường thì N có thể tính toán như sau: N = i2 + j2 + i + j (i,j nguyên dương). Để xác định i,j ta xác định như sau: Từ một ô nào đó ta dịch chuyển đi (i) ô theo một chiều hướng bất kỳ, sau đó quay Sector đơn vị đi 600 và dịch chuyển tiếp đi (i) ô theo hướng mới. Ô mới xác định này và ô ban đầu là các ô đồng kênh. Nếu N được xác định từ trước, điều chế khoảng cách giữa hai ô đồng kênh, được tính toán như sau: Mô hình 3/ 9: D=5.2R Mô hình 4/ 12: D=6R Mô hình 7/ 21: D=7.9R Tuỳ theo mẫu sử dụng lại tần số mà các ô cạnh nhau gọi là cụm ô. III-/ Các mẫu sử dụng lại tần số. 1-/ Mẫu sử dụng lại tần số 3/ 9. Mẫu 3/ 9 ô sử dụng các nhóm 9 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 3 đài (hình 20). c2 b1 c3 c2 b1 b3 b2 b3 c1 a2 a3 c1 a2 c3 c2 c3 a3 a1 b2 a1 a3 a2 b1 b1 c3 c2 b1 c3 c2 b2 b3 a1 b2 b3 a1 b2 b3 c1 a3 a2 c1 a3 a2 c1 c2 c3 b1 c2 c3 b1 c2 c3 a1 b3 b2 a1 b3 b2 a1 Hình 31: Mẫu sử dụng lại tần số 3/ 9. A1 Số sóng mang trong cùng một ô là tương đối lớn tuy nhiên khoảng cách dải tần giữa các sóng mang là nhỏ. Do đó có nhiều khả năng gây nhiễu đồng kênh và nhiễu lân cận, khả năng áp dụng cho các vùng có mật độ máy cao kích thước ô nhỏ nhưng vùng phủ sóng phải dễ dangf cho việc tránh các nhiễu pha đinh. Mô hình này phù hợp cho phục vụ indoor (trong nhà) và các khu nhà cao tầng. 2-/ Mẫu sử dụng lại tần số 4/ 12. Mẫu 4/ 12 ô sử dụng các nhóm 12 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 4 đài (hình 21). d3 d2 c1 a3 a2 d1 c3 a1 d2 d3 b1 a2 a3 b1 c3 b1 c1 b2 b3 b2 c1 a3 c2 c2 d1 b3 b2 a1 c3 c3 b1 a2 a3 c1 d2 d3 b1 b2 a1 c3 c2 d1 b3 b2 a3 c1 d2 d3 b1 a2 a3 c1 Hình 32: Mẫu sử dụng lại tần số 4/ 12. b3 c3 b3 C2 Số kênh trong một ô nhỏ hơn do đó sử dụng các vùng có mật độ trung bình vì thế nhiễu đồng kênh không đáng ngại. Mô hình này cho phép mở rộng kích thước ô phù hợp với mật độ trung bình và ít nhà cao tầng. Có thể phục vụ indoor (trong nhà) và incar (trong xe). 3-/ Mẫu sử dụng lại tần số 7/ 21. Mẫu 7/ 21 ô sử dụng các nhóm 21 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 7 đài (hình 22). Số lượng kênh trong một ô là nhỏ do đó có thể phục vụ cho các vùng có mật độ thấp. Tuy nhiên khoảng cách dải tần các kênh lân cận và các kênh cùng ô tương đối lớn. Do vậy không có hiện tượng nhiễu đồng kênh lân cận, đảm bảo chất lượng các vùng khó phủ sóng. Do đó nó được sử dụng khi chia nhỏ các ô thích ứng với mật độ máy di động ngày càng tăng và những vùng phủ sóng có kích thước ô tương đối nhỏ. d3 d2 b1 e3 e2 c1 b3 g1 c2 c3 a1 g2 g3 G1 b3 e1 c1 e2 g3 g2 f1 a3 c2 e2 f1 a3 a2 d1 e3 e3 b1 d2 d3 e1 f2 f3 d1 d2 b1 e3 e2 g1 b3 b2 c3 a1 g2 g3 c1 b2 b3 g1 Hình 33: Mẫu sử dụng lại tần số 7/ 21. e3 c3 d3 B2 iv-/ sector hoá và chia ô. Giả sử hệ thống có M kênh, có khả năng đưa vào quy hoạch. Nếu đem quy hoạch thành nhóm kênh thì số lượng kênh trong nhóm là M/ N. Ta có thể thấy rằng với N nhỏ hơn thì số ô trong kênh sẽ cao hơn, qua bảng Erlang ta có thể thấy dung lượng trên một kênh cũng sẽ cao hơn. Với N chọn trước thì dung lượng ô không thay đổi, do đó số kênh ở mỗi ô được ấn định (diện tích ô tỷ lệ với bình phương bán kính) nên có thể thấy dung lượng của ô tỷ lệ nghịch với diện tích của ô, ô càng nhỏ mật độ thuê bao càng tăng. Do vậy nếu chia làm nhiều ô nhỏ thì sẽ tăng dung lượng thông tin hơn. Tuy nhiên cần có nhiều đài trạm hơn và giá thành cao hơn. Trong thực tế cái mà chúng ta đòi hỏi là dung lượng của mạng, do đó ban đầu mạng thường được quy hoạch với các ô lớn và dùng các anten đẳng hướng. Hình 34: Chia ô ở giai đoạn đầu. bts bts bts Giai đoạn này là giai đoạn Sector hoá các Omni, lúc này lưu lượng của mạng đã gia tăng và việc Sector hoá các ô sẽ làm tăg dung lượng của khu vực. Hình 35: Chia ô ở giai đoạn Phase 0. Việc chuyển hoá từ vùng phủ sóng Omni sang Sector hoá không cần lắp đặt các trạm mới mà tận dụng các trạm cũ với việc dùng anten định hướng, được chia làm 3 hướng, mỗi hướng tương ứng với một ô. Góc phương vị của các anten này phân cách nhau 1200. Mỗi ô sử dụng các anten phát 600 và 2 anten thu phân tập cho một góc phương vị. Giai đoạn tiếp theo (phase 1) được sử dụng khi số thuê bao của khu vực đã quá cao, bắt buộc phải lắp đặt các trạm mới và được phát triển từ phase 0 bằng cách đặt ở mỗi ô một Site Sector, site này chia nhỏ ô đó thành 3 ô mới như vậy số ô sẽ tăng. Hình 36: Chia ô ở giai đoạn Phase 1. + Chú ý: Vùng nằm giữa vùng có lưu lượng thấp (như vùng nông thôn với ô lớn) và vùng có lưu lượng cao ( vùng thành thị với ô nhỏ) gọi là vùng chuyển tiếp. Vùng chuyển tiếp là vùng đệm giữa ô lớn và ô nhỏ, vùng này sử dụng lại tần số không trùng với các ô nhỏ và lớn lân cận với nó. V-/ quá trình thiết kế mạng. Công việc cho thiết kế phát triển một mạng GSM có thể theo trình tự sau: 1-/ Trước khi thiết kế phải khảo sát các vùng phân bố địa lý vùng phủ sóng dân cư. Sau đó thống kê lưu lượng phục vụ ở từng vùng theo các thời điểm khác nhau để dự đoán chính xác số thuê bao cần phải phục vụ tối đa ở vùng đó là bao nhiêu. Vùng ở đây có thể là vùng định vị hoặc một ô. Tiến hành kiểm tra chất lượng phục vụ tại các vùng phủ sóng từ đó đánh giá chất lượng để bổ xung cho các vùng phủ sóng nhằm nâng cao chất lượng vùng phủ. Dựa vào tính chất lưu lượng, số thuê bao và chất lượng cần thiết được xác định ở trên sẽ sơ bộ kênh và vị trí đài trạm cho mạng cần phát triển. 2-/ Bước tiếp theo là thực hiện ấn định tần số và vị trí kênh logíc cho mạng. Các ô được cung cấp tạm thời tần số sử dụng và tổng số kênh lưu lượng TCH theo cấu hình FU của BTS theo các dự tính ở trên cùng với công suất của các BTS này. 3-/ Nếu môi trường không gian lý tưởng từ bước 2 ta có thể đi đến kết thúc mạng bằng cách chấp nhận việc ấn định cung cấp tạm thời ở trên và lập cấu hình BTS và cấu hình truyền dẫn cho mạng, đưa mạng vào hoạt động. Tuy nhiên không bao giờ tồn tại một môi trường lý tưởng như trên. Do vậy bước tiếp theo là thực hiện dự kiến vùng phủ sóng trên cơ sở số liệu đài trạm (toạ độ, chiều cao anten....) và các hạn chế do phân tán thời gian gây ra. 4-/ Môi trường truyền dẫn luôn là vấn đề được đặt ra đối với thông tin di động. Ta phải nghiên cứu các loại nhiễu giao thoa C/(I+R+A): nhiễu giao thoa đồng kênh C/I, phản xạ C/R và nhiễu giao thoa kênh lân cận C/A. 5-/ Thực hiện khảo sát mạng bằng cách kiểm tra các điều kiện đài trạm và môi trường truyền dẫn vô tuyến. 6-/ Xây dựng sơ đồ mạng trên cơ sở các đài trạm phù hợp với các thông số định vị. 7-/ Đo đạc vô tuyến để đưa ra các biện pháp khắc phục và tăng chất lượng mạng. 8-/ Thực hiện các dự toán cuối cùng sau khi đã phân tích tất cả các vấn đề của mạng. 9-/ Cuối cùng thực hiện công việc hoàn thiện mọi thông số tối ưu nhất cho ô. Các thông số mà ta sẽ nghiên cứu đó là việc đặt ra các tần số, cấu hình BTS, BSC và các tuyến truyền dẫn cho BTS. Các kỹ thuật phục vụ cho việc quy hoạch phụ thuộc vào tính toán lưu lượng, kênh, thuê bao và cấu trúc phần cứng cũng như phần mềm của mạng đi đôi với các thông số và phương pháp thực hiện chúng: ô, tần số, truyền dẫn, ... Các khái niệm phủ sóng. - Indoor: Phục vụ di động ở trong nhà. - Incar: Phục vụ cho máy di động ở trong xe hoặc khi di chuyển. - outdoor: Phục vụ cho máy di động trong điều kiện bình thường ở ngoài trời. chương vi mạng thông tin di động vinaphone I-/ giới thiệu mạng vinaphone. 1-/ Mạng Call Link Là mạng TTDĐ đầu tiên ở Việt Nam. mạng sử dụng kỹ thuật analog trên cơ sở hợp tác kinh doanh giữa BĐ-tp.HCM và Singapore Telecom International với vốn đầu tư là 5 triệu USD với địa bàn phục vụ là tp.HCM và Vũng Tầu. 2-/ Mạng MobiPhone Là mạng TTDĐ số đầu tiên dựa theo tiêu chuẩn GSM được đưa vào sử dụng năm 1993 cho đến nay đã phủ sóng 53/61 tỉnh thành/toàn quốc. mạng do Công ty TTDĐ (VMS-VietNam MobilePhone Telecom Service) khai thác và quản lý, hoạt động theo cơ sở hợp tác kinh doanh giữa BĐ Việt Nam (VNPT) và hãng Comvik (Swe), sử dụng thiết bị của các nhà cung cấp là ERICSSON và ALCATEL với số vốn đầu tư ban đầu là 350 triệu USD. Tính đến tháng 12 - 1999, số thuê bao trong mạng là hơn 220 ngàn (PP_MS và PPS_MS) 3-/ Mạng VinaPhone Năm 1996, mạng TTDĐ số thứ 2 - VinaPhone cũng dựa theo tiêu chuẩn GSM được đưa vào hoạt động với vùng phủ sóng 61/61 tỉnh thành phố. mạng do Công ty Dịch vụ Viễn thông (GPC-GSM) quản lý, khai thác và hoạt động trên cơ sở vốn đầu tư của Việt Nam là 40 triệu USD; sử dụng thiết bị của các nhà cung cấp SIMENS và MOTOROLA; hiện nay mạng có khoảng 160 ngàn thuê bao (12-1999, cả PP_MS và PPS_MS). II-/ Tổng quan về mạng TTDĐ VinaPhone 1-/ Giới thiệu về mạng TTDĐ VinaPhone: Ngày 26 - 06 - 1996, mạng TTDĐ VinaPhone sử dụng công nghệ GSM-900 được đưa vào hoạt động. Hiện nay, sau hơn 3 năm hoạt động mạng VinaPhone đã phủ sóng trên toàn quốc. mạng VinaPhone do Tổng Công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam cấp vốn đầu tư và Công ty GPC được giao nhiệm vụ quản lý và khai thác mạng này. Đến nay, mạng VinaPhone đã lắp đặt được hơn 200 trạm thu phát vô tuyến gốc. Về dải tần số, trong hệ thống GSM-900 các băng tần (thu và phát) có độ rộng là 25 MHz và được chia làm 124 kênh tần (mỗi kênh cách nhau 200 KHz). mạng VinaPhone hiện nay được Cục Quản Lý Tần Số cấp cho 40 kênh tần số đầu tiên tức là từ kênh 1 đến kênh 40 (40 kênh này được tái sử dụng theo mẫu 4/12). Về thiết bị, phần chuyển mạch VinaPhone sử dụng thiết bị do hãng SIEMENS (Đức) là một trong những nhà sản xuất tổng đài nổi tiếng nhất thế giới cung cấp. Phần vô tuyến, VinaPhone sử dụng thiết bị của hãng MOTOROLA cung cấp. Sự quản lý mạng VinaPhone chia làm 3 khu vực: - Khu vực Miền Bắc (Hà Nội là trung tâm). - Khu vực Miền Nam (tp. HCM là trung tâm). - Khu vực Miền Trung (tp. Đà Nẵng là trung tâm). 2-/ Cấu trúc hiện tại của mạng TTDĐ VinaPhone - Hình_32: Cấu trúc của mạng VinaPhone (tháng 12-1999) . - Hình_33: Sơ đồ vùng phủ sóng mạng VinaPhone . 2.1- Hệ thống khai thác và bảo dưỡng - OMS Trong mạng VinaPhone không sử dụng OMC_trung tâm quản lý mạng; mà chỉ sử dụng OMC_trung tâm khai thác và bảo dưỡng có chức năng quản lý toàn bộ mạng ở mức cao nhất. Bao gồm: - OMC_R: quản lý phân hệ vô tuyến BSS. - OMC_S : quản lý thiết bị chuyển mạch MSC. 2.2- Hệ thống chuyển mạch mạng Hiện nay mạng có 3 tổng đài MSC: - MSC_1: đặt tại Giáp Bát-Hà Nội với dung lượng 60000 ngàn thuê bao được nối với các tổng đài cố định như: AXE (VTI), OCB (Từ Liêm), AXE-10 (tp. HCM), NEAX-61 E (Hà Nội), TDX (VTN), AXE-10 (Dà Nẵng). - MSC_2: đặt tại 125 Hai Bà Trưng-tp. HCM với dung lượng 60000 ngàn thuê bao được nối với một số tổng đài cố định như: AXE-10 (VTN-Đà Nẵng) AXE-10 (tp. HCM), TDX-10 (tp. HCM), EWSD (tp. HCM). - MSC_3: đặt tại 64 Trần Phú-tp. Đà Nẵng với dung lượng là 10000 ngàn thuê bao. MSC_1 nối với MSC_2 bằng 4 luồng E1. MSC_3 nối với MSC_1 và MSC_2 bằng 1 luồng E1. Kết nối trong mạng VinaPhone dùng báo hiệu C7, kết nối ra mạng cố định dùng báo hiệu C7 và R2. Ngoài ra trong mạng không sử dụng thiết bị EIR. 2.3- Hệ thống trạm gốc ã Hiện tại mạng VinaPhone có 7 TRAU (Transcoder Rate Adaption Unit -Đơn vị thích ứng tốc độ và chuyển mã) - TRAU_1, TRAU_2, TRAU_5 được nối vào MSC_1. - TRAU_3, TRAU_4, TRAU_6 được nối vào MSC_2. ã Mạng VinaPhone có 11 BSC: - BSC_1, BSC_2, BSC_7, BSC_8 được nối vào MSC_1. - BSC_3, BSC_4, BSC_9, BSC_10, BSC_11 được nối vào MSC_2. - BSC_5, BSC_6 được nối vào MSC_3. Kiểu báo hiệu các luồng truyền dẫn và kết nối cụ thể trong mạng VinaPhone được trình bày ở hình vẽ-31. + Sự điều khiển của các BSC: - BSC_1 tại Giáp Bát-Hà Nội điều khiển 16 BTS. - BSC_2 tại Hải Phòng điều khiển 16 BTS. - BSC_3 tại tp. HCM điều khiển 18 BTS. - BSC_4 tại 125-Hai Bà Trưng-HCM điều khiển 17 BTS. - BSC_5 tại Đà Nẵng điều khiển 20 BTS. - BSC_6 tại Quy Nhơn điều khiển 20 BTS. - BSC_7 tại C2-Hà Nội điều khiển 37 BTS. - BSC_8 tại Giáp Bát-Hà Nội điều khiển 22 BTS. - BSC_9 tại tp. HCM điều khiển 22 BTS. - BSC_10 tại Biên Hoà-Đồng Nai điều khiển 11 BTS. - BSC_11 tại Cần Thơ điều khiển 26 BTS. Chú ý: + Các BTS được kết nối đến BSC theo kiểu kết nối ‘hình sao’ và một số trạm được kết nối theo kiểu ‘drop insert’. truyền dẫn được sử dụng trong mạng hiện nay là viba, cáp quang và gần đây là kết hợp cùng Bưu Điện Hà Nội đưa vào thử nghiệm hệ thống truyền dẫn HDSL. + Các BTS của mạng hiện nay có dùng các cấu hình sau: - Omni 1(2,3): trạm dùng Angten vô hướng với 1(2,3) khối thu phát (TRX) - Sector 1/1/1(2/2/2, 3/3/3...): trạm dùng Angten dải quạt cho ba hướng, hướng có 1(2,3) khối thu phát (TRX). - Ngoài ra trong mạng còn dùng một số cấu hình khác như 1/1, 2/2... 2.4- Trung tâm dịch vụ khâch hàng (ABC_Aministrative Billing Centre) Trung tâm ABC bao gồm một hệ thống máy tính chủ mạng LAN được bố trí tại Hà Nội. hệ thống máy tính chủ của trung tâm ABC làm việc trên cơ sở hệ điều hành UNIX, hệ quản trị cơ sở dữ liệu ORACLE và hệ thống phần mềm ứng dụng INTERBIS. Trung tâm ABC là nơi duy nhất lưu giữ và quản lý số liệu về khách hàng, xử lý số liệu cước thanh toán cước, quản lý Simcard, thống kê và đánh giá chất lượng dịch vụ, tổng hợp và báo cáo dịch vụ trên toàn mạng VinaPhone. Trung tâm ABC được kết nối với mạng VinaPhone để thu thập số liệu cước và cung cấp các số liệu về Simcard, thuê bao; quản lý thuê bao. Ngoài ra, trung tâm ABC được kết nối với các thành phần trong mạng VinaPhone và với các chi nhánh ABC, các điểm dịch vụ khách hàng VinaPhone qua mạng thoại. Trung tâm ABC do Công ty GPC quản lý và còn có các chi nhánh ABC là các trạm làm việc từ xa của trung tâm ABC được bố chí tại Hà Nội, tp. Đà Nẵng, tp. HCM; Chi nhánh ABC thống kê theo dõi tình hình doanh thu, thanh toán cước, phát triển và quản lý thuê bao, chất lượng dịch vụ trong vùng của mạng VinaPhone nhằm hỗ trợ các Bưu Điện tỉnh kinh doanh và chăm sóc khách hàng. 2.5- Các dịch vụ trong mạng TTDĐ VinaPhone - Dịch vụ thoại (TS_Telephone Service). - Dịch vụ cuộc gọi khẩn (EC_Emergency Call). - Dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS_Short Massage Service). - Dịch vụ Fax/Data. - Dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi (CD_Call Divert). - Dịch vụ chờ cuộc gọi (CW_Call Wait). - Dịch vụ hiện số chủ gọi/cấm hiện số chủ gọi. CLIP/CLIR_Calling Line Identification Presentation/CLI Restriction. - Dịch vụ chặn cuộc gọi (CB_Call Baring). - Dịch vụ tính cước nóng (HB_Hot Billing). - Dịch vụ hộp thư thoại (VMS_Voice Mail Service). - Dịch vụ trả tiền trước (PPS_PrePaid Service). III-/ cơ sở quy hoạch phát triển mạng thông tin di động khu vực hà nội. 1-/ Trước khi quy hoạch cần tìm hiểu rõ vấn đề: - Giá cả chi phí theo ước tính. - Khảo sát vùng phủ sóng. Bao gồm khảo sát vùng địa lý. - Đánh giá chất lượng phục vụ. - Thống kê mức phục vụ. - Khả năng phát triển của hệ thống. 2-/ Dự đoán yêu cầu về lưu lượng và số thuê bao có thể phục vụ trong thời điểm tương lai. Vấn đề này được thực hiện trên các cơ sở sau: - Số liệu thống kê về dân số. - Việc phân bổ dân cư, các trung tâm thương mại, du lịch hay dịch vụ tài chính quan trọng. - Mức độ thu nhập bình quân. - Số lượng xe ôtô. - Nhu cầu thông tin dựa trên cơ sở số máy điện thoại cố định. - Số lượng điện thoại di động bán ra hàng ngày. Các biện pháp khuyến mại để tăng số thuê bao. - Mức lưới hoà mạng, mức lưới gọi cho thuê bao, giá bán điện thoại di động. - Kinh nghiệm để phát triển mạng của các nước và trong nước. - Mức độ tăng trưởng kinh tế bình quân hàng năm trong khu vực. 3-/ Các số liệu thống kê cho khu vực Hà Nội. - Giá cả chi phí trung bình cho lắp đặt một trạm là 2.5 tỷ đồng. - Dân số 2154.900 người - Mật độ dân số 2340 người / Km2. - Mức độ tăng trưởng kinh tế từ 8 á 10% năm. - Thu nhập bình quân 12.6 triệu đồng 1 người/1 năm. Các cơ sở cho việc chỉ định phát triển mở rộng mạng dựa trên các bản đồ hành chính khu vực, các biểu đồ phân bố dân cư, địa lý, các bản đồ về khu du lịch và các biểu đồ về khu tăng trưởng kinh tế. Dựa trên số liệu ở trên và các cơ sở phát triển mạng GSM trong khu vực và mạng GSM tại Hà Nội. Vấn đề phát triển mạng lưới là rất cấp bách và cần thiết với bất kỳ mạng thông tin nào mà đặc biệt đối với mạng thông tin di động tại Hà Nội khi mà nền kinh tế đang phát triển, nhu cầu thông tin ngày càng tăng. Thực tế cho thấy ngành thông tin mấy năm gần đây phát triển không ngừng, tỷ lệ thuận với sự phát triển kinh tế. Công ty du lịch viễn thông GPC và Công ty VMS thực sự là những Công ty tiên phong trong lĩnh vực thông tin di động ở Hà Nội. Lĩnh vực thông tin di động ở nước ta còn rất non trẻ chưa có bề dày kinh nghiệm như các nước Châu Âu do vậy vẫn còn những vấn đề về kỹ thuật mà chúng ta không giải quyết được. Công việc phát triển mạng đòi hỏi tính chất hợp lý, logíc và khả năng ứng dụng thực tế. Các giải pháp cơ bản được đưa ra để giải quyết vấn đề phát triển mạng là: - Thiết kế lại mạng. - Dựa vào mạng có sẵn tiến hành mở rộng thêm. - Mạng có sẵn được bổ xung. * Giải pháp 1: Không thể thực hiện được trong điều kiện mạng đã được đưa vào khai thác một thời gian. Giải pháp này có thể đem lại chất lượng và lưu lượng phục vụ tốt hơn. Bằng việc sử dụng công nghệ, kỹ thuật mới ... Tuy nhiên để huỷ bỏ mạng cũ và thiết lập mạng mới thì sẽ cần vốn đầu tư rất lớn. Giải pháp này cho phép ứng dụng khi mạng cũ đã trở nên lạc hậu hoặc các vấn đề vê lưu lượng và chất lượng trở nên trầm trọng. * Giải pháp 2: Cho phép đáp ứng được lưu lượng phục vụ nhưng không đáp ứng được chất lượng phục vụ. Việc làm mở rộng đòi hỏi vốn đầu tư cao nhưng lãi xuất thấp khi nhu cầu chưa cao. * Giải pháp 3: Cho phép đáp ứng được chất lượng phục vụ trong vùng hiện tại nhưng không khai thác được nhu cầu phục vụ một cách tối đả các vùng khác. Giải pháp này vốn đầu tư không cao và lãi xuất trung bình. Tuỳ theo tính chất của mạng hiện tại mà ta có thể chọn các giải pháp nào cho phù hợp. Với mạng di động ở Hà Nội hiện tại theo khuyến nghị nên kết hợp lựa chọn giải pháp 2 và giải pháp 3. IV-/ Thiết kế mạng vinaphone khu vực hà nội. Mạng Vinaphone ở Hà Nội nằm trong phạm vi hoạt động của MSC1. Mạng gồm 33 Site (33 BTS, sử dụng 40 tần số) được điều khiển bởi hai BSC: BSC1 và BSC8 đều được lắp đặt tại Giáp Bát - Hà Nội. Hiện nay mạng Vinaphone vẫn đang trong thời kỳ hoạt động. Với số lượng thuê bao hiện nay vào khoảng 40.000. Với cấu hình hiện tại của mạng, hệ thống hoàn toàn có thể đáp ứng được nhu cầu thông tin ở Hà Nội. Do phân bố lưu lượng không đồng đều nên một số nơi thường xẩy ra hiện tượng quá tải. Trong khi đó một số nơi lại thừa kênh lưu lượng nên việc tối ưu là một vấn đề cấp bách đòi hỏi phải cần thiết thực hiện một cách nhanh chóng phù hợp để giải quyết vấn đề lưu lượng. Cơ sở để thực hiện tối ưu dựa vào báo cáo thống kê từ trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC. Một điểm khác khi thiết kế mạng là ta cần phải quan tâm đến tính mềm dẻo của mạng, tức là độ linh hoạt để thích ứng với nhu cầu thuê bao đang tăng nhanh ở Hà Nội. Mặt khác do đặc tính di động của thuê bao dẫn đến mật độ cuộc gọi không đồng đều ở một số nơi, nếu việc bố trí các đài trạm và ấn định tần số cho mỗi trạm là hết sức khó khăn. Hơn nữa mạng Vinaphone mới đang là thời kỳ đầu hoạt động chưa có một mẫu sử dụng lại tần số cố định. Giải pháp duy nhất để mạng thích ứng với nhu cầu tăng nhanh của thuê bao là xây dựng thêm một số trạm phát tại những nơi thường xẩy ra tắc nghẽn. Việc ấn định tần số cho các trạm mới cần phải được tính toán một cách kỹ lưỡng để có thể dễ dàng bố trí thêm các đài trạm trong tương lai, một khi vấn đề về nhu cầu thuê bao đang ngày càng phát triển mạnh. Hay việc tổ chức xây dựng đài trạm cho mạng hiện tại phải là nền móng vững chắc phù hợp với sự phát triển trong tương lai. Với điều kiện kinh tế nước ta còn hạn hẹp nên còn một số nơi không đáp ứng được lưu lượng vẫn tồn tại một mức tắc nghẽn nào đó. Hơn nữa các Công ty Điện thoại vẫn còn trong giai đoạn vừa xây dựng vừa hoạt động, nên tại một số địa điểm nhu cầu thuê bao giảm ta có thể giảm cấu hình của đài trạm để nâng cao hiệu suất sử dụng của mạng. Việc tăng hoặc giảm cấu hình phụ thuộc vào khả năng đáp ứng hiện thời của mạng. Tên trạm Cấu hình Dung lượng của trạm (Erl) Số thuê bao phục vụ BTS2: Sóc Sơn 1/1/1 8.085 352 BTS3: Đông Anh 1/1/1 8.085 352 BTS4: Thuỷ Lợi 2/2/2 24.6 984 BTS9: Thanh Trì 1/1/1 8.085 352 BTS11: Giáp Bát 1/1/1 8.085 352 BTS12: Thượng Đình 2/1/1 14.07 562 BTS13: Từ Liêm 2/1/2 19.335 773 BTS14: Tây Hồ 1/2/1 14.07 562 BTS15: Thăng Long 1/1/1 8.085 352 BTS16: Nội Bài 1/1/1 8.085 352 BTS17: Thanh Xuân 1/1/1 8.085 352 BTS18: Bưởi 1/1/1 8.085 352 BTS19: Liễu Giai 2/2/2 24.6 984 BTS21: Hoàng Cầu 2/2/2 24.6 984 BTS22: Thái Thịnh 2/2/2 24.6 984 BTS23: Ngọc Khánh 2/1/1 14.07 562 BTS6: Gia Lâm 1/1/1 8.085 352 Bảng số liệu các BTS dưới sự điều khiển của BSC8. Ví dụ: BSC1 trạm BTS Hoàng Cầu với cấu hình 2/2/2 gồm 3 ô, mỗi ô sử dụng hai tần số và mỗi ô dành 2 kênh cho báo hiệu và điều khiển còn lại mỗi ô có 14 kênh TCH tương ứng lưu lượng 8.2 Erl. Giả thiết mỗi thuê bao cần cần lưu lượng là 0.025 Erl thì trạm có thể phục vụ: (8.2/0.025)x3 = 984 thuê bao. Nghĩa là với dung lượng 8.2 x 3 = 24.6Erl phục vụ được 984 thuê bao. 1-/ Dung lượng các đài trạm Vinaphone khu vực Hà Nội. Tổng đài vô tuyến MSC1 Hà Nội là nơi lưu giữ toàn bộ dữ liệu về các thuê bao trong cả nước (HLR/AUC). Cấu hình hiện tại của mạng Vinaphone khu vực Hà Nội như sau: Mạng có 2 BSC là: BSC1, BSC8. Bằng cách tính toán và sử lý bằng phần mềm ta có bảng số liệu sau: Tên trạm Cấu hình Dung lượng của trạm (Erl) Số thuê bao phục vụ BTS1: Đặng Dung 2/2/2 24.6 984 BTS2: NVH Ba Đình 3/3/3 44.688 1787 BTS3: Bờ Hồ 3/3/3 44.688 1787 BTS4: Bộ Nội Vụ 3/3/3 44.688 1787 BTS5: Cẩm Hợi 2/2/2 24.6 984 BTS6: Mỹ Lan 2/2/2 24.6 984 BTS7: EDEN 2/2/2 24.6 984 BTS9: Kim Liên 2/2/2 24.6 984 BTS11: C2 2/2/2 24.6 984 BTS12: CT - IN 2/1/1 14.07 562 BTS13: Trường Trinh 2/1/1 14.07 562 BTS14: Cửa Nam 1/1/1 8.085 352 BTS15: Trần Nhật Duật 2/1/2 19.335 773 BTS18: Ô Chợ Dừa 2/2/2 24.6 984 BTS20: Nguyễn Du Omni 2 8.2 328 BTS22: Phùng Hưng 2/1/2 19.335 773 Bảng số liệu các BTS dưới sự điều khiển BSC1. Việc quy định các tần số và đặt các đài trạm đòi hỏi cần phải có những thông tin chi tiết về địa hình vùng phủ sóng kết hợp với sự hỗ trợ của máy tính chạy những phần mềm thông dụng mới có thể thực hiện được quy hoạch tần số. Trong lĩnh vực thông tin di động chúng ta vẫn chưa có nhiều kinh nghiệm nên trong việc quy hoạch tần số và đặt các đài trạm chúng ta vẫn còn phải nhờ đến chuyên gia. 2-/ Thiết kế sơ bộ cho mạng Vinaphone ở Hà Nội. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phủ sóng. + Suy hao do truyền sóng xuyên qua toà nhà theo khuyến nghị của GSM là 16dB. + Suy hao do truyền qua cơ thể: 3dB. + Độ dự trữ nhiễu: 5dB. + Độ nhậy của máy di động theo khuyến nghị của GSM là -102dB đối với loại máy di động loại 2W. Mục tiêu phát triển của mạng Vinaphone tại Hà Nội là phủ sóng cho các loại máy di động 2W trong khu vực nội và ngoại thành, đồng thời đảm bảo dung lượng để đáp ứng cho nhu cầu thông tin di động ngày càng tăng. Với số lượng đài trạm không nhiều, phạm vi phủ sóng rộng, hơn nữa tình hình đô thị hoá phát triển mạnh trong những năm gần đây. Nhiều nhà cao tầng được xây dựng làm ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng phủ sóng ở một số vùng. Sau đây là tính toán sơ bộ công việc trên cơ sở lý thuyết của mạng Vinaphone tại Hà Nội theo công nghệ GSM để nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các công việc thiết kế khảo sát tiếp theo. a- Số liệu của mạng. + Dải tần làm việc 900MHz. + Công suất máy di động 2W (33dBm). + Công suất tối đa của máy phát BTS 40 W (46dBm). + Độ cao dự kiến anten: 40m. + Độ tăng ích anten (Gdbs): 18dB. + Độ nhiễu dự trữ: 3dB. + Suy hao Feerder (Lfbs): 2dB. + Suy hao Combiner (Lcbs): 3dB. + Suy hao cơ thể : 3dB. + Độ dự trữ pha đinh. - 75% vùng phủ là: 0,68 x Standard Deviation = 0,68 x 7dB. - 85% vùng phủ là: 1,05 x Standard Deviation = 1,05 x 7dB. Trong đó Standard Deviation là độ lệch tiêu chuẩn. + Lưu lượng cho thuê bao. - Trên kênh TCH là 0,025Erl/thuê bao. - Trên kênh SDCCH là 0,005Erl/thuê bao. + GOS cho TCCH là 2%, cho SDCCH là 1%. +Trong giờ bận có 40 thuê bao hoạt động/Km2. + Mức thu nhỏ nhất BTS là -105dBm và MS là -102dBm. + Suy hao Feeder 2dB (Lfbs = 2dB). + Suy hao Combiner 3dB (Lcbs = 3dB). b- Tính toán sơ bộ. + Công suất phát ra của BTS lúc này là: Theo công thức cân bằng hệ thống Ppbs = Ppms + Lcbs + Gdbo + (Ptms - Ptbs) = 33 + 3 + 5 + (-102 -(-105)) = 44dB. Công suất phát tối đa BTS là 46dBm. Vậy để thực hiện cân bằng hệ thống ta phải giảm công suất đi một lượng. Backoff = 46 - 42 =2 dBm. Công suất bức xạ hiệu dụng (EIRP) của BTS: EIRP = Ppbs - Lfbs -Lcbs + Gabs = 44 - 2 - 3 + 18 = 57dBm. Mức thu của MS tại biên ô. Prx(85%) = Ptms + Interference Magin + Fadin Magin(85%) = -102 +3 +7,3 =- 91,7dBM. Suy hao đường truyền tối đa ở biên. Lmax = EIRP - (Prx(85%) + Bodyloss) = 57 - (-91,7 + 3) = 145,5 dB. + Khoảng cách phủ sóng. Theo mô hình Hata áp dụng tính suy hao đường truyền sóng cho hệ thống. Lmax = 69,55 +26,16logF -13,82loghb -a(hm) +(44,9 -6,55loghb)logd. Bỏ qua a(hm). Với khu vực thành phố. L(max thành phố) = 69,55+26,16lgF-13,82lghb+(44,9 -6,55lghb)lgd1. = 69,55+26,16lg900-13,82lg40+(44,9-6,55lg40)lgd1 = 124,69 + 34,5lgd1 lgd1 = (Lmax - 124,69)/34,5 = (145,7 - 124,69)/34,5 = 0,6 d1 = 4Km. Với khu vực ngoại ô. Lngoại ô = LThành phố - 2[log (F/28)]2 - 5,4 = 124,69 + 34,4 logd2 - 2[log(900/28)]2-5,4 = 114,5 +34,5logd2 logd2 = (Lmax - 114,5)/34,5 = (145,7 - 114,5)/34,5 = 0,9 d2 = 7,9Km. + Tính số trạm phát cho một ô. Khu vực đô thị. Giả thiết bán kính ô r1= 3km. Diện tích một ô S1= 2,6 x 32 = 23,4Km2. Giả sử một ô cấp 4 tần số sóng mang (4TRX) vậy ta có 32 kênh (4 x 8 Kênh vật lý = 32 kênh), 4 kênh dùng cho báo hiệu và đồng bộ. Còn 28 kênh TCH. Theo bảng Erlang 28 kênh TCH với GOS = 2% ứng với 20,150Erl. Số thuê bao tối đa có thể phục vụ trong một ô là: 20,150/0,025 = 806 thuê bao. Số thuê bao phục vụ trong 1Km2 sẽ là: 806/23,4 = 35 thuê bao. ứng với số Erl trong 1Km2 là: 20,150/23,4 = 0,86Erl. Mỗi thuê bao cần 0,005 Erl trên kênh SDCCH. Vậy số lưu lượng dành cho kênh SDCCH là: 806 x 0,005 = 4,07 Erl. ứng với số kênh SDCCH là 10 kênh (GOS = 1%). Vậy tương quan cần thiết giữa số kênh SDCCH và TCH phục vụ thuê bao là: 28 TCH - 10SDCCH. 3-/ Khu vực ngoại ô. Giả thiết bán kính ô là 6Km Diện tích ô là: S2 = 2,6 x 62 = 93,6Km2. Giả sử một ô được cấp 2 tần số sóng mang. Thì ta có 16 kênh vật lý (2 kênh dành cho báo hiệu và đồng bộ, còn lại 14 kênh TCH). Tra bảng Erlang với GOS = 2%, 14 kênh TCH ứng với 8,2Erl. Với lưu lượng 0,025 Erl cho mỗi thuê bao trong giờ bận do vậy số thuê bao có thể phục vụ trong một ô là: 8,2/ 0,025 = 328 thuê bao. Lưu lượng cho 1Km2 là: 8,2/ 93,6 = 0,087Erl. Số thuê bao phục vụ trên 1Km2 là: 0,087/ 0,025 = 4 thuê bao. Số lưu lượng dành cho SDCCH là: 328 x 0,005 = 1,64 Erlang. Với GOS = 1%, ứng với 6 kênh SDCCH. Vậy tương quan cần thiết giữa SDCCH và TCH là: 6 SDCCH - 14 TCH. Nếu sử dụng anten có độ cao h= 40m để đạt chất lượng phủ sóng tốt trong phạm vi 6Km tương ứng với góc nghiêng B/ 2 = arctg(40/ 6000) = 0,380. B = 0,760. Góc nghiêng (Downtilt -0,760). kết luận Với những ưu điểm của mình, hệ thống thông tin di động GSM ở Việt Nam đã được hình thành và phát triển nhanh chóng. Trong ph ạm vi đề tài của mình em chỉ trình bầy một phần suy nghĩ và giải pháp về vấn đề quy hoạch tần số góp phần mở rộng và nâng cao chất lượng phục vụ của thông tin di động ở Việt Nam. Do trình độ và thời gian còn hạn chế nên còn rất nhiều vấn đề chưa đi sâu vào nghiên cứu. Nên rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè. Em hứa sẽ cố gắng học tập nghiên cứu hơn nữa để hoàn thành và nâng cao hiểu biết về thông tin di động. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lâm Hồng Thạch đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 26 tháng 2 năm 2000 Sinh viên nguyễn thị song hà Bảng ERLANG Số kênh Cấp dịch vụ Số kênh 1% 2% 3% 5% 10% 20% 40% 1 ,01010 ,02041 ,03093 ,05263 ,11111 ,25000 ,66667 1 2 ,15259 ,22347 ,28155 ,38132 ,59543 1,0000 2,0000 2 3 ,55549 ,60221 ,71513 ,89940 1,2708 1,9299 3,4798 3 4 ,86942 1,0923 1,2589 1,5246 2,0454 2,9452 5,2010 4 5 1,3608 1,6571 1,8752 2,2185 2,881 4,0104 6,5955 5 6 1,9090 2,2759 2,5431 2,9603 3,7584 5,1068 8,1907 6 7 2,5009 2,9354 3,2497 3,7378 4,6662 6,2302 9,7998 7 8 3,2176 3,5271 3,9865 4.5430 5,5971 7,3692 11,419 8 9 3,7825 4,3447 4,7479 5,3702 6,5464 8,5217 13,045 9 10 4,4612 5,0840 5,5294 6,2157 7,5106 9,6850 14,677 10 11 5,1599 5,8415 6,3280 7,0764 8,4871 10,857 16,314 11 12 5,8760 6,6147 7,1410 7,9501 9,4740 12,036 17,954 12 13 6,6072 7,4015 7,9667 8,8349 10,470 13,222 10,598 13 14 7,3517 8,2003 8,8035 9,7295 11,473 14,413 21,243 14 15 8,1080 9,0096 9,6500 10,633 12,484 15,608 22,891 15 16 8,8750 9,8284 10,505 11,544 13,500 16,807 24,541 16 17 9,6516 10,656 11,368 12,461 14,522 18,010 26,192 17 18 10,437 11,491 12,238 13,385 15,548 19,261 27,844 18 19 11,230 12,333 13,115 14,315 16,579 20,424 29,498 19 20 12,031 13,182 13,997 15,249 17,613 21,635 31,152 20 21 12,838 14,036 14,855 16,189 18,651 22,484 32,808 22 22 13,651 14,896 15,778 17,132 19,692 24,064 34,464 22 23 14,470 15,761 16,675 18,080 20,373 25,281 36,121 23 24 14,295 16,631 17,577 19,031 21,784 26,499 37,779 24 25 16,125 17,505 18,483 19,985 22,833 27,750 39,437 25 26 16,959 18,383 19,939 20,943 23,885 28,491 41,096 26 27 17,797 19,265 20,305 21,904 24,939 30,164 42,755 27 28 18,640 20,150 21,221 22,867 25,995 31,388 44,414 28 29 19,478 21,039 22,140 23,833 27,053 32,614 46,074 29 30 20,337 21,932 23,602 24,802 28,113 33,840 47,735 30 31 21,191 22,827 23,987 25,773 29,174 35,067 48,935 31 32 22,048 23,752 24,914 26,746 30,237 36,295 51,056 32 33 22,909 24,626 25,844 27,721 31,301 37,524 52,781 33 34 23,772 25,529 26,776 28,698 32,367 38,754 54,379 34 35 24,638 26,435 27,711 29,677 33,434 49,985 56,041 35 36 25,507 27,343 28,647 30,657 34,503 41,216 57,303 36 37 26,378 28,524 29,585 31,640 35,572 42,448 59,635 37 38 27,252 29,166 30,526 32,624 36,643 43,680 61,028 38 39 28,129 30,081 31,468 33,609 37,715 44,913 62,690 39 40 29,007 30,997 32,412 34,596 38,787 46,147 64,353 40 41 29,888 30,916 33,357 35,584 39,861 47,381 66,016 41 42 30,771 32,836 34,305 36,574 40,936 48,616 67,679 42 43 31,656 33,758 35,253 37,565 42,011 49,851 69,342 43 44 32,543 34,682 36,203 38,557 43,088 51,086 71,066 44 45 33,432 35,607 37,155 39,550 44,165 52,322 72,669 45 46 34,322 36,564 38,108 40,545 45,243 53,559 74,333 46 47 35,215 37,462 39,062 41,540 46,322 54,796 75,997 47 48 36,109 38,392 40,018 42,537 47,401 56,033 77,660 48 49 37,004 39,323 40,975 43,534 48,481 57,270 79,324 49 50 37,901 40,255 41,933 44,533 49,562 58,508 80,988 50 tài liệu tham khảo 1-/ Thông tin di động số - Tổng cục bưu điện 2-/ Thông tin di động số - Dr. Nguyễn Phạm Anh Dũng 3-/ Thông tin di động tổ ong - Người dịch: Dr Nguyễn Phạm Anh Dũng 4-/ Cell Planning - Motorola 5-/ Cell Planning - Erricson 6-/ CME - 20 - Erricson 7-/ Mobile Information Systems - John Walker, editor. mục lục