ỨNG DỤNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ ATOLL TRONG THIẾT KẾ MẠNG VÔ TUYẾN

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ ATOLL
TRONG THIẾT KẾ MẠNG VÔ TUYẾN
By: Nguyễn Ngọc Tú
Những vấn đề chính
•
1. Sự cần thiết của mô phỏng trong công tác thiết kế mạng
lưới.
•
2. Mô phỏng vùng phủ và Mô hình truyền sóng
–
Mô hình truyền sóng là gì?
–
Các điều kiện đầu vào để xây dựng mô hình truyền sóng và mô phỏng
mạng vô tuyến ?
–
Các bước xây dựng Mô hình truyền sóng theo thực tế từ đo kiểm CW ?
–
Một số ứng dụng mô hình truyền sóng và mô phỏng tại HCM ?
Sự cần thiết của tool trong
thiết kế mạng
Vị trí của công tác quy hoạch
thiết kế mạng (1)
1. Quy Hoạch Thiết Kế
Mạng Lưới
2. Triển Khai Mạng Lưới
4. Tối Ưu Hóa
3. Vận Hành Khai Thác
Mạng Lưới
Vị trí của công tác quy hoạch
thiết kế mạng (2)
Phương pháp thiết kế theo

kinh nghiệm
•
Thiết kế vị trí theo mắt lưới, mà không có mô phỏng dẫn tới nếu quyết
định mắt lưới sai sẽ không đảm bảo phủ kín được khu vực.
•
Các giá trị Tilt, Azimuth thiết kế theo kinh nghiệm mà không phải kinh
nghiệm của ai cũng tốt.
Ví dụ về việc trạm bị che chắn
Ví dụ mô phỏng
Kết quả mô phỏng và đo thực tế tại
Quận Đống Đa
ACP (Auto Cell Planning)
Tham số có thể tối ưu
•
Antenna type
•
Antenna height
•
Antenna azimuth and tilt
•
Transmit power
•
Candidate site selection
•
Automatic site placement for
greenfield networks
•
In-building multi-storey
optimisation
Mục tiêu tối ưu

•
Coverage
•
Interference
Mô phỏng vùng phủ và Mô Hình
truyền sóng
Nguyên tắc chung mô phỏng
vùng phủ
•
Nguyên lý chính của việc mô phỏng:
Pr = EIRP- L_model
EIRP:= P_Pilot-Feeder Loss – Anten Loss + Anten Gain
L_Model: được tính theo mô hình truyền sóng.
•
Các công cụ chính trong mô phỏng hiện tại.
–
Asset (Aircom )
–
Atoll (Forsk)
Nguyên Tắc Chung Mô Phỏng
Vùng Phủ (2)
Mô hình truyền sóng là gì??????
•
Phần quan trong nhất, quyết định tới tính chính xác của việc thiết
kế mạng vô tuyến.  các vấn đề về đầu tư và chất lượng mạng.
•
Là một tập các phương trình toán học được sử dụng để tính toán
suy hao truyền sóng trong môi trường.
•
Hai loại mô hình truyền sóng chính:

–
Mô hình theo lý thuyết.
–
Mô hình dựa trên thực nghiệm.
•
Mô hình hóa các thành phần ảnh hướng tới truyền sóng, nhưng
không thể mô hình hóa hết được mọi thành phần.
Mô hình Truyền Sóng Trong Mô
Phỏng
•
Standard Propagation Model
•
K1: hằng số suy hao (dB)
•
K2: hệ số suy hao theo thang log(d)
•
d: khoảng cách giữa trạm phát TX và máy thu (m)
•
K3: hệ số nhân với log(HTxeff)
•
HTxeff: chiều cao hiệu dụng của Anten phát (m)
•
K4: hệ số suy hao của diffn loss, luôn mang giá trị dương.
•
Diffraction loss: diffraction loss qua các vật chắn tính theo (dB)
•
K5: hệ số suy hao nhân với log(HTxeff)log(d)
•
K6: hệ số suy hao tương ứng với HRxeff
•

HRxeff : độ cao hiệu dụng của Rx antenna (m)
•
Kc: hệ số tương ứng với suy hao f(clutter)
•
Offset(clutter): loss do bởi clutter
1 2 3 4 5 6
7
( ) ( e ) ( e ) ( ) ( )
( ) *O
c Clutter
SPM K K Log d K Log H ff K Diffn K Log H ff Log d K Hms
K Log Hms K ffset
= + + + + +
+ +
Các dữ liệu đầu vào để xây dựng mô hình truyền
sóng và mô phỏng
•
Bản đồ số
•
Dữ liệu đo kiểm CW
•
Công cụ mô phỏng
2D 3D
DTM
CLUTTER
VECTOR
DTM
CLUTTER
DHM
BUILDING DATA

Tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác Mô
Hình Truyền Sóng
•
Làm thế nào để đánh giá độ chính xác của một mô hình truyền sóng.
•
Các thành phần quyết định độ chính xác của mô hình truyền sóng
–
Sai số nhỏ nhất có thể
–
Sai số trung bình (Mean Error) về xấp xỉ 0.
–
Đô lệch chuẩn của sai số nhỏ nhất.
•
Mean Error
•
Standard Deviation Error
( )
1 1
( 1 2 )
Mean Error
N N
i i i
y x x
µ
N N
−
= =
∑ ∑
2
1

( )
Standard deviation Error
1
n
i
y y
N
−
=
−
∑
Thiết bị CW đo kiểm xây dựng
MHTS
Máy phát Máy thu
18
Xây Dựng Mô Hình Truyền Sóng Theo Đo
Kiểm CW
•
Bước 1. Phân loại địa hình, xác định
số lượng mô hình truyền sóng cần
xây dựng cho 1 khu vực.
–
Đặc điểm của địa hình (độ cao so
với mặt nước biển) trong khu vực
như: núi, đồi, đồng bằng, biển…
–
Độ cao nhà trong khu vực.
–
Mật độ nhà trong khu vực.
–

Độ rộng các ngõ (hẻm) trong khu
vực cần xây dựng.
–
Cây, cối, sông hồ, rừng, hoang
mạc…
–
Kết cấu, vật liệu xây dựng nhà.
Các loại đặc trưng địa hình trong
bản đồ số
Bước 2: Theo từng loại địa hình đã chọn, thực
hiện chọn vị trí đặt trạm phát giả CW và lựa
chọn tuyến đường đo kiểm.
•
2.1 Lựa chọn vị trí đặt trạm
•
Số lượng vị trí trạm giả: từ 8 tới 10 vị trí để cân chỉnh mô hình, 2 vị trí để kiểm tra kết quả
•
Vị trí trạm phát sử dụng để hiệu chỉnh mô hình truyền sóng:
–
Phản ánh đặc trưng địa hình
–
Thu thập được đầy đủ các mẫu tương ứng với các clutter được định nghĩa trên bản đồ số trong khu
vực.
–
Có thể treo anten ở độ cao mong muốn (thường cao hơn vật chắn gần nhất là 5m, trong khoảng bán
kính 150m không có vật chắn lớn như Building).
–
Ưu tiên các trạm trên mái nhà, dễ ra vào và đảm bảo cung cấp được nguồn điện cho máy phát sóng
CW.
•

2.3 Lựa chọn tần số đo
–
Theo khuyến nghị với hệ thống GSM cần tối thiểu 3 kênh tần số liên tiếp và các hệ thống CDMA cần
tối thiểu 1 tần số chưa được sử dụng.
•
2.2 Lựa chọn tuyến đường đo
–
Địa hình đặc trưng trong khu vực, phản ánh các mẫu gần và xa trạm.
–
Tránh việc đo kiểm trùng lặp, khi dừng lại trong quá trình đo thì phải tạm dừng quá trình ghi logfile,
tránh các tuyến đo qua rừng hoặc qua sông.
–
Tuyến đo nên bao gồm các tuyến đường theo các hướng của site.
Quy Tắc Đo Kiểm
•
Nguyên tắc lấy mẫu và thiết lập máy đo
–
Cửa số lấy mẫu: phải đủ lớn để trung bình hóa được các ảnh hưởng cuả fading nhanh (Fast Fading)
nhưng phải đủ nhỏ để thấy được sự sự ảnh hưởng của địa hình đến mức thu (Slow Fading). Theo lý
thuyết lấy mẫu của Lee để sai số do Fading nhanh là 1dB thì cửa số lấy mẫu là 40λ. Số mẫu tối thiểu
là 36 mẫu trên mỗi khoảng 40λ (tương đương 5.6m với tần số 2147.6Mhz) (Việc này sẽ được xử lý
bằng phần mềm CoyoteChameleon đi kèm máy đo Coyote).
–
Tốc độ lấy mẫu: được thiết lập (Sample rate) là 512 mẫu/s để luôn đảm bảo tiêu chuẩn Lee.
•
Yêu cầu về số lượng mẫu đo
–
Thu thập tối thiểu 5000 mẫu đo trên mỗi site thực hiện đo kiểm (sau khi trung bình 40λ).
–
Thu thập tối thiểu 1000 mẫu cho mỗi loại clutter chính được định nghĩa trên bản đồ số (sau khi trung

bình 40λ).
Tuyến đo tại 1 vị trí trạm ở HCM
23
Các quy tắc xử lý dữ liệu đo kiểm
•
Các quy tắc xử lý dữ liệu đo kiểm
•
Để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu đo kiểm cần thực hiện loại bỏ các mẫu sau:
–
Các mẫu đo không có GPS hoặc GPS không chính xác.
–
Dữ liệu máy thu nhận được quá gần hoặc quá xa (tối thiểu là 150m và tối đa là 10km đối với vùng
nông thôn).
–
Dữ liệu nhận được có cường độ tín hiệu quá mạnh hoặc quá yếu:
•
Lọc bỏ dữ liệu có cường độ lớn hơn ngưỡng overload của máy thu >-40dBm.
•
Lọc bỏ dữ liệu có cường độ nhỏ hơn Rxsensity + Target standard Deviation = -120dBm + 8dB =
-112dBm.
–
Lọc bỏ dữ liệu theo góc Azimuth của Anten cho các mẫu đo phía sau các vật chắn như Building…
Kết quả mô hình truyền sóng cho
Đống Đa