Quy hoạch mạng vô tuyến UMTS 3g và áp dụng triển khai cho mạng vinaphone khu vực thành phố đà nẵng luận văn tốt nghiệp đại học điện tử viễn thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
=====  =====

ĐỒ N TT NGHIP
ti:

QUY HOạCH MạNG VÔ TUYếN UMTS 3G Và áP DụNG
TRIểN KHAI CHO MạNG VINAPHONE KHU VựC TP Đà NẵNG

Ngi hng dõn:

ThS. CAO THNH NGHA

SV thc hiờ n:

Lấ THỊ OANH

Lớp:

48K - ĐTVT

Mã số SV:

0751082742

Niên khóa:

2007 - 2012

VINH - 12/2011

MỤC LỤC
Trang
SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THỊ TRƯỜNG VIỄN THÔNG DI ĐỘNG LÀ VẤN ĐỀ CẤP
THIẾT. TUY NHIÊN, THỊ TRƯỜNG VIỄN THÔNG CÀNG NGÀY MỞ RỘNG
CÀNG NGÀY CÀNG THỂ HIỆN RÕ NHỮNG HẠN CHẾ VỀ DUNG LƯỢNG VÀ
BĂNG THÔNG CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG. .........................30
VỚI SỐ LƯỢNG THUÊ BAO DI ĐƠNG LỚN VÀ DỰ ĐỐN SẼ CỊN TĂNG RẤT
NHANH TRONG VÒNG NHỮNG NĂM TỚI CẦN THIẾT PHẢI LẬP KẾ HOẠCH
THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G NHẰM KHÁC
PHỤC SỰ CỐ NGHẼN MẠNG DO QUÁ TẢI CỦA CÁC MẠNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG HIỆN TẠI VÀ ĐÁP ỨNG KỊP THỜI NHU CẦU VỀ DỊCH VỤ SỐ LIỆU TỐC
ĐỘ CAO CHO NGƯỜI TIÊU DÙNG....................................................................30
TRONG CHƯƠNG TRƯỚC TA ĐÃ TỔNG QUÁT CHUNG VỀ ĐẶC ĐIỂM CỦA
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS. VÀ XEM XÉT ĐĨ LÀM CƠ
SỞ ĐỂ PHÂN TÍCH QUY HOẠCH HỆ THỐNG, TRONG CHƯƠNG NÀY TA SẼ
NGIÊN CỨU VIỆC QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ MẠNG UMTS...........................30

Ngồi ra việc tối ưu có thể được thực hiện bằng cách điều khiển
nhiễu dưới dạng anten phù hợp, cấu hình site, sự lựa chọn vị trí
hay đặt nghiêng Anten.....................................................................31
CÔNG NGHỆ 3G ĐANG VÀ SẼ TRỞ THÀNH MỘT CÔNG NGHỆ TƯƠNG LAI,
TẠO RA NHIỀU CƠ HỘI PHÁT TRIỂN CHO NGÀNH VIỄN THÔNG. TRONG BỐI
CẢNH HỘI NHẬP HIỆN NAY CÁC QUỐC GIA ĐANG CHAY ĐUA VỚI CÔNG
NGHỆ MỚI, VIỆC TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ 3G LÀ VẤN ĐỀ CẤP THIẾT.......56
TRONG CHƯƠNG CUỐI CÙNG CỦA ĐỒ ÁN SẼ TRÌNH BÀY VỀ QUY HOẠCH
VÔ TUYẾN UMTS 3G CHO MẠNG VINAPHONE KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ
NẴNG, ĐƯA RA CÁC DỰ BÁO, THÔNG SỐ, SỐ LIỆU CỤ THỂ ĐỂ QUY
HOẠCH MẠNG 3G VINAPHONE CHO KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

TRONG GIAI ĐOẠN 2011-2015........................................................................... 56
3.1.2.1. ĐỊNH HƯỚNG KINH DOANH – THƯƠNG MẠI......................................59
3.1.2.2. MỤC TIÊU PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE..............60
3.1.2.3. KẾ HOẠCH VÀ DỰ ĐỊNH TRIỂN KHAI MẠNG 3G[1]............................61
...........................................................................................................................................................................96
...........................................................................................................................................................................97
Sơ đồ Node B sau khi hoàn thành 2 pha......................................................................................................97


MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG........................................................98

LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay, trên thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng cơng nghệ viễn
thơng đã và đang có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng
tăng của người sử dụng. Trong lĩnh vực thông tin di động, số lượng thuê bao
đã tăng đáng kể và đi kèm với điều đó là yêu cầu về kỹ thuật và chất lượng
phục vụ. Các hệ thống thông tin di động cũ ngày càng bộc lộ nhiều nhược
điểm cần khắc phục, con người cũng ngày càng phát minh ra nhiều kỹ thuật
mới để nâng cấp và hồn thiện dần những hệ thống thơng tin sẵn có. Mỗi hệ
thống thơng tin mới ra đời đều phải thỏa mãn những đòi hỏi thiết yếu đặt ra là
tính kế thừa, sự tiện lợi, tính phổ dụng,...bởi vậy thông tin di động đã trở thành
một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của tất cả các nhà khai thác viễn
thông trên thế giới. Các hệ thống thông tin di động ra đời tạo cho con người
khả năng thông tin mọi lúc, mọi nơi. Phát triển từ hệ thống thông tin di động
tương tự, các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu
chủ yếu là hổ trợ dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ thấp. Hệ thống thông
tin di động động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn
70% thị phần thông ti di động trên toàn cầu hiện nay. Trong tương lai, nhu cầu
các dịch vụ số liệu sẽ ngày càng tăng và có khả năng vượt q nhu cầu thơng
tin thoại. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm đáp ứng các

nhu cầu các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video
streamming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)…
Trong những năm vừa qua, mạng thông tin di động của Việt Nam đã và
đang xây dựng các hệ thống mạng thế hệ 3 để đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ
cũng như đòi hỏi về chất lượng dịch vụ, và mạng thông tin di động UMTS đã
và đang tiếp tục được mở rộng trên tồn quốc có khả năng đáp ứng nhu cầu về
chất lượng và dịch vụ hiện nay.

3


Thật vậy, việc nghiên cứu các kỹ thuật cơ bản để áp dụng quy hoạch
vô tuyến cho mạng 3G là một khâu quan trọng cho việc thiết kế quy hoạch
mạng 3G cho các nhà mạng.
Đồ án “Quy hoạch mạng vô tuyến UMTS 3G và áp dụng triển khai
cho mạng Vinaphone khu vực tp Đà Nẵng” sẽ đáp ứng nhu cầu xây dựng
quy hoạch mạng Vinaphone khu vực TP Đà Nẵng, đưa ra dịch vụ 3G đảm bảo
chất lượng.
Cấu trúc của luận văn gồm: phần mở đầu; chương 1, 2 và 3; phần kết
luận; tài liệu tham khảo; phụ lục.
Nội dung chính của luận văn:
Chương 1: Tổng quan về mạng UMTS
Chương 2: Thiết kế tính tốn quy hoạch mạng vơ tuyến UMTS 3G.
Chương 3: Quy hoạch vô tuyến UMTS 3G mạng VINAPHONE khu
vực Thành phố Đà Nẵng.
Trong quá trình thực hiện, do nội dung đồ án liên quan nhiều đến các
tham số thực tế, các số liệu đang trong quá trình tiến hành thực hiện và chỉnh
sửa nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Vì thế em rất mong nhận được ý
kiến đóng góp của các thầy cơ và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Th.S. Cao Thành Nghĩa

cùng các thầy, cô giáo khoa Điện tử viễn thơng - Đại học Vinh đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành được đồ án này.

4


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Ngày nay, sự phát triển của thị trường viễn thông ngày càng mạnh mẽ
đặc biệt là thông tin di động.Tuy nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng
càng thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ
thống thông tin di động thế hệ cũ.Với số lượng thuê bao di động lớn và dự
đoán sẽ tăng rất nhanh trong vài năm tới, kế hoạch thiết kế và triển khai
mạng thông tin di động 3G nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu về dịch vụ số liệu
tốc độ cao cho người tiêu dùng là vấn đề cấp thiết.Nội dung đồ án tốt nghiệp
bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về mạng UMTS
Chương 2: Thiết kế tính tốn quy hoạch mạng vơ tuyến UMTS 3G.
Chương 3: Quy hoạch vô tuyến UMTS 3G mạng VINAPHONE khu
vực Thành phố Đà Nẵng dựa vào các số liệu thực tế và các thông số cụ thể.

SUMMARY
Nowadays, the development of telecommunications market is more
and more stalwart particularly mobile telecommunications. However,
expanding telecommunication market has also shown more clearly the
limitations of space and bandwidth of the older generation mobile
communication systems. With the great number of mobile subscribers which
is predicted to grow very quickly in the next few years, the design plan and
the implementation of 3G mobile communication networks are imperative in
order to meet the demand timely for high-speed digital data services for
consumers. The content of this graduate project includes:

Chapter 1: Overview of UMTS network
Chapter 2: Design planning calculations 3G UMTS radio networks


Chapter 3: Planning for UMTS 3G wireless network of Vinaphone in
Đa Năng city area based on the facts and the specific parameters.

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1.

Các loại hình phủ sóng phổ biến.....................Error: Reference
source not found

Bảng 2.2.

Các loại loại dịch vụ chính của WCDMA.......................
Reference source not found

Bảng 2.3.

Giá trị độ dự trữ phading chậm thông dụng...................
Reference source not found

Bảng 2.4.

Thông số giả định thông thường phần di động - MS
................................................Error: Reference source not found

Bảng 2.5.

Thông số giả định của Node-B.............Error: Reference source
not found

Bảng 2.6.

Thơng số độ cao anten theo vùng phủ sóng.....................
Reference source not found

Bảng 2.7.

Giá trị K theo cấu hình site............Error: Reference source not
found

Bảng 2.8.

Kết quả tính bán kính tham khảo...................Error: Reference
source not found

Bảng 2.9.

Lưu lượng tham khảo bình quân của một thuê bao
................................................Error: Reference source not found

Bảng 2.10.

Tính lưu lượng hệ thống tham khảo cho 100.000 thuê
bao..........................................Error: Reference source not found

Bảng 2.11.

Tính lưu lượng hệ thống 100.000 thuê bao tham khảo
................................................Error: Reference source not found

Bảng 2.12.

Phân bố Connection của các thuê bao Vinaphone
................................................Error: Reference source not found

Bảng 2.13.

Ví dụ về dung lượng của một RNC.................Error: Reference
source not found


Bảng 3.1.

Kế hoạch triển khai kỹ thuật công nghệ..........................
Reference source not found

Bảng 3.2.

Quy mô mạng lưới 3G trong 15 năm..............Error: Reference
source not found

Bảng 3.3.

Dự kiến diện tích phủ sóng, sớ dân đươ ̣c phủ sóng 3G

của Vinaphone...................... Error: Reference source not found

Bảng 3.4.

Các hệ thống MSC/MSS khu vực III..............Error: Reference
source not found

Bảng 3.5.

Năng lực hiện tại của hệ thống.............Error: Reference source
not found

Bảng 3.6.

Thống kê phát triển thuê bao Vinaphone tại TP Đà
Nẵng.......................................Error: Reference source not found

Bảng 3.7.

Dự báo về phát triển thuê bao Vinaphone tại TP Đà
Nẵng.......................................Error: Reference source not found

Bảng 3.8.

Dự báo phát triển thuê bao mạng Vinaphone Tp Đà
Nẵng.......................................Error: Reference source not found

Bảng 3.9.

Dự kiến loại hình phủ sóng 3G và dịch vụ trên địa bàn

Tp Đà Nẵng...........................Error: Reference source not found

Bảng 3.10.

Dự kiến số lượng Node-B triển khai tại Tp Đà Nẵng
................................................Error: Reference source not found

Bảng 3.11.

Mô hình lưu lượng - Traffic Model của Vinaphone
................................................Error: Reference source not found

8


Bảng 3.12.

Lưu lượng trung bình của một thuê bao trong giờ bận
đường lên...............................Error: Reference source not found

Bảng 3.13. Lưu lượng trung bình của một thuê bao trong giờ bận
đường xuống..........................Error: Reference source not found
Bảng 3.14.

Số lượng thuê bao lớn nhất cho từng cấu hình Node-B
................................................Error: Reference source not found

Bảng 3.15.

Dự kiến số lượng Node-B lắp đặt pha 1..........................

Reference source not found

Bảng 3.16.

Cấu hình của 167 Node-B dự kiến pha 1.........................
Reference source not found

Bảng 3.17.

Cấu hình 212 Node-B dự kiến pha 2...............Error: Reference
source not found


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.

Kết quả tín hiệu sau trải phổ.............Error: Reference source not
found

Hình 1.2.

Các cơng nghệ đa truy nhập..........Error: Reference source not
found

Hình 1.3.

Cấu trúc của UMTS.............Error: Reference source not found

Hình 1.4.

Cấu trúc cell UMTS.............Error: Reference source not found

Hình 1.5.

Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin
di động thế hệ ba..................Error: Reference source not found

Hình 2.1.

Quá trình quy hoạch và triển khai mạng........................
Reference source not found

Hình 2.2.

Quá trình tính bán kính vùng phủ sóng..........................
Reference source not found

Hình 2.3.

Vùng phủ sóng của cell theo các loại dịch vụ khác
nhau.......................................Error: Reference source not found

Hình 2.4.

Ảnh hưởng của SFM đến vùng phủ sóng........................
Reference source not found

Hình 3.1.

Bản đồ các quận huyện thành phố Đà Nẵng...................

Reference source not found

Hình 3.2.

Giao diện chính của chương trình..................Error: Reference
source not found

Hình 3.3.

Giao diện tính tốn suy hao đường truyền.....................
Reference source not found

Hình 3.4.

Kết quả tính suy hao đường truyền................Error: Reference
source not found


Hình 3.5.

Giao diện tính tốn kích thước cell và số node B (đối với
vùng phủ sóng Dense urban)............Error: Reference source not
found

Hình 3.6.

Kết quả tính tốn kích thước cell và số node B (đối với
vùng phủ sóng Dense urban)............Error: Reference source not
found

11


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
3G
BHCA

Third Generation
Busy Hour Call Attempts

Thế hệ 3
Số cuộc gọi trong giờ bận

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm gốc

BPSK
CDMA

Binary Phase Shift Keying
Điều chế pha nhị phân
Code Division Multiple Access Truy nhập phân chia theo mã

CN
EIRP

Core Network

Equivalent Isotropically

Mạng lõi
Công suất đẳng hướng tương

DL
FDD

Radiated Power
Downlink
Frequency Division Duplex

đương
Đường xuống
Phương thức song công phân
chia theo tần số

FDMA

Frequency Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo tần

GGSN

Access
Gateway GPRS Support Node

số
Nút hỗ trợ cổng GPRS

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vơ tuyến gói chung.

GP

Gain Processer

Độ lợi xử lý

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu.

GSM

Global System for Mobile

Hệ thống viễn thơng di động

Telecommunication

tồn cầu

Gateway MSC

Chuyển mạch kết nối với mạng

HLR

Home Location Registor

ngoài
Bộ đăng ký thường trú

HSDPA

High Speed Downlink Packet

Truy nhập gói đường xuống tốc

Access

độ cao

High Speed Uplink Packet

Truy nhập gói lên xuống tốc độ

Access

cao

Handover

Chuyển giao

GMSC

HSUPA
HO


HSPA
Iub

High Speed Packet Access

Iur
IMS

Truy nhập gói tốc độ cao
Giao diện giữa RNC và nút B
Giao diện giữa 2 RNC.

Internet Marketing Solutions

Giải pháp tiếp thị trực tuyến từ

Key Performance Indicator

mạng Internet.
Chỉ số đánh giá thực hiện cơng

LOS

ME

Line of sight
Mobile Equipment

việc.
Tầm nhìn thẳng
Thiết bị di động

MMS

Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

MGW

Media Gateway

Nút cổng của Softswitch

MS

Mobile Station

Trạm di động

MSC

Mobile Service Switching

Trung tâm chuyển mạch dịch vụ

Centre

di động.

MSS

MSC server

Nút chuyển mạch của Softswitch

MAI
QoS
RNC

Multipe Access Interference
Quality of Service
Radio Network Controller

Nhiễu đa truy nhập
Chất lượng dịch vụ
Bộ điều khiển mạng vô tuyến.

RNS

Radio Network subsystem

Phân hệ mạng vô tuyến

RRC

Radio Resoure Control protocol Giao thức điều khiển tài nguyên

KPI

vô tuyến
RRM
SGSN

Radio Resouse Management
Serving GPRS Support Node

Quản lý tài nguyên vô tuyến.
Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SIR

Signal to Interference Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

SFM

Shawdow Fading Margin

Độ dự trữ phading chậm

SMS

Short Messaging Service

Dịch vụ nhắn tin ngắn.

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

SDP

Session Description Protocol

Giao thức mô tả phiên


SDR
TDD

Software Defined Radio
Time Division Duplex

Phương thức song công phân
chia theo thời gian

TDMA

Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

UE

User Equipment

thời gian
Thiết bị người sử dụng

UL

Uplink

Đường lên

UMTS

Universal Mobile

Hệ thống viễn thơng di động

Telecommunication System

tồn cầu.

UMTS Subscriber Identify

Modul nhận dạng thuê bao

Module

UMTS

UTRAN

UMTS Terrestrial Radio

Mạng truy nhập vô tuyến mặt

VLR

Access Network
Visitor Location Registor

đất UMTS
Bộ đăng ký tạm trú

VoIP

Voice Over Internet Protocol

Truyền thoại qua giao thức

USIM

Internet.
VHE
WCDMA

Virtual Home Environment
Wideband Code Division

Môi trường thông tin nhà ảo

Đa truy nhập phân chia theo mã

Multiple Access

băng rộng


Chương 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN UMTS
Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin
liên la ̣c đang phát triển như vũ bão,địi hỏi các hệ thống thơng tin liên lạc nói
chung, các hệ thống viễn thơng nói riêng khơng ngừng phát triển và cải tiến
để đáp ứng nhu cầu đó. Thơng tin di động là một ứng dụng có nhu cầu cấp
thiết và đạt được sự phát triển mạnh mẽ nhất trong những năm gần đây.
1.1. Giới thiệu mạng thông tin di động W-CDMA
W-CDMA là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả
năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập
Internet, hội thảo hình... WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz,
2110 MHz - 2170 MHz. W-CDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu
cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần
rộng thay thế cho TDMA. Trong các công nghệ thông tin di động thế hệ ba
thì W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp
vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ
bit thấp và trung bình.
W-CDMA có các tính năng cơ sở sau:
+ Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz.
+ Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả thơng tin trên một
sóng mang.
+ Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1.
+ Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến.

Nhược điểm chính của W-CDMA là hệ thống không cấp phép trong
băng TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống
nhiễu ở các môi trường làm việc khác nhau.

15


1.2. Nguyên lí WCDMA
1.2.1. Nguyên lý trải phổ CDMA [2]
Theo nguyên lý dung lượng kênh truyền của Shannon được mô tả trong
(1.1), thì dung lượng kênh truyền có thể được tăng lên bằng cách tăng băng
tần kênh truyền.

C = B.log 2 (1 +

S
)
N

(1.1)

Trong đó B là băng thơng (Hz), C là dung lượng kênh (bit/s), S là cơng
suất tín hiệu và N là cơng suất tạp âm.
Vì vậy, với một tỉ số S/N cụ thể, dung lượng tăng lên nếu băng thông sử
dụng để truyền tăng. CDMA là công nghệ thực hiện trải tín hiệu gốc thành tín
hiệu băng rộng trước khi truyền đi. Tỷ số độ rộng băng tần truyền thực với độ
rộng băng tần của thông tin cần truyền được gọi là độ lợi xử lý (GP) hoặc là hệ
số trải phổ.

Gp =

Bt
B
hoặc G p =
Bi
R

(1.2)

Trong đó Bt: là độ rộng băng tần truyền thực tế
Bi: độ rộng băng tần của tín hiệu mang tin
B: là độ rộng băng tần RF
R: là tốc độ thông tin
Mối quan hệ giữa tỷ số S/N và tỷ số Eb/I0 thể hiện trong cơng thức sau:

S Eb × R Eb 1
=
=
×
N I0 × B I0 Gp

(1.3)

Do vậy, với một yêu cầu E b/I0 xác định và độ lợi xử lý càng cao, thì tỷ
số S/N yêu cầu càng thấp. Đối với hệ thống CDMA đầu tiên là CDMA IS-95,
băng thông truyền dẫn là 1,25MHz và về sau trong hệ thống WCDMA, băng
thông truyền khoảng 5MHz.

16