Tài liệu Nghiên cứu công nghệ 4g và triển khai 4g cho vnpt hòa bình

  • Số trang: 27 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 149 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34345 tài liệu

Mô tả:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 4G VÀ TRIỂN KHAI 4G CHO VNPT HÒA BÌNH Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ XUÂN CÔNG 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 1 MỞ ĐẦU Trước sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của các dịch vụ số liệu, trước xu hướng tích hợp và IP hoá đã đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghiệp Viễn thông di động. Mạng thông tin di động thế hệ ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ trước đó. Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền dữ liệu vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn, khi đưa một dịch vụ mới vào mạng sẽ gặp rất nhiều vấn đề do tốc độ mạng thấp, tài nguyên băng tần ít,… Trong bối cảnh đó người ta đã chuyển hướng sang nghiên cứu hệ thống thông tin di động mới có tên gọi là 4G. Sự ra đời của hệ thống này mở ra khả năng tích hợp tất cả các dịch vụ, cung cấp băng thông rộng, dung lượng lớn, truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, cung cấp cho người sử dụng những hình ảnh video màu chất lượng cao, các trò chơi đồ hoạ 3D linh hoạt, các dich vụ âm thanh số. Việc phát triển công nghệ giao thức đầu cuối dung lượng lớn, các dich vụ gói dữ liệu tốc độ cao, công nghệ dựa trên nền tảng phần mềm công cộng mang đến các chương trình ứng dụng chất lượng cao trên nền các mạng di động. Hiện nay thị trường di động Việt Nam có số thuê bao không ngừng tăng, nhu cầu về việc sử dụng các dịch vụ và các dịch vụ đa phương tiện ngày càng cao và càng đòi hỏi cao hơn trong tương lai. Do đó việc nghiên cứu một công nghệ mới để đáp ứng các nhu cầu thị trường trong tương lai là rất cần thiết. Với cơ sở lý thuyết trên để ứng dụng thực tế triển khai cho Viễn thông Hòa Bình. Luận văn bao gồm có 3 chương. Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Công nghệ 4G LTE Chƣơng 3: Nghiên cứu mạng 4G cho VNPT Hòa Bình.. Với mong muốn phục vụ người dùng các dịch vụ chất lượng cao, Việc nghiên cứu các xu hướng phát triển về công nghệ và dịch vụ mới để đáp ứng mục tiêu này Công nghệ 4G với những tính năng ưu việt của nó cũng như lợi ích trong việc cung cấp và sử dụng dịch vụ là một xu hướng tất yếu cho các nhà cung cấp dịch vụ di động. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN. 1.1 Mạng thông tin di động hiện nay. 1.1.1 Lịch sử phát triển Lịch sử ra đời và sự phát triển của dịch vụ di động từ thế hệ đầu tiên 1G tới thế hệ 4G trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Quá trình bắt đầu với các thiết kế đầu tiên được biết đến như là 1G trong những năm 70 của thế kỷ trước! Các hệ thống ra đời sớm nhất được thực hiện dựa trên công nghệ tương tự và cấu trúc tế bào cơ bản của thông tin di động. Các hệ thống 2G này cung cấp các dịch vụ thông tin dữ liệu chuyển mạch kênh ở tốc độ thấp. Tính cạnh tranh lại một lần nữa dẫn tới việc thiết kế và thực hiện các hệ thống bị phân hoá thành các chuẩn khác nhau không tương thích như: GSM (hệthống di động toàn cầu) chủ yếu ở châu Âu, TDMA (đa truy nhập phân chia theo thời gian) IS-54/IS-136 ở Mỹ, PDC (hệ thống di động tế bào số cá nhân) ở Nhật và CDMA (đa truy nhập phân chia theo mã) IS95, một hệ thống khác tại Mỹ. Các hệ thống này hoạt động rộng khắp trên lãnh thổ quốc gia hoặc quốc tế và hiện nay chúng vẫn chiếm vai trò là các hệ thống chủ đạo, mặc dù tốc độ dữ liệu của các thuê bao trong hệ thống bị giới hạn nhiều. Bước chuyển tiếp giữa 2G và 3G là 2.5G. Thế hệ 2,5G được phát triển từ 2G với dịch vụ dữ liệu và các phương thức chuyển mạch gói, và nó cũng chú trọng tới các dịch vụ 3G cho các mạng 2G. 1985 1995 2000 2005 2010 HSPA 1XEVDO Cao GSM cdmaOne + 2015 LTE/UMB IMT-Advanced 4G E3G Trung bình 3G 2G 3G 1G WCDMA cdma20001x WIMAX/ IEE802.16e AMPS TACS WIFI/ IEE802.11 Thấp < 10kbps < 20kbps 300kps-10Mbps Tốc độ số liệu < 100Mbps 100Mbps-1Gbps Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G Các hệ thống 3G hứa hẹn cung cấp những dịch vụ viễn thông tốc độ cao hơn, bao gồm thoại, fax và internet ở bất cứ thời gian nào, bất cứ nơi đâu với sự chuyển vùng roaming toàn cầu không gián đoạn. Chuẩn 3G toàn cầu của ITU đã mở đường cho các ứng dụng và dịch vụ sáng tạo. Mạng 3G đầu tiên được thiết lập tại Nhật bản. Các mạng 2.5G, như là GPRS (dịch vụ vô tuyến gói chung) 3 triển khai rộng rãi ở Châu Âu. Công nghệ 3G hỗ trợ băng thông 144 Kbps với tốc độ di chuyển lớn (trên xe hơi), 384 Kbps (trong một khu vực), và 2 Mbps (đối với trường hợp trong nhà). 1.1.2 Đánh giá ưu nhược điểm của mạng thông tin di động hiện nay. a) Mạng thông tin di động 3G. Mạng thông tin di động thế hệ ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ trước đó. Với việc cấu trúc mạng dùng giao thức IP kết hợp với công nghệ ATM, cùng với việc hỗ trợ tốc độ lên tới 2Mbps, mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA có thể hỗ trợ người dùng các dịch vụ như: hội nghị truyền hình, truy cập internet tốc độ cao, download các file dữ liệu nhỏ,… Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền dữ liệu là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn,… Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA chưa đáp ứng được các yêu cầu như: Hàng nghìn tỷ được các nhà mạng Việt Nam đầu tư cho 3G, nhưng xem ra kế hoạch thu hồi vốn khó được hoàn tất đúng thời gian dự định. Các nhà mạng cung cấp dịch vụ 3G khác sau những đầu tư ban đầu khá rầm rộ, ở thời điểm hiện tại phải tính toán, đã giảm tốc độ phát triển 3G, cụ thể giảm tốc độ mở rộng vùng phủ sóng và nâng cao chất lượng phủ sóng 3G 1.2 Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G. 1.2.1 Giới thiệu về mạng di động 4G. Thế hệ thứ tư của công nghệ di động - 4G hay là bước tiếp theo trong sự phát triển của công nghệ mạng di động. Với nhiều lợi ích về kinh tế, xã hội, 4G không chỉ là một cải tiến đối với ngành di động. 4G cho phép xây dựng một thế giới kết nối hoàn chỉnh hơn, nơi mà gần như tất cả các thiết bị kỹ thuật số của chúng ta trở lên di động, linh hoạt hơn và tích hợp chặt chẽ hơn vào cuộc sống hàng ngày. Người tiêu dùng sẽ có thể xem truyền hình, gọi video và tiếp cận với các nội dung thông tin, giải trí, truyền thông xã hội dù ở bất cứ đâu. Đối với các nước đang phát triển, nơi mà việc truy cập kết nối băng thông rộng cố định đang bị giới hạn, 4G sẽ mang lại kết nối tốc độ cao hơn nhiều và giúp họ cạnh tranh trên quy mô toàn cầu. Các nhân viên cũng có được những lợi ích từ 4G để thực hiện nhanh chóng các công việc như kiểm tra mail và đọc tài liệu. Tóm lại, với 4G, bạn có thể thực hiện công việc nhanh hơn, làm việc từ xa và khai thác nhiều dịch vụ đám mây khác qua các thiết bị di động của mình. 1.2.2 Đặc điểm mạng thông tin di động 4G Mạng 4G ra đời là cuộc cách mạng về tốc độ truyền dữ liệu, khả năng tương tác, giao tiếp giữa các mạng khác nhau. Nó là sự kết hợp giữa các mạng khác nhau dựa trên nền IP. Mục đích chính của mạng là cho phép người dùng có thể truy nhập và khai thác các dịch vụ trong mạng với tốc độ cao, chất lượng tốt, an toàn, bảo mật. Vì 4 vậy, để đáp ứng được các nhu cầu và các dịch vụ đó, mạng 4G phải đáp ứng được các yêu cầu sau: a) Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp được các mạng khác như các mạng di động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,… và WLAN, WiMAX, và các mạng không dây khác Mạng 4G có khả năng kết hợp với các mạng khác nhau dựa trên nền giao thức IP, với tốc độ cao, nó cung cấp các dịch vụ đa dạng thời gian thực, các ứng dụng chất lượng cao,… Đây là yếu tố rất quan trọng giúp cho một mạng, công nghệ mới đạt được thành công b) Mạng có tính mở. Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, chúng ta thấy rằng các hệ thống mạng hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thống đóng. Trong mạng thế hệ hai, dịch vụ cung cấp chỉ là những dịch vụ đơn giản như tin nhắn SMS, MMS,… Các mạng di động thế hệ ba đã bắt đầu cung cấp một số ứng dụng, dịch vụ nhưng còn rất ít, chất lượng chưacao. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép hệ thống cài đặt các thành phần mới với các giao diện mới giữa các cấu trúc khác nhau trên các lớp. Do đó mạng phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhu cầu này ngay từ thời điểm hiện tại cho đến tương lai. c) Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần sự kết hợp chặt chẽ giữa các lớp truy nhập, truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối với các vấn đề về độ trễ mạng, băng thông dịch vụ…vv. Mạng 4G yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ nhỏ, dịch vụ thời gian thực, chất lượng cao. d) Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin Đây là yêu cầu quan trọng hàng đầu của hệ thống. Hệ thống thông tin càng phát triển, càng có nhiều người dùng ở các mạng khác nhau cung truy nhập vào hệ thống thì thông tin bí mật của người dùng càng không đảm bảo an toàn. e) Mạng đảm bảo tính di động: Một trong những vấn đề quan trọng của 4G đó là cách để truy nhập nhiều mạng di động và không dây khác nhau. Có ba khả năng: Sử dụng thiết bị đa chế độ, vùng phủ đa dịch vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhập chung. f) Mạng phải đảm bảo về tốc độ: Mạng mới ra đời phải có tốc độ truyền dữ liệu cao, đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng mới có thể lên đến 1Gbps, và 100Mbps. 1.2.3 Xu hướng công nghệ. Hiện thế giới đang tồn tại 2 chuẩn công nghệ lõi của mạng 4G là WiMax và Long Term Evolution (LTE). WiMax là chuẩn kết nối không dây được phát triển bởi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) còn LTE là chuẩn do 3GPP, một bộ phận của liên minh các nhà mạng sử dụng công nghệ GSM. Cả WiMax và LTE đều sử dụng các công nghệ thu phát tiên tiến để nâng cao khả năng bắt sóng và hoạt động của thiết bị, mạng lưới. Tuy nhiên, mỗi công nghệ đều sử dụng một dải băng tần khác nhau. 1.2.4 Thực tế triển khai thử nghiệm. 5 VH- Bộ TT&TT đồng ý cho 5 doanh nghiệp VNPT, Viettel, FPT Telecom, CMC và VTC được thử nghiệm mạng di động 4G trước khi đấu giá lấy tần số và giấy phép 4G. Ngay sau khi được Bộ Thông tin và Truyền thông cấp giấy phép thử nghiệm dịch vụ công nghệ 4G, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã nỗ lực khẩn trương triển khai và lắp đặt thành công trạm BTS công nghệ LTE đầu tiên tại Việt Nam. VNPT là một trong năm doanh nghiệp được Bộ Thông tin và Truyền thông cấp giấy phép thử nghiệm dịch vụ công nghệ 4G. Ngay sau khi có được giấy phép này, VNPT đã khẩn trương tiến hành thực hiện Dự án thử nghiệm cung cấp dịch vụ vô tuyến băng rộng công nghệ LTE (Long Term Evolution), công nghệ Tiền 4G. Trạm BTS công nghệ LTE này được đặt tại nhà Internet, lô 2A, làng Quốc tế Thăng Long, Cầu Giấy, Hà Nội (trụ sở của công ty Điện toán và truyền số liệu VDC). Với tốc độ truy cập Internet lên đến 60 Mb/giây, dịch vụ truy cập Internet vô tuyến LTE hứa hẹn sẽ mang tới cho khách hàng các ứng dụng đòi hỏi băng thông lớn như video, HDTV, giải trí trực tuyến,... Doanh nghiệp thứ 2 trong ngành viễn thông Việt Nam là Tập đoàn Viettel đã cho thử nghiệm hệ thống 4G tại thành phố Hồ Chí Minh bằng việc thiết lập hoàn chỉnh một mạng hoàn toàn mới với 40 trạm phát LTE (4G) và 200 thiết bị đầu cuối. Cùng với các doanh nghiệp lớn, các doanh nghiệp nhỏ hơn cũng đang tìm cách triển khai 4G bằng việc liên kết giữa doanh nghiệp có hạ tầng mạng và đơn vị khai thác nội dung. 1.3 Kết luận chƣơng Các mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA và thế hệ 3,5G HSDPA và HSUPA ra đời đã phần nào đáp ứng được nhu cầu của người tiên dùng như: tốc độ truyền dữ liệu lên tới 2Mbps đối với mạng WCDMA, 10Mbps đường xuống đối với công nghệ 3,5G, có thể truy nhập được nhiều dịch vụ như: truyền hình hội nghị, truy nhập Internet tốc độ cao. Tuy nhiên, các mạng di động này còn nhiều nhược điểm như: tốc độ truyền dữ liệu chưa cao, do đó chất lượng của các dịch vụ thời gian thực chưa cao, tốc độ truyền dữ liệu vẫn còn thấp, đặc biệt là tính di động kém. Trong tương lai, người sử dụng mong muốn được sử dụng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau với tốc độ truyền cao lên tới hàng trăm Mbps, hàng Gbps, có chất lượng tốt, có thể thâm nhập vào mạng từ mọi nơi, có khả năng sử dụng các dịch vụ mới một cách dễ dàng. 6 CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ 4G LTE 2.1 Mô hình mạng thông tin di động 4G/LTE 2.1.1 Tổng quan. LTE (Long Term Evolution: phát triển dài hạn) là tên dành cho tiêu chuẩn mới do 3GPP phát trển để đáp ứng các yêu cầu không ngừng tăng về tốc độ số liệu để đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện IP. LTE là bước phát triển tiếp sau của các hệ thống 2G và 3G để tiến đến cung cấp mức độ chất lượng tương tự như các mạng hữa tuyển hiện nay. Các mục tiêu thiết kế chính của LTE bao gồm: Hệ thống phải hỗ trợ tốc độ đỉnh đường lên là 100Mbps và đường xuống là 50Mbps trong băng thông 20 MHz hay tương đương với các giá trị hiệu suất phổ tần đỉnh là 5bps/Hz đường xuống và 2,5bps/Hz đường lên. Hệ thống tham chuẩn có 2 anten trong UE cho đừơng xuống và 1 anten trong UE cho đường lên. Di động lên đến 350km/giờ. Sử dụng phổ linh hoạt, đồng tồn tại với các công nghệ trước và giảm độ phức tạp cũng như giá thành. Các công nghệ quan trọng nhất trong mạng truy nhập vô tuyến của LTE là OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), an định tài nguyên động đa kích thứơc (thời gian, tần số) và thích ứng đường truyền, truyền dẫn MIMO (Multiple Input Multiple Output), mã hóa turbo và HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) với kết hợp mềm. Truyền dẫn đa anten là một trong số các công nghệ quan trọng nhất để đạt đựơc các mục tiêu tốc độ cao cho LTE. Trên đường xuống LTE phiên bản đầu hỗ trợ một, hai hay bốn anten phát trong eNodeB và một, hai hay bốn anten thu trong UE. Đa anten có thể được sử dụng theo nhiều cách: để nhận được phân tập phát thu hay để nhận được ghép kênh không gian nhằm tăng tốc độ số liệu bằng cách tạo ra nhiều kênh con song khi điều kiện cho phép. Tuy nhiên trên đường lên LTE chỉ hỗ trợ một anten phát tai UE và một, hai hay bốn anten thu tại eNodeB. Vì thế trên đường lên đa anten chỉ được sử dụng cho phân tập thu. Để đạt được các mục tiêu khác nhau. LTE sử dụng đa anten với các công nghệ MIMO khác nhau bao gồm SUMIMO (Single-User MIMO: MIMO đơn người sử dụng), MU-MIMO (MultiUser MIMO: MIMO đa người sử dụng, tiền mã hóa cấp hạng 1 vòng kín và tạo búp dành riêng. Các sơ đồ SU-MIMO được đặc tả cho cấu hình hai hay bốn anten phát trên đường xuống để hỗ trợ truyền dẫn nhiều lớp không gian (lên đến bốn lớp) cho một UE. Sơ đồ phân tập phát được đặc tả cho bốn anten phát trên đường xuống và hai anten phát trên đường lên. Sơ đồ MU- MIMO cho phép ấn định các lớp không gian khác nhau cho các người sử dụng khác nhau trong cùng một tài nguyên thời gian-tần số. và được hỗ trợ cả ở đường lên lẫn đường xuống. Sơ đồ tiền mã hóa vòng kín cấp hạng 1 được sử dụng để cải thiện vùng phủ sóng sử dụng công nghệ SU-MIMO dựa trên tín hiệu tham chuẩn chung đặc thù ô với việc sử dụng một bản tin báo hiệu điều khiển thông lượng thấp để 2.1.2 Mô hình mạng thông tin di động 4G/LTE: 7 Lớp dịch vụ AS Lớp chức năng AS Signaling SGW AS Security SEG Mobility AS AS Billing System IP multimedia MGW Lớp lõi MGW MGW Các mạng khác RAC RAC RAC Lớp truy nhập vô tuyến Hình 2.1 Mô hình cấu trúc mạng 4G/LTE Phạm vi của mạng 4G sẽ bao phủ toàn bộ từ các phần truyền dẫn vô tuyến, truyền dẫn trong mạng lõi đến tận các ứng dụng trên thiết bị đầu cuối. Với yêu cầu một kiến trúc phân lớp cho hệ thống, nhằm đảm bảo tính mở và tính thích ứng cho hệ thống, các thành phần chức năng trong mạng sẽ được chuẩn hoá theo các chức năng chung và mỗi chức năng chung này sẽ đại diện cho chức năng trong 1 lớp. Với yêu cầu này, chúng tôi phân chia cấu trúc mạng trên cơ sở của 4 lớp chức năng, tương ứng với 4 phạm vi chức năng của các thành phần trong hệ thống mạng Nút duy nhất trong E-UTRAN là eNodeB (evolved Node B: Nút B phát triển). eNodeB là trạm gốc vô tuyến chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các chức năng liên quan đến vô tuyến trong phần cố định của hệ thống. eNodeB thông thường được phân bố trên các vùng phủ sóng của mạng, eNodeB được đặt gần các anten vô tuyến thực tế. Về mặt chức năng eNodeB hoạt động như một cầu nối lớp 2 giữa UE và EPC và là điểm kết cuối của tất cả các giao thức vô tuyến hướng đến UE và chuyển tiếp số liệu giữa kết nối vô tuyến và kết nối dựa trên IP tương ứng đến EPC. Trong vai trò này, eNodeB thực hiện mật mã hóa/giải mật mã hóa số liệu và 8 đồng thời nén/giải nén tiêu đề IP. eNodeB cũng chịu trách nhiệm cho nhiều chức năng của mặt phẳng điều khiển (CP). eNodeB chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource Management), nghĩa là điều khiển mức độ sử dụng giao diện vô tuyến bao gồm: ấn định các tài nguyên vô tuyến theo yêu cầu, đặt mức ưu tiên và lập biểu lưu lượng theo chất lượng dịch vụ (QoS) yêu cầu và thường xuyên giám sát tình trạng sử dụng tài nguyên 2.2 Các giao thức trên giao diện vô tuyến LTE. Giao diện vô tuyến được ký hiệu là LTE Uu. 4G LTE không sử dụng RNC. Các chức năng trước đây của RNC được đặt ngay trong eNodeB để có thể xử lý nhanh hơn các thay đổi trên đường truyền vô tuyến nhanh hơn. Ngoài ra mạng lõi là mạng lõi gói phát triển được xây dựng trên nền IP. Giao diện vô tuyến giữa UE và eNodeB được ký hiệu là LTE Uu 2.3 Quản lý di động trong 4G LTE. Vị trí của được MME nhận biết với độ chính xác đến vùng theo bám (TA: Tracking Area). Khi UE ở trạng thái rỗi, mỗi lần chuyển dịch từ một TA này sang một TA khác nó phải thực hiện thủ tục TA để thông báo cho MME về TA mới. Kích thước TA phải được chọn hợp lý để không bị lớn quá (dể giảm tải báo hiệu tìm gọi) và không bị nhỏ quá (đến tránh thường xuyên báo hiệu cập nhật vị trí). Cũng giống như vùng định tuyến (RA: Routing Area) trong WCDMA/HSPA, TA trong LTE thông thường bao phủ vài trăm BTS. 2.4 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn trong LTE. Các tài nguyên trong LTE có các kích thước thời gian, tần số và không gian. Kích thước không gian được đo bằng ‘lớp’ và đựơc truy nhập bởi nhiều anten phát và nhiều anten thu. Các thông số của khối tài nguyên RB số các sóng mang trong một khối tài nguyên NRC là 12 hoặc 24 đối với các trường hợp băng thông sóng mang con bằng 15 kHz và 7,5KHz. Băng thông sóng mang con 7,5kHz chỉ được sử dụng cho truyền dẫn MBSFN (MB Single Frequency Network). Mỗi khe bao gồm 7 ký hiệu OFDM trong trường hợp độ dài CP bình thường hoặc 6 ký hiệu OFDM trong trường hợp độ dài CP mở rộng và được lập cấu hình theo đặc điểm của ô Theo quy định số RB tối thiểu trong miền tần số là 6 (tương ứng với 6x12= 72 sóng mang con và băng thông truyền dẫn là 1,08MHz) và số RB cực đại trong trong miền tần số là 100 (tương ứng với 100x12=1200 sóng mang con và băng thông truyền dẫn là 18MHz). 2.5 Quy hoạch tần số trong LTE Bảng 2.1 liệt kê các băng tần hiện thời được quy định cho LTE. Hiện thời có 17 băng cho FDD và 8 băng cho TDD. Mỗi khi có thể, các quy định vô tuyến cho FDD và TDD được duy trì như nhau để đảm bảo sự tương đồng tối đa giữa hai chế độ này. Bảng 2.1 Các băng tần LTE BăngLTE 1 Đường lên 1920MHz-1980 MHz Đường xuống 2110 MHz - 2170 MHz Chế độ song công FDD 9 2 3 1850 MHz - 1910 MHz 1710 MHz - 1785 MHz 1930 MHz - 1990 MHz 1805 MHz - 1880 MHz FDD FDD 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 18 19 1710 MHz - 1755 MHz 824 MHz - 849 MHz 830 MHz - 840 MHz 2500 MHz - 2570 MHz 880 MHz - 915 MHz 1749,9 MHz - 1784,9 Hz 1710 MHz - 1770 MHz 1427,9 MHz - 1452,9 698 MHzMHz - 716 MHz 777 MHz - 787 MHz 788 MHz - 798 MHz 704 MHz - 716 MHz 815 MHz - 830 MHz 830 MHz - 845 MHz 2110 MHz - 2155 MHz 869 MHz - 894 MHz 875 MHz - 885 MHz 2620 MHz - 2690 MHz 925 MHz - 960 MHz 1844,9 MHz - 1879,9 MHz 2110 MHz - 2170 MHz 1475,9 MHz - 1500,9 MHz 728 MHz - 746 MHz 746 MHz - 756 MHz 758 MHz - 768 MHz 734 MHz - 746 MHz 860 MHz - 875 MHz 875 MHz - 890 MHz FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD FDD 33 34 35 36 37 38 39 40 1900 MHz - 1920 MHz 2010 MHz - 2025 MHz 1850 MHz - 1910 MHz 1930 MHz - 1990 MHz 1910 MHz - 1930 MHz 2570 MHz - 2620 MHz 1880 MHz - 1920 MHz 2300 MHz - 2400 MHz 1900 MHz - 1920 MHz 2010 MHz - 2025 MHz 1850 MHz - 1910 MHz 1930 MHz - 1990 MHz 1910 MHz - 1930 MHz 2570 MHz - 2620 MHz 1880 MHz - 1920 MHz 2300 MHz - 2400 MHz TDD TDD TDD TDD TDD TDD TDD TDD 2.6 Các nút chuyển tiếp. Dự định sử dụng băng thông cao có thể giảm mật độ phổ công suất khả dụng và thậm chí phổ rộng sẽ chỉ khả dụng tại các băng tần cao và điều này đồng nghĩa với suy hao cao. Các thuê bao yêu cầu các dịch vụ tốc độ số liệu cao thường đựơc đặt trong nhà và phải chịu cường độ tín hiệu thấp vì sóng vô tuyến phải thâm nhập qua các tường ngăn của tòa nhà. Để chống lại các ảnh hưởng này và đảm bảo thông lượng cao ổn định trên toàn mạng, các nút phát cần đựơc đặt gần người sử dụng hơn để đạt đựơc các tốc độ số liệu người sử dụng cao. Không như các ô Femto (các BTS có kích thước nhỏ và rẻ tiền đặt gần thuê bao để hỗ trợ tốc độ số liệu cao), các nút chuyển tiếp (RN: Relay Node) rất hấp dẫn vì chúng cho phép lắp đặt đơn giản và là giải pháp kinh tế cho các triển khai mật độ ô cao vì không cần đường trục hữu tuyến. Có thể đạt đựơc thông lượng cao trên các đường truy nhập vô tuyến nhờ RN ở gần và vùng phủ sóng nhỏ hơn của nó. Đường trục từ RN đến eNodeB cũng hưởng lợi từ vị trí RN tốt hơn so với UE được phục vụ và vì thế cho phép eNodeB thông qua RN cung cấp vùng phủ tốt hơn với hiệu suất phổ tần cao hơn. Về căn bản, xét từ góc độ đầu cuối, RN lớp 2 sẽ hoạt động giống như một eNodeB bình thường bao gồm cả lập biểu và quản lý tài nguyên, nhưng đường 10 trục được thực hiện bởi một đường truyền LTE đến eNodeB bằng cách sử dụng một băng tần bổ sung (ngoài băng) hay cùng băng (trong băng) cho đường truy nhập này. Phương pháp thứ hai cũng thường đựơc sử dụng vì nó không cần cấp phép tần số bổ sung và không cần cách ly cao đối với tự nhiễu nhờ việc sử dụng phân cách TDMA giữa phát RN đến các đầu cuối và thu từ eNodeB (một giải pháp đơn giản cho phân cách TDMA là RN dành trứơc một số khung con MBSFN). Khung con MBSFN cho phép truyền dẫn không liên tục từ eNodeB. Trước đây nó được đưa ra để hỗ trợ khai thác phát quảng bá đơn sóng mang từ một số eNodeB, nhưng bây giờ cũng dùng để che dấu đường trục đối với các đầu cuối R6 để đạt được khai thác RN hoàn toàn tương thích ngược. Hình 2.2 Nút chuyển tiếp 2.7 Kỹ thuật đa anten trong LTE 3GPP đã hoàn thiện đặc tả chuẩn LTE. Các công nghệ MIMO được đưa ra trong LTE như ghép kênh không gian, phân tập phát và tạo búp là các phần tử then chốt để cung cấp tốc độ số liệu đỉnh cao hơn với hiệu suất phổ tốt hơn và là các công nghệ căn bản để hỗ trợ dịch vụ số liệu băng rộng không dây tương lai. 3GPP đã đặc tả công nghệ E-UTRAN hay còn gọi là LTE được xây dựng trên cơ sở truyền dẫn OFDM để hỗ trợ tốc độ bit lên đến 300 Mbps cho đường xuống và 75Mbps cho đường lên. Trong LTE MIMO được sử dụng để cải thiện tốc độ số liệu đỉnh đường xuống, vùng phủ sóng cũng như thông lượng trung bình. LTE sử dụng đa anten với các công nghệ MIMO khác nhau bao gồm SUMIMO (Single-User MIMO: MIMO đơn người sử dụng), MU-MIMO (MultiUser MIMO: MIMO đa người sử dụng, tiền mã hóa vòng kín và tạo búp dành riêng. Các sơ đồ SU-MIMO được đặc tả cho cấu hình hai hay bốn anten phát trên đường xuống để hỗ trợ truyền dẫn nhiều lớp không gian (lên đến bốn lớp) cho một UE. Công nghệ SU-MIMO hiện có được mở rộng để hỗ trợ cấu hình với tám anten phát trên đường xuống và bốn anten phát trên đường lên. Ngoài ra truyền dẫn đa điểm phối hợp nhiều ô (CoMP) cũng đang được tích cực nghiên cứu và đánh giá. LTE hỗ trợ di động trên toàn mạng và được tối ưu hóa cho tốc độ di động thấp từ o đến 15km/giờ. Tốc độ di động cao hơn từ 15 đến 120 km/giờ cũng đựơc 11 hỗ trợ với hiệu năng cao. Ngoài ra LTE cũng có thể hỗ trợ tốc độ từ 120 đến 350km/giờ (thậm chí lên đến 500 km/giờ). 2.7.1 SU-MIMO đường xuống trong LTE. Sơ đồ SU-MIMO được áp dụng cho PDSCH (kênh vật lý chia sẻ đường xuống). Bằng ghép kênh không gian của SU-MIMO, hệ thống LTE cung cấp tốc độ đường xuống 150Mbps với hai anten phát và 300Mbps với bốn anten phát. Tồn tại hai chế độ khai thác trong ghép kênh không gian SU-MIMO: chế độ ghép kênh không gian vòng kín và ghép kênh không gian vòng hở. a) Mô hình truyền dẫn SU-MIMO đường xuống Mô hình truyền dẫn SU-MIMO tổng quát cho trường hợp truyền dẫn vòng kín được cho trên hình 2.7. Mô hình trên hình vẽ sử dụng cấp hạng L với P cửa anten cho truyền dẫn SU-MIMO từ eNodeB đến UE (đường xuống) trên tài nguyên thời gian tần số được cấp phát riêng cho UE. Để mô hình này hoạt động số lượng anten phát tại eNodeB (P) và số lượng các anten tại UE (M) phải bằng hoặc lớn số luồng (>L). Từ mô hình này ta thấy tại eNodeB, L luồng (hay còn gọi là L lớp) được tiền mã hóa bởi bộ tiền mã hóa đựơc chọn lựa từ thông tin phản hồi từ UE (RI: Rank Indication: chỉ thị cấp hạng, PMI: Precoder Matrix Indication: chỉ ma trận tiền mã) và được phát đi từ P anten theo L búp sóng đến các anten của Hình 2.3 Mô hình truyền dẫn SU-MIMO b) Xử lý tín hiệu số trong SU-MIMO đường xuống. Ghép kênh không gian vòng kín với L lớp và P anten phát (P>L) được minh họa trên hình 2.8. 12 Xc(i) CW0 Mã Hoá Yc(i) Sắp xếp điều chế X1(i) Y1 (i) CW1 Mã Hoá Sắp xếp điều chế Sắp xếp lớp CW (Q-1) Mã Hoá Tiền mã hoá X L(i) Sắp xếp điều chế YP(i) P cửa anten L lớp Hình 2.4 Xử lý tín hiệu SU-MIMO vòng kín phía phát. c) Quá trình xử lý tín hiệu số phía thu. Xử lý thu tuyến tính có thể được sử dụng kết hợp với quá trình khôi phục tín hiệu ghép không gian. Tuy nhiên, hệ thống có thể đạt được hiệu năng giải điều chế tốt hơn nếu áp dụng xử lý thu phi tuyến trong trường hợp ghép kênh không gian. Giải pháp máy thu tối ưu cho các tín hiệu ghép không gian là áp dụng tách tín hiệu khả giống cực đại (ML: Maximum-Likelihood). Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, tách tín hiệu ML quá phức tạp. Vì thế đã có một số đề xuất để giảm độ phức tạp cho hầu hết các sơ đồ ML Môt giải pháp khác, xử lý phi tuyến để giải điều chế các tín hiệu ghép không gian được gọi là khử nhiễu lần lượt (SIC: Successive Interferrence Cancellation). SIC dựa trên giả thiết là các tín hiệu đã được mã hóa riêng biệt trước khi ghép không gian. Quá trình này thường được gọi là truyền dẫn nhiều từ mã (Multi-Codeword). CW0 MMSE Giải mã CW0 CW1 Loại bỏ CW0 MMSE Giải mã CW1 Tín hiệu thu Loại bỏ CW0, CW1... MMSE Giải mã CW Q-1 CW0 CW (Q-1) CW1 Hình 2.5 Máy thu MMSE-SIC Trong trường hợp đa từ mã, các CRC cá lẻ được gắn vào các khối thông tin nhỏ hơn (cho từng từ mã) và sau đó các khối nhỏ này được mã hóa kênh và 13 điều chế riêng rẽ. Cần lưu ý rằng trong trường hợp truyền dẫn đa từ mã, điều chế và mã hóa khác nhau có thể được áp dụng cho từng luồng cá lẻ dẫn đến sơ đồ PARC (per antenna control: điều khiển theo từng anten). Sở dĩ như vậy vì có thể kiểm tra CRC trên từng từ mã trước khi loại bỏ nó từ tổng tín hiệu. Bằng cách làm này, chỉ các từ mã thu đúng là được loại bỏ nhờ vậy tránh được truyền lan nhiễu trong quá trình loại bỏ Xử lý tín hiệu phát: Xc(i) CW0 Mã Hoá Sắp xếp điều chế Yc(i) X -(i) S/P Y- (i) Sắp xếp lớp X 2(i) Tiền mã hoá Y2 (i) CW1 Mã Hoá Sắp xếp điều chế S/P Y3(i) X3(i) 4 cửa anten Xử lý tín hiệu thu: Xc(i) X2(i) Giải điều chế lớp 0 Cấu trúc lại lớp 0 te xt Giải điều chế lớp 2 Giải mã CW0 Giải mã CW1 X-(i) Giải điều chế lớp 1 Cấu trúc lại lớp 1 te xt Giải điều chế lớp 3 X3(i) Hình 2.6. Mô hình truyền dẫn SU-MIMO bốn cửa anten, 2 từ mã, bốn lớp với máy thu SIC 2.7.2 MIMO đa người sử dụng a) MIMO đa người sử dụng (MU-MIMO) đường xuống. MIMO đa người sử dụng (MU-MIMO) là phân đoạn không gian và truyền dẫn đến nhiều người sử dụng đồng thời trên các phần tử tài nguyên giống nhau, mặc dù từ các ô khác nhau, có thể được xem như là một dạng ghép kênh không gian. Tuy nhiên 3GPP cũng đồng ý hỗ trợ sơ đẳng ghép kênh không gian cho các UE khác nhau trong cùng một ô. Sơ đồ này giống như đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) nhưng trong 3GPP đựơc gọi là MU-MIMO (MIMO đa người sử dụng). Khác với SU-MIMO, mục tiêu của MU-MIMO là hỗ trợ SDMA cho các cấu hình anten tương thích, nghĩa là các cấu hình anten được đặt cách nhau nửa bước sóng tại phía eNodeB dẫn đến các kênh có tương quan cao. Bằng cách lập biểu đồng thời cho một số UE nằm tại các phương vật lý đủ cách biệt nhau và tập trung truyền dẫn vào các búp hẹp đến từng UE để có thể duy trì nhiễu thấp giữa các UE đựơc lập biểu đồng thời trong cùng một ô. Vì kênh có tương quan cao, 14 mỗi UE được phục vụ bởi tạo búp cấp hạng đơn. Rõ ràng rằng điều này hướng đến các kịch bản có trải góc nhỏ tại eNodeB. Trong MU-MIMO luồng cố định, eNodeB sẽ phát nhiều luồng còn bộ lập biểu sẽ ấn định từng người sử dụng vào luồng thích hợp để đạt được hiệu năng tốt nhất. Phương pháp này phù hợp cho trường hợp tốc độ di động cao và có thể làm việc không cần các hoa tiêu dành riêng.. Ngoài ra hiệu năng của phương pháp này có thể được cải thiện với sử dụng các phần tử anten gần nhau trong không gian với các búp hẹp hơn. Trong trường hợp các luồng đặc thù người sử dụng, các luồng được tạo ra cho từng người sử dụng tùy theo CQI của từng người sử dụng. Mô hình MU-MIMO với tạo búp dựa trên bảng mã cho nhiều UE sử dụng cùng một tài nguyên thời gian-tần số eNodeB. Hình 2.7. MU-MIMO với tạo búp dựa trên bảng mã cho nhiều UE sử dụng cùng tài nguyên thời gian tần số b) MIMO đa người sử dụng (MU-MIMO) đường lên Trong R8, UE sử dụng một anten phát và nhiều anten thu. Vì thế SUMIMO không thể sử dụng trên đường lên nhưng có thể sử dụng MU-MIMO đường lên. Hỗ trợ nhiều anten phát tại UE chỉ được áp dụng cho LTE-Advanced. Khi kênh không gian giữa UE1 và eNodeB rất khác kênh không gian giữa UE2 và eNodeB, cả hai UE đều có thể sử dụng cùng một tài nguyên thời gian tần số. Kết luận chƣơng. Nghiện cứu các công nghệ cơ bản của 4G/LTE: Các giao thức trên giao diện vô tuyến, cấu trúc tài nguyên truyền dẫn, hay kỹ thuật đa anten gúp chúng ta hiểu được nguyên lý cơ bản trong LTE, với công nghệ có tốc độ đường truyền lớ 15 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU MẠNG 4G CHO VNPT HOÀ BÌNH. 3.1 Đặc điểm mạng thông tin di động của Hoà Bình. 3.1.1 Đặc điểm tỉnh Hoà Bình. Hòa Bình là một tỉnh miền núi thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam, có vị trí ở phía Nam Bắc Bộ, Thành phố Hòa Bình nằm cách trung tâm thủ đô Hà Nội 73 km. Trong quy hoạch xây dựng, tỉnh này thuộc vùng Hà Nội. Tỉnh Hòa Bình nằm giáp ranh giữa 3 khu vực: Tây Bắc, Đông Bắc và Bắc Trung Bộ của Việt Nam. Hòa Bình gồm 1 thành phố và 10 huyện tổng cộng 214 phường, xã, thị trấn: Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 4.662 km², có 945.000 dân. Các đường giao thông quan trọng trên địa bàn tỉnh như: Quốc lộ 6 đi qua các huyện Lương Sơn, Kỳ Sơn, thành phố Hòa Bình, huyện Tân Lạc, Mai Châu nối liền Hòa Bình với thủ đô Hà Nội và các tỉnh Tây Bắc khác, điểm gần trung tâm Hà Nội nhất trên quốc lộ 6 của Hòa Bình thuộc huyện Lương Sơn là gần 40 km ; Quốc lộ 15A đi từ huyện Mai Châu nối quốc lộ 6 với các huyện vùng cao tỉnh Thanh Hóa; Quốc lộ 12B nối thẳng quốc lộ 6 (ở Mãn Đức- Tân Lạc) đi qua các huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thuỷ và tỉnh Ninh Bình là con đường ngắn nhất từ Tây Bắc xuyên ra Biển Đông; Đường Hồ Chí Minh chạy song song với quốc lộ 21, gặp quốc lộ 12B xã Hưng Thi, Lạc Thủy và quốc lộ 12A tại địa bàn giáp ranh giữa xã Yên Nghiệp của huyện Lạc Sơn và xã Lạc Thịnh của huyện Yên Thuỷ. Hòa Bình là một tỉnh có khá nhiều những suối nước khoáng nóng, những thung lũng như: Suối nước khoáng Kim Bôi, Thung lũng Mai Châu,. Lương Sơn - Huyện cửa ngõ của tỉnh Hòa Bình, nới tiếp giáp giữa đồng bằng châu thổ sông Hồng và miền núi Tây Bắc, với vị trí chỉ cách Hà Nội khoảng 40 km tiện lợi về giao thông, là nơi tập trung rất nhiều khu du lịch sinh thái, địa điểm giải trí. 3.1.2 Hiện trạng mạng thông tin di động Hoà Bình. Hoà Bình hiện có 04 nhà mạng đang cung cấp dịch vụ trên địa bàn: gồm vinaphone, Mobiphone, Viettel, Vietnamobile. Với đầy dủ các loại dịch vụ điện thoại cố định, ADSL, FTTH, truyền số liệu, dịch vụ di động 2G, 3G. Doanh thu hàng năm từ các dịch vụ viễn thông và công nghệ thông tin đem lại trong năm 2012 đạt khoảng 600 tỷ đồng. trong đó tập trung chủ yếu là các dịch vụ di động 2G, và 3G. Tăng trưởng về doanh thu từ các dịch vụ viễn thông hàng năm đạt trên 20%. Dự báo đến năm 2016 doanh thu Viễn thông và công nghệ thông tin của toàn tỉnh Hoà Bình đạt 1.000 tỷ. Trong đó tập trung chủ yếu vào dịch vụ di động 2G, 3G. Hiện nay có các nhà mạng chính kinh doanh trên địa bàn tỉnh là VNPT Hoà Bình, Mobiphone và chi nhánh Viettel Hoà Bình đã xây dựng và phát triển được cơ sở hạ tầng về cáp quang, nhà trạm là lớn. Hiện đã đảm bảo 100% các xã được phủ kín sóng di động. Mặc dù là tỉnh miền núi gặp nhiều khó khăn trong việc phát triển mạng lưới và xây dựng nhà trạm, những trong những năm qua các doanh nghiệp trên địa bàn đã cố gắng phát triển phục vụ các cơ quan Đảng và chính quyền, khách hàng trên địa bàn tỉnh. 16 Bảng 3.1 Cơ sở hạ tầng và thuê bao trên địa bàn tỉnh Doanh nghiệp Trạm BTS 2G VNPT Hoà Bình 250 Mobiphone Hòa Bình 130 Viettel hoà Bình 365 Tổng 725 Trạm BTS 3G 90 65 285 440 Thuê bao 2G 165000 94000 237000 496000 Thuê bao 3G 9300 3200 14000 26500 Do đặc thù miền núi nhiều nên theo đó dân cư phân bố tập trung các vùng thị trấn thị tứ nên cũng thuận lợi cho việc phát triển các dịch vụ trọng điểm cho nền kinh tế của tỉnh cũng như thuận lợi cho việc đầu tư của các doanh nghiệp viễn thông. 3.2 Nhu cầu và hƣớng phát triển từ 2G/3G lên 4G tỉnh Hoà Bình. Việc phân tích nhu cầu và thị trường, dự báo đến năm 2016 doanh thu từ Viễn thông và công nghệ thông tin đạt trên 1.000 tỷ đồng. Khi mà việc phát triển của xã hội cũng như nhu cầu của khách hàng cần đến dịch vụ 4G với tốc độ cao đáp ứng. Với điều kiện địa lý thuận lợi là một tỉnh giáp danh với thu đô Hà Nội nên việc thông thương, đi lại thuận lợi. Hiện tỉnh đang được nhà nước đầu tư triển khai đường cao tốc Láng Hoà Lạc kéo dài đến thành phố Hoà Bình. Đó cũng là điều kiện thuân lợi cho sự phát triển kinh tế của tỉnh. Trong năm 2014-2015 tỉnh phát triển với nhiều khu kinh tế trọng điểm như Khu công nghiệp Lương Sơn, Hình thành nhiều Khu công nghiệp, nhà máy ven thành phố Hoà Bình. Tỉnh Hòa Bình cũng đẩy mạnh phát triển các điểm du lịch. Ở Hoà Bình có các điểm du lịch nổi tiếng như Bản Lác-Mai Châu, Suối Khoáng Kim Bôi, Đền Bờ trên lòng hồ sông Đà, Các khu resoft ven thành phố ở khu vực Lương Sơn, Kỳ Sơn, Kim Bôi. Các ngày cuối tuần hay mùa du lich có lượng lớn khách du lịch thăm quan đến Hoà Bình. Hoà Bình là một tỉnh miền núi hiện có 945.000 dân cư nhưng chủ yếu tập trung tại các thị trấn và tập trung ở Thành Phố Hoà Bình. Vì vậy cũng thuận lợi cho phát triển kinh tế đô thị. Đối với các nhà mạng việc dân cư tập trung sẽ thuận lợi cho việc phát triển mạng lưới, tính toán đầu tư thiết kế tập trung để phục vụ cho một số lượng lớn dân cư, với các dịch vụ trọng điểm. 3.3 Nghiên cứu triển khai mạng thông tin di đông 4G cho VNPT Hoà Bình. 3.3.1 Triển khai mạng 4G. Thiết kế cung cấp ước tính nhanh đầu tiên cho việc lập cấu hình mạng vô tuyến dự kiến. Quy hoạch tổng thể bao gồm quy hoạch chi tiết và tối ưu mạng không dây. Nói chung quy hoạch là quá trình lặp bao gồm thiết kế, tổng hợp và thực hiện. Mục đích của toàn bô hoạt động này là thiết kế một mạng không dây đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng. Có thể thay đổi quá trình này để phù hợp với các nhu cầu của mọi mạng không dây. Đây là một quá trình rất quan trong khi triển khai mạng. Ước tính phủ sóng được sử dụng để xác định vùng phủ sóng của từng BTS. Ước tính phủ sóng tính toán diện tích mà tại đó máy thu của người sử dụng có thể 17 bắt được tín hiệu từ eNodeB. Nó cung cấp diện tích cực đại mà eNodeB có thể phủ sóng. Nhưng không nhất thiết phải là một kết nối chấp nhận được giữa trạm thu phát sóng và MS. Tuy nhiên máy thu MS có thể phát hiện được trạm thu phát sóng trong vùng phủ sóng. Quy hoạch phủ sóng bao gồm phân tích quỹ đường truyền vô tuyến và vùng phủ. Quỹ đường truyền vô tuyến tính toán công suất thu được bởi máy thu khi cho trước công suất phát. Quỹ đường truyền vô tuyến bao gồm tất cả các độ lợi và tổn hao trên đường truyền từ máy phát đến máy thu. Dựa trên tính toán quỹ đường truyền vô tuyến ta được tổn hao truyền sóng cực đại cho phép. Tổn hao đường truyền được chuyển vào khoảng cách bằng cách sử dụng các mô hình truyền sóng thích hợp. Khoảng cách này hay bán kính ô được sử dụng để tính toán số site cần thiết để phủ toàn bộ diện tích nhận được từ ước tính vùng phủ sóng. Quy hoạch dung lượng xét đến khả năng của mạng cung cấp các dịch vụ cho các người sử dụng với mức chất lượng dịch vụ yêu cầu. Sau khi đã tính toán diện tích phủ sóng của site, sử dụng ước tính ước tính này để phân tích các vấn đề liên quan đến dung lượng. Quá trình này bao gồm chọn site và cấu hình hệ thống chẳng hạn kênh, các phần tử kênh và các đoạn ô. Các phần tử này khác nhau đối với từng hệ thống. Cấu hình được chọn để đáp ứng được các yêu cầu lưu lượng. Trong trường hợp này, số liệu về phân bố thuê bao và dự báo phát triển thuê bao có tầm quan trọng rất lớn. Chúng ta định cỡ phải đưa ra được ước tính về số lượng trạm cần để đảm bảo lưu lượng dự kiến trên vùng phủ này Các bước thiết kế mạng truy nhập LTE Bước 1: Phân tích số liệu và lưu lượng Đây là bước đầu tiên trong quá trình định cỡ LTE. Bước này bao gồm thu thập các đầu vào cần thiết và phân tích chúng để chuẩn bị sử dụng chúng trong quá trình định cỡ LTE. Số liệu và yêu cầu của nhà khai thác được phân tích để xác định cấu hình hệ thống tốt nhất. Một khả năng khác là chọn ra một nhóm các cấu hình và tiến hành định cỡ cho từng cấu hình để chọn ra cấu hình phủ hợp tốt. Chẳng hạn có thể chọn hai hoặc ba băng thông kênh để phân tích. Bước 2: Phân tích lưu lượng Phân tích yêu cầu lưu lượng để đạt được cấu hình mạng tốt nhất có thể với chi phí thiết bị tối thiểu. Trong phần này ta sẽ xét ba kiểu lưu lượng: VoIP, truyền luồng và lướt web. Khi tính toán tốc độ bit tịnh cho các kiểu lưu lượng này cần xét đến các chi phí do các lớp cao hơn. Lưu lượng đỉnh được sử dụng thay cho các giá trị trung bình. Tương tự cũng cần xem xét yêu cầu đối với các dịch vụ khác. Bước ba: Quy hoạch vùng phủ Phân tích vùng phủ về nguyên tắc vẫn là bước tối quan trọng trong thiết kế mang LTE giống như đối với các hệ thống 3G. RLB (Radio Link Budget: quỹ đường truyền vô tuyến) là trung tâm của quy hoạch vùng phủ. Nó cho phép kiểm tra mô hình tổn hao đường truyền và tốc độ số liệu đỉnh yêu cầu đối với các mức phủ sóng đích. Kết quả cho ta một dải các kích thước ô để tìm ra số lượng site bị hạn chế bởi phủ sóng. Điều này đòi hỏi phải chọn được mô hình truyền sóng phù hợp để tính toán tổn hao đường truyền. Khi biết được các ước tính kích thước ô và diện tích cần phủ sóng, có thể tìm được ước tính tổng số site. Ước tính này dựa trên các yêu cầu phủ sóng và cần được kiểm tra đối với các các yêu cầu dung lượng. 18 Bước bốn: Quy hoạch dung lượng Với ước tính sơ bộ về kích thước ô và số site, thực hiện kiểm tra phân tích phủ sóng cho dung lượng yêu cầu. Kiểm tra xem liệu với mật độ site đã cho, hệ thống có thể truyền được tải quy định hay cần bổ sung thêm các site mới. Trong LTE, chỉ thị dung lượng chính là phân bố SINR trong ô. Phân bố này nhận được bằng cách thực hiện mô phỏng mức hệ thống. Có thể chuyển đổi trực tiếp phân bố này vào dung lượng (tốc độ số liệu). Dung lượng ô LTE chịu ảnh hương bởi một số nhân tố, chẳng hạn thực hiện bộ lập biểu gói, các sơ đồ MCS được hỗ trợ, các cấu hình anten và các mức nhiễu. Vì thế nhiều tập các kết quả mô phỏng cần thiết cho phân tích toàn diện. Sau đó số lượng site dựa trên dung lượng được so sánh với kết quả phủ sóng và số lớn hơn trong hai số sẽ được chọn làm số lượng site cuối cùng như đã đề cập trong phần trước. Bước 5: Định cỡ truyền tải Định cỡ truyền tải xét đến định cỡ các giao diện giữa các phần tử mạng khác nhau. Trong LTE, S1 (giữa eNodeB và S-GW/MME) và X2 (giữa các eNodeB) là hai giao diện cần định cỡ. 3.3.2 Thiết kế mạng 4G cho VNPT Hoà Bình. Với nhu cầu phát triển lên 4G của Tập đoàn Bưu chính viễn thông nói chung và của Viễn thông Hòa Bình nói riêng cũng là để đáp ứng nhu cầu và theo xu hướng công nghệ. Việc thiết kế các điểm đặt phát sóng eNodeB theo địa hình, tập trung dân cư, điều kiện cơ sở hạ tầng đáp ứng. Căn cứ vào thực tế, thiết kế triển khai 4G theo vùng địa lý tại các điểm trong tỉnh Hòa Bình được đưa ra các vùng có kinh tế phát triển và tập trung đông dân cư, có nhu cầu cần sử dụng. a) Thành Phố Hòa Bình. Là trung tâm kinh tế, chính trị , dân cư của tỉnh, tập trung nhiều cơ quan, doanh nghiệp, nhiều các công ty, nhu cầu sử dụng và số lượng khách hàng lớn nhất. Bảng 3.2 là vị trí các eNodeB được thiết kế. Bảng 3.2 Địa điểm thiết kế các eNodeB cho khu vƣc thành phố. TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ĐỊA ĐIỂM P. Đồng Tiến Đài VT Chăm Mát Chợ Phương Lâm UBND Phường Hữu Nghị Tổ 6 - Phường Chăm Mát BC Đồng Tiến-xã Sủ ngòi Đài TH Hoà Bình Trung tâm Viễn thông I Phường Hữu nghị) Tổ 8, Phường Tân thịnh, Đài VT Tân Thịnh Xã Thịnh Lang Khu Bắc Trần Hưng Đạo HUYỆN/TP TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình TP Hoà Bình VĨ ĐỘ 20.822900 20.788030 20.820020 20.836890 20.787280 20.819730 20.816580 20.817600 20.839890 20.823300 20.830200 20.834440 20.821350 KINH ĐỘ 105.345440 105.349200 105.340000 105.333690 105.334700 105.349640 105.341300 105.336490 105.338940 105.331170 105.340100 105.346450 105.354090
- Xem thêm -