Nghiên cứu giải pháp tái phân bổ tần số UMTS 900 Vinaphone (LV thạc sĩ)

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

MAI HUY KHÔI

MAI HUY KHÔI
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÁI PHÂN BỔ TẦN SỐ
CHUYÊN NGÀNH
KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

UMTS 900 VINAPHONE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

2015– 2017
HÀ NỘI
2017

HÀ NỘI – 2017


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

MAI HUY KHÔI

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÁI PHÂN BỔ TẦN SỐ
UMTS 900 VINAPHONE
CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRƢƠNG TRUNG KIÊN

HÀ NỘI - 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá
nhân, đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của Tiến sỹ Trƣơng Trung Kiên.
Để hoàn thành đồ án, tôi đã sử dụng những tài liệu đƣợc ghi trong mục tài
liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu tham khảo nào khác mà
không đƣợc ghi. Tôi xin cam đoan nội dung của đồ án không giống hoàn toàn với
công trình hay thiết kế tốt nghiệp đã có trƣớc đây.

Hà Nội, ngày

tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Mai Huy Khôi


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện để hoàn thành luận văn, tôi đã nhận đƣợc sự giúp

đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, các anh chị em đồng nghiệp nơi tôi công tác. Tôi
xin biết ơn sâu sắc đến các thầy cô và các anh chị.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Quốc tế và Đào tạo Sau Đại học
Học viện Công nghệ Bƣu chính Viễn thông và các thầy giáo, cô giáo đã truyền đạt
kiến thức bổ ích giúp tôi nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến ngƣời hƣớng dẫn khoa học, Tiến sỹ
Trƣơng Trung Kiên đã dành nhiều thời gian và tâm huyết giúp tôi hoàn thành luận
văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bƣu chính
Viễn thông, các thầy cô trong khoa Quốc tế và Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và
tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập.
Do hạn chế của bản thân cũng nhƣ hạn hẹp về thời gian. Luận văn không
tránh khỏi những sai sót, tôi mong nhận đƣợc sự thông cảm và đóng góp ý kiến của
các thầy cô và của các bạn trong lớp.
Xin chân thành cảm ơn !


iii

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT .................................................. ix
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G ...............................................................................................2
1.1 Tổng quan về công nghệ WCDMA ......................................................................2
1.2 Phổ tần 3G ............................................................................................................3
1.3 Các phiên bản phát triển hệ thống thông tin di động thứ 3 UMTS .......................4

1.4 Cấu trúc hệ thống vô tuyến UMTS .......................................................................6
1.5 Tổng kết chƣơng ...................................................................................................8
CHƢƠNG 2: GIẢI PHÁP TÁI PHÂN BỔ TẦN SỐ UMTS 900 ..............................9
2.1 Mục tiêu ................................................................................................................9
2.2 Tổng quan tái phân bổ tần số ................................................................................9
2.2.1 Khái niệm tái phân bổ tần số ......................................................................9
2.2.2 Ƣu điểm tái phân bổ tần số trên băng tần 900MHZ ...................................9
2.2.3 Lợi ích vùng phủ của UMTS 900 .............................................................10
2.2.4 Lợi ích dung lƣợng UMTS 900 ................................................................11
2.3 Các trƣờng hợp tái phân bổ tần số mạng ............................................................13
2.3.1 Trƣờng hợp trạm GU900 cùng vị trí ........................................................13
2.3.2 Trƣờng hợp trạm GU 900 phân tách.........................................................14
2.4 Áp dụng kịch bản và chiến lƣợc triển khai .........................................................15
2.4.1 Mở rộng vùng phủ sóng UMTS vùng rual ...............................................15
2.4.2 Phủ sóng hostpot trong vùng đô thi urban ................................................16
2.4.3 Triển khai diện rộng trên mạng ................................................................17
2.5 Tổng kết chƣơng .................................................................................................18


iv

CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÁI PHÂN BỔ TẦN SỐ UMTS 900
VÀ TRIỂN KHAI THỰC TẾ TRÊN MẠNG VINAPHONE ..................................19
3.1 Tổng quan mạng Vinaphone hiện tại ..................................................................19
3.1.1 Hiện trạng sử dụng tài nguyên tần số băng 900MHZ và những hạn chế
UMTS 2100 trên mạng Vinaphone....................................................................21
3.1.2 Hạn chế của UMTS 2100, nguyên nhân tái phân bổ tần số UMTS 900
mạng Vinaphone ................................................................................................22
3.2 Giải pháp tái phân bổ tần số UMTS 900 MHz ...................................................23
3.2.1 Quan hệ tần số và (U) ARFCN .................................................................23

3.2.2 Ứng dụng băng thông UMTS không tiêu chuẩn ......................................25
3.2.3 Tái Phân bổ tần số cho GU ......................................................................27
3.2.3.1 Tái phân bổ tần số kiểu sandwich ......................................................28
3.2.3.2 Tái phân bổ tần số kiểu Edge cho GU ...............................................29
3.2.3.3 Khả năng tái phân bổ tần số GU linh động trong thiết bị SRAN ......30
3.2.3.4 Tái phân bổ tần số GU 900 MHz băng không tiêu chuẩn..................31
3.3 Phân tích nhiễu GU giữa hai loại hệ thống GSM-UMTS ...................................32
3.3.1 Độ nhạy kênh lân cận – ACS....................................................................33
3.3.2 Tỉ lệ công suất rò kênh lân cận – ACLR ..................................................33
3.3.3 Tỉ số nhiễu kênh kế cận (ACIR) ...............................................................34
3.3.4 Các dạng nhiễu GU trong phân bổ tần số U900 MHz ..............................34
3.3.5 Xử lý can nhiễu khi tái phân bổ tần số GU 900MHz ...............................35
3.4 Giải pháp vùng đệm Buffer Zone cho GU ..........................................................36
3.4.1 Khái niệm vùng đệm buffer zone .............................................................36
3.4.2 Kích thƣớc vùng đệm buffer zone ............................................................36
3.4.3 Xác đình vùng Buffer zone .......................................................................37
3.5 Giải pháp Antenna cho tái phân bổ tần số UMTS 900MHz ...............................38
3.6 Triển khai UMTS 900 tại khu vực ngoại thành Hà Nội ......................................41
3.6.1 Các bƣớc thực hiện tái phân bổ tần số UMTS 900 ...................................41
3.6.2 Tối ƣu 2G/3G sau khi thực hiện phân bổ tần số UMTS 900 ....................55


v

3.6.2.1 Các chỉ số KPIs đánh giá chất lƣợng dịch vụ ....................................55
3.6.2.2 Thực hiện tối ƣu sau khi triển khai UMTS 900 .................................56
3.6.2.3 Đánh giá vùng phủ sóng trƣớc và sau tối ƣu .....................................64
3.6.2.4 Đánh giá kết quả sau khi tối ƣu vùng phủ .........................................70
3.6.2.5 Xử lý can nhiễu đƣờng lên ................................................................72
3.7 Kết luận chƣơng ..................................................................................................74

KẾT LUẬN ...............................................................................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................76


vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Tốc độ (Kbps) so sánh giữa UMTS 900 và UMTS 2100 vùng nông thôn ........... 13
Bảng 3.1 Phân bổ tần số 900 MHz đƣợc cấp phép của mạng Vinaphone. .......................... 21
Bảng 3.2 Phân bố BTS/Cell sử dụng băng tần số 900/1800 trên mạng Vinaphone ............ 21
Bảng 3.3 Ánh xạ giữa tần số ARFCN và các tần số của GSM ............................................ 23
Bảng 3.4 Ánh xạ giữa tần số ARFCN và các tần số của UMTS ......................................... 24
Bảng 3.5 Bảng đánh giá ƣu/nhƣợc điểm của các giải pháp antenna ................................... 40
Bảng 3.6 Phân chia tần số GSM 900 và UMTS 900 Vinaphone ......................................... 49
Bảng 3.7 Thống kê tải các cell cần nâng cấp thêm 1800 ..................................................... 53
Bảng 3.8 Danh sách tính năng SRAN Huawei thực hiện phân bổ tần số ............................ 54
Bảng 3.9 Bảng tiêu chí đánh giá chỉ số KPIs....................................................................... 56
Bảng 3.10 Bài đo Drving Test GSM.................................................................................... 58
Bảng 3.11 Bài đo Driving Test UMTS ................................................................................ 60
Bảng 3.12 Phân tích chỉ số mức thu - RxlevSub ................................................................. 65
Bảng 3.13 Thống kê mẫu chỉ số C/I .................................................................................... 68
Bảng 3.14 Các chỉ số KPI trƣớc và sau tối ƣu ..................................................................... 72


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Trải phổ trong W-CDMA ............................................................................3
Hình 1.2 Phổ tần số WCDMA cho các hệ thống thông tin di động ...........................4
Hình 1.3 Các phiên bản của hệ thống thông tin di động thứ 3....................................5

Hình 1.4 Cấu trúc hệ thống UMTS .............................................................................7
Hình 2.1 So sánh vùng phủ của các loại mạng di động ............................................10
Hình 2.2 So sánh suy hao thâm nhập giữa UMTS 900 và UMTS 2100 ...................11
Hình 2.3 So sánh thông lƣợng đỉnh giữa UMTS 900 và UMTS 2100 trong khu vực
đông dân cƣ ...............................................................................................................12
Hình 2.4 So sánh thông lƣợng throughput cell giữa UMTS 900 và UMTS 2100
vùng nông thôn ..........................................................................................................13
Hình 2.5 Can nhiễu trong trƣờng hợp trạm GU cùng vị trí ......................................14
Hình 2.6 Hiệu ứng Near-far khi các trạm phân tách .................................................15
Hình 2.7 Phủ sóng điểm nóng hotspot bằng UMTS900 ...........................................16
Hình 2.8 Mở rộng vùng dịch vụ 3G với UMTS900..................................................17
Hình 2.9 Phân bổ tần số UMTS900 diện rộng trên mạng .........................................18
Hình 3.1 Cấu trúc tổng thể hệ thống 3G Vinaphone .................................................20
Hình 3.2 Ứng dụng phân tách nhỏ trong phổ công suất GU.....................................26
Hình 3.3 Dạng phổ UMTS với các độ rộng băng thông khác nhau ..........................27
Hình 3.4 Phân bổ tần số kiểu Sandwich ....................................................................28
Hình 3.5 Phân bổ tần số kiểu Edge ...........................................................................29
Hình 3.6 Các chế độ phân bổ tần số GU ..................................................................31
Hình 3.7 Quy hoạch tần số ARFCN khi phân tách tần số không tiêu chuẩn ............32
Hình 3.8 Độ nhạy kênh lân cận ACS .......................................................................33
Hình 3.9 Tỉ lệ công suất rò kênh lân cận ACLR .......................................................34
Hình 3.11 Nguyên lý xác định buffer zone dựa trên dự đoán vùng phủ ...................38
Hình 3.12 Mô phỏng vùng phủ U900 bằng Atoll .....................................................38
Hình 3.13 Antenna GU riêng lẻ ................................................................................39
Hình 3.14 Antenna 4 cổng GU chung .......................................................................39


viii

Hình 3.15 Antenna 2 cổng GU chung .......................................................................39

Hình 3.16 Sơ đồ các bƣớc triển khai phân bổ tần số UMTS 900 .............................42
Hình 3.17 Phân bố site 2G/3G và U900 ....................................................................50
Hình 3.18 Khu vực phân bổ tần số & Buffer zone ...................................................51
Hình 3.19 Chiến lƣợc Multi-RAT .............................................................................55
Hình 3.20 Route Test ................................................................................................60
Hình 3.21 VHX-Me-Linh-MLH_HNI chéo hƣớng 2 và 3 .......................................62
Hình 3.22 VHX-Me-Linh-MLH_HNI sau hiệu chỉnh……………………………..62
Hình 3.23 Điều vùng phủ bằng việc chỉnh góc phƣơng vị .......................................63
Hình 3.24 Điều chỉnh góc tilt để cải thiện chỉ số Ec/I0 ............................................63
Hình 3.25 Mức thu 2G trƣớc hiệu chỉnh ...................................................................64
Hình 3.26 Mức thu 2G Sau hiệu chỉnh .....................................................................65
Hình 3.27 Biểu đồ đánh giá mức thu trƣớc và sau khi tối ƣu ...................................66
Hình 3.28 Tỷ số C/I trƣớc hiệu chỉnh .......................................................................67
Hình 3.29 Tỷ số C/I sau hiệu chỉnh ..........................................................................67
Hình 3.30 Biểu đồ đánh giá chỉ số C/I trƣớc và sau khi tối ƣu .................................68
Hình 3.31 Vùng phủ UMTS 2100 trƣớc tối ƣu .........................................................69
Hình 3.32 Vùng phủ UMTS 2100 sau tối ƣu ............................................................69
Hình 3.33 Vùng phủ của UMTS 900 ........................................................................70
Hình 3.34 Phân bố các cell có tổng công suất băng rộng nhận đƣợc RTWP cao .....73


ix

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

2G

Second Generation

Thế hệ thứ 2

3G

Third Generation

Thế hệ thứ 3

3GPP

3rd Genaration Partnership Project

Đề án các đối tác thế hệ thứ ba

3GPP2

3rd Generation Patnership Project 2

Đề án đối tác thế hệ thứ ba 2

ACIR

Adjacent Channel Interference Ratio

Tỉ lệ nhiễu kênh kề

ACLR

Adjacent Channel Leakage power Tỉ số công suất rò kênh kề
Ratio

ACS

Adjacent Channel Selectivity

Độ nhạy kênh kề

AMR

Adaptive Multi Rate

Đa tốc độ thích ứng

AMR

Adaptive Multirate Code

Mã hóa đa tốc độ thích ứng

ARFCN

Absolute Radio Frequency Channel Số kênh tần số vô tuyến tuyệt đối
Number

ARQ

Automatic Repeat-reQuest

Yêu cầu phát lại tự động

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền dị bộ

BBU

Baseband Unit

Đơn vị xử lý tín hiệu băng gốc

Broadcast Control Channel

Kênh điều khiển quảng bá

BCH

Broadcast Channel

Kênh quảng bá

BER

Bit Error Rate

Tỷ số lỗi bít

BLER

Block Error Rate

Tỷ số lỗi khối

BMC

Broadcast/Multicast Control

Điều khiển quảng bá/đa phƣơng

Base Station

Trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm thu phát gốc

C/I

Carrier to Interference

Sóng mang trên nhiễu

BCCH

BS


x

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

CDR

Call drop rate

Tỉ lệ rớt cuộc gọi

CN

Core Network

Mạng lõi

Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chung

CPRI

Common Protocol Radio Interface

Giao diện vô tuyến giao thức chung

CQI

Channel Quality Indicator

Chỉ thị chất lƣợng kênh

CS

Circuit Switch

Chuyển mạch kênh

CSSR

Call Successful Rate

Tỉ lệ cuộc gọi thành công

DCCH

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển riêng

Dedicated Channel

Kênh dành riêng

CDMA

CPICH

DCH
DCHSDPA

Dual Cell-High Speed Downlink Truy nhập gói đƣờng xuống tốc độ
Packet Access
cao sử dụng hai sóng mang
Digital Communication System 1800

Hệ thống truyền thông kỹ thuật số –
1800

Downlink

Đƣờng xuống

DPCH

Dedicated Physical Channel

Kênh vật lý dành riêng

DRD

Directed Retry Decision

Quyết định chuyển hƣớng

DSSS

Direct-Sequence Spread Spectrum

Trải phổ chuỗi trực tiếp

Driving Test

Đo kiểm trên đƣờng

Discontinuous Transmission

Truyền đứt quãng

Enhanced Data rates for GPRS
Evolution

Tốc độ số liệu tăng cƣờng để phát
triển GPRS

Frequence Division Duplex

Ghép song công theo tần số

Fractional DPCH

DPCH một phần (phân đoạn)

Frequency Hopping Spreading

Chuỗi trải phổ nhảy tần

DCS 1800
DL

DT
DTX
EDGE
FDD
F-DPCH
FHSS


xi

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Spectrum

FR

Full Rate

Toàn tốc

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS cổng

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM

Global System For Mobile
Communications

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

GU

GSM – UMTS

Giao diện giữa GSM và UMTS

HHO

Hard Handover

Chuyển giao cứng

HLR

Home Location Register

Bộ ghi định vị thƣờng trú

Hand over out success rate

Hand over out success rate

Half Rate

Bán tốc

HSDPA

High Speed Downlink Packet Access

Truy nhập hói đƣờng xuống tốc độ
cao

HSUPA

High-Speed Uplink Packet Access

Truy nhập gói đƣờng lên tốc độ cao

IM

Intermodulation

Xuyên điều chế

IMS

IP Multimedia Subsystem

Phân hệ đa phƣơng tiện IP

HOSR
HR

IMT-2000 International Mobile
Telecommunications 2000
IP

Thông tin di động quốc tế 2000

Internet Protocol

Giao thức Internet

ITU

International Telecommunication
Union

Tổ chức viễn thông quốc tế

KPI

Key Performance Indicators

Chỉ số đánh giá hiệu năng

LTE

Long Term Evolution

Phát triển dài hạn

MAC

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập môi trƣờng

Multimedia Broadcast Multicast
Service

Dịch vụ quảng bá và phát đa hƣớng đa
phƣơng tiện

MBMS


xii

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

MGW

Media Gateway

Cổng đa phƣơng tiện

MIMO

Multi-Input Multi-Output

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

Measurement Report

Bản tin đo lƣờng

Multi-Mode Transceiver Unit

Khối thu phát vô tuyến đa chế độ

Mobile Services Switching Center

Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ
di động

MR
MRFU
MSC
NodeB

Nút B
Non-Standard Frequency Separation

Phân tách tần số không tiêu chuẩn

Orthogonal frequency
division multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực
giao

PAPR

Peak to Average Power Ratio

Tỷ số công suất đỉnh trên công suất
trung bình

PDCH

Packet Data Channel

Kênh dữ liệu gói

PIM

Passive Intermodulation

Xuyên điều chế thụ động

PN

Pseudo Noise

Tạp âm giả ngẫu nhiên

PS

Packet Switch

Chuyển mạch gói

PSTN

Public Switched Telephone Network

Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng

QAM

Quadrature Amplitude Modulation

Điều chế biên độ cầu phƣơng

QoS

Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

QPSK

Quatrature Phase Shift Keying

Khóa chuyển pha cầu phƣơng

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

RLC

Radio Link Control

Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC

Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến

NSFS
OFDMA

RF


xiii

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

RNS

Radio Network Subsystem

Hệ thống mạng vô tuyến

RRC

Radio Resource Control

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RRU

Remote Radio Unit

Đơn vị điều khiển vô tuyến

RSCP

Received signal code power

Công suất thu đƣợc trên kênh hoa tiêu

RTWP

Received Total Wideband Power

Tổng công suất băng rộng nhận đƣợc

Received Level

Mức thu

SRAN

Single Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến đơn

SASU

Same Antenna Sharing Unit

Đơn vị chia sẻ cùng anten

SDR

Software Defined Radio

Vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm

Spreading Factor

Hệ số trải phổ

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SHO

Soft Handover

Chuyển giao mềm

SIM

Subscriber Identity Module

Mô đun nhận dạng thuê bao

SINR

Signal to Interference plus Noise
Ratio

Tỉ số tin hiệu trên nhiều và tạm âm

SMS

Short Message Service

Dịch vụ nhắn tin

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

TCH

Traffic Channel

Kênh lƣu lƣợng

TDD

Time Division Duplex

Ghép song công phân chia theo thời
gian

TDM

Time Division Multiplex

Ghép kênh phân chia theo thời gian

TDMA

Time Division Mulptiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

THSS

Time Hopping Spreading Spectrum

Trải phổ nhảy tần thời gian

TrCH

Transport Channel

Kênh truyền tải

RxLevel

SF


xiv

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

TRX

Tranceiver

Bộ thu – phát

TTI

Transmission Time Interval

Khoảng thời gian phát

UE

User Equipment

Thiết bị ngƣời sử dụng

UL

Uplink

Đƣờng lên

Universal Mobile
Telecommunications System

Hệ thống thông tin di động toàn cấu

UTRAN

UMTS Terrestrial Radio Access
Network

Mạng truy nhập vô tuyến UMTS

WBBP

WCDMA Baseband Process unit

Đơn vị xử lý tín hiệu băng gốc
WCDMA

Wideband Code Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng
rộng

UMTS

WCDMA


1

LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin di động ngày nay đã trở thành một nền công nghiệp phát triển vô
cùng nhanh chóng. Sự xuất hiện ngày càng nhiều loại thiết bị thông minh nhƣ
smartphone, máy tính bảng, USB 3G… với mức giá hợp lý đã tạo cơ sở cho nhu cầu
sử dụng dữ liệu ngày càng cao ở Việt Nam và 3G là môi trƣờng thích hợp đáp ứng
nhu cầu thực tế đó của ngƣời sử dụng. Để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng về số
lƣợng lẫn chất lƣợng dịch vụ đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu đa phƣơng tiện công
nghệ băng rộng đã ra đời. Với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ, công nghệ băng
rộng đã dần chiếm lĩnh thị trƣờng viễn thông. Hiện nay, công nghệ UMTS trong
băng tần 1920-1980/2110-2170MHz đã phát triển rộng khắp, đƣợc nhiều nhà mạng
xây dựng và đƣa vào sử dụng. Tuy nhiên, do suy hao về mặt truyền sóng do sử dụng
băng tần cao gây không ít khó khăn về mặt đầu tƣ cũng nhƣ phát triển tại những
vùng xa.
Xuất phát từ những suy nghĩ nhƣ vậy nên tôi đã quyết định chọn đề tài:
“Nghiên cứu giải pháp tái phân bổ tần số UMTS 900 Vinaphone”. Nâng cao
dung lƣợng hệ thống có nhiều giải pháp nhƣ: Sử dụng băng tần 900 Mhz cho 3G
(phân bổ tần số UMTS 900), nâng cấp cấu hình phần cứng, sử dụng sector kéo dài,

điều khiển công suất, phân tập không gian thời gian, tăng tốc độ truyền tải dữ liệu
bằng áp dụng công nghệ HSDPA, DC-HSDPA... Do điều kiện giới hạn thời gian
nên trong luận văn này chỉ đi nghiên cứu và triển khai thực tế giải pháp phân bổ tần
số UMTS 900MHz. Luận văn thực hiện nghiên cứu, phân tích, đánh giá kết quả
thực tế khi triển khai UMTS 900 trên mạng di động Vinaphone.
Bố cục luận văn gồm 3 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Giới thiệu chung về tổng quan công nghệ 3G.
Chƣơng 2: Giải pháp tái phân bổ tần số UMTS 900.
Chƣơng 3: Nghiên cứu giải pháp tái phân bổ tần số UMTS 900 và triển khai
thực tế trên mạng Vinaphone.


2

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG QUAN CÔNG
NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G
1.1 Tổng quan về công nghệ WCDMA
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn chung
IMT – 2000 (Internaltional Mobile Telecommunications 2000 – Viễn thông di động
quốc tế 2000). Với các tiêu chí chung sau:
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz nhƣ sau:
+ Đƣờng lên: 1885 – 2025 MHz.
+ Đƣờng xuống: 2110 – 2200 MHz.
- Hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại thông tin vô tuyến:
+ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
+ Tƣơng tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông.
- Sử dụng các môi trƣờng khai thác khác nhau nhƣ: công sở, ngoài đƣờng,
trên xe, vệ tinh.
- Đảm bảo các dịch vụ đa phƣơng tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển
mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói.

- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
- Cung cấp hai mô hình truyền dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ.
- Có khả năng chuyển vùng toàn cầu.
- Có khả năng sử dụng giao thức Internet.
- Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn các hệ thống đã có.
- Hiện nay hai tiêu chuẩn đã đƣợc chấp thuận cho IMT – 2000 là:
+ WCDMA đƣợc xây dựng trên cơ sở cộng tác giữa Châu Âu và Nhật
Bản.
+ CDMA 2000 do Mỹ xây dựng.
WCDMA là công nghệ thông tin di động thế hệ 3 giúp tăng tốc độ truyền
nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng
tần rộng thay thế cho TDMA. WCDMA có các đặc điểm cơ bản:


3

- Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, có tốc độ bit
lên cao (lên đến 2 Mbps).
- Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ tốc độ
dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích nhƣ độ lợi đa phân tập.
- Hỗ trợ tốc độ ngƣời sử dụng thay đổi liên tục. Mỗi ngƣời sử dụng cung cấp
một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhƣng tốc độ có thể thay đổi
từ khung này đến khung khác.
- WCDMA hỗ trợ hoạt động không đồng bộ của các trạm gốc, do đó dễ dàng
phát triển các trạm gốc vừa và nhỏ.
- WCDMA sử dụng tách sóng có tham chiếu đến sóng mang dựa trên kênh
hoa tiêu, do đó có thể nâng cao dung lƣợng và vùng phủ.
- WCDMA đƣợc thiết kế tƣơng thích với GSM để mở rộng vùng phủ sóng
và dung lƣợng của mạng.
- Lớp vật lý mềm dẻo tích hợp đƣợc thông tin trên một sóng mang.

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1.
- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến.

1.2 Phổ tần 3G
ITU (International Telecommunication Union) đã phân bổ 230 MHz tần số
cho các hệ thống thông tin di động 3G IMT-2000: 1885 ~ 2025MHz ở đƣờng lên và
2110 ~ 2200MHz ở đƣờng xuống. Trong đó, các dải tần số 1980MHz ~ 2010 MHz
(uplink) và 2170 ~ 2200MHz (downlink) đƣợc sử dụng cho các dịch vụ vệ tinh di
động. Hệ thống WCDMA sử dụng phổ tần số sau đây (các băng tần khác ngoài quy
định của 3GPP cũng có thể đƣợc sử dụng): Uplink 1920 ~ 1980MHz và downlink
2110 ~ 2170MHz. Mỗi tần số sóng mang có độ rộng 5MHz và khoảng cách song
công là 190 MHz. Tại Mỹ, các phổ tần số đƣợc sử dụng là 1850 ~ 1910MHz trong
đƣờng lên đến 1930 ~ 1990 MHz ở đƣờng xuống và khoảng cách song công là 80
MHz.


4

Hình 1.1 Phổ tần số WCDMA cho các hệ thống thông tin di động

- Băng tần chính 2GHz: 1920 ~ 1980MHz / 2110 ~ 2170MHz. Vinaphone
đang sử dụng băng C trong băng tần 3G.
- Các băng tần phụ:
+ 1900Mhz: 1850 ~ 191 MHz / 1930 ~ 1990MHz (Mỹ).
+ 1800Mhz: 1710 ~ 1785MHz / 1805 ~ 1880MHz (Nhật).
+ 900Mhz: 890 ~ 915MHz / 935 ~ 960MHz (Úc).
- Số tần số vô tuyến (UARFCN) = tần số trung tâm * 5. Đối với băng tần
chính, tần số nhƣ sau:
+ UL: 9612 ~ 9888MHz.
+ DL: 10562 ~ 10838MHz. 3 tần số chính (DL) của mạng 3G Vinaphone

là: f1:10788MHz, f2: 10813 MHz, f3: 10838MHz (uplink: 1965 –
1980Mhz và downlink: 2155 – 2170Mhz).

1.3 Các phiên bản phát triển hệ thống thông tin di động thứ 3 UMTS
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy
nhập vô tuyến của UMTS trên một cặp băng tần. WCDMA hỗ trợ cho cả dịch vụ


5

chuyển mạch kênh, dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động
đồng thời của các dịch vụ hỗn hợp với phƣơng thức gói hiệu quả.

Hình 1.2 Các phiên bản của hệ thống thông tin di động thứ 3 [2]

Các cấu trúc tổng thể của mạng WCDMA đƣợc định nghĩa trong 3GPP TS
23,002. Hiện tại, có các phiên bản sau: R99, R4, R5,R6…
3GPP đã bắt đầu xây dựng chi tiết kỹ thuật 3G vào cuối năm 1998 và đầu
năm 1999. Theo kế hoạch, phiên bản R99 sẽ đƣợc hoàn thành vào cuối năm 1999,
nhƣng trong thực tế nó đã không hoàn thành cho đến tháng 3 năm 2000. Để bảo
đảm quyền lợi đầu tƣ của các nhà khai thác, miền chuyển mạch thoại của phiên bản
R99 về cơ bản không thay đổi, do đó hỗ trợ việc chuyển đổi suôn sẻ của
GSM/GPRS/3G. Sau khi phiên bản R99, phiên bản không còn đặt tên theo năm.
Đồng thời, các chức năng của R2000 đƣợc thực hiện bởi hai phiên bản sau: R4 và
R5. Trong mạng R4, MSC đƣợc chia thành MSC Server và các MGW, đồng thời,
một SGW đƣợc thêm vào và HLR có thể đƣợc thay thế bằng HSS (không rõ ràng
trong đặc tả kỹ thuật). Với nhà khai thác GPRS hoặc EDGE khi triển khai WCDMA
cần thực hiện (theo R99):

6

Thực hiện
Mới

Điều
chỉnh
Dùng lại

Giao diện vô tuyến WCDMA (UE Node B)
Giao diện mạng truy nhập vô tuyến RAN (Iub (Node B-RNC) và Iur (RNCRNC))
Giao diện mạng lõi: Iu (MSC-RNC và SGSN-RNC)
MSC và SGSN cho giao diện Iu.
Nâng cấp mạng lõi
Mạng lõi chuyển mạch kênh (HLR-AuC)
Mạng lõi chuyển mạch gói (GGSN)
Bảng 1.1 Nâng cấp từ GSM lên WCDMA (R99) [1]

- Trong mạng R5, VOIP end-to-end đƣợc hỗ trợ và mạng lõi sử dụng một
cách phong phú các phần tử chức năng mới → thay đổi thủ tục cuộc gọi gốc. Với
IMS (IP Multimedia Subsystem), mạng có thể sử dụng HSS thay vì HLR. Trong
mạng R5, HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) cũng đƣợc hỗ trợ, nó có
thể hỗ trợ dịch vụ dữ liệu tốc độ cao.
- Trong mạng R6, các HSUPA đƣợc hỗ trợ cung cấp dịch vụ tốc độ UL lên
đến 5.76Mbps. Và MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) cũng đƣợc hỗ
trợ.
- Phiên bản R7, HSPA+ đƣợc giới thiệu với phƣơng pháp điều chế cao hơn
và sử dụng anten Mimo. Max DL: 28Mbps/42Mbps, Max UL: 11Mbps.
- Phiên bản R8, WCDMA LTE đƣợc giới thiệu. OFDMA thay thế cho
CDMA. Max DL >300Mbps, Max UL: 100Mbps.

1.4 Cấu trúc hệ thống vô tuyến UMTS
Trong WCDMA, mạng truy nhập vô tuyến đƣợc gọi là UTRAN (UMTS
Terrestrial Radio Access Network). Các phần tử của UTRAN rất khác với các phần
tử ở mạng truy nhập vô tuyến của GSM. Vì thế khả năng sử dụng lại các BTS và
BSC của GSM là rất hạn chế.


7

Hình 1.3 Cấu trúc hệ thống UMTS [3]

- Về logic, CN đƣợc chia làm miền chuyển mạch thoại (Circuit Switched) và
miền chuyển mạch gói (Packet Switched). UTRAN, CN và UE (User Equipment)
với nhau tạo thành toàn bộ hệ thống UMTS.
- Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN bao gồm hai hay nhiều hệ thống con
mạng vô tuyến RNS, có nghĩa RNS là một mạng con trong mạng truy nhập vô
tuyến UTRAN. Một RNS gồm có một RNC và một hoặc nhiều Node B. Giao diện
Iu đƣợc sử dụng giữa RNC và CN trong khi các giao diện Iub đƣợc sử dụng giữa
RNC và Node B. Trong UTRAN, các RNC kết nối với nhau thông qua giao diện
Iur. Giao diện Iur kết nối RNCs thông qua các kết nối trực tiếp giữa chúng hoặc kết
nối chúng thông qua một mạng truyền dẫn.
- Chức năng các phần tử trong hệ thống con mạng vô tuyến:
+ NodeB: để chuyển đổi dòng dữ liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Do
đó, chức năng chủ yếu của node B là thực hiện xử lý lớp vật lý của
giao diện vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,
điều khiển công suất...).
+ Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) là phần tử mạng chịu trách nhiệm
điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN. RNC giao diện với
mạng lõi và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (giao

8

thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa UE và UTRAN).
RNC là điểm truy nhập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho
mạng lõi, chẳng hạn nhƣ quản lý tất cả các kết nối đến UE. RNC điều
khiển một node B cho trƣớc đƣợc xem nhƣ RNC điều khiển (CRNC).
CRNC chịu trách nhiệm điều khiển tải cho các ô của mình.
+ Giao diện Cu. Giao diện Cu là giao diện chuẩn cho các card thông
minh. Trong UE đây là nơi kết nối giữa USIM và UE.
+ Giao diện Uu. Giao diện Uu là giao diện vô tuyến của WCDMA trong
UMTS. Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng. Giao
diện này nằm giữa nút B và đầu cuối.
+ Giao diện Iu. Giao diện Iu kết nối UTRAN và CN. Nó gồm hai phần,
IuPS cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh. CN kết nối đến
nhiều UTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS. Nhƣng một UTRAN chỉ có thể kết
nối đến một điểm truy nhập CN.
+ Giao diện Iur. Đây là giao diện RNC-RNC. Ban đầu đƣợc thiết kế để
đảm bảo chuyển giao mềm giữa các RNC, nhƣng trong quá trình phát triển nhiều
tính năng mới đƣợc bổ sung. Giao diện này đảm bảo bốn tính năng nổi bật sau:
 Di động giữa các RNC.
 Lƣu thông kênh riêng.
 Lƣu thông kênh chung.
 Quản lý tài nguyên toàn cục.
+ Giao diện Iub. Giao diện Iub nối Node B và RNC. Khác với GSM đây
là giao diện mở.

1.5 Tổng kết chƣơng
Trong chƣơng này, chúng ta đã đề cập đến vấn đề: tổng quan mạng thông tin

di dộng WCDMA, phổ tần sử dụng, các phiên bản phát triển của hệ thống thông tin
di động thứ 3, các đặc điểm cơ bản của mạng thông tin di dộng WCDMA cũng nhƣ
cấu trúc mạng, các thành phần trong mạng WCDMA


9

CHƢƠNG 2: GIẢI PHÁP TÁI PHÂN BỔ TẦN SỐ UMTS 900
2.1 Mục tiêu
Mục tiêu giải pháp tái phân bổ tần số UMTS 900 nhằm nâng cáo chất lƣợng
dịch vụ 3G:
-

Cải thiện chất lƣợng cuộc gọi thoại và call video.

-

Cải thiện tốc độ download và upload khi truy cập internet.

-

Nâng cao chất lƣợng các dịch vụ giá tri gia tăng trên nền 3G nhƣ
video streaming.

- Cải thiện, quy hoạch, nâng cao vùng phủ sóng 3G.

2.2 Tổng quan tái phân bổ tần số
2.2.1 Khái niệm tái phân bổ tần số
Tái phân bổ tần số là một chiến lƣợc mà các nhà khai thác viễn thông tái sử
dụng lại tài nguyên tần số để triển khai công nghệ mạng vô tuyến mới nhằm cải

thiện hiệu quả sử dụng phổ tần số và tốc độ dữ liệu. Do đó phân bổ tần số 900MHz
là dành riêng 5MHz của băng tần GSM 900MHz để triển khai UMTS 900MHz.
Ngày 27/7/2009, tất cả 27 bộ trƣởng viễn thông liên minh Châu Âu đã đồng
thuận thống nhất triển khai phân bổ tần số UMTS 900MHz theo đó tất cả các nƣớc
thành viên đƣợc yêu cầu triển khai trong thời hạn 6 tháng. Các nhà khai thác viễn
thông với tài nguyên phổ 900MHz đƣợc cấp phép có thể tiến hành các dự án phân
bổ tần số ở băng tần 900MHz.

2.2.2 Ưu điểm tái phân bổ tần số trên băng tần 900MHZ
Hiện nay các thiết bị hoạt động trên băng 900MHz đƣợc sử dụng rộng rãi.
Các thống kê chỉ ra rằng tính đến cuối năm 2008 có khoảng 80% các thiết bị vô
tuyến hoạt động trên băng 900MHz. Cuối năm 2009, nhiều nhà cung cấp thiết bị đã
bị hết hạn cấp phép GSM 900 do vậy họ cần tiến hành gia hạn cấp phép. Tháng
7/2009, liên minh Châu Âu – EU đã thống nhất là băng GSM 900 đƣợc sử dụng cho
UMTS. Do đó, một số nhà khai thác mạng có thể triển khai mạng UMTS mà không
cần mua giấy phép sử dụng UMTS.