Tài liệu Báo cáo thực tập nghiên cứu thiết kế mạng gsm trong thực tế tại công ty tnhh teleq

  • Số trang: 61 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 97 |
  • Lượt tải: 0
quangtran

Đã đăng 3721 tài liệu

Mô tả:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________ B OC O THỰC TẬP TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ CHÍNH QUY NIÊN KHÓA: 2010-2015 Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠNG GSM TRONG THỰC TẾ TẠI CÔNG TY TNHH TELEQ Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Giáo viên hƣớng dẫn: NGUYỄN QUANG ĐỨC N102101015 Đ10CQVT01-N VÕ NGUYỄN QUỐC BẢO TP.HCM – Tháng 7/2014 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VIỄN THÔNG II _____________ B OC O THỰC TẬP TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ CHÍNH QUY NIÊN KHÓA: 2010-2015 Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠNG GSM TRONG THỰC TẾ TẠI CÔNG TY TNHH TELEQ Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Giáo viên hƣớng dẫn: NGUYỄN QUANG ĐỨC N102101015 Đ10CQVT01-N VÕ NGUYỄN QUỐC BẢO TP.HCM – Tháng 7/2014 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ..............................................................................................................1 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY .......................................................................... 2 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................................. 2 1.2. CÁC LĨNH VỰC HOẠT ĐỘNG ............................................................................. 2 1.3. SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG .............................................................................................. 3 1.4. ĐỐI TÁC .................................................................................................................. 4 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM ......................... 5 2.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU ................................................ 5 2.2. Giao diện vô tuyến .................................................................................................... 5 2.3. Mã hóa âm thanh ...................................................................................................... 5 2.4. Lịch sử ...................................................................................................................... 6 2.5. Cấu trúc mạng GSM ................................................................................................. 7 2.5.1. Chức năng của BSC:........................................................................................... 8 2.5.2. Chức năng của BTS: ........................................................................................... 8 2.6. Modul nhận dạng thuê bao (Subscriber identity module) ........................................ 8 CHƢƠNG III: DUNG LƢỢNG KÊNH (Channel Dimensioning) ..................................... 9 3.1. Giới thiệu .................................................................................................................. 9 3.2. Tính toán dung lƣợng kênh lƣu lƣợng .................................................................... 10 3.3. Điều khiển dung lƣợng kênh .................................................................................. 10 3.3.1. Cấp độ dịch vụ (GoS) của SDCCH .................................................................. 11 3.3.2. Sự phân bố của kênh SDCCH .......................................................................... 12 3.3.2.1. Sự phân bố SDCCH .................................................................................. 13 3.3.2.2. Thông số SDCCH ngoài thực tế ................................................................ 13 CHƢƠNG IV: QUY HOẠCH TẦN SỐ (Practical frequency Planning) ........................ 14 4.1. QUY HOẠCH CELL ................................................................................................. 14 4.2. TÁI SỬ DỤNG TẦN SỐ VÀ QUY HOẠCH TẦN SỐ. ........................................... 14 4.2.1. Tái sử dụng tần số ............................................................................................. 14 4.2.2. Các mẫu tái sử dụng tần số trong GSM ............................................................ 15 CHƢƠNG V: THÊM MỘT TRẠM MỚI (Integrating new sites) ................................... 16 5.1. VỊ TRÍ BAN ĐẦU. ................................................................................................ 16 5.2. CẤU HÌNH TRẠM MỚI. ...................................................................................... 17 5.2.1. Số lƣợng kênh ................................................................................................... 17 5.2.2. Phân bố kênh đƣợc yêu cầu .............................................................................. 17 5.2.3. Phân tập. ........................................................................................................... 18 5.2.4. Sectơ hóa .......................................................................................................... 18 5.2.5. Sự ảnh hƣởng tới những trạm lân cận .............................................................. 19 CHƢƠNG VI: MẠNG GSM 1800 VÀ BĂNG TẦN KÉP ................................................ 21 6.1. GIỚI THIỆU MẠNG GSM: ................................................................................... 21 6.2. SỰ PHÁT TRIỂN MẠNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG BĂNG TẦN 1800 ......... 22 6.3. CÁC VẤN ĐỀ LAN TRUYỀN ............................................................................. 24 6.3.1. Vấn đề lan truyền trong GSM 1800 ................................................................. 24 6.3.2. Xem xét về anten .............................................................................................. 25 6.3.3. Sử dụng anten kép ........................................................................................... 25 6.3.4. Mạng băng tần kép ........................................................................................... 26 THIẾT BỊ CẦM TAY VÀ VẤN ĐỀ VỀ BSS ....................................................... 26 6.4. 6.4.1. Thiết bị cầm tay ................................................................................................ 26 6.4.2. Vấn đề về BSS .................................................................................................. 26 CHƢƠNG VII: NHẢY TẦN (Frequency Hopping).......................................................... 28 7.1. NGUYÊN TẮC CỦA NHẢY TẦN ....................................................................... 28 7.2. GIẢM NHIỄU ........................................................................................................ 29 7.3. GIẢM ẢNH HƢỞNG ĐA ĐƢỜNG ...................................................................... 29 7.4. COHERENCE BANDWIDTH .............................................................................. 30 7.5. VÍ DỤ VỀ CẤU HÌNH NHẢY TẦN ..................................................................... 31 7.6. CÁCH THỨC VÀ PHƢƠNG PHÁP NHẢY TẦN ............................................... 31 7.6.1. Cách thức nhảy tần ........................................................................................... 31 7.6.1.1. Nhảy tần theo chu kỳ................................................................................. 31 7.6.1.2. Nhảy tần theo ngẫu nhiên .......................................................................... 32 7.6.1.3. Lựa chọn kiểu nhảy tần ............................................................................. 32 Phƣơng pháp nhảy tần .......................................................................................... 32 7.6.2. 7.6.2.1. Nhảy tần Baseband .................................................................................... 32 7.6.2.2. Nhảy tần tổng hợp ..................................................................................... 33 7.6.2.3. Lựa chọn phƣơng pháp nhảy tần ............................................................... 33 7.6.2.3.1. Cấu hình luân phiên ............................................................................. 34 7.6.2.3.2. Nhảy tần theo trình tự .......................................................................... 34 7.6.2.3.3. Trạm nhảy tần theo trình tự ................................................................. 34 7.6.2.3.4. Các kiểu nhảy tần. ................................................................................ 35 CHƢƠNG VIII: QUY HOẠCH GPRS (GPRS Planning)................................................ 37 8.1. GIỚI THIỆU ........................................................................................................... 37 8.2. CHƢƠNG TRÌNH MÃ HÓA KÊNH (CHANNEL CODING SCHEMES - CCS)37 8.3. MẢNG TỐC ĐỘ DỮ LIỆU ................................................................................... 38 8.4. QUY HOẠCH MẠNG GPRS ................................................................................ 38 8.4.1. Mạng lƣới cố định ............................................................................................ 38 8.4.2. Môi trƣờng không khí cho quy hoạch GPRS ................................................... 39 8.4.3. Đo lƣu lƣợng GPRS và quy hoạch dung lƣợng ................................................ 39 CHƢƠNG IX: MÔ PHỎNG DÙNG PHẦN MỀM ATOLL ............................................ 40 9.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM .............................................................................. 40 9.1.1 Nét nổi bật của Atoll ......................................................................................... 40 9.1.1.1. Đặc tính thiết kế mạng tiên tiến ................................................................ 40 9.1.1.2. Tích hợp các công cụ tối ƣu ...................................................................... 40 9.1.1.3. Kiến trúc mở và linh động......................................................................... 40 9.1.1.4. Đặc tính bản đồ số tiên tiến ....................................................................... 40 9.1.1.5. Thực hiện phân phối các phép tính toán ................................................... 41 9.1.2 Những tính năng đƣợc giới thiệu Atoll ............................................................ 41 9.2 HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG ......................................................................................... 41 9.2.1 Khởi động atoll và tạo Project ................................................................................ 41 9.2.2 Thiết lập các thông số và mô phỏng ....................................................................... 42 9.2.3 Import bản đồ số ..................................................................................................... 43 9.2.4 Thiết lập dữ liệu mạng thực tế. ............................................................................... 43 9.2.5 Chạy mô phỏng vùng phủ....................................................................................... 45 9.3 MÔ PHỎNG ............................................................................................................... 46 MỤC LỤC BẢNG VÀ HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ hoạt động của công ty TNHH TELEQ Hình 1.2 Biểu tƣợng của các đối tác của công ty TELEQ Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc của mạng GSM Hình 3.1 Cấp độ dịch vụ (GoS) của SDCCH Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc đa khung kết hợp Hình 4.1 tái sử dụng tần số trong GSM Hình 5.1 Vùng dự định quy hoạch tần số Hình 5.2 Các cell phân bố trên vùng đó Hình 5.3 Lớp micro cell Hình 5.4 Tilt điện và tilt cơ Hình 5.5 Vùng phủ của tilt cơ và tilt điện Hình 6.1 Chi tiết về sự sử dụng trong băng tần 1800 Hình 6.2 Chi tiết về sự sử dụng trong băng tần 900 Hình 6.3 Sự phát triển của mạng GSM Hình 6.4 Doanh thu đạt đƣợc Hình 6.5 Vùng phủ của hai bằng tần GSM 900 và 1800 Hình 6.6 Sơ đồ anten kép Hình 7.1 Biểu đồ thể sự tƣơng quan giữa xác suất lỗi và Eb/No Hình 7.2 Lan truyền đa đƣờng Hình 7.3 Coherent Bandwidth Hình 7.4 Phân bố tần số trên khe thời gian Hình 7.5 Cấu trúc TRX với anten – lọc kết hợp Hình 7.6 Cấu trúc TRX và anten – lai kết hợp Hình 7.7 Sự dịch chuyển đổi tần số Hình 7.8: Trình tự khác nhau cho 4 tần số Hình 7.9 Hiệu số khác nhau cho cùng một chuỗi Hình 8.1 Biểu đồ thể hiện sự tƣơng quan giữa thông lƣợng và C/I Hình 9.1 Giao diện phần mềm atoll Hình 9.2 Vùng phủ của các cell Hình 9.3 Vùng chồng lấn của các cell Hình 9.4 Vùng mức độ công suất của các cell Bảng 3.1 Bảng Erlang B Bảng 3.2 Hoạt động chính trên SDCCH và thời gian giữ trung bình Bảng 4.1 Bảng phân phối tần số trên 3 trạm 9 cell Bảng 5.1 So sánh hai anten vô hƣớng và có hƣớng Bảng 6.1 Dãi tần và băng thông của mạng GSM Bảng 9.1 Bảng diện tích vùng phủ của các cell Bảng 9.2 Bảng diện tích mức độ công suất của các cell Bảng 9.3 Bảng diện tích mức độ công suất của các cell LỜI MỞ ĐẦU LỜI MỞ ĐẦU Nhƣ chúng ta đã biết ngày nay xã hội ngày càng phát triển và hiện đại hóa, nhu cầu trao đổi thông tin từ xa đã đem lại rất nhiêu tiện ích về thời gian cũng nhƣ tính năng động sáng tạo của con ngƣời nhằm đảm bảo hoàn thành công việc một cách tốt nhất và nhanh nhất. Để phục vụ cho nhu cầu trao đổi thông tin con ngƣời đã mở rộng mạng lƣới vô tuyến tới nhiều nơi từ thành thị tới nông thôn. Trong hệ thống truyền thông vô tuyến BTS đóng vai trò hết sức quan trọng, trạm thu phát BTS là một phần của thiết bị tạo điều kiện giao tiếp không dây giữa ngƣời dùng (UE) với mạng lƣới thông tin di động. Việc thiết kế các trạm BTS yêu cầu đòi hỏi nhiều kinh nghiệm, kiến thức lẫn thời gian. Ngoài ra theo thời gian có nhiều sự thay đổi về không gian và thời gian. Dẫn đến chất lƣợng không còn nhƣ lúc trƣớc ban đầu nữa nên cần có sự tối ƣu thƣờng xuyên nhằm đảm bảo chất lƣợng. Trong đợt thực tập lần này đƣợc tiếp cận và đƣợc làm việc cùng với anh em trong công ty TELEQ, đƣợc sự giúp đỡ và hƣớng dẫn của các đàn anh đi trƣớc và đã học hỏi đƣơc một ít kinh nghiệm thực tiễn và sử dụng phần mềm mô phỏng Atoll. Bài báo cáo này là những gì em rút ra sau quá trình thực tập. Để hoàn thành bài báo cáo này em dã tham khảo tài liệu về GSM và các dự án của các anh đi trƣớc đã làm cùng với sự giúp đỡ của anh em trong bộ phận kỹ thuật của công ty TELEQ. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 1 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TELEQ CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG Công ty Trách nhiệm hữu hạn sản xuất thiết bị viễn thông (Telecommunication Equipment - TELEQ ) có địa chỉ là tầng 8, tòa nhà WASECO, số 10, Phổ Quang, quận Tân Bình, Tp. Hồ Chí Minh đƣợc thành lập từ năm 1995 bởi hai thành viên là Tập đoàn Bƣu Chính Viễn Thông Việt Nam (VNPT) và Tập đoàn viễn thông Siemens AG của Cộng hòa liên bang Đức, hình thức của công ty là Công ty Liên doanh đề sản xuất thiết bị chuyển mạch kỹ thuật số hiện đại cung cấp cho mạng lƣới Viễn thông Việt Nam và xuất khẩu, ngoài ra còn cung cấp các dịch vụ về viễn thông kỹ thuật cao cho tập đoàn Bƣu chính viễn thông và đối tác Siemens. Để duy trì thành tựu đã thu đƣợc trong giai đoạn Liên doanh và tiếp tục phát triển công ty trong giai đoạn mới, Công ty TELEQ đã thay đổi mô hình hoạt động, mở thêm lĩnh vực hoạt động kinh doanh. Hiện nay TELEQ là công ty Trách nhiệm hữu hạn hai thành viên của Tập đoàn VNPT và Công ty Cổ phần công nghệ công nghiệp bƣu chính viễn thông (VNPT Technology). 1.2. C C LĨNH VỰC HOẠT ĐỘNG Trên cở sở định hƣớng phát triển chiến lƣợc của công ty VNPT Technology tập trung phát triển theo các lĩnh vực vực chính sau: Cung cấp các giải pháp, thiết bị, dịch vụ kỹ thuật để triển khai dự án, tối ƣu hóa chất lƣợng mạng viễn thông và CNTT cho ngành viễn thông và các đơn vị khác nhƣ ngành giao thông vận tải, công nghiệp dầu khí, y tế, giáo dục, xây dựng và ngân hàng, Kế thừa một cơ sở hạ tầng hiện đại và kinh nghiệm sản xuất trong thời kỳ liên doanh với tập đoàn Siemens – một tập đoàn có trình độ công nghệ viễn thông hàng đầu thế giới, chúng tôi tiếp tục đầu tƣ mới dây chuyền sản xuất, đào tạo nguồn lực để tiếp tục sản xuất dòng sản phẩm đầu cuối sử dụng trong mạng viễn thông và mạng lƣới truyền hình, Ngoài lĩnh vực viễn thông với định hƣớng của công ty mẹ VNPT Technology, trong tƣơng lai chúng tôi sẽ tham gia sản xuất các thiết bị điện tử dân dụng, cung cấp giải pháp và trang thiết bị sử dụng nguồn năng lƣợng xanh nhƣ Pin mặt trời, năng lƣợng gió, ... SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 2 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TELEQ 1.3. SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG Hình 1.1: Sơ đồ hoạt động của công ty TNHH TELEQ SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 3 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TELEQ 1.4. ĐỐI T C Alcatel Lucent Texac Instrucments Broadcom Huawei Mitsubishi Hitachi Toshiba Ocom Communications Nokia Siemens Networks Hình 1.2: Biểu tƣợng của các đối tác của công ty TELEQ SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 4 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN ĐI ĐỘNG GSM CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 2.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Anh: Global System for Mobile Communications; tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile; viết tắt: GSM) là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di động. Dịch vụ GSM đƣợc sử dụng bởi hơn 2 tỷ ngƣời trên 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng đƣợc nhiều nơi trên thế giới. GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế giới, cho phép ngƣời sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lƣợng cuộc gọi. Nó đƣợc xem nhƣ là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (second generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó đƣợc phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lƣợng cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều ngƣời cung ứng. GSM cho phép nhà điều hành mạng có thể sẵn sàng dịch vụ ở khắp nơi, vì thế ngƣời sử dụng có thể sử dụng điện 2.2. Giao diện vô tuyến GSM là mạng điện thoại di động thiết kế gồm nhiều cell (cell) do đó các máy điện thoại di động kết nối với mạng bằng cách tìm kiếm các cell gần nó nhất. Các mạng di động GSM hoạt động trên 4 băng tần. Hầu hết thì hoạt động ở băng 900 MHz và 1800 MHz. Vài nƣớc ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850 MHz và 1900 MHz do băng 900 MHz và 1800 MHz ở nơi này đã bị sử dụng trƣớc. Và cực kỳ hiếm có mạng nào sử dụng tần số 400 MHz hay 450 MHz chỉ có ở Scandinavia sử dụng do các băng tần khác đã bị cấp phát cho việc khác. Các mạng sử dụng băng tần 900 MHz thì đƣờng lên (từ thuê bao di động đến trạm truyền dẫn uplink) sử dụng tần số trong dải 890–915 MHz và đƣờng xuống downlink sử dụng tần số trong dải 935–960 MHz. Và chia các băng tần này thành 124 kênh với độ rộng băng thông 25 MHz, mỗi kênh cách nhau 1 khoảng 200 kHz. Khoảng cách song công (đƣờng lên & xuống cho 1 thuê bao) là 45 MHz. Ở một số nƣớc, băng tần chuẩn GSM900 đƣợc mở rộng thành E-GSM, nhằm đạt đƣợc dải tần rộng hơn. E-GSM dùng 880–915 MHz cho đƣờng lên và 925– 960 MHz cho đƣờng xuống. Nhƣ vậy, đã thêm đƣợc 50 kênh (đánh số 975 đến 1023 và 0) so với băng GSM-900 ban đầu. E-GSM cũng sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (time division multiplexing), cho phép truyền 8 kênh thoại toàn tốc hay 16 kênh thoại bán tốc trên 1 kênh vô tuyến. Có 8 khe thời gian gộp lại gọi là một khung TDMA. Các kênh bán tốc sử dụng các khung luân phiên trong cùng khe thời gian. Tốc độ truyền dữ liệu cho cả 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu kỳ của một khung là 4.615 m. Công suất phát của máy điện thoại đƣợc giới hạn tối đa là 2 watt đối với băng GSM 850/900 MHz và tối đa là 1 watt đối với băng GSM 1800/1900 MHz. 2.3. Mã hóa âm thanh SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 5 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN ĐI ĐỘNG GSM GSM sử dụng khá nhiều kiểu mã hóa thoại để nén tần số audio 3,1 kHz vào trong khoảng 6.5 and 13 kbit/s. Ban đầu, có 2 kiểu mã hoá là bán tốc (haft rate -5.6 kbps) và toàn tốc (Full Rate -13 kbit/s)). Để nén họ sử dụng hệ thống có tên là mã hóa dự đoán tuyến tính (linear predictive coding - LPC). GSM đƣợc cải tiến hơn vào năm 1997 với mã hóa EFR (mã hóa toàn tốc cải tiến -Enhanced Full Rate), kênh toàn tốc nén còn 12.2 kbit/s. Sau đó, với sự phát triển của UMTS, EFR đƣợc tham số lại bởi kiểu mã hóa biến tốc, đƣợc gọi là AMRNarrowband. Có tất cả bốn kích thƣớc cell site trong mạng GSM đó là macro, micro, pico và umbrella. Vùng phủ sóng của mỗi cell phụ thuộc nhiều vào môi trƣờng. Macro cell đƣợc lắp trên cột cao hoặc trên các toà nhà cao tầng, micro cell lại đƣợc lắp ở các khu thành thị, khu dân cƣ, pico cell thì tầm phủ sóng chỉ khoảng vài chục mét trở lại nó thƣờng đƣợc lắp để tiếp sóng trong nhà. Umbrella lắp bổ sung vào các vùng bị che khuất hay các vùng trống giữa các cell. Bán kính phủ sóng của một cell tuỳ thuộc vào độ cao của anten, độ lợi anten thƣờng thì nó có thể từ vài trăm mét tới vài chục km. Trong thực tế thì khả năng phủ sóng xa nhất của một trạm GSM là 35 km (22 dặm). Một số khu vực trong nhà mà các anten ngoài trời không thề phủ sóng tới nhƣ nhà ga, sân bay, siêu thị... thì ngƣời ta sẽ dùng các trạm pico để chuyển tiếp sóng từ các anten ngoài trời vào. 2.4. Lịch sử Vào đầu thập niên 1980 tại châu Âu ngƣời ta phát triển một mạng điện thoại di động chỉ sử dụng trong một vài khu vực. Sau đó vào năm 1982 nó đƣợc chuẩn hoá bởi CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn Châu Âu. Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM đƣợc xây dựng và đƣa vào sử dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan. Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn vá phát triển mạng GSM đƣợc chuyển cho viện viễn thông châu Âu (European Telecommunications Standards Institute - ETSI), và các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của công nghệ GSM đƣợc công bố vào năm 1990. Vào cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 6 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN ĐI ĐỘNG GSM 2.5. Cấu trúc mạng GSM Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc của mạng GSM Một mạng GSM để cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hang cho nên nó khá phức tạp vì vậy sau đây sẽ chia ra thành các phần nhƣ sau: chia theo phân hệ: - Phân hệ chuyển mạch NSS: Network switching SubSystem - Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS: Radio SubSystem - Phân hệ vận hành và bảo dƣỡng OMS: Operation and Maintenance SubSystem  BSS Base Station Subsystem= TRAU + BSC + BTS + TRAU: bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ + BSC: bộ điều khiển trạm gốc + BTS: trạm thu phát gốc  MS: chính là những chiếc di động gồm: ME và SIM + ME Mobile Equipment: phần cứng và phần mềm + SIM: lƣu trữ các thông tin về thuê bao và mật mã / giải mật mã. BSS nối với NSS thông qua luồng PCM cơ sở 2 Mbps  Mạng và hệ thống chuyển mạch Network and Switching Subsystem (phần này gần giống với mạng điện thoại cố định). Đôi khi ngƣời ta còn gọi nó là mạng lõi (core network).  Phần mạng GPRS (GPRS care network) Phần này là một phần lắp thêm để cung cấp dịch vụ truy cập Internet. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 7 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN ĐI ĐỘNG GSM  Và một số phần khác phục vụ việc cung cấp các dịch vụ cho mạng GSM nhƣ gọi, hay nhắn tin SMS...  Máy điện thoại - Mobile Equipment  Thẻ SIM (Subscriber identity module) 2.5.1. Chức năng của BSC: - Điều khiển một số trạm BTS xử lý các bản tin báo hiệu. - Khởi tạo kết nối. - Điều khiển chuyển giao: Intra & Inter BTS HO. - Kết nối đến các MSC, BTS và OMC. 2.5.2. Chức năng của BTS: - Thu phát vô tuyến - Ánh xạ kênh logic vào kênh vật lý - Mã hóa và giải mã - Mật mã / giải mật mã - Điều chế / giải điều chế. 2.6. Modul nhận dạng thuê bao (Subscriber identity module) Một bộ phận quan trọng của mạng GSM là modul nhận dạng thuê bao, còn đƣợc gọi là thẻ SIM. SIM là 1 thẻ nhỏ, đƣợc gắn vào máy di động, để lƣu thông tin thuê bao và danh bạ điện thoại. Các thông tin trên thẻ SIM vẫn đƣợc lƣu giữ khi đổi máy điện thoại. Ngƣời dùng cũng có thể thay đổi nhà cung cấp khác, nếu đổi thẻ SIM. Một số rất ít nhà cung cấp dịch vụ mạng ngăn cản điều này bởi việc chỉ cho phép 1 máy dùng 1 SIM hay dùng SIM khác, nhƣng do họ sản xuất, đƣợc gọi là tình trạng Khóa SIM. Ở Australia, Bắc Mỹ và Châu Âu, một số nhà khai thác mạng viễn thông tiến hành khóa máy di động họ bán. Lý do là giá của các máy này đƣợc những nhà cung cấp đó tài trợ, và họ không muốn ngƣời dùng mua máy đó để xài cho hãng khác. Ngƣời dùng cũng có thể liên hệ với nhà sản xuất để đăng ký gỡ bỏ khóa máy. Số đƣợc khóa theo máy di động là số Nhận dạng máy di động quốc tế IMEI (International Mobile Equipment Identity), chứ không phải số thuê bao. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 8 CHƢƠNG IV: QUY HOẠCH TẦN SỐ (Practical frequency Planning) CHƢƠNG III: DUNG LƢỢNG KÊNH (Channel Dimensioning) 3.1. Giới thiệu Dung lƣợng của hệ thống cell (cell) bị giới hạn bởi phổ tần vô tuyến. Khái niệm về lƣu lƣợng cho phép nhiều thuê bao có thể chia sẽ các kênh trong một cell khi có yêu cầu phục vụ. Trong hệ thống vô tuyến, mỗi thuê bao sẽ đƣợc phát trong một kênh nào đó, nếu tất cả các kênh đã đƣợc sử dụng hết thì thuê bao đó bị từ chối truy xuất vào mạng. Để xác định dung lƣợng kênh ngƣời ta sẽ có khái niệm về cấp bậc dịch vụ (Grade of service) hay GoS. Nguyên lý cơ bản này đƣợc phát triển bởi Erlang và ngày nay đơn vị đo lƣờng lƣu lƣợng mang tên ông. Erlang đƣợc tính bằng tỷ số giữa thời gian chiếm dụng trên thời gian quan sát trên một kênh nào đó và một thuê bao chiếm dụng một kênh trong 1 giờ thì sẻ bằng 1 Erlang. Cấp bậc dịch vụ (GoS) là phần trăm các cuộc gọi bị ứ nghẽn có thể cho phép. Bảng 3.1: Bảng Erlang B Nhìn vào bảng ta sẻ thấy mối quan hệ giữa số kênh, lƣu lƣợng và cấp bậc dịch vụ GoS. Lƣu lƣợng phục vụ phụ thuộc vào số kênh và tăng nhanh khi dƣới 30. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 9 CHƢƠNG IV: QUY HOẠCH TẦN SỐ (Practical frequency Planning) 3.2. Tính toán dung lƣợng kênh lƣu lƣợng Trong dung lƣợng kênh GSM, số kênh nó liên quan mật thiết với số tần số sử dụng, mỗi tần số sẻ có 8 khe thời gian (timeslots) và có một số kênh đƣợc sử dụng cho báo hiệu. Giờ ta tính toán dụng lƣợng của 1 cell với các thông số. Thời gian trung bình của 1 cuộc gọi là 90 giây. GoS = 1% Sử dụng 4 tần số 3 khe thời gian sử dụng cho báo hiệu Hỏi có bao nhiêu thuê bao đƣợc hổ trợ? Để tính toán bài này ta cần phải sử dụng bảng Erlang, nó rất là quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề liên quan tới dung lƣợng của kênh. Ta biết 1 Erlang chính là 1 thuê bao gọi trong 1 giờ vậy 90 giây ta sẻ có 25mE. Số kênh TCH = ( tần số x 8 khe thời gian ) – kênh báo hiệu = 4 x 8 – 3 = 29 kênh Sử dụng bảng Erlang B với GoS = 0.01 và 29 kênh. Ta tra đƣợc 19.487E Ta có tổng là 19487 mE và 1 thuê bao có 25mE. Vậy số thuê bao đƣợc hổ trợ là 19487/25=779 thuê bao Ta có thể coi cấp bậc dịch vụ là xác suất chặn cuộc gọi. Nếu coi A là lƣu lƣợng phục vụ thì Lƣu lƣợng bị chặn = AxGoS Và lƣu lƣợng đƣợc truyền là = Ax(1-GôS) Ta sử dụng lại ví dụ ở trên với A = 19487mE, GooS = 0.01, n = 29 kênh Ta tính đƣợc lƣu lƣợng đƣợc truyền = Ax(1 - GoS) = 19.487x(1-0.01) = 19.292 (E) Vậy hiệu suất sử dụng kênh là 19.292/29=0.665 = 66.5% Việc tính toán dụng lƣợng kênh rất là cần thiết cho việc thiết kế tránh gây nghẽn cho BTS, làm tăng hiệu suất sử dụng cân bằng lợi ích giữa dịch vụ và kinh tế. 3.3. Điều khiển dung lƣợng kênh Cho đến nay chỉ yêu cầu dung lƣợng kênh lƣu lƣợng đã đƣợc ƣớc tính với con số tùy ý cung cấp kênh báo báo hiệu. Có một vài yêu cầu cho kênh báo hiệu mà chúng ta phải cho phép, các yêu cầu cao nhất là kênh SDCCH (A Standalone Dedicated Control Channel). Đây là một loại hình khác của kênh dành riêng (ngoại trừ TCH) nó đƣợc phân phối tới các MS. Nó thƣờng đƣợc sử dụng cho việc thiết lập cuộc gọi cũng nhƣ một số mục đích khác. Điều này có nghĩa nó là một cổng gateway đến kênh TCH và nếu dung lƣợng không đáp ứng đƣợc, chúng ta sẻ có nhiều cuộc gọi bị chặn (blocked) vì thiếu kênh SDCCH dù cho kênh TCH vẫn còn dung lƣợng. Khối kênh điều khiển dành riêng đứng một mình (SDCCH) đƣợc sử dụng dành riêng cho báo hiệu tới một MS. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 10 CHƢƠNG IV: QUY HOẠCH TẦN SỐ (Practical frequency Planning) SDCCH là báo hiệu giữa MS và BTS khi không có kênh TCH nào bật. Hoạt động chính trên SDCCH và thời gian giữ trung bình đƣợc chỉ ra trong bảng đây: Hoạt động của SDCCH Thời gian giữ trung bình (s) Thiết lập cuộc gọi 2.5 Cập nhập vị trí (tự động) 3.5 Cập nhập vị trí (định kỳ) 3.5 Kết nối IMSI 3.5 Giải phóng IMSI 3.0 Bản tin SMS 6.5 Dịch vụ phụ 2.5 Bảng 3.2: Hoạt động chính trên SDCCH và thời gian giữ trung bình 3.3.1. Cấp độ dịch vụ (GoS) của SDCCH Một phần chức năng chính của SDCCH là báo hiệu thiết lập cuộc gọi. Từ khi kết nối đến một kênh TCH thông qua SDCCH, cấp độ dịch vụ phải tốt một cách đáng kể hơn so với kênh TCH khoảng 2 đến 4 lần. Ví dụ nếu GooS của TCH là 2% thì GôS của SDCCH chỉ bằng 0.5% đến 1%. Hình 3.1: Cấp độ dịch vụ (GoS) của SDCCH 5mE trên mỗi thuê bao là một giá trị tốt cho kênh SDCCH, giống nhƣ chúng ta có 25mE trên mỗi thuê bao cho dung lƣợng TCH. Giờ ta có một ví dụ về SDCCH Có 1 cell đƣợc yêu cầu phục vụ 500 thuê bao GOS của SDCCH đƣợc thiết lập là 0.5%. Lƣu lƣợng SDCCH của mỗi thuê bao trong 1 giờ bằng 5mE. Hỏi có bao nhiêu khối đƣợc yêu cầu cho kênh SDCCH? SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 11 CHƢƠNG IV: QUY HOẠCH TẦN SỐ (Practical frequency Planning) Một thuê bao có 5mE vậy 500 thuê bao sẻ có 5x500=2500mE=2.5E Từ bảng Erlang với GOS = 0.5% ta tra đƣợc 8 khối. Một kênh SDCCH không chỉ đơn giản phân bố đến một khe thời gian nhƣ một TCH, nhƣng với một tập hợp các trƣờng hợp của khe thời gian trong cấu trúc đa khung. Có nhiều cách khác nhau của phân bố SDCCH sử dụng đa khung kết hợp hoặc không kết hợp. 3.3.2. Sự phân bố của kênh SDCCH Khối SDCCH đƣợc phân bố trên cấu trúc đá khung điều khiển kênh nằm trong một nhóm của 4 (SDCCH/4) hoặc 8 (SDCCH/8). Mỗi khối SDCCH bao gồm 4 khe thời gian và một bản tin SDCCH SDCCH/4 đƣợc kết hợp với kênh điều khiển khác trong khe thời gian số 0. Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc đa khung kết hợp. Mỗi khối SDCCH có thể đƣợc thay thế bởi CBCH (cell broadcast) nếu đƣợc yêu cầu. Cấu trúc đa khung SDCCH không kết hợp SDCCH/8 đƣợc phân bố trên khung không kết hợp dƣới đây: Hình 3.4: Sơ đồ cấu trúc đa khung frames không kết hợp. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 12 CHƢƠNG IV: QUY HOẠCH TẦN SỐ (Practical frequency Planning) 3.3.2.1. Sự phân bố SDCCH Phụ thuộc vào dung lƣợng SDCCH đƣợc yêu cầu, kênh SDCCH đƣợc phân bố trong khối của 4 hoặc 8, nhƣ dƣới đây: 4 kênh SDCCH/4 8 kênh SDCCH/8 12 kênh SDCCH/4 + SDCCH/8 16 kênh SDCCH/8 + SDCCH/8 20 kênh SDCCH/4 + SDCCH/8 + SDCCH/8 Chỉ có khối 4 kênh đƣợc phân bố kể từ khi đa khung kết hợp đƣợc sử dụng bởi SDCCH/4 là trên BCCH. CBCH (quảng bá cell) sẻ giảm số kênh SDCCH đi 1 nếu nó đƣợc sử dụng. Tổng số kênh lƣu lƣợng SDCCH sẻ đƣợc cung cấp phụ thuộc vào vị trí của cell, các hoạt động khác của SDCCH nhƣ cập nhập vị trí sẻ chỉ xảy ra ở các cell nhất định dung lƣợng SDCCH thực tiễn 3.3.2.2. Thông số SDCCH ngoài thực tế Những vị trí nhất định lớn hơn của SDCCH sẻ đƣợc yêu cầu phân bố cụ thể. Những cell ở viền giữa vùng vị trí nơi mà việc cập nhập vị trí sẻ xảy ra thƣờng xuyên. Hình 3.5: Vùng ranh giới của khu vực các cell Việc hành khách thƣờng xuyên di chuyển với số lƣợng lớn sẻ gây nhiều áp lực lên trên SDCCH cho việc cập nhập vị trí. Cập nhập vị trí có thể kéo dài cho các thuê bao chuyển vùng quốc tế. SVTH: NGUYỄN QUANG ĐỨC LỚP:Đ10CQVT01-N Trang 13
- Xem thêm -