Quy hoạch mạng 4g lte cho tỉnh Attapeu (tt)

1

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

AMMALINE KHAOSAOTH

QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE CHO TỈNH ATTAPEU
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2017


2

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG THẾ NGỌC

Phản biện 1: …………………………......................................
Phản biện 2: ……………………………………………...........

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ
Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ............... giờ.............. ngày ......... tháng ........... năm ...................

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


3

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghệ viễn thông thế giới cũng như ở Lào đã chứng kiến những
phát triển ngoạn mục trong những năm gần đây. Khi mà công nghệ mạng thông tin
di động thế hệ thứ ba 3G chưa đủ để đáp ứng, người ta đã bắt đầu chuyển về công
nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần đây.
Ở hệ thống di động 4G, đường lên và đường xuống là bất đối xứng. Do vậy,
một trong hai đường sẽ thiết lập giới hạn về dung lượng hoặc vùng phủ sóng. Việc
tính toán quỹ đường truyền và phân tích nhiễu không phụ thuộc vào loại công nghệ
sử dụng. Mục đích của quy hoạch mạng lưới là để ước lượng số lượng các trạm cần
sử dụng, cấu hình trạm và số lượng các phần tử mạng để dự báo giá thành đầu tư
cho mạng. Mạng 4G LTE có ưu điểm vượt trội so với 3G về tốc độ, thời gian trễ
nhỏ, hiệu suất sử dụng phổ cao cùng với việc sử dụng băng thông linh hoạt, cấu trúc
đơn giản nên giá thành giảm. Đối với Lào, năm 2008, thành phố Viêng Chăn đã
triển khai mạng thông tin di động 3G, đánh dấu ngành thông tin-Viễn thông Lào đi
vào thời đại mới, cùng với sự phổ cập của điện thoại di động thông minh. Trong
thời điểm hiện nay các nhà cung cấp mạng viễn thông tại Lào đang cung cấp mạng
4G chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như: Thủ đô Viêng Chăn, Tp.
Savanhnaket, Tp. Champasak và thành phổ cổ LuangPhaBang. Tuy nhiên, một số
tỉnh còn lại và tỉnh ATTAPEU thì chưa có đủ điều kiện triển khai do người sử dụng
có hạn chế.
Từ những động lực nói trên học viên lựa chọn đề tài: “Quy hoạch mạng 4G
LTE cho tỉnh ATTAPEU” làm nội dung nghiên cứu của luận văn cao học. Mục
đích nghiên cứu của luận văn là tìm hiểu về sự phát triển của các hệ thống thông tin
di động thế hệ 1, 2 , 3 và 4 đồng thời đã sơ lượt tổng quan của hệ thống thông tin di

động thế hệ 4. Luận văn cũng sẽ nghiên cứu cơ sở lý thuyết để tìm hiểu các vấn đề
cơ bản liên quan đến mạng 4G LTE và lý thuyết quy hoạch mạng 4G LTE. Mục
đích cuối cùng của luận văn là tiến hành quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh
ATTAPEU.


4

Nội dung luận văn bao gồm:
Chƣơng 1: Tổng quan về mạng hệ thống thông tin di động
Chương này trình bày sự phát triển, những nét đặc trưng và ưu nhược điểm
của các mạng thông tin di động thế hệ 1, 2, 3 và 4G, Đồng thời sẽ giới thiệu tổng
quan về hệ thống thông tin di động thế hệ 4G LTE, nêu được tính năng nổi bật và
các mục tiêu hướng đến trong tương lai
Chƣơng 2: Kiến trúc mạng 4G LTE và các vấn đề liên quan
Chương này trình bày về kiến trúc mạng 4G LTE và cấu hình kiến trúc hệ
thống cơ sở bao gồm các phần tử mạng và các giao diện chuẩn trong kiến trúc tổng
quan mạng LTE. Ngoài ra còn tìm hiểu về các kỹ thuật truy nhập sử dụng trong
LTE. Cho biết LTE đã phối hợp nhiều kỹ thuật, trong đó, nó sử dụng kỹ thuật
OFDMA ở đường xuống và sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên.
Chƣơng 3: Quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPUE
Trong chương này em sẽ trình bày về mạng viễn thông Lào, tình hình phát
triển và các dịch vụ của các nhà cung cấp mạng viễn thông, nội dung triển khai thử
nghiệm kỹ thuật 4G LTE mấy năm vừa qua. Khái quát về tỉnh ATTAPEU bao gồm
về vì trí địa lý, về xã hội, về hệ thống giao thông, về kinh tế, thu thập dữ liệu ( diện
tích, dân số, số thuê bao…) của tỉnh. Nội dung của chương cũng sẽ trình bày khái
quát về quá trình quy hoạch mạng 4G LTE và tính toán quy hoạch mạng truy nhập
vô tuyến(cụ thể là tính được số eNodeB) cho tỉnh ATTAPEU.

5

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỆ THỐNG THÔNG
TIN DI ĐỘNG
Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội. Xã
hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và
thông tin di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó. Cho
đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ thế hệ
di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới - thế hệ 4. Trong
chương này sẽ trình bày khái quát về các đặc tính chung của các hệ thống thông tin
di động và tổng quan về mạng 4G.

1.1

Sự phát triển của hệ thống thông tin di động

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)
1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)
1.1.2.1

Hệ thống sử dụng đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA

1.1.2.2

Hệ thống sử dụng đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

1.1.2.3

Mạng thông tin di động 2.5G

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)
1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G)

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào[2]


6

1.2 Tổng quan về mạng thông tin di động 4G LTE
1.3 Kết luận chƣơng
Chương này trình bày sự phát triển, những nét đặc trưng và ưu nhược điểm
của các mạng thông tin di động thế hệ 1, 2, 3 và 4G, Đồng thời đã giới thiệu tổng
quan về hệ thống thông tin di động thế hệ 4G LTE, nêu được tính năng nổi bật và
các mục tiêu hướng đến trong tương lai.


7

CHƢƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ
LIÊN QUAN
LTE là viết tắt của Long Term Evolution hay “Sự phát triển dài hạn”. LTE là
bước tiếp theo dẫn đến hệ thống thông tin di động 4G. Xây dựng trên các nền tảng
kỹ thuật của họ các hệ thống mạng tế bào 3GPP (bao gồm GSM, GPRS và EDGE,
WCDMA và HSPA). LTE còn được gọi là E-UTRA hay EUTRAN là thế hệ thứ tư
tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. Đây là công nghệ có khả năng đáp
ứng: Hiệu quả sử dụng phổ (Spectrum Efficiency); Độ trễ trong giao thức điều
khiển nhỏ hơn 20ms và đối với dịch vụ viễn thông nhỏ hơn 5ms; Hỗ trợ nhiều băng
thông (5, 10, 15, 20, dưới 5 MHz); tốc độ dữ liệu: 100Mb/s cho hướng DL, và 50
Mb/s cho hướng UL với băng thông sử dụng là 20MHz, tốc độ dữ liệu của Realase
10 - LTE Advanced đường xuống có thể đạt được trên 1 Gb/s.

2.1 Kiến trúc mạng 4G LTE
2.1.1 Cấu hình kiến trúc hệ thống cơ sở
Các dịch vụ
Các mạng ngoài:
Các dịch vụ của nhà khai
thác (IMS) và Internet
Rx

SGi

Gx
PCRF

P-GW

EPC

SAE
GW

HSS
S6a

S5/S8
Gxc

S11
MME

S1-U

S10

S1-MME
X2

E-UTRAN

eNodeB
LTE-Uu
Thiết bị người sử dung
UE

Hình 2.1: Kiến trúc mạng 4G LTE[1]

Lớp kết nối các dịch vụ

S-GW

Lớp kết nối IP, EPS

(chỉ khi S5/S8
là PMIP)


8

2.1.1.1

Thiết bị người sử dụng, UE

2.1.1.2

eNodeB

2.1.1.3

Thực thể quản lý di động (MME)

2.1.1.4

Cổng phục vụ, S-GW

2.1.1.5

Cổng mạng số liệu gói, P-GW

2.1.1.6

Chức năng các quy tắc chính sách và tính cước , PCRF

2.1.1.7

Server thuê bao nhà, HSS

2.1.2 Các kiến trúc chuyển mạng và tƣơng tác giữa các mạng
2.1.2.1

Chuyển mạng giữa các mạng 4G LTE/SAE

HSS

PCRF

HPLMN (mạng a)

S9

VPLMN (mạng b)
PCRF
PCRF
S6

Gx

P-GW

MME
S11

Rx

SGi

Các dịch vụ IP
của nhà khai thác
(IMS…)

S8

S1-MME

LTE Uu
UE có mạng
a là nhà

S1-U

S-GW

E-UTRAN

Hình 2.3: Kiến trúc chuyển mạng với P-GW trong mạng khách[1]

2.1.2.2
2.2

Tương tác và di động với các mạng khác

Các kỹ thuật truy nhập sử dụng trong LTE

2.2.1 Kỹ thuật đa truy nhập đƣờng xuống OFDMA
2.2.1.1

OFDMA

2.2.1.2

Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn đường xuống

Có hai loại cấu trúc khung được định nghĩa cho E-UTRAN:
- Cấu trúc khung loại 1 cho chế độ FDD
- Cấu trúc khung loại 2 cho chế độ TDD


9

2.2.2 Kỹ thuật đa truy nhập đƣờng lên LTE SC-FDMA
2.2.2.1

SC-FDMA

2.2.2.2

Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn đường lên
Bảng 2.3: Các tham số cấu trúc khung đƣờng lên (FDD&TDD)

Cấu hình

Số các
ký hiệu
NULSymboy

Độ dài tiền tố vòng trong các
mẫu thử

Chiều dài tiền tố vòng ở µs

5,2μs cho ký hiệu đầu tiên.

4,7μs cho các ký hiệu khác.

16,7μs

Tiền tố vòng
bình thường
∆f = 15kHz

7

160 cho ký hiệu đầu tiên
144 cho các ký hiệu khác

Tiền tố vòng
mở rộng
∆f = 15kHz

6

512

2.2.2.3

Truyền dẫn dữ liệu hướng lên

Hình 2.17: Phát & thu hƣớng lên LTE[1]


10

2.2.3 So sánh OFDMA và SC-FDMA
Một sự so sánh giữa OFDMA và SC-FDMA được thể hiện như trong Hình
2.18. Với ví dụ này, chỉ sử dụng bốn (M) sóng mang con trong hai chu kỳ ký hiệu với
dữ liệu tải trọng được biểu diễn bởi điều chế khóa dịch pha cầu phương (QPSK).
Như đã mô tả, các tín hiệu LTE được cấp phát trong các đơn vị của 12 sóng mang
con lân cận.

2.3 Kết luận chƣơng
Chương này đã trình bày về kiến trúc mạng 4G LTE và cấu hình kiến trúc hệ
thống cơ sở bao gồm các phần tử mạng và các giao diện chuẩn trong kiến trúc tổng
quan mạng LTE. Ngoài ra còn tìm hiểu về các kỹ thuật truy nhập sử dụng trong
LTE. Cho biết LTE đã phối hợp nhiều kỹ thuật, trong đó, nó sử dụng kỹ thuật
OFDMA ở đường xuống và sử dụng kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên.


11

CHƢƠNG 3: QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE CHO TỈNH
ATTAPEU
3.1 Tổng quan về mạng Viễn thông Lào
Năm 2008, thành phố Viêng Chăn khai trương nghiệp vụ mạng 3G, đánh dấu
ngành thông tin-Viễn thông Lào đi vào thời đại 3G, cùng với sự phổ cập của điện
thoại di động thông minh, số thuê bao nghiệp vụ 3G ở Lào trong thời gian đó vào
khoảng 280 nghìn thuê bao, chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như Thủ đô
Viêng Chăn... Trong thời điểm hiện nay các nhà cung cấp mạng viễn thông tại Lào
đang cung cấp mạng 4G chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như: Thủ đô Viêng
Chăn, Tp. Savanhnaket, Tp. Champasak và thành phổ cổ LuangPhaBang. Tuy
nhiên, một số tỉnh còn lại thì chưa có đủ điều kiện triển khai do người sử dụng có
hạn chế.

3.1.1 Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chính của Lào
Các nhà cung cấp dịch vụ mạng thông tin di động chính của Lào được chỉ ra
trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Các nhà cung cấp dịch vụ mạng thông tin di động chính của Lào
STT
1

Tên nhà cung cấp dịch vụ viễn thông
LTC (Lao Telecommunications company)

Dịch vụ
Fixed, Mobile & Internet
(3G-4G)

2

ETL (Enterprise of Telecommunications Lao

Fixed, Mobile &
Internet(3G)

3

UNITEL: Star Telecom(Viettel Global)

Fixed, Mobile & Internet
(3G-4G)

4

Millicom Beeline

Mobile Internet & Wimax

5

Sky Telecom Limited

Internet & Wimax

6

Planet(Inter porvider)

Internet

7

LaneXang Internet

8

ChamPaLao Internet

Internet

9

NAST

Internet

Internet & Wimax


12

3.1.2 Tình hình phát triển và dịch vụ viễn thông Lào
3.1.3 Các dịch vụ viễn thông đang hoạt động triển khai tại Lào
Các dịch vụ viễn thông đang hoạt động triển khai tại Lào bao gồm:
- Dịch vụ thoại: sử dụng qua mạng 2G, 3G và 4G LTE
- Dịch vụ dữ liệu: qua mạng 3G và 4G bao gồm dịch vụ data, thoại
- Dịch vụ VIDEO IP TV chưa có chính thức
- Các dịch vụ giá trị gia tăng khác…

3.2 Giới thiệu về sự phát triển băng rộng 3G tại Lào
3.2.1 Về mạng lƣới
Bảng 3.2: Tổng số Node B doanh nghiệp vùng phủ sóng và tổng số thuê bao 3G đã
triển khai trong thời điểm 3 năm (từ năm năm 2014 – 2016)

ST
T

1

Tên nhà cung cấp
mạng 3G

LTC (Lao

Số Node B

Vùng phủ
Kế hoạch

Tổng

Dự kiến

Thực tế

Triển

triển khai

đã triển

khai

khai

được

được

(%)

số

thuê bao

2000

5077

85,43

96,31

1.650.732

1855

3822

56,21

70,34

904.862

2023

7841

86,23

98,11

1.874.993

970

1013

47,84

69,87

197.894

Telecommunications
company)
2

ETL (Enterprise of
Telecommunications
Lao)

3

UNITEL: Star
Telecom(Viettel
Global)

4

Millicom Beeline

13

3.2.2 Triển khai mạng 4G LTE tại Lào
Theo kế hoạch từ Bộ Bưu Chính Viễn thông Lào, mạng 4G sẽ được triển khai
khắp toàn nước vào đầu 2018. Mạng 4G hiện đang là một trong những vấn đề thu
hút sự quan tâm chú ý của đông đảo thuê bao di động hiện nay. Nhà mạng LTC
(Lao Telecommunications company) đã chính thức thử nghiệm dịch vụ 4G vào
ngày 26/10/2012, với địa điểm thử nghiệm sóng 4G là thủ đô Viêng Chăn. Tại đây,
nhà mạng này đã đầu tư gần 80 trạm phát sóng phủ toàn bộ khu vực dân cư của thủ
đô Viêng Chăn để chào đón quốc hội ASEM tại Lào.

3.2.3 Nội dung thử nghiệm kỹ thuật 4G LTE
- Đảm bảo về mặt chất lượng dịch vụ.
- Đảm bảo hệ thống có phạm vi và khả năng phủ sóng lớn trong môi trường tầm
nhìn thẳng hoặc môi trường có sự che chắn lớn, khu vực đông dân cư.
- Đảm bảo về tính năng chống nhiễu tốt như can nhiễu giữa các trạm, can nhiễu
với nhiều loại sóng vô tuyến khác.
- Đảm bảo khả năng phục vụ tối đa của thiết bị
- Đảm bảo tính tương thích với các hệ thống thiết bị đã có sẵn trong mạng.
- Đảm bảo khả năng chuyển vùng/chuyển giao với các hệ thống thiết bị khác
nhau và với mạng 2G/3G.
- Đảm bảo hiệu suất sử dụng phổ tần cao.
- Đảm bảo hệ thống có khả năng bảo mật cao.
- Lưu lượng phục vụ tối đa đạt 72 Mbps trên 01 eNode.
- Bán kính phủ sóng của công nghệ LTE:
+ Bán kính phủ khu vực nội thành (Độ cao Anten đặt tại trạm là 45m) tối đa là
1.2 km;
+ Bán kính phủ sóng cho khu vực ngoại thành (độ cao của Anten tại trạm là
30m) khoảng cách xa nhất đạt 5 km.

3.2.3.1

Kết quả đo kiểm định tính

3.2.3.2

Kết quả đo kiểm định lượng

 Kết quả khảo sát đo được tại trạm: (RSRP -70dB):


14

- Tốc độ Downlink đạt: 72 Mbps.
- Tốc độ đường Uplink đạt: ~25 Mbps.
 Kết quả đo kiểm Handover giữa hai eNode B :
- Tốc độ Downlink đạt: 42,5 Mbps.
- Tốc độ đường Uplink đạt: 851,2 kbps.
 Kết quả đo việc thử nghiệm được thực hiện trong điều kiện sign of line với
vận tốc 60 km/h, người ngồi trên xe vẫn có khả năng xem phim trực tuyến
chất lượng cao:
- Tốc độ Downlink đạt: 8,9 Mbps. - Tốc độ đường Uplink đạt: 216,4
kbps.
 Thực hiện cuộc gọi qua Skype đảm bảo tín hiệu và chất lượng tốt cho người
sử dụng:
- Tốc độ Downlink đạt: 630,3 kbps.
- Tốc độ đường Uplink đạt: 1,6 kbps.

3.3 Giới thiệu về tỉnh ATTAPEU
3.3.1 Khái quát về tỉnh ATTAPEU

3.3.1.1

Về vì trí địa lý

3.3.1.2

Về xã hội

3.3.1.3

Về hệ thống giao thông của tỉnh

3.3.1.4

Về kinh tế

3.3.2 Khái quát về mạng viễn thông tại tỉnh Attapeu
Tại Attapeu các nhà cung cấp mạng viễn thông đã khai trương khá nhiều đơn
vị , trong đó gồm:
-

Nhà mạng LTC (Lao Telecommunications company) với 49% vốn của công
ty và 51% của nhà nước.

-

Nhà mạng ETL (Enterprise of Telecommunications với vốn 100% của nhà
nước

15

-

Nhà mạng UNITEL: Star Telecom(Viettel Global) với vốn của công ty 49%,
của nhà nưới 51%.
Tại tỉnh Attapeu, mạng 4G LTE đang được thử nghiệm vào trong đầu năm

2017, UNITEL: Star Telecom(Viettel Global) đã bắt đầu cho người dùng chuyển
đổi SIM từ 3G sang 4G LTE để sử dụng kết nối mới. Công nghệ 4G LTE đang
được áp dụng là LTE-Advance, có tốc độ download trên lý thuyết đạt khoảng 300
Mbps và upload đạt 42 Mbps, gấp đôi so với chuẩn 4G thông thường.
Thử nghiệm thực tế, tốc độ 4G tại Attapeu phụ thuộc nhiều vào thiết bị đầu
cuối (loại smartphone, máy tính bảng) và vị trí kết nối. Với những smartphone
thông thường hỗ trợ mạng 4G Cat3, tốc độ tải xuống ở mức 50 Mbps, ở Cat6 tốc độ
lên đến 150 Mbps và ở Cat9 (những máy đời mới nhất), tốc độ có thể lên đến trên
200 Mbps.

3.4 Khái quát về quá trình quy hoạch mạng LTE
Quy hoạch mạng LTE cũng bao gồm ba bước : định cỡ hay còn gọi là khởi
tạo, quy hoạch chi tiết, vận hành và tối ưu hóa mạng.

Hình 3.3: Khái quát về quá trình quy hoạch mạng LTE


16

3.4.1 Dự báo lƣu lƣợng
 Dự báo số thuê bao :
 Dự báo sử dụng lƣu lƣợng tiếng:

 Dự báo sử dụng lƣu lƣợng số liệu:
 Dự phòng tƣơng lai :

3.4.2 Phân tích vùng phủ
Để quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư,
bước tiếp theo ta cần khảo sát các chi tiết: nơi nào cần phủ sóng và các kiểu phủ
sóng cần cung cấp cho các vùng này.

3.5 Quy hoạch mạng 4G LTE cho tỉnh ATTAPEU
Áp dụng cách thức tính theo quy hoạch vùng phủ và quy hoạch lưu lượng
cho tỉnh Attapeu. Từ diện tích của tỉnh và bán kính cell được xác định dựa trên quỹ
đường truyền ta tính được số eNodeB được lắp đặt trong tỉnh. Từ số người sử dụng
được ước lượng của tỉnh, kết hợp với MCS, băng thông kênh truyền, dựa trên các
công thức tính toán ta xác định được số eNodeB lắp đặt cho tỉnh.

3.5.1 Thu thập dữ liệu ( diện tích, dân số, số thuê bao…)
-

Thống kê vào năm 2016: Tỉnh Attapeu

-

Dân số: 139.600 người

-

Diện tích: 10.320 km2

-

Số thuê bao: 37,709 thuê bao

-

Số thuê bao phát sinh data ( 3G): 21,610 thuê bao

-

Tổng số trạm BTS 92, phủ sóng 140/147 bảnchiếm 140 bản(làng) , chiếm
95%

-

Tần số: 900 MHz và 1800MHz

-

Băng thông: 20 MHz
Diện tích tỉnh Attapeu là 10.320 km2 và với dân số là 139.600 người, mật

độ dân số là 13 người/km2 theo thống kê năm 2016.


17

Bảng 3.4: Diện tích và dân số từng quận/huyện của tỉnh Attapeu
STT

Quận/ huyện

Diện tích

Dân số

(km2)

(Người)

1

Phouvong

2687

27,853

2

Sammakkhixai

2071

30,920

3

Sanamxai

1254

28601

4

Sanxai

2507

22,595

5

Saysetha

1801

29,631

3.5.2 Quy hoạch và lựa chọn băng tần triển khai mạng 4G LTE
Ở Attapeu(Lào) các băng tần 900 MHz, 1800 MHz đã được quy hoạch và
cấp phép cho mạng GSM, 1900-2200 MHz đã được quy hoạch và cấp phép cho 3G
thì WCDMA/HSPA; băng tần 700 MHz đang được sử dụng việc phát sóng truyền
hình.

3.5.3

Quy hoạch vùng phủ

 Tính bán kính cell
Trước tiên, dựa vào các tham số của quỹ đường truyền để xác định suy hao

đường truyền tối đa cho phép. Khi đó dễ dàng tính được bán kính cell nếu biết được
mô hình truyền sóng áp dụng với môi trường đang khảo sát (Lmax = Lp).

-

Rcell = 10(Lp - L)/x

(3.1)

Lp = L’ + X . lg R

(3.2)

Mô hình Hata - Okumura:
L’= A+Blgfc – 13,821lghb - a(hm) + Lother

(3.3)

X =(44,9 – 6,551lghb)

-

Mô hình Walfisch – Ikegami
L’ = 32,4 + 20lgfc + Lbsh + ka + kflgfc – 9lgb + Lrts
X = (20 + kd)

(3.4)


18

Sau khi tính được kích thước cell, dễ dàng tính được diện tích vùng phủ với
chú ý diện tích vùng phủ phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn trạm gốc.
Theo mô hình truyền sóng Hata, ta có thể tính được cự ly theo công thức:
Lp – 69,55 – 2216 lg(f) + 13,82lg(hb) + a(hm) + k
(3.5)

dhata = 10
44,9 – 6,55lg(hb)

Diện tích phủ sóng phụ thuộc vào cấu hình 3.5 cho thấy 4 loại cấu hình site
thường được sử dụng: vô hướng ngang(Omnidirectional), 2đoạn ô, 3 đoạn ô và 6
đoạn ô với giả thiết các ô hay các đoạn ô có hình lục giác đều và 6 đoạn ô có dạng
tam giác đều. 3 cấu hình đầu trên hình 4 thường được áp dụng nhất.

 Site vô hướng ngang b, site 2 đoạn ô

c, site 3 đoạn ô

d, site 6 đoạn ô
d=R

CellRadius

D=R

D>>2R

D = 2R

D=R

Hình 3.4: 4 kiểu site, a) Site vô hƣớng ngang, b) Site 2 đoạn ô, c) Site 3 đoạn ô và

 Site 2 đoạn ô
Vì diện tích của hình lục giác bằng:
(3.6)

Nên diện tích vùng phủ sóng của các site được tính theo cự ly phủ sóng d
như sau:
-

Site vô hướng ngang: Ssite = 2,6 . d2

-

Site 2 đoạn ô: Ssite = 1,3 . d 2

-

Site 3 đoạn ô: Ssite = 1,95 . d 2

-

Site 6 đoạn ô: Ssite = 2,6 . d 2


19

Vậy số trạm cần triển khai có thể tính được từ diện tích cần quy hoạch(Splan)như sau:

(3.7)

3.5.3.1

Tính quỹ đường lên cho LTE

Ví dụ: tính quỹ đường lên LTE cho 64kbps với máy thu trạm gốc hai anten
Bảng 3.5: Quỹ đƣờng truyền lên LTE
S

Thông số

T

Đơn

Giá trị

Kí Hiệu

Ghi chú

vị

T
Máy Phát ( trạm gốc)
1

Công suất phát

dBm

24

PTxm

2

Khuếch đại anten

dBi

0

Gm

-5 – 10
dBi

3

Tổn hao Fi- đơ

dB

0

Lfm

4

Suy hao cơ thể của

dB

0

Lbody

dBm

24

EIPRm = PTxm + Gm + Lfm -

MS ở đường lên
5

Công suất phát xạ
đẳng hướng tương

Lbody

đương
Máy Thu
1

Hệ số tạp âm máy

dB

2

NF

dBm

-118.4

Ni = 30 + 10lgk + 10log290K

thu trạm gốc
2

Công suất tạp âm
nhiệt đầu vào máy

+ 10lgB

thu

k = 1.3824 x 10-23 J/K

3

Băng thông

MHz

20

BW

4

Công suất tạp âm

dBm

-116.4

N =NF +Ni

nền máy thu

3- 5 dB


20

5

Dự trữ nhiễu

dB

1

Mi

6

Tỷ số SNR yêu cầu

dB

-7

Được lấy từ mô phỏng

7

Khuếch đại anten

dBi

18

Gb

trạm gốc

1 -10dB

15 -21
dBi

8

Khuếch đại MHA

dB

0

GMHA

9

Độ nhạy máy thu

dBm

-122.4

Pmin = (N + Mi) (dBm) +
SNRr(dB)

10 Tổn hao đường

dB

164.4

truyền cực đại

Lmax= EIRPm– Pmin + Gb - Lf +
GMHA

Tính quỹ đường truyền xuống LTE

3.5.3.2

Ví dụ: quỹ đường xuống LTE cho 1Mb/s với máy thu trạm gốc hai anten
Bảng 3.6: Quỹ đƣờng xuống
ST

Thông số

T

Đơn

Giá trị

Kí hiệu

vị

chú
Máy Phát ( trạm gốc)

1

Công suất phát

dBm

46

PTxb

2

Khuếch đại anten

dBi

18

Gb

3

Tổn hao phi đơ + bộ

dB

2

Lf

dBm

62

EIRPm = PTxm+ Gb - Lf

nối

4

Công suất phát xạ
đẳng hướng tương
đương

Máy Thu
1

Hệ số tạp âm máy thu

dB

7

NF

2

Công suất tạp âm

dBm

-104.5

Ni

3

nhiệt đầu vào máy

=30+10lgk+10lg290K+10lg(B)(t

thu

ùy băng tần sử dụng )

Công suất tạp âm nền
máy thu

Ghi

dBm

-97.5

N = Ni + NF


21

4

Dự trữ nhiễu

dB

4

Mi

5

Bổ sung nhiễu kênh

dB

1

Mcch

dBm

-92.5

(N + I) (dBm) = N + Mi + Mcch

điều khiển
6

Tổng tạp âm + giao
thoa

7

Tỷ số SNR yêu cầu

dB

-9

SNRr , từ mô phỏng

8

Độ nhạy máy thu

dBm

-101.5

Pmin= (N + I) (dBm) + SNRr

9

Khuếch đại anten

dBi

0

Gb

10

Tổn hao phi đơ + bộ

dB

0

Lfm

nối
11

Suy hao cơ thể

dB

0

Lbody

12

Tổn hao đường

dB

163.5

Lmax=EIRPb - Pmin+ Gm - Lf -

truyền cực đại

3.5.3.3

Lbody

So sánh quỹ đường truyền của các hệ thống GSM, HSPA, LTE
Bảng 3.7: So sánh quỹ đƣờng lên của các hệ thống
Quỹ đƣờng truyền lên của các hệ thống
Đường lên

GSM Thoại

HSPA

LTE

Tốc độ dữ liệu

12,2

64

64

Máy phát(đầu cuối di động)
Công suất phát (dB)

33

23

23

Khuyếch đại anten (dBi)

0

0

0

Suy hao cơ thể của MS ở
đường lên (dBm)

3

0

0

Công suất phát xạ đẳng
hướng tương đương (dBm)

30

23

23

Máy thu (BS)
Hệ số tạp âm máy thu trạm
gốc (dB)

-

2

2

Công suất tạp âm nhiệt đầu
vào máy thu (dBm)

-119,7

-108,2

-118,4


22

Công suất tạp âm nền máy
thu (dBm)

-

-106,2

-116,4

Dữ trữ nhiễu (dB)

0

3

1

Tỷ số SNR yêu cầu (dB)

-

-17,3

-7

Độ nhạy may thu (dBm)

-114

-123,4

-123,4

Khuyếch đại anten (dBm)

18

18

18

Tổn hao phi đơ + Bộ nối
trạm gốc

0

0

0

Độ lợi chuyển giao mềm
(dB)

0

2

0

Tổn hao đường truyền (dB)

162

161,1

163,4

Bảng 3.8: So sánh quỹ đƣờng truyền xuống cửa các hệ thống
Quỹ đƣờng truyền xuống của các hệ thống
Đường xuống

GSM Thoại

HSPA

LTE

Tốc độ dữ liệu

12,2

1024

1024

Máy phát (trạm gốc)
Công suất phát (dB)

44,5

46

46

18

18

18

Tổn hao phi cơ + bộ nối

2

2

2

Công suất phát xạ đẳng
hướng tương đương (dBm)

60,5

62,5

62,5

Khuyếch đại anten (dBi)

Máy thu (đầu cuối di động)
Hệ số tạp âm máy (dB)

-

7

7

Công suất tạp âm nhiệt đầu
vào máy thu (dBm)

-119,7

-108,2

-104,5

Công suất tạp âm nền máy
thu (dBm)

-

-101,2

-97,5

Dữ trữ nhiễu (dB)

0

4

4

Tỷ số SNR yêu cầu (dB)

-

-5,2

-9

Độ nhạy maý thu (dBm)

-104

-106

-106,5


23

Khuyếch đại anten(dBi)

0

0

0

Overhead của kênh điều
khiển(%)

0

20

20

Suy hao cơ thể (dB)

3

0

0

Tổn hao đường truyền cực
đại

161,5

163,4

163,5

3.5.4 Quy hoạch dung lƣợng
Dung lượng lý thuyết của mạng bị giới hạn bởi số eNodeB đặt trong mạng.
Dung lượng của mạng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như mức can nhiễu, thực thi lập
biểu, kỹ thuật mã hóa và điều chế được cung cấp. Sau đây là các công thức dùng để
tính số eNodeB được tính bởi khía cạnh dung lượng:
Toàn bộ tốc độ dữ liệu (overalldatarate)
Số eNodeB =

(3.8)

Dung lƣợng site(site capacity)
Site capacity là bội số của thông lượng cell (cell throughput), nó tùy thuộc
vào cấu hình của cell trên site.
 Tính toán cell throughput
Để tính toán cell throughput trước tiên ta xét tốc độ bit đỉnh (peak bit rate).
Tương ứng với mỗi mức MCS (điều chế và mã hóa) cùng với có kết hợp MIMO
hay không sẽ tạo ra các tốc độ bit đỉnh khác nhau. Tốc độ bit đỉnh được tính theo

công thức sau:
(3.9)

Bảng 3.9: Tốc độ bit đỉnh tƣơng ứng với từng tốc độ mã hóa và băng thông
MCS

QPSK1/2

Kỹ thuật
anten sử
dụng
Dòng đơn

Tốc độ bit đỉnh trên sóng mang con / băng thông
72/1.4
MHz

180/3

300/5
MHz

600/10
MHz

1200/20
MHz

MHz

0. 9

2. 2

3. 6

7. 2

14. 4


24

16QAM1/2

Dòng đơn

1. 7

4. 3

7. 2

14. 4

28. 8

16QAM3/4

Dòng đơn

2. 6

6. 5

10. 8

21. 6

43. 2

64QAM3/4

Dòng đơn

3. 9

9. 7

16. 2

32. 4

64. 8

64QAM4/4

Dòng đơn

5. 2

13. 0

21. 6

43. 2

86. 4

64QAM3/4

2x2 MIMO

7. 8

19. 4

32. 4

64. 8

129. 6

64QAM4/4

2x2 MIMO

10. 4

25. 9

43. 2

86. 4

172. 8

Tương ứng với mỗi MCS và tốc độ bit đỉnh là mỗi mức SINR, ta xét trong
điều kiện kênh truyền AWGN nên SNR được dùng thay cho SINR, tốc độ bit đỉnh
được xem như dung lượng kênh. Dựa vào công thức dung lượng kênh Shannon:
C1 = BW1. log2(1+SNR)

(3.10)

Ta suy ra được SNR :
SNR = 2C1/BW1-1

(3.11)

Trong đó BW1 là băng thông của hệ thống (chẳng hạn như 1. 4 MHz,
3MHz…20MHz)
Từ SNR tìm được ta tính thông lượng cell (cell throughput) qua công thức
sau:
C = F. BW . log2(1+SNR)
Trong đó BW là băng thông cấu hình chỉ chiếm 90% của băng thông kênh
truyền đối với băng thông kênh truyền từ 3-20 MHz. Đối với băng thông kênh
truyền 1. 4 MHz, băng thông truyền chỉ chiếm 77% của băng thông kênh truyền. Vì
vậy triển khai ở kênh truyền 1.4 MHz, hiệu suất sử dụng phổ thấp hơn so với băng
thông 3MHz. Băng thông cấu hình được tính theo công thức sau:
(3.12)

Nsc là số sóng mang con trong một khối tài nguyên (RB), Nsc = 12 Ns là số
ký tự OFDM trên một subframe. Thông thường là 14 ký tự nếu sử dụng CP thông
thường.


25

Nrb là số khối tài nguyên (RB) tương ứng với băng thông hệ thống (băng
thông kênh truyền). Chẳng hạn như đối với băng thông kênh truyền là 1. 4 MHz thì
sẽ có 6 RB được phát đi.

 Tính toán overalldatarate
Overalldatarate được tính toán theo công thức sau:
Overalldatarate = Số người sử dụng x Tốc độ bit đỉnh x Hệ số OBF
Với hệ số OBF = 20
Bảng 3.10 Giá trị của băng thông cấu hình tƣơng ứng với băng thông kênh truyền
Băng thông kênh
truyền(MHz)
1,4
3
5
10
15
20

Số RB chỉ định cho băng
thông kênh truyền
6
15

25
50
75
100

Băng thông cấu hình
1. 08
2. 7
4. 5
9
13. 5
18

F là hệ số sửa lỗi, F được tính toán theo công thức sau:
(3.13)

Trong đó:
Tframe là thời gian của một frame. Có giá trị là 10 ms. Mỗi frame bao gồm 10
subframe và mỗi subframe có giá trị là 1ms. Tcp là tổng thời gian CP của tất cả các
ký tự OFDM trong vòng một frame. Chiều dài khoảng bảo vệ cho mỗi ký tự OFDM
là 5.71 µs đối với CP ngắn và 16.67 µs đối với CP dài. Mỗi frame sẽ bao gồm 10
subframe, mỗi subframe lại bao gồm 2 slot mà mỗi slot bao gồm 7 ký tự OFDM. Do
đó Tcp sẽ có giá trị là 14x10x5.71 = 779.4 µs hay 14x10x16.67 = 2. 33ms.
Các thông số đầu vào của tính toán dung lượng tại một phần tử
mạng(eNodeB):
Băng thông: dựa trên cầu hình được sử dụng và băng thông cung cấp ta tính
được các chi phí tổn hao băng thông và đưa ra băng khả dụng.