Ứng dụng giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số vô tuyến mạng GSM VMS

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP ĐA MẪU SỬ DỤNG LẠI
TẦN SỐ VÔ TUYẾN MẠNG GSM-VMS
NGÀNH : ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
MÃ SỐ :
DƯƠNG QUỐC TUẤN
Người hướng dẫn khoa học : PGS. TS. HỒ ANH TÚY

HÀ NỘI - 2006


MỤC LỤC
Trang
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục các hình vẽ
Danh mục các bảng
Lời mở đầu

1

Chương 1. Phân tích, đánh giá hiện trạng cung cấp dịch vụ mạng

4

MobiFone, xác định nhu cầu, nghiên cứu các giải pháp tăng dung
lượng vô tuyến GSM và lựa chọn giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần
số cho mạng GSM/VMS
1.1 Phân tích, đánh giá hiện trạng cung cấp dịch vụ mạng MobiFone,

4

xác định nhu cầu phát triển dịch vụ tại các khu vực có mật độ thuê bao
cao.
1.2. Nghiên cứu các giải pháp tăng dung lượng vơ tuyến GSM và phân

5

tích các điều kiện kỹ thuật, kinh tế để áp dụng các giải pháp.
1.3. Phân tích các sở cứ kinh tế kỹ thuật lựa chọn giải pháp đa mẫu sử

11

dụng tần số MRP cho mạng GSM/VMS
Chương 2. Phân tích khả năng thiết bị vơ tuyến mạng GSM/VMS

18

và lựa chọn tham, thông số nâng cao chất lượng mạng đáp ứng điều
kiện triển khai MRP
2.1. Khả năng thiết bị vô tuyến GSM/VMS đối với việc triển khai MRP

20

2.2. Lựa chọn các tham số, thông số nâng cao chất lượng mạng đáp ứng

39

triển khai MRP
Chương 3. Xây dựng quy trình thực hiện và các quá trình xem xét,
đánh giá điều chỉnh hệ thống trong quá trình triển khai MRP

54


3.1. Chuẩn bị triển khai quy họach thiết kế tần số

55

3.2. Xây dựng hệ thồng biểu mẫu đánh giá

59

3.3. Tổ chức thực hiện

60

3.4. Thực hiện tối ưu hóa trong quá trình triển khai MRP

61

Chương 4. Triển khai giải pháp MRPtrên mạng GSM/VMS, đánh

75

giá hiệu quả triển khai và đề xuất hướng phát triển tiếp theo
4.1. Thiết kế tần số theo mẫu MRP và triển khai trên mạng lưới

75

4.2. Công tác drive test phục vụ tối ưu hóa trong q trình triển khai

78

4.3. Cân chỉnh tham số định vị chuyển giao

79

4.4. Kích hoạt các chức năng hệ thống và cân chỉnh

82

4.5. Đánh giá hiệu quả triển khai MRP và đề xuất hướng phát triển tiếp

87

theo
Phụ lục
Phụ lục 1. Mẫu phiếu yêu cầu thay đổi
Phụ lục 2. Mẫu báo cáo theo dõi kết quả
Phụ lục 3. Kế họach tần số MRP
Phụ lục 3. Phân bổ các ô theo mẫu 4/12 và 3/9
Tài liệu tham khảo
Tóm tắt luận văn
Các từ khóa

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BCCH

Broadcast control channel

BPC

BTS dynamic power control

BSS

Base Station System

BSC

Base Station Controller

BTS

Base Station

CDD

Cell description data

CDMA

Code division multiple access

CGI

Cell Global Identity

CLS

Cell load sharing

DL

Downlink

DTX

Discontinuous transmission

FH

Frequency hopping

FLP

Fractional load planning

GSM

Global System For Mobile

GSM900

Global System For Mobile at band 900 Mhz

GSM1800

Global System For Mobile at band 1800 Mhz

GMSC

Gateway MSC

HCS

Hierarchical cell structure

HLR

Home Location Register

HO

Handover

HOin

Incoming Handover

HOout

Outgoing Handover

HR

Haftrate

IBC

Inbuilding coverage solution

IMSI

International Mobile Subscriber Identity


KPI

Key performance indicator

MCC

Mobile Country Code

MPC

MS dynamic power control

MSC

Mobile Services Switching Center

MNC

Mobile Network Code

MRP

Multireused pattern

MSISDN

Mobile Station ISDN Number

MS

Mobile Station

MUX

Multiplexer

OSS

Operation And Support System

OMC

Operation Management Center

PLMN

Public Land Mobile Network

PSTN

Public Switched Telephone Network

SDCCH

Standalone Dedicated control channel

SIM

Subscriber Identity Modules

SMS

Short message service

SS

Switching Subsystem

STS

Statistic and traffic measurement subsystem

TCH

Traffic channel

TRX

Tranceiver

UL

Uplink

VLR

Visitor Location Register

VMS

Vietnam Mobile Telecom Services Co.

WAP

Wireless Application Protocol


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1

Biểu đồ chiến lược tăng dung lượng

8

Hình 1.2

Phân bố các ơ theo mẫu 4/12

12

Hình 1.3

Phân bố phổ tần số theo mẫu 4/12

12

Hình 1.4

Phân bố phổ tần số theo đa mẫu tần số MRP

14

Hình 1.5

Phân bố phổ tần số theo đa mẫu tần số MRP cho các lọai ơ

16

Hình 1.6

Khả năng tăng dung lượng và kinh phí

18

Hình 2.1

Vùng điều chỉnh cơng suất phát của MS trong một ơ

24

Hình 2.2

Điều chỉnh cơng suất phát theo khoảng cách BTS-MS

25

Hình 2.3

Cường độ tín hiệu thu tại BTS theo suy hao đường truyền

25

Hình 2.4

Dãy giá trị động của quá trình điều chỉnh MS

29

Hình 2.5

Vùng điều chỉnh cơng suất phát của BTS trong một ơ

32

Hình 2.6

Cơng suất động của BTS theo suy hao đường truyền

33

Hình 2.7

Dãy giá trị động của quá trình điều chỉnh BTS

36

Hình 2.8

Thủ tục định vị

42

Hình 2.9

Thủ tục tạo lập danh sách ơ lân cận

43

Hình 2.10 Hiệu chỉnh trễ trong xếp hạng cường độ tín hiệu

48

Hình 2.11 Danh sách ứng cử chuyển giao cơ bản

49

Hình 3.1

Phạm vi triển khai của Enterprise-Aircom

57

Hình 3.2

Ví dụ kết quả mơ phỏng cho mạng Tp.HCM

58

Hình 3.3

Lưu đồ xem xét tối ưu hóa mạng lưới

62

Hình 3.4

Các nguồn thơng tin phục vụ tối ưu hóa

63

Hình 3.5

Lưu đồ xử lý lưu lượng thấp trên kênh TCH

64

Hình 3.6

Lưu đồ xử lý nghẽn kênh SDCCH

66


Hình 3.7

Lưu đồ xử lý rơi cuộc gọi trên kênh TCH

71

Hình 3.8

Lưu đồ xem xét xử lý lỗi chuyển giao

72

Hình 4.1

Vùng triển khai MRP

76

Hình 4.2

Kết quả chuyển giao sau khi điều chỉnh tham số

82

Hình 4.3

Ảnh hưởng các tính năng mạng đến khoảng cách tái sử dụng

83

Hình 4.4

Chỉ tiêu rớt mạch TCH của các BSC

90

Hình 4.5

Chỉ tiêu nghẽn mạch TCH của các BSC

91

Hình 4.6

Chỉ tiêu rớt mạch kênh SDCCH của các BSC

91

Hình 4.7

Chỉ tiêu nghẽn mạch kênh SDCCH của các BSC

92

Hình 4.8

Chỉ tiêu chuyển giao vào-ra tại các BSC

93

Hình 4.9

Hiển thị tín hiệu theo RxQual và xác định điểm lỗi

94

Hình 4.10 Mối quan hệ chuyển giao giữa cell GSM900 và GSM1800

96

Hình 4.11 Lộ trình tăng cường dung lượng

97


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1 Dữ liệu cần thu thập của ơ

55

Bảng 4.1 Tình hình các chỉ tiêu trên các BSC

89


1

LỜI MỞ ĐẦU
Nhằm đáp ứng yêu cầu phủ sóng và nâng cao dung lượng hệ thống,
đảm bảo dịch vụ cung cấp cho khách hàng mạng Mobifone - VMS, đến thời
điểm đầu năm 2006 mạng thơng tin di động GSM/VMS phía Nam đã phát
triển tới trên 700 trạm thu phát vô tuyến và 2000 ô. Với việc đầu tư cho
mạng lưới, dung lượng hệ thống sẽ được tăng lên nhưng nhà khai thác sẽ
phải đối mặt với vấn đề sao cho vừa phải giải quyết bài toán dung lượng tại
những vùng có mật độ lưu lượng cao vửa phải đảm bảo chất lượng mạng
trong điềi kiện dải tần số được cấp phát có giới hạn.
Cũng như nhiều nhà khai thác trên thế giới, Cơng ty Thơng tin di động
(VMS) phải tìm kiếm nhiều phương án khác nhau nhằm nâng cao dung
lượng mà vẫn đảm bảo chất lượng mạng.
Việc triển khai “Ứng dụng giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số cho
mạng GSM-VMS” là một trong những phương án tối ưu đã giải quyết được
vấn đề về dung lượng mà vẫn đảm bảo được chỉ tiêu chất lượng mạng.
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã cùng làm việc với các
chuyên viên trong đơn vị để tiến hành nghiên cứu lý thuyết, áp dụng vào
mạng lưới thực tế của Trung Tâm 2 tại khu vực phía Nam. Song song với
việc triển khai, công tác xây dựng các chỉ tiêu đánh giá (KPIs) cũng được
thực hiện và đưa vào đánh giá hiệu quả của cơng tác tối ưu này trong q
trình tinh chỉnh hệ thống.
Luận văn bao gồm các chương sau:
Chương 1. Phân tích đánh giá hiện trạng, nghiên cứu các giải pháp tăng
cường dung lượng mạng vô tuyến. Xem xét và lựa chọn giải pháp. Chương

này xem xét đánh giá lại tình hình sử dụng phổ tần số GSM của các nhà khai
thác GSM và việc phân bố phổ tần cho mạng MobiFone, nhu cầu về tăng
cường dung lượng mạng để có thể đáp ứng cho sự gia tăng thuê bao cũng
như phát triển dịch vụ. Từ đó cũng xem xét các giải pháp được triển khai để
tăng cường dung lượng mạng như: tăng thêm máy thu phát, đặt thêm trạm,
mở rộng phổ tần số, triển khai micro cell, phủ sóng trong các tịa nhà (IBC),
các giải pháp về phần mềm… Mỗi giải pháp đều có thể được xem xét sử


2
dụng tùy thuộc vào mật độ lưu lượng tại khu vực và điều kiện kinh tế, kỹ
thuật và phương án được lựa chọn là sử dụng mẫu đa tần số để có thể tăng
được số máy thu phát trên cell mà vẫn đáp ứng được yêu cầu về phổ tần sử
dụng, các tiêu chuẩn chất lượng mạng lưới.
Chương 2. Phân tích khả năng thiết bị mạng vơ tuyến trên hệ thống và các
tính năng đáp ứng để triển khai giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số vô
tuyến (MRP) tại Tp HCM – Trung Tâm 2. Để có thể triển khai được giải
pháp hiệu quả, phải kết hợp xem xét khả năng đáp ứng của phần mềm điều
khiển tại tổng đài BSC, khả năng đáp ứng của phần cứng trạm thu phát BTS.
Các tính năng được xem xét đánh giá ở đây bao gồm: tính năng nhảy tần
(FH), tính năng truyền gián đoạn (DTX), tính năng điều khiển cơng suất
động của trạm, máy điện thoại,… đây là các tính năng sẽ được điều chỉnh
trong quá trình triển khai và góp phần vào việc đảm bảo chất lượng mạng.
Để đánh giá hiệu quả việc triển khai, các thông số chỉ tiêu mạng cũng được
xem xét bao gồm các chỉ tiêu về cuộc gọi bị rơi, cuộc gọi bị nghẽn (trên cả
kênh thoại TCH và báo hiệu SDCCH), tỷ lệ chuyển giao thành công cả hai
phần vào và ra.
Chương 3. Xây dựng quy trình thực hiện và các quá trình xem xét hệ thống
hệ thống khi triển khai thực tế . Việc triển khai giải pháp đa mẫu sử dụng tần
số (MRP ) là một q trình tối ưu hóa mạng lưới vơ tuyến. Tại chương này,

luận văn trình bày tồn bộ quá trình thực hiện từ bước thu thập dữ liệu đầu
vào (dữ liệu ơ, các thơng số mạng, tình trạng mạng), thực hiện thiết kế mẫu
tần số, chạy mô phỏng và áp dụng vào mạng. Tiếp theo là các quá trình đánh
giá và hiệu chỉnh mạng kết hợp với việc tinh chỉnh các tính năng mạng về
cơng suất động. Trong quá trình triển khai các chỉ số đánh giá (KPI) cũng
được xem xét và đánh giá. Các quy trình xem xét, xác định lỗi hệ thống để
đảm bảo kiểm soát được các KPI này đã được xây dựng bao gồm quy trình
kiểm sốt lưu lượng giảm, kiểm sốt nghẽn mạch trên kênh TCH và
SDCCH, cuộc gọi bị rơi, kiểm sốt chuyển giao (HO) cũng như một số cơng
việc cần thực hiện khi kiểm tra thực tế tại trạm.
Chương 4. Triển khai giải pháp trên mạng GSM/VMS tại Trung Tâm 2 với
hệ thống thiết bị của Ericsson. Đánh giá hiệu quả, xây dựng các tiêu chuẩn


3
và xem xét hướng phát triển. Giải pháp đa sử dụng mẫu tần số đã được xây
dựng và áp dụng cho mạng MobiFone phía Nam với hệ thống Ericsson trong
vùng được xác định. Chương này trình bày quá trình thực hiện trong thực tế
từ quá trình thiết kế đến khi áp dụng và cân chỉnh mạng lưới. Các tham số
cài đặt cho mạng lưới cũng được xem xét, cân chỉnh và tiêu chuẩn hóa. Sau
khi triển khai, mạng lưới cũng đã được đánh giá hiệu quả dựa vào các KPI
đã xác định. Với mạng lưới sau khi áp dụng, các tồn tại cũng được xem xét
đánh giá. Nhằm đảm bảo dung lượng và chất lượng mạng đến 2010 để phục
vụ sự tăng trưởng của thuê bao và dịch vụ sẽ áp dụng trên mạng luận văn đã
đề xuất các hướng phát triển tiếp theo và các giải pháp sẽ phải xem xét áp
dụng.
Để tập trung trong khi thực hiện luận văn, các phần lý thuyết nghiên
cứu về kỹ thuật quy hoạch ơ (cell planning), quy hoạch lưu lượng khơng
được trình bày trong luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn

PGS.TS. Hồ Anh Túy, Lãnh đạo Công ty Thông tin di động và Trung tâm
Thông tin di động khu vực 2 cùng các đồng nghiệp đã hỗ trợ cũng như hợp
tác giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn này.
Dương Quốc Tuấn


4

CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG, XÁC ĐỊNH
NHU CẦU, NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TĂNG DUNG LƯỢNG
VÔ TUYẾN GSM VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐA MẪU SỬ DỤNG
LẠI TẦN SỐ CHO MẠNG GSM/VMS
1.1. Phân tích, đánh giá hiện trạng cung cấp dịch vụ mạng Mobifone, xác
định nhu cầu phát triển dịch vụ tại khu vực có mật độ thuê bao cao.
Trong những năm qua, mạng thông tin di động GSM phát triển nhanh
chóng cả về lượng thuê bao lẫn dung lượng thọai. Song song với việc phát
triển dịch vụ thọai các dịch vụ giá trị gia tăng trên nền công nghệ thế hệ 2.5
như dịch vụ chuyển mạch gói vơ tuyến kênh chung (GPRS) cũng địi hỏi một
số lượng kênh vô tuyến đủ sức đáp ứng nhu cầu. Các nhà khai thác sớm đứng
trước một quyết định chiến lược làm thế nào để thiết kế phát triển mạng cho
tương lai để đảm bảo mạng lưới không bị nghẽn mạch lớn và tìm kiếm các
giải pháp đáp ứng yêu cầu tăng dung lượng nhưng vẫn đảm bảo nâng cao chất
lượng mạng và có giá thành hợp lý.
Tại Việt Nam hiện nay, phổ tần GSM được phân bổ cho 3 nhà khai thác
với 3 mạng MobiFone, Vinaphone và Viettel. Trong dải tần GSM900 phân bổ
cho mạng MobiFone, nhà khai thác VMS được cấp phép 41 cặp tần số.
Với 41 kênh tần số được cấp phép sử dụng cho mạng MobiFone trên
tổng số 124 kênh tần số của dải GSM900 sử dụng mẫu lặp lại tần số GSM
4/12 thì trung bình sẽ có 3 cặp tần số trên 1 ơ như vậy mỗi trạm 3 hướng chỉ
được cấp trung bình 9 tần số (tương ứng 9 nhóm thu phát). Với cấu hình 9

nhóm thu phát cho một trạm việc thiết kế dung lượng mạng vơ tuyến đã trở
nên rất khó khăn và khơng cịn đủ khả năng phục vụ tại khu vực có mật độ
thuê bao cao như Hà nội và Tp. HCM hiện tại cũng như trong tương lai.
Song song với việc nâng cao chất lượng cung cấp dịch vụ thoại mạng
MobiFone, việc đa dạng hóa dịch vụ, đưa các dịch vụ giá trị gia tăng với


5

nhiều tiện ích cung cấp cho khách hàng như: dịch vụ truy cập vô tuyến
(WAP), nhắn tin ngắn (SMS), nhắn tin quảng bá (cell broadcast), nhắn tin
kèm hình ảnh màu, nhắn tin kèm các file âm thanh, truy cập internet tốc độ
cao đã và đang ngày càng trở nên thực sự hấp dẫn khách hàng và không thể
thiếu đối với bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động nào nói chung
cũng như mạng MobiFone nói riêng trên lộ trình tiến lên cơng nghệ thơng tin
di động thế hệ thứ 3 (3G), tạo lợi thế cạnh tranh giữa các nhà khai thác di
động. Tuy nhiên, các dịch vụ này cũng địi hỏi dung lượng băng thơng vơ
tuyến ngày càng lớn và phải đủ khả năng đáp ứng một cách hiệu quả khi đưa
vào triển khai trên mạng mà không làm ảnh hưởng tới chất lượng của dịch vụ
thoại. Đây cũng là áp lực yêu cầu nhà khai thác phải có các giải pháp đột phá.
1.2. Nghiên cứu các giải pháp tăng dung lượng vơ tuyến GSM và phân
tích các điều kiện kỹ thuật kinh tế để áp dụng các giải pháp.
1.2.1. Nghiên cứu các giải pháp tăng dung lượng vô tuyến GSM.
Để thực hiện tăng dung lượng vô tuyến cho mạng GSM, có thể có một
loạt giải pháp phải thực hiện đồng bộ, các giải pháp đó bao gồm:
-

Thực hiện tăng cường nhóm thu phát (TRX) cho ơ phục vụ tại vùng lưu
lượng. Đây là giải pháp truyền thống, đơn giản và hiệu quả nhất. Với
cấu hình của thiết bị trạm thu phát sóng, thơng thường ta có thể tăng

được phần cứng nhóm thu phát trên ơ tương ứng với mức độ 4-6TRX.
Tuy nhiên, phải giải quyết bài tốn tần số cho ơ mà khơng ảnh hưởng
đến hệ thống, gây nhiễu cho mạng lưới trong khu vực, vấn đề này sẽ
được giải quyết bởi ứng dụng giải pháp đa mẫu tần số sử dụng lại
(MRP).

-

Phương pháp chia nhỏ ô để đặt thêm trạm. Đây cũng là một giải pháp
truyền thống và rất hiệu quả, vẫn đang được áp dụng để triển khai tăng
cường dung lượng trong các pha phát triển mạng. Tuy nhiên, đến một


6

lúc các trạm thu phát sóng quá gần nhau (khoảng 400m) thì giải pháp
này khó có thể áp dụng vì các hệ thống trạm có thể gây nhiễu lẫn nhau.
Khi này đòi hỏi phải áp dụng một loạt các thao tác như co lại vùng phủ
bằng cách lựa chọn loại ăng ten cho phù hợp, chỉnh ăng ten, điều chỉnh
công suất phát,…
-

Phương pháp mở dải tần sang phổ tần khác. Giải pháp này đang được
áp dụng tại Tp HCM. Hiện nay, 02 băng được cấp phép là băng
GSM900 (41 cặp tần số từ kênh 84 đến 124) và GSM1800 (66 cặp tần
số từ kênh 579 đến 644). Đây là giải pháp rất hiệu quả và cũng phải
đảm bảo việc tối ưu tần số. (Dải tần GSM900 từ kênh 1 đến 124 ứng
với tần số kênh lên UL:890-915MHz/ kênh xuống DL:935-960MHz; dải
tần GSM1800 từ kênh 512-885 ứng với tần số kênh lên UL:17101875MHz/ Kênh xuống DL:1805-1880MHz)

-

Giải pháp lắp đặt thêm trạm công suất nhỏ (microcell): giải pháp này sử
dụng loại trạm công suất nhỏ với tần số riêng biệt để tăng cường dung
lượng tại các khu vực thường xuyên có nhu cầu rất cao về lưu lượngmật độ thuê bao cao.

-

Giải pháp sử dụng phủ sóng trong các tịa nhà (Inbuilding solution –
IBC): triển khai lắp đặt hệ thống phủ sóng trong các tòa nhà cao tầng sẽ
đảm bảo tăng cường dung lượng, tăng cường chất lượng phủ sóng đặc
biệt tại các tầng hầm, khu vực quá cao bị nhiễu đồng kênh.

-

Các giải pháp về phần mềm: sử dụng kênh bán tốc, phân chia tại theo
lưu lượng giữa các cell… cũng có thể áp dụng trong một số trường hợp.
Chi tiết mô tả các giải pháp được xem xét tại phần sau.
Cách tìm giải pháp tốt nhất cho mỗi mạng lưới là bắt đầu bằng sự

nghiên cứu dung lượng, “Nghiên cứu chiến lược dung lượng”, theo biểu đồ
chiến lược tăng dung lượng dưới đây tại hình 1.1.


7

1.2.1.1. Thu hẹp bán kính ơ:
Phương pháp truyền thống để nâng cao dung lượng mạng trong một
khu vực là tạo nên các trạm có bán kính ơ nhỏ dần theo thời gian, tuy nhiên
tới một khoảng cách tới hạn giữa các trạm, mạng sẽ bị ảnh hưởng do nhiễu

(thực tế tại trung tâm Tp HCM độ cao bố trí anten GSM là 24-28m, khoảng
cách giữa các trạm nhỏ hơn 400m) do đó các nhà khai thác phải nghĩ đến việc
ứng dụng các giải pháp khác để nâng cao dung lượng mạng .
1.2.1.2. Tăng nhóm thu phát ứng dụng giải pháp MRP.
Dung lượng 1 ô được quyết định bởi số lượng kênh lưu lượng có khả
năng đạt được, nghĩa là số lượng nhóm thu phát có thể bố trí được tại ô. Tái
sử dụng tần số là yếu tố quyết định số lượng nhóm thu phát cho mỗi ơ. Hệ số
tái sử dụngần số tcàng nhỏ số lượng nhóm thu phát trên mỗi ô càng tăng.
Qui hoạch tần số cần được cân nhắc khi tạo mạng lưới dung lượng cao.
Kế hoạch tần số sẽ hết sức phức tạp khi lập kế hoạch cho trạm mới, trạm công
suất nhỏ và trạm trong nhà. MRP kết hợp mẫu tái sử dụng tần số thơng dụng
4/12 cho kênh BCCH với các mẫu có hệ số tái sử dụng tần số nhỏ 3/9, 3/6,
3/3. MRP cho phép tăng số lượng khối thu phát cho mỗi ô, trạm do đó tăng
dung lượng mạng.
Sử dụng giải pháp MRP là giải pháp hữu hiệu để nâng hiệu quả sử
dụng phổ tần số mà không cần tăng các trạm với giá thành cao.
Điểm giới hạn của phương pháp này là làm giảm tỷ số tín hiệu trên tạp
âm C/I do khoảng cách tái sử dụng tần số ngắn lại. Muốn giải quyết vấn đề
này cần thiết phải sử dụng các đặc tính có sẵn của hệ thống như điều khiển
công suất (power control – PC) cùng với nhảy tần (frequency hopping –FH)
và truyền dẫn gián đoạn (Discontinuous transmission - DTX).


8

BIỂU ĐỒ CHIẾN LƯỢC TĂNG DUNG LƯỢNG
Giai đoạn đầu

ứng dụng mẫu tái
sử dụng 12

Tái sử
dụng 12

Tăng
trạm

Khoảng
cách trạm
<1000m

ứng dụng MRP
tăng TRX

Nghẽn mạng
nhưng khơng
tăng được TRX

Ứng dụng MRP
và trạm nhỏ
tại điểm nóng

Ứng dụng MRP
và trạm nhỏ
liên tục

Ứng dụng MRP
đa băng tần số
(Multi band)

Ứng dụng các
giải pháp khác
(HR)

Hình 1.1: Biểu đồ chiến lược tăng dung lượng
1.2.1.3. Sử dụng trạm công suất nhỏ tại các điểm nóng
Trạm cơng suất nhỏ được lắp ngồi trời với công suất thấp và ăng ten
thấp (5 – 10m so với mặt đường phố) do đó có kích thước phủ sóng nhỏ với
bản kính chỉ khoảng 100 – 200m. Loại trạm này thích hợp cho việc thêm


9

dung lượng các điểm có lưu lượng tập trung cao như phố kinh doanh, đường
phố đông người và các khu vực cửa hiệu...
1.2.1.4. Sử dụng trạm công suất nhỏ liên tục
Áp dụng MRP cho các trạm công suất nhỏ liên tục nhằm cung cấp tần
số khi số lượng trạm loại này tăng lên. Thông thường sẽ cần khoảng 10 - 16
tần số BCCH cho các trạm công suất nhỏ liên tục với 2-4 nhóm thu phát /1 ơ.
1.2.1.5. Sử dụng đa băng tần số (Multi band)
Tăng số tần số rõ ràng là con đường rất thuận lợi để tăng dung lượng
mạng. Nếu tăng tần số trong băng tần khác như GSM1800, dung lượng sẽ
được tăng liền bởi máy đầu cuối phần lớn hiện nay đều có sử dụng cơng nghệ
đa băng tần số, tuy nhiên phương án nàychi phí rất cao.
1.2.1.6. Thiết kế ô trong nhà (IBC).
Thiết kế ô trong nhà cung cấp nhà khai thác khả năng mở rộng dịch vụ
mạng lưới. Bằng giải pháp trong nhà, Nhà khai thác có thể cung cấp cho các
tổ chức riêng, các khu vực đặc biệt, các khu nhà đặc biệt vùng phủ sóng và
chất lượng cuộc gọi sóng với giá thành hợp lý. Điều này có khả năng tăng
thêm sự cạnh tranh và phân chia thị trường cho nhà khai thác.

Ô được thiết kê để cung cấp vùng phủ sóng và chất lượng trong các toà
nhà cao tầng, trong các đường hầm bằng cách sử dụng an ten loại trong nhà
kết hợp với các trạm. Hệ thống an ten có thể được gắn trực tiếp với tủ máy
của trạm, qua trạm lặp vô tuyến (RF repeater) hoặc trạm lặp cáp quang. Kết
quả của dịch vụ thiết kế ô trong nhà dựa trên yêu cầu khảo sát, đo kiểm tra.
1.2.1.7. Giải pháp truyền dẫn bán tốc (HR)
Với giải pháp “bán tốc”: Về mặt lý thuyết thì có thể tăng gấp đơi dung
lượng. Khi sử dụng giải pháp “bán tốc” việc suy giảm chất lượng với nhiễu
lân cận ô tăng lên sẽ làm ảnh hưởng đến vấn đề áp dụng kỹ thuật sử dụng lại
tần số. Việc tăng dung lượng cũng còn tuỳ thuộc và thị trường máy đầu cuối


10

tốc độ kép. Và trên hết các nhà khai thác cần phải lưu ý đến sự suy giảm của
chất lượng mạng lưới.
1.2.2. Phân tích các điều kiện kỹ thuật và kinh tế để áp dụng các
giải pháp.
Có nhiều giải pháp để nâng cao dung lượng mạng vô tuyến thông tin di
động GSM như lắp đặt thêm và thu hẹp bán kính các ơ lớn, tăng thêm các
khối thu phát và ứng dụng đa mẫu tái sử dụng tần số MRP, sử dụng trạm ơ
nhỏ cho các điểm nóng th bao, xây dựng mạng có trạm cơng suất nhỏ liên
tục, mở rộng tần số hoặc xây dựng mạng song băng tần số...
Điều quan trọng là phải tìm được con đường tối ưu cho mỗi mạng lưới
để đảm bảo được điều kiện kinh tế và kỹ thuật. Mỗi mạng lưới với sự phân bổ
lưu lượng thống nhất, địa lý, thói quen thuê bao và thời gian đòi hỏi giải pháp
thống nhất và thích hợp.
Các nhà vận hành khai thác mạng GSM có các điều kiện kinh doanh
khác nhau. Một số nhà khai thác của một số nước có phổ tần số vơ tuyến điện
khơng giới hạn trong khi đó một số nhà khai thác của nước khác cần phải chia

thị trường với nhà vận hành GSM khác. Phụ thuộc quyền truy cập phổ tần số
các phương pháp khác nhau được nghiên cứu và ứng dụng cho việc nâng cao
dung lượng mạng vô tuyến GSM.
Kết quả của sự nghiên cứu con đường thống nhất tập hợp một cách tối
ưu nhiều giải pháp mở rộng dung lượng để cung cấp dung lượng một cách
bảo đảm cho cả 2 yêu cầu ngắn hạn, dài hạn và giải quyết được các vấn đề:
con đường tốt nhất về kỹ thuật và hiệu quả về giá thành để nâng cao dung
lượng; các dịch vụ của mạng thế hệ 2.5G, trả trước và các dịch vụ khác ảnh
hưởng thế nào đến dung lượng và chất lượng mạng.
1.3. Phân tích các cơ sở kinh kế kỹ thuật lựa chọn giải pháp đa mẫu sử
dụng tần số MRP cho mạng GSM/VMS.


11

1.3.1. Nghiên cứu giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số.
1.3.1.1. Tái sử dụng tần số.
Nhằm đạt được dung lượng cao trong hệ thống mạng tế bào các tần số
sử dụng được tái sử dụng lại. Tái sử dụng tần số và xây dựng cấu trúc mạng tổ
ong là yếu tố chìa khố cho việc thực hiện một hệ thống dung lượng cao.
Mẫu tái sử dụng tần số 4/12 là mẫu thường được sử dụng trên các hệ
thống. Một mẫu 4/12 lý tưởng bao gồm 3 ô trong một trạm. Hướng của an ten
lệch nhau 120 độ. Mỗi ô sử dụng ăng tenna 65 độ kết hợp thu phát. Có thể sử
dụng an ten song cực lệch 45 độ nhằm phân tập và thay thế cho an ten phân
tập không gian. Hướng an ten lý tưởng theo hướng tới trạm lân cận gần nhất.
4 trạm (12 ô) tạo nên một đài (cluster) như tại hình 1.2. Tất cả các tần
số được phép sử dụng được dùng trong một đài (4 trạm/ 12 ô). Đối với đài
tiếp theo, các tần số nêu trên được lặp lại theo con đường như đài thứ nhất.
Tần số vô tuyến được chia thành 4 nhóm chính A, B, C và D. Mỗi
nhóm chính được chia thành nhóm phụ A1, A2, A3, B1, B2... Tồn bộ tạo

thành 12 nhóm tần số khác nhau. Các nhóm tần số khác nhau này được sử
dụng trong các ô khác nhau trong một đài (ô đầu tiên sử dụng nhóm A1, ơ tiếp
theo nhóm A2,...).


12

Hình 1.2: Phân bố các ơ theo mẫu 4/12
Mẫu này tạo cho kế hoạch tần số với mức nhỏ nhiễu đồng kênh, nhiễu
kênh lân cận tạo nên một hệ thống có chất lượng cao. Đa số các mạng lưới
thiết kế dựa trên cơ sở mẫu tái sử dụng tần số 4/12.
Đối với mạng sử dụng 41 tần số (phổ tần 8Mhz) mẫu 4/12 được phân
bổ cho kênh quảng bá BCCH và thoại TCH do đó chỉ được 3 khối thu phát
cho mỗi ơ và chỉ có 5 ơ trong đài có 3 nhóm thu phát như theo hình 1.3
12

BCCH

12

TCH

12

TCH

Hình 1.3: Phân bổ tần số theo mẫu 4/12

5

TCH


13

Thí dụ số lượng khối thu phát 1 ơ theo phổ tần được cấp khi sử dụng
mẫu 4/12 được nêu tại bảng dưới đây:
Phổ tần cho phép
4.8 Mhz
7.5 Mhz
9.6 Mhz

Số lượng khối thu phát trong 1 ô
2
3
4

Như vậy, để đảm bảo chất lượng theo giải pháp truyền thống về quy
hoạch tần số với số lượng 41 cặp tần số, mỗi ô chỉ có thể có thể tăng đến
khoảng 3 máy thu phát. Việc áp dụng giải pháp đa mẫu tái sử dụng tần số
(MRP) có thể tăng lên 4 máy thu phát cho mỗi ơ và lên đến 6 nhóm thu
phát tại một vài ô cần đáp ứng dung lượng, đảm bảo sự linh hoạt hơn trong
điều chỉnh dung lượng mạng vô tuyến.
Ứng dụng đa mẫu tái sử dụng tần số MRP đối với khu vực có mật độ
dung lượng cao. Ứng dụng tái sử dụng tần số với hệ số tái sử dụng nhỏ
(khoảng cách tái sử dụng tần số nhỏ) đồng thời với việc kết hợp trạm công
suất nhỏ cho một con đường thuận tiện để nâng cao dung lượng.
Đa mẫu tái sử dụng tần số sử dụng sơ đồ nhiều loại mẫu tái sử dụng tần
số đồng thời trên mạng lưới, đây là con đường linh hoạt để đạt được việc nâng
cao dung lượng.

Cơ sở của việc lựa chọn này sẽ dựa vào số lượng nhóm thu phát sử
dụng trung bình trong khu vực sẽ triển khai MRP. Nếu số lượng nhóm thu
phát trung bình đạt đến giới hạn thì giải pháp này khó phát huy hiệu quả.
Đối với mạng sử dụng 41 tần số (phổ tần 8Mhz) sau đây là một thí dụ
sơ đồ đa mẫu tái sử dụng tần số áp dụng với mạng có số lượng TRX trung
bình là 3 TRX trên 1 ơ. Tại kênh phân bổ chứa kênh BCCH (kênh quảng bá),
mẫu 4/12 được sử dụng, ở 02 nhóm thu phát kế tiếp chứa tòan kênh thọai
(TCH) mẫu sử dụng là 3/9. Ở các nhóm thu phát sau đó, mẫu sử dụng thấp


14

hơn nữa. Phân bổ ô theo mẫu 4/12 hay 3/9 được trình bày tại phụ lục 4. Cụ
thể có thể áp dụng phân bổ như sau:
Kênh BCCH sử dụng mẫu 4/12. – đảm bảo chất lượng BCCH.
TCH1 sử dụng mẫu 3/9.

TCH2: sử dụng mẫu 3/9.

TCH3: sử dụng mẫu 2/6. TCH4: sử dụng mẫu 1/3.
Với mẫu MRP này số lượng nhóm thu phát vô tuyến được tăng lên so
với trường hợp chỉ sử dụng mẫu 4/12. Cụ thể ta có 3 tần số để tăng cho các ơ
có 5 TRXs, và 2 tần số để tăng cho các ơ có 6 TRXs là các ơ có số lượng thấp
trên mạng lưới. Hình 1.4 mơ tả ví dụ về phân bổ tần số theo đa mẫu tần số.
12

BCCH

9

TCH1

9

6

TCH2

TCH3

3

2

TCH4 Patch

Hình 1.4: Phân bổ tần số theo đa mẫu tần số MRP
Ứng dụng tái sử dụng tần số với hệ số tái sử dụng nhỏ cho phép sử
dụng hiệu quả phổ tần số và là con đường nhanh chóng để nâng cao dung
lượng. Với ứng dụng đa mẫu sử dụng tần số không yêu cầu tăng phổ tần số,
sử dụng loại máy đầu cuối MS mới hoặc lắp đặt thêm trạm mới mà chỉ cần
tăng thêm số khối thu phát vào ô đang khai thác.
Tại các khu vực sử dụng trạm công suất nhỏ có thể giành các tần số
riêng cho trạm bằng việc sử dụng tái sử dụng tần số sát cho các ô thường.
Mẫu MRP kết hợp với nhảy tần, truyền dẫn gián đoạn, và điều khiển
công suất nhằm chia đều và giảm nhiễu một cách nhỏ nhất.
Ưu việt của phương pháp MRP là chuyển một cách mềm dẻo tới tái sử
dụng tần số hệ số nhỏ và thích hợp cho mạng lưới phân bổ lưu lượng khơng
đều, thí dụ số lượng các khối thu phát khác nhau tại mỗi ô.
1. 3.1.2. Thực hiện MRP.

15

Xây dựng mạng ơ có bán kính nhỏ: trong quy hoạch ô, khoảng cách
1000m giữa 2 trạm không phải là giới hạn thấp nhất mà cịn có khả năng giảm
xuống. Một điều cần cân nhắc nếu khoảng cách trạm nhỏ nhất bị khống chế
bởi khoảng cách giữa các ô sử dụng cùng tần số (ơ đồng kênh).
Ơ có bán kính nhỏ cung cấp vùng phủ sóng tốt cho trong nhà. Một
mạng được thiết kế tốt là điều tiện lợi cho con đường sử dụng tái sử dụng tần
số sát cho việc tăng dung lượng. Cần thiết phải quy hoạch mạng cẩn thận và
tối ưu hoá mạng đối với mạng lưới có khoảng cách 2 trạm ngắn nhằm đạt
được ưu việt của sơ đồ tái sử dụng tần số sát. Các yếu tố như cấu trúc thành
phố, vị trí các ơ, độ cao của trạm và góc nghiêng an ten ảnh hưởng tới khoảng
cách nhỏ nhất của 2 trạm.
Triển khai MRP đa mẫu tái sử dụng tần số là một mô hình kết hợp tái
sử dụng tần số sóng mang kênh BCCH theo mẫu có hệ số tái sử dụng vừa với
tái sử dụng có hệ số nhỏ tần số sóng mang kênh TCH. MRP được sử dụng với
hệ số tái sử dụng trung bình xuống tới 7.5. Tái sử dụng trung bình với khoảng
cách hẹp, hệ số tái sử dụng nhỏ sẽ cho phép sử dụng nhiều khối thu phát cho
một ô loại thường và cho phép nhiều tần số kênh BCCH cho loại nhỏ. Giải
pháp MRP luôn luôn kết hợp với phương pháp nhảy tần, truyền dẫn gián đoạn
DTX và điều khiển công suất nhằm giảm nhiễu.
Thiết kế tần số sóng mang kênh BCCH: Tần số sóng mang kênh BCCH
được ấn định băng riêng và không sử dụng cho kênh TCH trên toàn mạng.
Tái sử dụng tần số BCCH sẽ được sử dụng khoảng cách vừa. Tái sử
dụng tần số mẫu 12 là mẫu đạt kết quả tốt. Bảng tần số thiết kế cho BCCH có
khả năng được sử dụng trong một thời gian dài không cần thiết phải thay đổi.
Thiết kế tần số BCCH phải được thực hiện tỷ mỉ do tần số này đóng vai trị rất
quan trọng trong thủ tục lựa chọn ô của máy di động đầu cuối MS cũng như

trong việc thực hiện chuyển giao handover.


16

1. Phân bổ tần số

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

2. Chia thành các băng

BCCH macro

TCH group 1

TCH 2

TCH 3

BCCH micro

3. Phân bổ tần số vào cell

Tần số cho macrocell
BCCH microcell

Hình 1.5: Phân bổ phổ tần theo đa mẫu tần số MRP cho các loại ô
Thiết kế tần số sóng mang kênh TCH: Sự đầu tư tỷ mỉ để thiết kế kế
hoạch tần số BCCH được bù lại cho việc thiết kế kế hoạch tần số TCH. Kênh
TCH có khả năng sử dụng điều khiển công suất và truyền dẫn gián đoạn.
Nhiều mẫu sử dụng tại tần số được ứng dụng trong MRP. Ví dụ nếu ta
sử dụng phương án MRP theo mẫu A/B/C/D – 12/8/7/4.
Tái sử dụng trung bình (12 + 8 + 7 + 4)/4 = 7.75.
Tái sử dụng kênh BCCH: 12
Tái sử dụng kênh TCH: (8 + 7 + 4)/3 = 6.3.
Nguyên nhân có thể sử dụng được MRP là do:
-

Nhóm sử dụng lại tần số của khối thu phát cuối cùng có khả năng

sử dụng sát nhau do khối thu phát này có thể khơng sử dụng ở tất cả các ô trên
mạng ngay từ lúc đầu. Tần số ít nhiễu và nhiều nhiễu được trộn lẫn.

-

Nhảy tần, sử dụng DTX, điều khiển công suất sẽ bù lại nhiễu cho

các tần số tái sử dụng gần nhau.


17

-

Một số ơ có 2 khối thu phát việc nhảy tần có tác dụng nhỏ nhưng

khối thu phát thứ hai sử dụng mẫu khơng q gần do đó khơng bị tăng nhiễu.
Việc xem xét lựa chọn mỗi mẫu tái sử dụng trong đa mẫu tái sử dụng:
phụ thuộc vào sự phân bổ khối thu phát trên mạng. Nguyên lý cài răng lược
có thể được áp dụng có lợi cho việc lựa chọn các mẫu tái sử dụng tần số khác
nhau. Cụ thể khi phân bổ mẫu đa tần số, ứng với thống kê số lượng ơ ta có:
- Kênh BCCH: tái sử dụng tần số 12 đến 14 tần số.
- Trường hợp chỉ có 2 khối thu phát có thể sử dụng mẫu 12/8 hoặc 12/9.
- Trường hợp đa số ô có 2 và một số có 3 khối thu phát có thể sử dụng
12/8/5, khối thứ 3 khơng nên sử dụng hệ số tái sử dụng nhỏ hơn do tăng
ích nhảy tần đối với 3 khối thu phát khơng cao (khoảng 3dB). Trường
hợp đa số ơ có 3 và một số có 2 khối thu phát có thể sử dụng mẫu
12/8/7, khối thứ 3 nên sử dụng hệ số tái sử dụng lớn gần bằng thứ 2.
- Trường hợp đa số ơ có 3 và một số có 4 khối thu phát có thể sử dụng
12/8/7/4, nhảy tần đối với 4 khối thu phát cao.
Quá trình thiết kế tần số MRP được thiết kế theo lớp này tới lớp khác.
Thí dụ MRP 12/8/7/4 được thiết kế nhóm tần số 12 riêng cho kênh BCCH sau
đó thiết kế tới 8 tần số giành cho TRX thứ 2 và tiếp tục như thể cho đến các

TRX khác của từng ô.
1.3.2. Lựa chọn giải pháp đa mẫu sử dụng lại tần số MRP cho
mạng GSM/VMS.
Căn cứ việc phân tích trên về các giải pháp nâng cao dung lượng mạng,
kết quả so sánh khả năng nâng cao dung lượng và giá thành của từng giải
pháp theo biểu đồ hình 1.5 (nguồn từ VMS-MobiFone).
Có nhiều phương pháp để nâng cao dung lượng mạng vô tuyến GSM
như đã trình bày phần trên, tuỳ theo mật độ thuê bao, chất lượng, cường độ
phủ sóng của mỗi vùng mà ta áp dụng các phương pháp cho phù hợp với yêu