Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn với cha mẹ và gia đình đã ủng hộ mọi mặt,
tạo điều kiện thuận lợi nhất để chúng con được học tập đến hôm nay.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn Điện tử Viễn
thông – khoa Điện tử viễn thông– Trường cao đẳng công nghệ thông tin hữu nghị Việt
Hàn, đặc biệt là thầy Đào Ngọc Lâm– trưởng bộ môn – đã giảng dạy chúng em trong
suốt thời gian đã qua.
Nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Đào Ngọc Lâm đã bỏ công sức và
thời gian nhiệt tình trực tiếp hướng dẫn để em hoàn thành đề tài này.

Xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện

Mai Quốc Hùng

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
2


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................2
MỤC LỤC 3
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT.....................................................................6
DANH MỤC BẢNG BIỂU..........................................................................................7
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................8
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA......11

1.1. Giới thiệu về cấu trúc mạng WCDMA..........................................................11
1.1.1 Mô hình khái niệm.....................................................................................11
1.1.2.Mô hình cấu trúc mạng WCDMA .............................................................11
1.1.3.Cấu trúc quản lý tài nguyên......................................................................14
1.1.4.Cấu trúc dịch vụ UMTS.............................................................................14
1.2.Cấu trúc mạng truy cập vô tuyến UTRAN....................................................15
2.2.1. Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)........................................................16
2.2.2. Node B (Trạm gốc)....................................................................................16
2.2.3. Các chức năng điều khiển của UTRAN...................................................17
2.2.Cấu trúc phân lớp của WCDMA..................................................................17
Chương 2. QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA......................................18
2.1.Nguyên lý chung...............................................................................................18
2.2. Dự báo .............................................................................................................19
2.3.Dự báo lưu lượng.............................................................................................19
2.4. Mục đích phủ sóng..........................................................................................20
2.5. Ảnh hưởng của quỹ đường truyền lên vùng phủ sóng.................................22
2.6. Các công việc quy hoạch.................................................................................23
2.7. Tối ưu giữa vùng phủ và dung lượng.............................................................23
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
3


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN..........................................................................................18
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................124

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
4

Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
5


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
A
AGC

Automatic Gain Control

Bộ điều khiển tăng ích tự động

AMR

Adaptive Multi-Rate codec

Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ
thích nghi

AMPS

Advanced Mobile Phone
System

Hệ thống điện thoại di động tiên

Antenna Signal to Noise
Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu của
anten

UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

UL

Uplink

Đường xuống

UMTS

Universal Mobile

ASNR

tiến (Mỹ)

U

USIM

Hệ thống viễn thông di động
Telecommunication System toàn
UMTS Subscriber Identify cầu.
Module

UTRAN

UMTS Terrestrial Radio
Access
Network

WLAN

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS

W
WCDMA

Modul nhận dạng thuê bao
UMTS

Wideband Code Division
Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

Wireless Local Area
Network

Mạng vô tuyến nội hạt

băng rộng

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
6


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Mối quan hệ giữa dự trữ nhiễu được yêu cầu ứng với tải đường lên....20
Bảng 2.2. Các loại hình phủ sóng phổ biến..............................................................21
Bảng 2.3. Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA................................................21

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
7


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Mô hình khái niệm mạng WCDMA.........................................................11
Hình 1.2.Mô hình cấu trúc hệ thống UMTS............................................................12
Hình 1.3. Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA.. .13
Hình 1.4. Cấu trúc quản lý tài nguyên.....................................................................14
Hình 1.5.Cấu trúc dịch vụ.........................................................................................14
Hình 1.6. Cấu trúc UTRAN.......................................................................................16
Hình 1.7. Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA...................................................17

Hình 2.1. Quá trình quy hoạch và triển khai mạng WCDMA................................19
Hình 2.2. Vùng phủ sóng của cell theo các loại dịch vụ khác nhau.......................22
Hình 2.3. Tính toán bán kính cell.............................................................................23
Hình 2.4. Lưu đồ tối ưu cell.......................................................................................24

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
8


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
9


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

LỜI NÓI ĐẦU
Tại Việt Nam, cả nước đã có 7 nhà khai thác dịch vụ thông tin di động sử dụng
công nghệ GSM và WCDMA. Điều đó minh chứng cho cho sự phát triển không ngừng
của hạ tầng mạng thông tin di động trong nước trong xu thể hội nhập và thể hiện sự
cạnh tranh khốc liệt trong lĩnh vực này. Thực tế phát triển thị trường tại Việt Nam cho
thấy, đến nay các mạng di động sử dụng công nghệ GSM đang chiếm ưu thế tuyệt đối
về số lượng khách hàng với 56,5 triệu thuê bao trên tổng số 63,5 triệu thuê bao di động
(số liệu của Tạp chí Khoa học kỹ thuật và kinh tế Bưu điện). Với số lượng thuê bao
phát triển lớn mạnh như vậy trong thời gian qua cùng với việc cạnh tranh khốc liệt
giữa các nhà khai thác dịch vụ thông tin di động thì hạ tầng mạng thông tin di động 2G
& 2,5G đã được khai thác tối đa cho các dịch vụ truyền thống. Do vậy để có hạ tầng
mạng thích hợp cung cấp các dịch vụ trên nền IP/Internet, các dịch vụ truyền thông đa
phương tiện multimedia, các dịch vụ gia tăng mới, các dịch vụ hội tụ Di động-Cố

định…, nhất là dịch vụ truyền tiếng nói dưới dạng gói VoIP và đủ điều kiện cho phép
hạ giá thành cung cấp các dịch vụ này nhằm tăng tính cạnh tranh với các doanh nghiệp
viễn thông khác thì bắt buộc cần phải có những bước chuyển đổi, phát triển, nâng cấp
hạ tầng đối với mạng di động hiện tại là điều tất yếu và hết sức cấp thiết.
Cùng hòa chung với sự tăng trưởng mạnh không ngừng của phát triển kinh tế xã
hội Việt Nam nói chung và thị trường viễn thông nói riêng, trong những năm qua với
nhiều bước phát triển vượt bậc đã đưa mạng VinaPhone, Mobile-Phone, Viettel trở
thành các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn tại Việt Nam về quy mô phát
triển thuê bao cũng như hạ tầng mạng. Với xu thế chung phát triển thuê bao di động tại
Việt Nam và nhu cầu tăng cao về các dịch vụ di động Multimedia...của khách hàng
trong thời gian đến, mạng vô tuyến trên toàn quốc nói chung và khu vực cụ thể nói
riêng cần phải gấp rút thực hiện nâng cấp và xây dựng hạ tầng mạng 3G theo định
hướng NGN - Mobile. Việc nghiên cứu tìm hiểu và đưa ra giải pháp quy hoạch thiết kế
chi tiết hệ thống vô tuyến WCDMA trong thời gian ngắn là vô cùng cấp thiết đối với
việc kinh doanh và phát triển của mạng vô tuyến trong thời gian tới. Và công tác quy
hoạch thiết kế chi tiết sẽ giúp tối ưu về mặt tài nguyên xử lý hệ thống, tối ưu về mặt
khai thác vận hành bảo dưỡng, chi phí đầu tư mạng 3G và phù hợp với quy hoạch tối
ưu hóa mạng phân vùng thiết bị 2G.

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
10


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN
WCDMA.
1.1. Giới thiệu về cấu trúc mạng WCDMA.
1.1.1 Mô hình khái niệm.
Theo quan điểm này, cấu trúc mạng được phân thành các hệ thống còn dựa trên cấu

trúc thủ tục, lưu lượng cũng như các phần tử vật lý. Mạng 3G bao gồm hai khối chức
năng chính: khối chức năng chuyển mạch gói (PS) và khối chức năng chuyển mạch
kênh (CS). Các giao diện là phương tiện để các khối chức năng giao tiếp với nhau.
Dựa trên cấu trúc thủ tục và nhiệm vụ của chúng, mô hình mạng 3G được chia thành
hai tầng: tầng truy cập và tầng không truy cập.
- Tầng truy cập bao gồm các thủ tục xử lý giao tiếp giữa thiết bị người sử dụng
(UE) với mạng truy cập.
- Tầng không truy cập chứa các thủ tục xử lý giao tiếp giữa UE với mạng lõi
(khối chức năng CS/PS) tương ứng.
Mạng thường trú chứa các thông tin đăng ký và thông tin bảo mật. Mạng phục vụ
là một phần của mạng lõi. Mạng truyền tải là phần mạng lõi thực hiện kết nối thông tin
giữa mạng phục vụ với các mạng bên ngoài.

Hình 1.1. Mô hình khái niệm mạng WCDMA.
1.1.2. Mô hình cấu trúc mạng WCDMA .
Hệ thống WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức năng có
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
11


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

thể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng truy cập vô
tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của mạng
GPRS, còn mạng truy cập vô tuyến là phần nâng cấp của WCDMA. Ngoài ra để hoàn
thiện hệ thống, trong WCDMA còn có thiết bị người sử dụng (UE) thực hiện giao diện
người sử dụng với hệ thống.
Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức mới
được thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi được định nghĩa
hoàn toàn dựa trên GSM. Điều này cho phép hệ thống WCDMA phát triển mang tính

toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM.

Hình 1.2.Mô hình cấu trúc hệ thống UMTS.
-WCDMA là một giao diện vô tuyến phức tạp và tiên tiến trong lĩnh vực thông tin
di động, nó sẽ là công nghệ xây dựng cơ sở hạ tầng và kiến trúc mạng tế bào của hầu
hết mạng 3G trên thế giới, hình thành kết nối giữa thiết bị di động của người sử dụng
cùng với mạng lõi.
Từ hình 1.3 dưới đây ta thấy mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA gồm hai
phần mạng: mạng lõi và mạng truy cập vô tuyến.

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
12


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA
Mạng đường trục
PSTN/ISDN

PDN

AuC

PLMN

HLR
IWF

GMSC

EIR

GGSN

VLR
MSC

SGSN

Iups

Iuc

Mạng lõi

s

RNC

Iur

NB

RNC
NB

NB

NB
NB

NB
TE

MT

TE

MT

Mạng truy cập vô tuyến

Hình 1.3. Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA.
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
13


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

1.1.3. Cấu trúc quản lý tài nguyên.
Chức năng quản lý chủ yếu sau:
-

Quản lý kết nối (CM): bao gồm tất cả các thủ tục, các chức năng liên quan
đến việc quản lý kết nối của người sử dụng.

-

Quản lý di động (MM): gồm tất cả các chức năng , các thủ tục quản lý di
động và bảo mật như các thủ tục bảo mật kết nối, các thủ tục cập nhật vị trí.

-

Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM): bao gồm các thủ tục thực hiện việc
quản lý tài nguyên vô tuyến (điều khiển công suất, chuyển giao và điều khiển
tải hệ thống).
Điều khiển thông tin

C
M
M
M

Điều khiển di
động
Điều khiển tài nguyên
vô tuyến

RR
M

Giao diện mở Uu

M

C

Điều khiển di
động

M

M
M
M

RR
M

Giao diện mở Iu

U

UTR

C

E

AN

N
NM

S
Hình 1.4. Cấu trúc quản lý tài nguyên.

Các chức năng điều khiển được kết hợp với nhóm các dịch vụ điều khiển sau:
-

Điều khiển thông tin (COMC): duy trì các cơ chế như điều khiển cuộc gọi,

điều khiển phiên trong chuyển mạch gói.

-

Điều khiển di động (MOBC): duy trì điều khiển cập nhật vị trí và bảo mật.

-

Điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC): thực hiện chức năng quản lý thiết
lập kết nối vô tuyến và duy trì kết nối giữa UE với UTRAN.

1.1.4. Cấu trúc dịch vụ UMTS.
Hệ thống mô hình mạng 3G có dạng như sau:
LỚP DỊCH VỤ
Quản lý
mạng

LỚP TẠO DỊCH VỤ

Chức

LỚP PHẦN TỬ MẠNG

năng

LỚP TRUYỀN TẢI VẬT LÝ

bảo
mật

Hình 1.5.Cấu trúc dịch vụ.
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
14


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

Lớp thấp nhất là nền tảng cho các lớp còn lại là lớp truyền tải vật lý. Các nút sử
dụng phương tiện truyền tải vật lý hình thành một lớp gọi là lớp phần tử mạng. Lớp
thứ ba chứa các phần tử và chức năng tạo ra mỗi khối chức năng trong đó hình thành
các dịch vụ phục vụ người sử dụng đầu cuối. Lớp dịch vụ ở trên cùng trong mô hình
dịch vụ tạo ra ngữ cảnh cho các dịch vụ phức tạp.
1.2. Cấu trúc mạng truy cập vô tuyến UTRAN.
Nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mạng truy cập vô tuyến
(RAB) để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động (UE) với mạng lõi (CN). UTRAN
nằm giữa hai giao diện mở Uu và Iu. Nhiệm vụ của UTRAN là phối hợp với mạng lõi
thực hiện các dịch vụ mạng qua các giao diện này.
UTRAN bao gồm nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network
Subsystem). Mỗi RNS bao gồm một số trạm gốc (node B), giao diện Uu và một bộ
điều khiển mạng vô tuyến RNC. RNC kết nối với node B bằng giao diện Iu b. Các RNS
giao tiếp với nhau sử dụng giao diện mở Iur mang cả thông tin báo hiệu và lưu lượng

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
15


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA
UU

Node B

Node B

IU CS
MSC/VLR

RNC
RNC
USIM

Node B
Node B
RNS
CU

Iub

Iur

USIM
Node B
Node B

SGSN

RNC
RNC

UE

IU PS

Node B
Node B

CN
RNS

UTRAN

Hình 1.6. Cấu trúc UTRAN.
UTRAN có các đặc tính chính sau:
-

Hỗ trợ các chức năng truy cập vô tuyến, đặc biệt là chuyển giao mềm và các
thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù của WCDMA.
Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng PS và CS của mạng lõi
và đảm bảo tính chung nhất với GSM.

-

Sử dụng cơ chế truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN.

2.2.1. Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC).
RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên vô tuyến của
UTRAN. RNC kết nối với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) qua giao
diện vô tuyến Iu. RNC điều khiển node B chịu trách nhiệm điều khiển tải và tránh tắc
nghẽn cho các cell của mình.
2.2.2. Node B (Trạm gốc).
Chức năng chính của node B là thực hiện xử lý trên lớp vật lý của giao diện vô

tuyến như mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ…Nó cũng thực hiện phần
khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong. Về phần
chức năng nó giống như trạm gốc của GSM.
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
16


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

2.2.3. Các chức năng điều khiển của UTRAN.
Để có thể điều khiển và quản lý các kênh mang vô tuyến (RB), UTRAN thực hiện
các chức năng khác ngoài chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến RRM. Các chức
năng đó bao gồm:

2.2.

•

Phát quảng bá thông tin hệ thống.

•

Thiết lập các kênh mang báo hiệu và truy cập ngẫu nhiên.

•

Quản lý kênh mang vô tuyến (RB).

•

Các chức năng an toàn trong mạng UTRAN.

•

Quản lý di động lớp UTRAN.

•

Xử lý cơ sở dữ liệu.

•

Định vị thuê bao.
Cấu trúc phân lớp của WCDMA.

GC

Nt

GC

DC

Nt

DC

Tầng truy cập

Mạng lõi

UTRAN

UE
Radio

Iu

Hình 1.7. Cấu(Uu)
trúc phân lớp của mạng WCDMA.
Cấu trúc phân lớp của WCDMA được xây dựng trên cơ sở các tiêu chuẩn của
UMTS.
Các giao thức giữa các phần tử trong mạng WCDMA được chia thành hai phần
chính: tầng không truy nhập và tầng truy nhập. Giao diện vô tuyến được phân thành 3
lớp giao thức: Lớp vật lý,lớp kết nối số liệu và lớp mạng .

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
17


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

Chương 2. QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA.
2.1. Nguyên lý chung.
Công việc quy hoạch mạng vô tuyến bao gồm: định cỡ mạng, quy hoạch lưu lượng
và vùng phủ chi tiết và tối ưu mạng. Quá trình quy hoạch và triển khai mạng được chỉ
ra trong hình vẽ 2.1.
Trong pha quy hoạch ban đầu (định cỡ mạng) cung cấp một sự đánh giá ban đầu
nhanh nhất về kích cỡ của mạng và dung lượng của các thành phần. Định cỡ mạng
phải thực hiện được các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung lượng và chất

lượng dịch vụ.
Ba yếu tố tác động tới quá trình quy hoạch đó là:
1.Dung lượng
2.Vùng phủ sóng
3.Chất lượng dịch vụ
Với mạng 3G quá trình quy hoạch và tối ưu / tái quy hoạch là một quá trình liên
lục. Khi hoàn thành quy hoạch dung lượng và vùng phủ sóng và một mạng được xây
dựng, những thiết bị đầu cuối được đưa vào mạng và cho phép kiểm soát hiệu suất
mạng. Quá trình này là quá trình liên tục đảm bảo hiệu suất và tối ưu hóa. Mục đích
của quy hoạch mạng lưới là kiểm soát và tối đa hóa ảnh hưởng .

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
18


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

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

2.2. Dự báo .
Dự báo nhu cầu dịch vụ/thuê bao.
Mục tiêu chính của dự báo thuê bao là đánh giá tổng số thuê bao trong thị trường
cần phục vụ. Đối với mạng WCDMA có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau
cho từng đối tượng khác nhau nên cần tiến hành theo từng kiểu thuê bao. Dự báo có
thể chia thành các bước sau:
-

-

Xác định mục tiêu dự báo: gồm các mục tiêu như nhu cầu dân cư, nhu cầu cơ

quan, vùng mục tiêu (tỉnh/thành phố hay toàn quốc), khuông khổ dự báo
(5năm, 10 năm , 15 năm…).
Xác định số liệu cần thu thập: mật độ điện thoại, điều tra dân số, điều tra về
doanh nghiệp, mức thu nhập, tốc độ tăng trưởng, quy hoạch phát triển
tỉnh/thành phố.

-

Phân tích xu hướng của nhu cầu: xu hướng phát triển của nhu cầu đối với các
dịch vụ phân tích theo các quan điểm: mật độ điện thoại, các đặc điểm riêng
của vùng và so sánh với các quốc giá khác.

-

Phương pháp dự báo: có thể thực hiện theo một phương pháp hoặc kết hợp
các phương pháp. Thông thường có 02 phương pháp là: dự báo theo chuỗi
thời gian và theo mô hình hóa.

Vùng phủ sóng vô tuyến.
Lựa chọn mô hình truyền sóng, tính quỹ đường truyền, quy hoạch vị trí cell. Trong
đó quy hoạch vị trí cell là bước quan trọng trong việc quy hoạch hệ thống WCDMA
bởi vì nó sẽ đảm bảo mỗi trạm thu phát xây dựng sẽ đáp ứng được các tiêu chí chất
lượng đề ra, tránh việc xây dựng ở các vị trí không đảm bảo.
2.3.Dự báo lưu lượng.
Dự báo lưu lượng là bước đầu tiên thực hiện trong quá trình quy hoạch mạng. Dự
báo lưu lượng dựa trên cơ sở xu thế của các mạng di động khác đã được khai thác. Dự
báo lưu lượng gồm dự báo sử dụng lưu lượng thoại và dữ liệu.
-

Phân tích dung lượng.

Dựa vào quỹ đường truyền và sử dụng mô hình truyền sóng phù hợp sẽ tính
được vùng phủ ban đầu. Tuy nhiên đây chỉ là một phần quy hoạch ban đầu. Bước tiếp
theo là cần làm cho quy hoạch có hiệu quả để đảm bảo hỗ trợ tải (hay dung lượng) dự
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
19


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

kiến. Dự trữ nhiễu được sử dụng để loại bỏ nhiễu do các người sử dụng khác sẽ tạo ra.
Tải càng lớn thì nhiễu càng lớn và độ dữ trữ nhiễu cũng phải càng lớn để loại bỏ nhiễu
đó. Bảng sau chỉ ra mối quan hệ giữa dự trữ nhiễu được yêu cầu bởi tải đường lên.
Bảng 2.1. Mối quan hệ giữa dự trữ nhiễu được yêu cầu ứng với tải đường lên
Tải cell đường lên (%)

0

10

20

50

75

90

95

99

Dự trữ nhiễu (dB)

0

0.46

1

3

6

10

13

20

Ta thấy tăng tạp âm tiến đến vô cùng khi tải của ô tiến đến 100%. Tải của cell càng
lớn thì tạp âm càng tăng và vùng phủ của cell càng nhỏ.
Không thể đạt được tải cell bằng 100% nhưng hoàn toàn có thể đạt được tải cell
bằng 60%-70%. Phải chuyển đổi từ tải cell tính theo phần trăm sang một tham số đo
sự sử dụng của thuê bao như: tổng số thuê bao đối với một vùng dịch vụ cho trước,
tổng thông lượng. Điều này cho phép biết được vùng phủ của cell có thể hỗ trợ tải đến
có hiệu quả hay không. Ví dụ: giả sử quy hoạch cell dựa vào quỹ đường truyền cho
một dịch vụ cụ thể (chẳng hạn như dịch vụ dữ liệu 128kbps) và một dự trữ nhiễu cụ
thể (chẳng hạn 4dB cho tải đường lên bằng 60%). Một cell cho trước có một vùng phủ
cụ thể. Sau đó khảo sát vùng phủ và đánh giá xem tải dự kiến trong vùng phủ sẽ nhỏ

hơn tải được đưa ra trong quy hoạch lần đầu hay không. Nếu không hỗ trợ được tải
trong một số khu vực thì cần phải sửa đổi bản quy hoạch (có thể bằng cách bổ sung
trạm gốc) và quá trình quy hoạch là một quá trình lặp nhiều lần để được giá trị cần
tính.
-

Cải tiến dung lượng.

Có một số phương thức có sẵn để nâng cao dung lượng như cách thêm các tần số
bổ sung, sectơ hoá, sử dụng phân tập phát và sử dụng các mã tốc độ bit thấp hơn.
Những đối tượng được vùng phủ sóng trong phần này, bắt đầu với tần số bổ sung.
2.4. Mục đích phủ sóng.
Quá trình phân tích vùng phủ vô tuyến là thực hiện khảo sát các địa điểm cần phủ
sóng và kiểu vùng phủ cần cung cấp cho các địa điểm này. Các loại vùng phủ thông
thường được xét như: các vùng thương mại-du lịch, các vùng dân số có mật độ dân số
cao và các đường cao tốc chính. Do vậy cần phải có các thông tin về các vùng cần phủ
sóng. Các thông tin có thể dựa trên bản đồ, các số liệu thống kê, dự báo như: mật độ
dân cư (thành phố, ngoại ô, nông thôn), khu thương mại-du lịch, khu công nghiệp….
Mục đích của quá trình khảo sát này bao gồm:
• Để đảm bảo cung cấp một dung lượng phù hợp cho các vùng này.
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
20


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

• Biết được đặc điểm truyền sóng của vùng để xác định môi trường truyền sóng
vì mỗi môi trường sẽ có tác động trực tiếp đến mô hình truyền sóng.
Các thông tin về vùng phủ sẽ được dùng để chuẩn bị bước quy hoạch vùng phủ ban
đầu. Thông thường quy hoạch vùng phủ sóng WCDMA thường quan tâm đến các loại

hình phủ sóng.
Bảng 2.2. Các loại hình phủ sóng phổ biến.
Vùng phủ sóng

Đặc điểm

Thông thường là khu vực đông dân cư với nhiều nhà
Dense urban (Đô thị đông
cao tầng, khu trung tâm với văn phòng và các trung
đúc)
tâm mua sắm, giải trí .…
Urban (Đô thị)

Thông thường đây là các khu vực đường phố và cây
xanh xen kẽ một vài tòa nhà cao tầng, các tòa nhà cao
tầng cách xa nhau

Sub Urban (Ngoại ô)

Khu ngoại ô với các nhà vườn và công viên, khu nghỉ
dưỡng…

Rural (nông thôn)

Khu vực nông thôn

Một yếu tố nữa cũng ảnh hưởng đến vùng phủ sóng là xác định vùng phủ theo dịch
vụ.Như đã biết hệ thống WCDMA là hệ thống đa truy nhập dịch vụ với cấu trúc đa
kênh có thể sử dụng được nhiều dịch vụ. Một số dịch vụ chính thường dùng trong hệ
thống truy nhập WCDMA.

Bảng 2.3. Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA.
Kiểu kênh

Dịch vụ hỗ trợ

CS 12.2K

Voice

CS 64K

Video Phone

PS 64K

Email, Web

PS 384K

Email, Web ,Video Streaming, Mobil
TV

HSPA

Best Effort service

Ứng với mỗi loại hình dịch vụ sẽ có bán kính phục vụ tương ứng phụ thuộc vào mã
trải phổ, công suất phát cực đại và chất lượng dịch vụ yêu cầu. Tùy theo mỗi khu vực
và dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ thì sẽ có các bán kính phục vụ khác nhau, chẳng
hạn như hình dưới đây sẽ mô tả bán kính tối đã của các loại dịch vụ.

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
21


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

Hình 2.2. Vùng phủ sóng của cell theo các loại dịch vụ khác nhau.
-Vấn đề tiếp theo trong việc định cỡ mạng là tính quỹ đường truyền vô tuyến. Quỹ
đường truyền vô tuyến đặc trưng cho từng loại dịch vụ, tức là mỗi loại dịch vụ yêu cầu
một quỹ đường truyền nhất định đảm bảo đáp ứng các yêu cầu đặt ra.
2.5. Ảnh hưởng của quỹ đường truyền lên vùng phủ sóng
Quỹ đường truyền là tổng hợp tất cả độ lợi và tổn thất từ máy phát ( không gian,
cáp, ống dẫn sóng, cáp quang… ) đến máy thu trong hệ thống viễn thông. Nó bao gồm
sự suy giảm tín hiệu do đường truyền, cũng như độ lợi của anten, đường cấp vào và
suy hao do tạp âm.
Quỹ đường truyền xác định và quy định năng lượng, kích thước và vị trí của các tế
bào, tính toán lưu lượng có thể ảnh hướng đến phạm vi phủ sóng. Quỹ đường truyền
khác nhau tùy theo khối lượng dữ liệu được chuyển đi. Và điều cuối cùng là phải tối
ưu hóa duy trì độ che phủ mạng.
Cũng giống như các hệ thống thông tin di động tế bào khác, quỹ đường truyền
trong hệ thống WCDMA dùng để tính toán suy hao đường truyền cho phép lớn nhất để
tính toán vùng phủ (tính bán kính cell) của một trạm gốc và trạm di động. Các thành
phần để tính suy hao cho phép lớn nhất của tín hiệu từ trạm phát đến trạm thu gọi là
quỹ đường truyền. Quỹ đường truyền tổng quát cho cả đường lên và đường xuống.

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
22


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

2.6. Các công việc quy hoạch.
-Tính toán vùng phủ sóng.
Quá trình tính toán bán kính cell có thể tóm tắt trong hình sau:

Hình 2.3. Tính toán bán kính cell.
Mô hình truyền sóng mô tả sự truyền sóng tính trung bình trong môi trường đó, nó
chuyển đổi suy hao truyền sóng được phép tính bằng dB trên hàng u thành bán kính
cell lớn nhất tính ra km. Khi bán kính phú sóng của cell được xác định thì có thể tính
được diện tích phủ sóng của cell (phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn của anten trạm
gốc) theo công thức :
S = K . R2.
2.7. Tối ưu giữa vùng phủ và dung lượng
Khi thiết kế mạng di động CDMA phải đảm bảo về chất lượng các dịch vụ, dung
lượng và vùng phủ. Giả thiết dung lượng các cell bằng nhau nhưng thực tế thì dung
lượng mỗi cell là khác nhau. Một khu vực có thể có diện tích lớn hơn diện tích của một
cell được tính nhưng dung lượng thấp hơn dung lượng được tính thì lúc này ta phải
điều chỉnh lại bán kính của cell này để đảm bảo về dung lượng và vùng phủ kể cả
đường lên và đường xuống dựa trên cơ sở phân tích hệ số tải của mỗi cell để điều
chỉnh các thông số của cell.
Quá trình định cỡ phụ thuộc vào nhiều tham số khác nhau, ngay cả thông tin dự
báo về nhu cầu dung lượng chỉ mang tính tương đối. Sơ đồ tối ưu cell như sau:

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
23


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

Begin

Lựa Chọn Hệ Số Tải

Tính Suy Hao

Phân Phối Dung Lượng Cho
Các Loại Dịch Vụ

Đường Truyền

Tính Bán Kính Cell(Rt)
Theo Dung Lượng Cho Các

Tính Bán Kính Cell(Rp)Theo

Loại Dịch Vụ

Quỹ Đường Truyền Lên &

Đường Truyền

Quỹ Đường Truyền Xuống

RtiRtj

Rt= Min Rti

RpRt

Lựa chọn bán kính cell

End

Hình 2.4. Lưu đồ tối ưu cell
Xác định bán kính cell theo vùng phủ: như đã trình bày ở trên sau khi dựa và quỹ
đường truyền lên và quỹ đường truyền xuống với hệ số tải 50%( tương ứng dự trữ
nhiễu 3db) ta có được tổn hao tối đa cho phép và lựa chọn mô hình truyền thích hợp
cho vùng cần phủ sóng.
Cuối cùng ta có tập các vector :
R P DL = {R P DL _ i ; i = 1, 2,...S }
R P UL = {R P UL _ i ; i = 1, 2,...S}
SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
24


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

Tải và định kích cỡ cell.
-Các cell có ảnh hưởng đáng kể đến phạm vi phủ sóng do đó nếu tăng số thuê bao
lên thì phạm vi phủ sóng sẽ giảm.WCDMA là hệ thống hoạt động trên nhiễu dung
lượng hệ thống bị hạn chế bởi nhiễu.Điều này là hiển nhiên với các cell đơn lẻ trong
3G trái ngược với hệ thống trực giao ,chẳng hạn như mạng hoạt động dựa trên đa truy
cập phân chia theo thời gian (TDMA).
- Có một sự tương quan trực tiếp giữa tốc độ dữ liệu người sử dụng với việc giảm
vùng phủ của cell. Vì vậy mục tiêu nhà quy hoạch mạng phải đảm bảo phủ sóng
toàn
bộ vùng phủ sóng sẽ có sẵn cho tốc độ dữ liệu thấp (dưới đây 144 kbps) trong khi
mức cao hơn cho dữ liệu một vùng phủ sóng giới hạn có thể được xem xét thỏa
đáng.

Tính số cell theo dung lượng:

Dung lượng cần:
(BHCA/thuê bao)* Số thuê bao * (Thời hạn cuộc gọi/3600)
Dung lượng kể chuyển giao mềm:
Dung lượng cần * hệ số chuyển giao mềm
Số sector cần : Dung lương kể chuyển giao mềm/Dung lượng ErlangB
Số cell = Số sector/độ lợi sector hóa

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
25


Quy hoạch mạng vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA

CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN
Sau một thời gian thực hiện đề tài, nhóm thực hiện đã đạt được một số kết quả đáng
chú ý như sau:
− Trình bày cấu trúc của mạng vô tuyến WCDMA. Từ đó để làm cơ sở cho việc
nhận định tầm quan trọng của nó trong tổng thể mạng để có những bước đi tiếp
theo.
− Xác định rõ quy trình quy hoạch và triển khai mạng vô tuyến WCDMA. Đưa ra
vấn đề quan trọng nhất đối với công việc quy hoạch mạng là đảm bảo cân bằng
giữa ba yếu tố : vùng phủ, dung lượng và chất lượng dịch vụ. Từ đó triển khai quy
trình mạng từ đầu vào đến các kết quả cuối cùng bằng cách sử dụng : phương pháp
dự báo, tính toán các thông số của quỹ đường truyền, mô hình truyền, tính toán hệ
số tài và tính toán về dung lượng.

SVTH: Mai Quốc Hùng_CCVT06A
18