Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

LỜI NÓI ĐẦU
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.
Đề tài “Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA ” sẽ đáp ứng được nhu cầu thiết thực
trong phát triển mạng WCDMA nói chung, đưa ra dịch vụ 3G sớm nhất có thể là điều
rất quan trọng và tác động trực tiếp đến thương hiệu, uy tín, năng lực cạnh tranh của
doanh nghiệp.
Đà Nẵng, ngày …tháng…năm.2016

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 1


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................................... 1
MỤC LỤC............................................................................................................................................... 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU....................................................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH ẢNH.......................................................................................................................... 4
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT........................................................................................................................ 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG...............................................................................7
VÔ TUYẾN WCDMA............................................................................................................................. 7
1.1GIỚI THIỆU VỀ CẤU TRÚC MẠNG WCDMA
7
1.1.1Khái niệm...................................................................................................................................7
1.1.2Mô hình cấu trúc mạng WCDMA..............................................................................................7
1.2.GIAO DIỆN VÔ TUYẾN
10
1.2.1.Giao diện UTRAN – CN (Iu)...................................................................................................10
1.2.2.Giao diện RNC – RNC (Iur)....................................................................................................10
1.2.3.Giao diện RNC – Node B (Iub)..............................................................................................10
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH MẠNG..........................................................................10
VÔ TUYẾN WCDMA............................................................................................................................ 10
2.1NGUYÊN LÝ CHUNG
11
2.2.PHÂN TÍCH VÙNG PHỦ SÓNG VÔ TUYẾN
11
2.2.1.Mục đích phủ sóng.................................................................................................................12
2.2.2.Ảnh hưởng của quỹ đường truyền lên vùng phủ sóng.........................................................14
CHƯƠNG III: MỘT SỐ VẤN ĐỀ QUY HOẠCH CHI TIẾT MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA.....................15
3.1.TÍNH TOÁN VÙNG PHỦ SÓNG

3.2.TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG
3.3.1.TỐI ƯU GIỮA VÙNG PHỦ VÀ DUNG LƯỢNG
3.4.ĐỊNH CỠ RNC
3.5.TRUYỀN DẪN CHO NODE-B

15
16
17
19
21

KẾT LUẬN.......................................................................................................................................... 21
TÀI LIỀU THAM KHẢO....................................................................................................................... 23

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 2


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

DANH MỤC BẢNG BIỂU
BẢNG 2.1CÁC LOẠI HÌNH PHỦ SÓNG PHỔ BIẾN............................................................................12
BẢNG 2.2 CÁC LOẠI LOẠI DỊCH VỤ CHÍNH CỦA WCDMA..............................................................12
BẢNG 3.1GIÁ TRỊ K THEO CẤU HÌNH SITE......................................................................................15
BẢNG 3.2LƯU LƯỢNG CÁC DỊCH VỤ.............................................................................................. 17
BẢNG 3.3DUNG LƯỢNG CỦA MỘT RNC VỚI CÁC CẤU HÌNH KHÁC NHAU................................20

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 3


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

DANH MỤC HÌNH ẢNH
MÔ HÌNH KHÁI NIỆM MẠNG WCDMA................................................................................................. 7
MÔ HÌNH CẤU TRÚC HỆ THỐNG UMTS............................................................................................. 8
SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 WCDMA..........................8
HÌNH 2.1:VÙNG PHỦ SÓNG CỦA CELL THEO CÁC LOẠI DỊCH VỤ KHÁC NHAU.........................13
HÌNH 3.1:TÍNH TOÁN BÁN KÍNH CELL.............................................................................................15
HÌNH 3.2:LƯU ĐỒ TỐI ƯU CELL........................................................................................................ 18

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 4


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

THUẬT NGỮ 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
tiến (Mỹ)

ASNR

Antenna Signal to Noise Ratio

AWGN Additive White Gaussian Noise

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu của anten
Nhiễu âm cộng dạng Gauss

B
BHCA

Busy Hour Call Attempts

Số cuộc gọi trong giờ bận

BER

Bit Error Rate

Tốc độ lỗi bit

BLER

Block Error Rate

Tốc độ lỗi Block

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khoá dịch pha nhị phân.

BSIC

Base station identity code

Mã nhận dạng trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station
C

Trạm gốc

CDMA

Code Division Multiple
Access

Đa truy cập phân chia theo mã

CN

Core Network

Mạng lõi

CSI

Chanel Status Information

Thông tin trạng thái kênh truyền

D
DL

Downlink

Đường xuống

DSSS

Direct Sequence Spread
Spectrum

Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp

E
EDGE

EIRP

Enhanced Data Rates for
Evolution Equivalent
Isotropic Radiated Power

Các tốc độ dữ liệu tăng cường

Electronic War Fire

European Telecommunication

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

cho sự tiến hoá

Trang 5


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

Standard Institute
F
FDD

Frequency Division Duplex Ghép song công theo tần số

FDMA

Frequency Division
MultiAccess

FER

Đa truy cập phân chia theo tần
số
Tỷ số lỗi khung
U

UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

UL

Uplink

Đường xuống

UTRAN

Mạng nhập vô tuyến đất

W
WCDMA

WLAN

Wideband Code Division
Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

Wireless Local Area
Network

Mạng vô tuyến nội hạt

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

băng rộng

Trang 6


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG
VÔ TUYẾN WCDMA
1.1 Giới thiệu về cấu trúc mạng WCDMA
1.1.1 Khái niệm
WCDMA là viết tắt của wideband code division multiple access. Nghĩa là CDMA
băng rộng. Đây là một trong những công nghệ được lựa chọn làm nền tảng của mạng
di động thế hệ 3. WCDMA là đích đến của các mạng GSM khi chuyển lên thế hệ 3.

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
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.

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 7


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

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.
Mạng đường trục
PSTN/ISDN

PDN

AuC

PLMN

HLR
IWF

GMSC

EIR

GGSN

VLR
MSC

SGSN

Iuc

Mạng lõi

Iups

s

RNC

Iur

NB

RNC
NB

NB

NB
NB

NB

TE

MT

TE

MT

Mạng truy cập vô tuyến

Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA
 UE (User Equipment)
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 8


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống.
UE gồm hai phần:
-

Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến được sử
dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.

-

Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): Là một thẻ thông minh chứa
thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu
giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.

 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)
Mạng truy cập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy
cập vô tuyến. UTRAN gồm hai phần tử.
-

Nút B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu.
Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.

Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài nguyên
vô tuyến ở trong vùng (các nút B được kết nối với nó). RNC còn là điểm truy cập tất
cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
 CN (Core Network).
Các phần tử chính của mạng lõi như sau
-

HLR (Home Location Register): Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ
thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng.

-

MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register):
Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển
mạch kênh cho UE tại vị trí của nó. MSC có chức năng sử dụng các giao dịch
chuyển mạch kênh. VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử
dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ.

-

GMSC (Gateway MSC): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động
cổng kết nối với mạng ngoài.

-

SGSN (Servicing GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ vô
tuyến gói chung) đang phục vụ, có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử
dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS).

-

GGSN (Gateway GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS cổng, có chức
năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.

Để kết nối MSC với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác
mạng (IWF). Ngoài mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di
động như: HLR, AuC và EIR.
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 9


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

 Các mạng ngoài
-

Mạng CS: Mạng đảm bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh.

Ví dụ: Mạng ISDN, PSTN.
-

Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói. Ví dụ: mạng
Internet.

1.2.Giao diện vô tuyến
1.2.1.Giao diện UTRAN – CN (Iu)
Giao diện Iu kết nối UTRAN với CN. Iu là một giao diện mở để chia hệ thống
thành UTRAN đặc thù và CN, Cn chịu trách nhiệm chuyển mạch, đinh tuyến và điều
khiển dịch vụ. Iu có thể có hai trường hợp khác nhau:
-

Iu CS (Iu chuyển mạch kênh): để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh.

-

Iu PS (Iu chuyển mạch gói): để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch gói.

1.2.2.Giao diện RNC – RNC (Iur)
Iur là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyến. Lúc đầu giao diện
này được thiết kế để hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC, trong quá trình phát triển
tiêu chuẩn nhiều tính năng đã được bổ sung và đến nay giao diện Iur phải đảm bảo 4
chức năng sau :
-

Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC.

-

Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng.

-

Hỗ trợ kênh lưu lượng chung.

-

Hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu.

1.2.3.Giao diện RNC – Node B (Iub)
Giao thức Iub định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiển trong băng cho
các từng kiểu kênh truyền tải. Các chức năng chính của Iub :
-

Chức năng thiết lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyến
đầu tiên của một UE và chọn điểm kết cuối lưu lượng.

-

Khởi tạo và báo cáo các đặc thù cell, node B, kết nối vô tuyến.

-

Xử lý các kênh riêng và kênh chung.

-

Xử lý kết hợp chuyển giao.

-

Quản lý sự cố kết nối vô tuyến.

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH MẠNG
VÔ TUYẾN WCDMA
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 10


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

2.1 Nguyên lý chung
Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến được tiến hành trên cơ sở yêu cầu của các
thông số được thiết lập và là công việc phức tạp nhất trong việc quy hoạch mạng.
Công việc quy hoạcha mạng vô tuyến bao gồm: định cỡ mạng, quy hoạch lưu lượng &
vùng phủ chi tiết và tối ưu mạng.
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.
Khi mạng đi vào hoạt động, có thể quan sát hiệu suất của hệ thống qua việc đo đạt
các thông số và kết quả các thông số đo được sẽ sử để hiển thị và tối ưu hóa mạng.
Quá trình quy hoạch và tối ưu hóa mạng có thể thực hiện một cách tự động bằng cách

sử dụng các công cụ thông minh và các phần tử mạng. Thông thường trong giai đoạn
triển khai mạng ta thấy không thể tối ưu hệ thống như lúc quy hoạch mạng. Có rất
nhiều nguyên nhân buộc phải thay đổi quy hoạch: không thể đặt Node-B đúng vị trí,
nảy sinh các vấn đề về vùng phủ và chất lượng kết nối và tối ưu… Cuối cùng cần phản
hồi kết quả thống kê và đo đạc được trong quá trình khai thác mạng liên quan đến điều
chỉnh quy hoạch, mở rộng vùng phủ, dung lượng và nhu cầu dịch vụ trên cơ sở thực tế
cho nhóm kỹ thuật chịu trách nhiệm thiết kế
Để hiểu được quá trình quy hoạch chúng ta phải tìm hiểu về ba yếu tố tác động tới
quá trình quy hoạch đó là:
a) Dung lượng
b) Vùng phủ sóng
c) Chất lượng dịch vụ
2.2.Phân tích vùng phủ sóng vô tuyến
Nhiệm vụ chính của phân tích vùng phủ sóng là làm thế nào để xác định được: nơi
nào cần phủ sóng, kiểu phủ sóng mỗi vùng. Thông thường ta cần phủ sóng trước hết
các khu vực quan trọng: Các khu thương mại, khu công nghiệp, vùng có mật độ dân cư
cao. Vè thế cần hiểu rõ mật độ dân cư, phân biệt ranh giới các vùng: thành phố, ngoại
ô, nông thôn, khu thương mại, khu công nghiệp, nhà ở…
Đối với hệ thống thông tin di động 3G ngoài các tiêu chí trên, ta cần phải xét đến:
các loại dịch vụ cần cung cấp ở vùng đang xét và vùng phủ sóng hiệu dụng của cell sẽ
chịu ảnh hưởng của tốc độ số liệu.

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 11


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

Sau khi đã nắm được yêu cầu vùng phủ, tiếp theo ta tiến hành quy hoạch vùng phủ
thông qua xem xét các yếu tố sau: 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.
2.2.1.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
• 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 2.1 Các loại hình phủ sóng phổ biến.
Vùng phủ sóng

Đặc điểm

Dense urban (Đô
thị đông đúc)

Thông thường là khu vực đông dân cư với nhiều nhà cao tầng, khu

trung tâm với văn phòng và các trung 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
Khu ngoại ô với các nhà vườn và công viên, khu nghỉ dưỡng…
ô)
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 2.2 Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 12


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

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

Hình 2.1:

Vùng phủ sóng của cell theo các loại dịch vụ khác nhau

Từ các yêu cầu về vùng phủ theo nhu cầu dịch vụ và kiểu vùng phủ, 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.
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 (ứng trường hợp
dịch vụ sử dụng liên tục).

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 13


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

2.2.2. 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.

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 14

Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

CHƯƠNG III: MỘT SỐ VẤN ĐỀ QUY HOẠCH CHI TIẾT
MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
3.1.Tính toán vùng phủ sóng
Quá trình tính toán bán kính cell có thể tóm tắt trong lưu đồ sau:

Hình 3.1: Tính toán bán kính cell
Từ quỹ đường truyền, bán kính cell R có thể được tính cho mô hình truyền sóng đã
biết, chẳng hạn như mô hình Okumura-Hata, Walfish-Ikegami. 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
(3.1)
Với K là hệ số ứng với số đoạn trong cell được cho trong bảng sau:
Bảng 3.1 Giá trị K theo cấu hình site
Cấu hình site

Vô hướng 2 đoạn

3 đoạn

6 đoạn

K

2.6

1.95

2.6

1.3

Ví dụ : tính theo mô hình Walfish – Ikegami (COST 231) cho cell macro vùng
đô thị với độ cao anten trạm gốc là 40m, độ cao anten MS là 2m và tần số sóng mang
1950 MHz, và các thông số mặc định khác, ta tính được suy hao truyền sóng như sau:
L[dB] =138.17 + 38log10(R). Trong đó R là bán kính phủ sóng của
cell.Ta có suy hao truyền sóng cho phép đường lên là 144dB và đường xuống là
167dB. Vậy ta có được RUL=1.42 Km và RDL= 5.7Km.
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 15


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

 Ta thấy vùng phủ bị giới hạn bởi đường lên do ta có thể đảm bảo công suất đường
xuống cao hơn đường lên.
Cho nên khi tính toán tối ưu bán kính cell ta thường chỉ quan tâm đến đường lên
với dải tần số 1950MHz .Cách tính toán theo các mô hình truyền sóng được trình bày
trong phụ lục C. Đối với vùng ngoại ô, giả sử hệ số sửa lỗi bổ sung là 8dB có suy hao
đường truyền là L= 130.17+38log10(R).Lúc này bán kính cell sẽ lớn hơn R UL=2.3 Km

và RDL= 9.3Km.
3.2.Tính toán dung lượng
Lưu lượng dịch vụ thoại: giả sử theo thống kê trung bình một tháng thuê bao gọi
thoại là 240 phút. Khi đó để tính lưu lượng bình quân lưu lượng thoại trên mỗi thuê
bao sẽ thực hiện như sau:
Số ngày thực hiện cuộc gọi thường xuyên trong tháng là: 22 ngày.

Số phút bình quân trong ngày sẽ là: 240 min


22 day

= 10, 91

Bình quân trong ngày có 8h bận nên số phút bình quân của một thuê bao trong

1h bận là:

10, 91
8

= 1, 364

Lưu lượng bình quân của một thuê bao sẽ là:

1, 364 min
= 0, 0227 Erlang = 22, 7 mErl
60 s

Lưu lượng dịch vụ data: Giả sử theo thống kê trung bình một tháng thuê bao thực

hiện dịch vụ data với dung lượng gồm: 20MB Uplink với tốc độ 64 kbps và 50MB
Downlink với các tốc độ 64 kbps, 128 kbps & 384 kbps.
Đối với Uplink: data bình quân trong giờ bận của một thuê bao sẽ là:

20 MB
22 day x 8h x 3600 s

= 0, 032 kbyte / s = 0, 2586 kbit / s

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 16


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

Đối với Downlink: data bình quân trong giờ bận của một thuê bao sẽ là:


50 MB
= 0, 081 kbyte / s = 0, 6465 kbit / s
22 day x 8h x 3600 s
Khi sẽ thực hiện chia theo từng dịch vụ như sau:
Bảng 3.2 Lưu lượng các dịch vụ
Dịch vụ
(kbit/s)

MB trên thuê bao

trong một tháng

Kbit/s trên thuê
bao trong giờ
bận

64k

20 MB

0.2586 kbit/s

128k

20 MB

0.2586 kbit/s

384k

10 MB

0.1293 kbit/s

Chuyển đổi dung lượng các dịch vụ sang đơn vị Erlang: Công thức chuyển đổi
qua lại của quan hệ này như sau:
Kbit/s = Erlang x tốc độ dịch vụ x hệ số hoạt động
Chẳng hạn ta có lưu lượng bình quân của dịch vụ CS 64 của một thuê bao là 0,182
kbit/s, hệ số hoạt động AF=1. Lúc đó lưu lượng Erlang của mạng có 100K thuê bao
cho dịch vụ CS 64 sẽ là:

0,182 kbps x 100.000 sub
= 248, 4 Erlang
64 kbps x 1 (AF = 1)
Tính số cell theo dung lượng:
Dung lượng cần:
(BHCA/thuê bao)* Số thuê bao * (Thời hạn cuộc gọi/3600) (3.2)
Dung lượng kể chuyển giao mềm:
Dung lượng cần * hệ số chuyển giao mềm

(3.3)

Số sector cần : Dung lương kể chuyển giao mềm/Dung lượng ErlangB
Số cell = Số sector/độ lợi sector hóa

(3.4)

(3.5)

3.3.1. 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. Trong quá trình tính toán ta 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
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 17


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

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. Việc điều chỉnh này dựa trên cơ
sở phân tích hệ số tải của mỗi cell để điều chỉnh các thông số của cell.
Để xây dựng một bài toán tối ưu trong 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.
Do vậy, chúng ta chỉ xem xét bài toán gần tối ưu và đây là một quá trình lặp hệ số tải.
Ở bước lặp, khởi tạo hệ số tải bất kỳ, sau đó nó sẽ được tinh chỉnh để tối ưu ban đầu.
Ta có sơ đồ tối ưu cell như sau:

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
Loại Dịch Vụ

Tính Bán Kính Cell(Rp)Theo
Quỹ Đường Truyền Lên &

Đường Truyền

Quỹ Đường Truyền Xuống

RtiRtj

Rt= Min Rti

RpRt

Lựa chọn bán kính cell

End

Hình 3.2: 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
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 18


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

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}

Bây giờ chúng ta tập trung vào nghiên cứu dung lượng.Nghiên cứu trong truyền
sóng thì bán kính cell phải được tính toán độc lập cho đương lên và đường xuống. Và
trong tính toán dung lượng cũng vậy.
Từ phương trình 1.3 ta có
Hệ số tải :

η=

1
10

IM /10

(3.6)

−1

-η = 0 ứng với không có nguời dung trong hệ thống
-η ; 1 tuơng ứng với tạp âm tiến tới vô hạn.
Bán kính ô cho đuờng lên và xuống của từng dịch vụ:
RUL t = {RUL _ i t ; i = 1, 2,...s}
RDL t = {RDL _ i t ; i = 1, 2,...s}

Kết thúc quá trình ta sẽ có 4 vector : RUL P , RDL P , RUL t , RUL t . Bán kính cell cuối cùng là
bán kính cell nhỏ nhất giữa Rp, Rt . Đáp ứng được điều kiện đuờng truyền và lưu luợng
truy cập.
Rp = min{RUL P , RDL P }
Rt = min{RUL t , RDLt }

3.4.Định cỡ RNC

Hầu hết các mạng di động đều rất lớn, do vậy một bộ điều khiển mạng vô tuyến
RNC không có khả năng xử lý lưu lượng trong toàn mạng. Vì vậy, mạng được chia
thành các khu vực, mỗi khu vực đặt dưới sự quản lý của một RNC. Mục tiêu của việc
định cỡ RNC là xác định số RNC cần để xử lý một lưu lượng nhất định. Có một số
nhân tố ảnh hưởng đến dung lượng của RNC như sau:
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 19


Bài Tập Lớn

•

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

Số lượng cell cực đại (một cell được xác định bằng một tần số và một mã

ngẫu nhiên hóa).
•

Số lượng BTS cực đại của một RNC.

•

Lưu lượng cực đại tại giao diện Iub.

•

Số lượng và loại giao diện (ví dụ: STM-1, E1).

Bảng 3.3 Dung lượng của một RNC với các cấu hình khác nhau
Cấu
hình

Lưu lượng
Iub

Số BTS

Số cell

Các giao diện khác
STM-1

E1

(Mbps)
1

48

128

384

4*4

6*16

2

85

192

576

4*4

8*16

3

122

256

768

4*4

10*16

4

159

256

960

4*4

12*16

5

196

384

1152

4*4

14*16

Số lượng RNC cần thiết để kết nối đến một số cell nhất định có thể được tính theo
công thức sau:
(3.13)
Trong đó:
numCells: số lượng cell của vùng đang thực hiện việc định cỡ.
cellsRNC: số lượng cell cực đại mà RNC có khả năng hỗ trợ.
fillrate_1: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lượng cực đại.
Số lượng RNC cần thiết để kết nối đến một số BTS nhất định có thể được tính theo
công thức sau:
numBTSs
(3.14)
numRNCs =
btsRNC . fillrate_2

Trong đó:
numBTSs: số BTS trong khu vực cần định cỡ.
btsRNC: số BTS cực đại có thể kết nối đến RNC.
fillrate_2: hệ số sử dụng để dự phòng cho dung lượng cực đại.
Dựa trên dung lượng dự tính, có nhiều phương pháp định cỡ RNC như sau:
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 20


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

• Lưu lượng hỗ trợ (giới hạn trên của định cỡ RNC): thể hiện dung lượng thiết bị
quy hoạch mạng, thông thường được quy hoạch sao cho nó lớn hơn dung lượng yêu
cầu.
• Lưu lượng yêu cầu (giới hạn dưới của định cỡ RNC): là giá trị lưu lượng trung
bình thực tế trên toàn mạng.
• Giao diện truyền dẫn Iub: nếu định cỡ RNC để phục vụ N trạm, thì tổng dung
lượng của giao diện truyền dẫn Iub phải lớn hơn N lần dung lượng của mỗi trạm.
3.5.Truyền dẫn cho Node-B
Dung lượng trên giao diện Iu-B tối thiểu để truyền dẫn về RNC cho mỗi NodeB khoảng 8 luồng E1 (bao gồm dự phòng cho các dịch vụ số liệu về sau). Trong khi đó
việc sử dụng chung truyền dẫn hiện tại (kết hợp Viba và cáp quang) của BTS về các
BSC là rất khó khăn và không khả thi, vì:
• Dung lượng truyền dẫn hiện tại của các BTS gần như là không đáp ứng được
việc đấu nối thêm cho Node-B.
• Các BTS đấu nối về các BSC theo kiểu hình sao nên chưa có được Ring giữa
các BTS. Do vậy sẽ không đảm bảo được an toàn và không có dự phòng khi các tuyến
truyền dẫn này mất liên lạc. Đồng thời khi số trạm BTS tăng thêm thì với cấu hình sao

sẽ làm cho hệ thống truyền dẫn càng phức tạp, số anten Viba và hops sẽ dày đặc ở các
TP lớn.
• Các thiết bị truyền dẫn viba hiện có trên mạng với công nghệ PDH có dung
lượng thấp (từ 2E1 đến 4E1), không hỗ trợ giao diện IP... Nên sẽ không đáp ứng được
các yêu cầu về truyền tải các dịch vụ yêu cầu băng thông rộng, các dịch vụ trên nền IP
trong mạng dung lượng lớn như 3G; Và sẽ khó khăn trong việc triển khai hệ thống
mạng đáp ứng chặt chẽ các yêu cầu về QoS trong tương lai.
• Có nhiều chủng loại thiết bị đang hoạt động trên mạng như NEC, Ericcson,
Nera, Alcatel, Harriss, Siemens nên thực sự khó khăn trong công tác quản lý mạng
(NMS), bảo dưỡng ứng cứu... dẫn đến tăng chi phí vận hành khai thác và hoàn toàn
không tối ưu để xây dựng một hệ thống quản lý chung.

KẾT LUẬN
Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 21


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

Sau một thời gian thực hiện đề tài, em 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.
Đi vào công việc quy hoạch mạng như tính toán vùng phủ sóng, tính toán dung
lượng. Xây dựng lưu đồ giải thuật cho việc tối ưu bán kính cell nhằm đảm bảo ba yếu
tố quan trọng trên.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ĐÀO NGỌC LÂM đã tận tình hướng dẫn em
trong suốt thời gian làm đồ án .

Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 22


Bài Tập Lớn

Tổ Chức Và Quy Hoạch Mạng VT

TÀI LIỀU THAM KHẢO
 . Harri Holma and Antti Toskala, WCDMA for UMTS – HSPA Evolution and
LTE,John Wiley&Sons Ltd, 2007.
 . Vijay K.Garg, IS-95 CDMA and CDMA 2000 cellular/PCS systems
implementation, Prentice Hall PTR, 2000.
 . Các trang website tham khảo:




Huỳnh Văn Hậu – CCCVT06A

Trang 23