Tài liệu TÍNH TOÁN VÙNG PHỦ CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4-LTE

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- ĐINH THẾ SƠN TÍNH TOÁN VÙNG PHỦ CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4-LTE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2013 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- ĐINH THẾ SƠN TÍNH TOÁN VÙNG PHỦ CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4-LTE Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG HÀ NỘI – 2013 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn ĐINH THẾ SƠN ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i MỤC LỤC ................................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................... iv DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... xi DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... xi LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE...2 1. GIỚI THIỆU .....................................................................................................2 1.1 Mục đích và phƣơng pháp tiếp cận ...............................................................5 1.2 Thế hệ kế tiếp của 3GPP (LTE) và định cỡ...................................................5 1.2.1 Yêu cầu cho LTE ........................................................................................6 1.2.2 Công nghệ đa truy nhập .........................................................................7 1.2.2.1 OFDMA đối với DL ...........................................................................8 1.2.2.2 SC-FDMA cho UL ........................................................................13 1.3 Khả năng mở rộng băng thông ...................................................................14 1.4 Kiến trúc mạng LTE ...................................................................................14 1.5 Giao diện E-UTRAN .................................................................................16 CHƢƠNG 2 ĐỊNH CỠ MẠNG LTE .....................................................................19 2.1 MỞ ĐẦU .....................................................................................................19 2.1 CÁC MÔ HÌNH TỔN TRUYỀN SÓNG THỰC NGHIỆM CƠ SỞ ..........21 2.3 Mô hình truyền sóng Okumura-Hata ...........................................................22 2.3.2 2.4 Mô hình truyền sóng Walsfisch-Ikegami .............................................25 ĐỊNH CỠ MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN ..........................................30 2.4.1. Các đầu vào cho định cỡ .......................................................................30 2.4.2. Các đầu ra của quá trình định cỡ mạng đa truy nhập ...............................31 2.4.3. Quá trình định cỡ mạng đa truy nhập .......................................................32 2.5 ƢỚC TÍNH SỐ LƢỢNG THUÊ BAO .......................................................35 2.6. PHÂN TÍCH PHỦ SÓNG ...........................................................................38 iii 2.7. NHIỄU TRONG MẠNG ĐA TRUY NHẬP LTE ......................................45 2.8. QUY HOẠCH TẦN SỐ ..............................................................................47 2.8.1. Các dải tần số đƣợc quy định cho 3G UMTS và LTE ..........................47 2.8.2. Phƣơng pháp quy hoạch tần số cho LTE .................................................48 2.8.2.1. Nguyên lý cơ sở .................................................................................49 2.8.2.2. Phân tích thừa số tái sử dụng .............................................................51 2.8.2.3. Ấn định công suất trong SFR .............................................................53 2.9 NGHIÊN CỨU TÌNH HUỐNG CỤ THỂ (CASE STUDY) ......................53 2.9.1 Tính toán tổn hao cực đại từ trạm gốc đến máy di động và cự ly phủ sóng ............................................................................................................................53 2.9.2 Tính toán tổn hao cực đại từ máy di động đến trạm gốc ......................59 2.9.3 Thí dụ minh họa so sánh tính toán quỹ đƣờng truyền cho các hệ thống thông tin di động.................................................................................................61 CHƢƠNG 3- ĐỊNH CỠ LƢU LƢỢNG VÀ CÔNG CỤ ĐỊNH CỠ LTE ...............69 3.1 Qui hoạch lƣu lƣợng LTE ...........................................................................69 3.2 Tính toán thông lƣợng trung bình ...............................................................70 3.3 Ƣớc lƣợng lƣu lƣợng yêu cầu và các yếu tố vƣợt quá ...............................72 3.4 Phƣơng pháp và cấu trúc .............................................................................73 3.5 Định cỡ đầu vào ..........................................................................................74 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .....................................................................................87 KẾT LUẬN ...............................................................................................................87 KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................87 THAM KHẢO ..........................................................................................................88 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Nghĩa tiếng Việt Từ viết tắt 1G One Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 2G Second Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai 3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 4G Four Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tƣ 3GPP Third Generation Partnership Project Dự án hợp tác thế hệ 3 A ACK Acknowledgement Tín hiệu xác nhận AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế tƣơng thích ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động B BBERF Bearer binding and event reporting function Chức năng thiết lập ràng buộc kênh mang và báo cáo sự kiện BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BLER Block Error Rate Tỷ lệ lỗi khối BW Bandwidth Băng thông C CA Carrier Aggreation Kết hợp sóng mang CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã v CINR Carrier to Interference Noise Ratio Tỷ số sóng mang so với nhiễu CoMP Cooperative Multipoint Tx/Rx Phát và nhận đa điểm phối hợp CRS Common Reference Symbols Tín hiệu tham chuẩn chung D DeNB Donor eNodeB Nút B phát triển dẫn DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lƣu lƣợng riêng DCS1800 Digital Cellular System 1800 Hệ thống di động tổ ong số 1800 DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DL Downlink Hƣớng xuống E E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy cập vô tuyến cải tiến EARFCN Evolved Absolute Radio Frequency Số kênh tần số vô tuyến tuyệt Channel Number đối ECGI E-UTRAN Cell Global Identifier Định danh cell E-UTRAN toàn cầu ECI E-UTRAN Cell Identifier Định danh cell E-UTRAN EV-DO Evolution -Data Optimized Tối ƣu dữ liệu EPS Evolved Packet System Hệ thống gói cải tiến EPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói cải tiến eNodeB Enhance NodeB NodeB phát triển F FDD Frequency Division Duplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số vi FM Frequency Modulation Điều chế tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi hồi tiếp G GSM Global System for Mobile Hệ thống mạng di động toàn cầu GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến thông dụng GoB Grid-of-Beams Vạch các búp sóng GI Guard Interval Khoảng bảo vệ H HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy cập gói đƣờng xuống tốc độ cao HO Handover Chuyển giao HARQ Hybrid-ARQ Yêu cầu tự động phát lại HSPA High Speed Packet Access Truy cập gói tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Quản lý thuê bao I ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế IP Internet Protocol Giao thức Internet IMT International Mobile Telecommunication Viễn thông di động toàn cầu IMTAdvance International Mobile Telecommunication - Advance Viễn thông di động toàn cầu – Phát triển IRC Interference Rejection Combining Bộ kết hợp chống nhiễu IMS IP Multimedia Sub-System Phân hệ đa phƣơng tiện sử dụng IP K vii KPI Key Performance Indicator Thông số chính về hiệu suất L LTE Long Term Evolution Giải pháp tiến hóa dài hạn LTE-Adv Long Term Evolution-Advanced Giải pháp tiến hóa dài hạn – phát triển LA Location Area Vùng vị trí M MCCH Multimedia Control Channel Kênh điều khiển đa phƣơng tiện MTCH Multimedia Traffic Channel Kênh lƣu lƣợng đa phƣơng MBMS Multimedia Broadcast and Multicast Services Đa dịch vụ đa phƣơng tiện MCL Minimum Coupling Loss Suy hao ghép tối thiểu MS Mobile Station Trạm di động MIMO Multi Input Multi Ouput Đa ngõ vào đa ngõ ra MRC Maximum Ratio Combiner Bộ kết hợp tỷ lệ tối đa MCC Mobile Country Code Mã di động quốc gia MNC Mobile Network Code Mã mạng di động MCS Modulation and Coding Scheme Giản đồ điều chế và mã hóa MME Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MAC Medium Access Control Điều khiển truy cập môi trƣờng N NAS Network Access Stratum Tầng truy cập mạng O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiple Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao viii O&M Operation and Maintenance Bảo dƣỡng và vận hành OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao P PCell Primary Cell Ô phục vụ chính PCRF Policy and Charging Rules Function Tính cƣớc và quản lý chính sách PCC Primary Component Carrier Sóng mang thành phần chính PDCP Packet Data Convergence Protcol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh vật lý chia sẻ đƣờng xuống PDN-GW Packet Data Network Gateway Cổng giao tiếp mạng dữ liệu gói PUSCH Physical Uplink Shared Channel Kênh vật lý chia sẻ đƣờng lên PBCH Physical Broadcast Channel Kênh quảng bá vật lý PMIP Proxy Mobile IP IP di động đại diện PUCCH Physical Uplink Control Channel Kênh vật lý điều khiển đƣờng lên PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ lệ công suất đỉnh so với trung bình PC Power Control Điều khiển công suất PCS1900 Personal Communication System Hệ thống viễn thông cá nhân 1900 PCI Physical Cell Identity Thực thể cell vật lý PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PDCCH Physical Downlink Control Channel Kênh vật lý điều khiển đƣờng xuống ix PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi PCH Paging Channel Kênh tìm gọi Q QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phƣơng QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phƣơng R RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến RLC SDU RLC Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ RLC PDU RLC Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RB Resource Block Khối tài nguyên RSRP Reference Signal Receive Power Công suất thu tín hiệu tham khảo RSRQ Reference Signal Receive Quality Chất lƣợng thu tín hiệu tham khảo RAN Radio Access Network Mạng truy cập vô tuyến RTT Round Trip Time Thời gian truyền lan một vòng RS Reference Signal Tín hiệu tham khảo RA Routing Area Vùng định tuyến S SCC Secondary Component Carrier Sóng mang thành phần phụ S-GW Serving Gateway Cổng phục vụ SINR Signal to Interference Noise Ratio Tỷ lệ cƣờng độ tín hiệu trên nhiễu SC- Single Carrier - Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo tần x FDMA Multiple Access số - Sóng mang đơn SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn SAE System Architecture Enhance Kiến trúc hệ thống nâng cao SGSN Serving SGSN Support Node Nút cung cấp dịch vụ GPRS T TDD Time Division Duplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TA Tracking Area Vùng theo dõi TAC Tracking Area Code Mã vùng theo dõi Transmit Power Command Lệnh công suất phát TTI TPC U UL Uplink Đƣờng lên UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Networks Mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS Universal Telecommunication Mobile Hệ thống thông tin di động vũ trụ UE User Equipment Thiết bị ngƣời dùng V VoIP Voice over IP Thoại trên nền IP W WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Accesss WAP Wireless Application Protocol Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng Giao thức ứng dụng không dây xi DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... xi Hình 1.1 Chu trình đời hoạt động của một mạng thông tin di động ...........................3 Hình 1.2. Tổng quan quá trình quy hoạch mạng.........................................................4 Hình 1.3 Cấu trúc kí tự thời gian OFDM ....................................................................9 Hình 1.4 Cấu trúc khung đƣờng xuống cho khung với tiền tố ngắn ........................11 Hình 1.5 Cấu trúc khung đƣờng xuống cho khung với tiền tố dài...........................11 Hình 1.6 Cấu trúc khung UL cho LTE......................................................................13 Hình 1-7 Kiến trúc E-UTRAN ..................................................................................15 Hình 1-8 Giao diện E-UTRAN .................................................................................17 Hình 2.1. Định nghĩa các thông số mô hình Walsfisch-Ikegani ...............................25 Hình 2.2 qui trình định cỡ mạng truy nhập ...............................................................33 Hình 2.3 Phƣơng pháp tính số thuê bao dựa trên tốc độ số liệu ...............................35 Hình 2.4. Bố kiểu site: a) Site vô hƣớng ngang, b) Site hai đoạn ô, c) site ba đoạn ô và d) site sáu đoạn ô. .................................................................................................44 Hình 2.5. Dự trữ nhiễu phụ thuộc tải ........................................................................46 Hình 2.6. Khái niệm tái sử dụng tần số mềm (SFR) trong hệ thống tổ ong .............49 Hình 2.7. Tái sử dụng tần số mềm (SFR) trong hệ thống OFDMA .........................50 Hình 2.8. SINR tại biên ô ..........................................................................................52 Hình 2.9. Dung lƣợng tại biên...................................................................................52 Hình 2.10. Các bƣớc trong tính toán công suất cho phép tối thiểu, tổn hao đƣờng truyền cực đại cho phép và cự ly phủ sóng cực đại đối với đƣờng xuống ...............58 Hình 2.11. Biểu đồ mức tín hiệu vô tuyến ................................................................58 Hình 2.12. minh họa các bƣớc trong tính toán công suất cho phép tối thiểu, tổn hao đƣờng truyền cực đại cho phép và cự ly phủ sóng cực đại đối với đƣờng lên. ........61 Hình 2.13. Biểu đồ mức tín hiệu vô tuyến đƣờng lên ...............................................61 Hình 3.1 Công cụ định cỡ : Đầu vào .........................................................................75 Hình 3-2 Công cụ định cỡ: Đầu vào vùng phủ .........................................................76 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các tham số lớp vật lí ..................................................................................9 Bảng 1-2: Các tham số lớp vật lí UL ........................................................................14 Bảng 2.1. Mô hình truyền sóng Okumura-Hata cho các điều kiện truyền sóng khác nhau. ..........................................................................................................................23 Bảng 2.2. So sánh tổn hao đƣờng truyền từ mô hình Hata và Walfisch-Ikegami. ...29 xii Bảng 2.4. Yêu cầu SNR (ρreq) đƣờng xuống .............................................................40 Bảng 2.5. Các giá trị độ nhạy UE cho các cấu hình MCS khác nhau đối với băng thông 10MHz. ...........................................................................................................41 Bảng 2.6 cho thấy độ nhạy đối với các băng thông 5MHz và 20 MHz cho máy thu UE và máy thu eNodeB.............................................................................................42 Bảng 2.8. Các băng tần 3GUMTS và LTE ...............................................................47 Bảng 2.9. Các thông số vô tuyến đƣợc sử dụng cho tính toán ..................................51 Bảng 2.10. Quỹ đƣờng truyền đƣờng xuống cho LTE cho tốc độ số liệu đƣờng xuống 1 Mbps sử dụng sơ đồ QPSK1/3 ....................................................................54 Bảng 2.12. Cự ly phủ sóng theo mô hình truyền sóng Hata .....................................57 Bảng 2.13. diện tích phủ sóng của site ba đoạn ô .....................................................57 Bảng 2.14. Quỹ đƣờng truyền đƣờng lên cho tốc độ số liệu 64kbps với sơ đồ điều chế QPSK 1/3. ...........................................................................................................59 Bảng 2.15 tổng kết các thông số quỹ đƣờng truyền cho LTE. .................................62 Bảng 2.16. Thí dụ tính quỹ đƣờng truyền đƣờng lên cho GSM, HSPA và LTE ......64 Bảng 2.17. Thí dụ tính quỹ đƣờng truyền đƣờng xuống cho GSM, HSPA và LTE .65 Bảng 3-1 Thông lƣợng di động trung bình cho LTE ................................................71 1 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay có hai yếu tố từ nhu cầu của ngƣời dùng tác động đến sự phát triển của công nghệ 4G. Thứ nhất, đó là sự gia tăng về nhu cầu của các ứng dụng của mạng không dây và nhu cầu băng thông cao khi truy nhập Internet. Thứ hai, ngƣời dùng luôn muốn công nghệ không dây mới ra đời vẫn sẽ cung cấp các dịch vụ và tiện ích theo cách tƣơng tự nhƣ mạng hữu tuyến, mạng không dây hiện có. Và hiển nhiên, nhu cầu về chất lƣợng dịch vụ cung cấp đƣợc tốt hơn, tốc độ cao hơn, tốc độ truy nhập Web, tải xuống các tài nguyên mạng nhanh hơn…là đích hƣớng tới của công nghệ di động 4G. Chính vì điều này, việc xây dựng kích cỡ mạng và vùng phủ là một trong những yếu tố hàng đầu để có thể xây dựng đƣợc hệ thống thông tin di động 4G LTE. Chính vì thế đề tài sẽ nghiên cứu về vấn đề này, thực hiện tham số và tính toán vùng phủ của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4. Trong thời gian tới, khi mạng thông tin di động thế hệ thứ 4 (4G) đƣợc triển khai, hi vọng đây sẽ là một tham khảo hữu ích cho các nhà khai thác và những ngƣời quan tâm tới vấn đề này. Về nội dung, luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu chung hệ thống thông tin di động LTE. Chƣơng 2: Trình bày về định cỡ mạng LTE- chia vùng phủ và tài nguyên vô tuyến. Chƣơng này trình bày về cách định cỡ vùng phủ, và các tham số tài nguyên vô tuyến, định cỡ mạng trong LTE. Các tham số đặc trƣng về hệ thống để tính toán vùng phủ. Chƣơng 3: Trình bày về các thông số lƣu lƣợng, cách tính toán và sử dụng các công cụ để tiến hành định cỡ cho mạng truy nhập LTE. Và đƣa ra những kiến nghị để tiếp tục hoàn thiện công cụ định cỡ cho mạng LTE trong tƣơng lai. Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng đã tận tình hƣớng dẫn và cung cấp cho em nhiều tài liệu phục vụ việc hoàn thiện luận văn này. 2 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE 1. GIỚI THIỆU Ngành công nghiệp viễn thông đang trải qua sự xuất hiện của một số công nghệ cạnh tranh và nâng cao, bao gồm cả WIMAX, HSPA, DVB-H. Với các yêu cầu ngƣời dùng ở bên ngày càng tăng các mạng di động đang phải đối mặt lớn hơn bao giờ cạnh tranh từ các công nghệ khác. HSPA (High speed packet access) và MBMS (multimedia broadcast and multicast service), đã tăng cƣờng các mạng 3G bằng cách đƣa quan trọng khả năng, nhƣng những cải tiến này vẫn không đủ để phù hợp với công nghệ phát thanh truyền hình (nhƣ DVB-H) hoặc truy cập không dây băng thông rộng(nhƣ WiMAX) để cung cấp các dịch vụ hiện đại, ví dụ nhƣ điện thoại di động truyền hình, truy cập Internet và các dịch vụ quan trọng khác. Do đó, mạng 3G cần một sự thay đổi lớn để cạnh tranh trong tƣơng lai. Để giữ tính cạnh tranh về lâu dài, 3GPP (dự án hợp tác thế hệ thứ ba) đã bắt đầu hoạt động trên sự phát triển lâu dài của UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network), trong đó đang chú ý đến rõ ràng là vƣợt qua các chức năng và tốc độ WCDMA có thể làm với HSDPA hoặc cao tốc độ Uplink Packet Access (HSUPA). Câu trả lời 3GPP để tình hình này đòi hỏi là 3G LTE (Long Term Evolution) hay Super 3G, trong đó có thể làm tăng đáng kể khả năng của mạng 3G và làm cho nó ngang bằng với các công nghệ khác. LTE là một hệ thống với băng thông lớn hơn ( lên đến 20 MHz), độ trễ thấp và gói tối ƣu hóa công nghệ truy cập vô tuyến có tốc độ dữ liệu đỉnh cao100Mbps downlink và 50Mbps trong các đƣờng lên. Công nghệ truy cập vô tuyến cho LTE là OFDM ( ghép kênh phân chia tần số) cung cấp hiệu quả quang phổ cao hơn và mạnh mẽ hơn so với nhiễu đƣờng và giảm fading, so với CDMA ( Code Division Multiple Access). Để cung cấp cho các nhà khai thác tăng linh hoạt trong triển khai mạng, hệ thống LTE hỗ trợ khả năng mở rộng băng thông và cả hai phƣơng pháp 3 ghép kênh FDD và TDD. Hệ thống này cũng hỗ trợ truyền tải unicast và multicasttrong kích thƣớc tế bào từ local cell hoặc các micro cell ( hàng trăm mét) hoặc đến các cell lớn nhƣ macro cell ( bán kính>10Km). Quy hoạch mạng vô tuyến nhằm xác định các vị trí site và cấu hình tƣơng ứng của các site. Cấu hình này bao gồm chiều cao anten, số lƣợng các đoạn ô, các tần số đƣợc sử dụng hay các nhóm kênh chính, các kiểu anten, góc phƣơng vị và độ nghiêng, kiểu thiết bị, công suất vô tuyến. Bản quy hoạch cuối cùng đƣợc kiểm tra theo các yêu cầu KPI mà chủ yếu là vùng phủ sóng và dung lƣợng . Chu trình đời hoat động của một mạng thông tin di động đƣợc thể hiện trên hình 1. Trƣớc hết mạng đƣợc quy hoạch. Sau đó nó đƣợc triển khai, khi này quá trình tối ƣu ban đầu cũng đƣợc tiến hành. Sau khi đạt đƣợc chất lƣợng dịch vụ yêu cầu, mạng đƣợc đƣa vào khai thác thƣơng mại.Trong giai đoạn này quá trình tối ƣu liên tục đựơc thực hiện để đáp ứng nhu cầu nâng cấp hiệu năng và dung lƣợng mạng. Quy hoạch Xác định cấu hình vô tuyến. Ước tính điểm khởi đầu cho các thông số lớp vật lý cơ sở Cải thiện hiệu năng. Cải thiện dung lượng. Quyết định dựa trên nhu cầu phát triển Triển khai mạng Tối ưu liên tục Khởi động khai thác thương mại Tối ưu ban đầu Kiểm tra các thông số ban đầu. Làm sạch môi trường vô tuyến. Đánh giá hiệu năng hệ thống Hình 1.1 Chu trình đời hoạt động của một mạng thông tin di động Trong quá trình quy hoạch mạng ban đầu ( hay thiết kế chuẩn), cần xác định số lƣợng site cần thiết để đảm bảo phủ sóng và dung lƣợng cho diện tích đích. Các yêu cầu phủ sóng đƣợc kiểm tra bởi phân tích quỹ đƣờng truyền và mô hình vô tuyến. Do mô hình vô tuyến phụ thuộc vào từng trƣờng hợp cụ thể nên trong 4 chƣơng này ta sẽ chỉ xét phân tích quỹ đƣờng truyền. Trong quá trình quy hoạch chi tiết, ta cần ta cần đánh giá vị trí mạng xem có đảm bảo phủ sóng và dung lƣợng yêu cầu hay không. Sử dụng các công cụ quy hoạch mạng ta có thể đánh giá phủ sóng cả về phƣơng diện mức tín hiệu lẫn nhiễu. Các công cụ này cũng cho phép đánh giá tƣơng tác giữa phủ sóng và dung lƣợng. Giai đoạn cuối cùng của quy hoạch là triển khai các nút mạng sẽ nhƣ thế nao. Sau khi triển khai, ta cần đánh giá khả năng đáp ứng các yêu cầu và kỳ vong của mạng. Trƣớc hết ta cần kiểm tra xem điều kiện tiên quyết để khởi đầu tối ƣu đã đƣợc thiết lập hay chƣa. Trƣớc tiên là các điều kiện vô tuyến, tiếp theo là các mức dịch vụ thấp ( thoại chăng hạn) và cuối cùng là các dịch vụ mức cao ( chẳng hạn toại video hay các dịch vụ PS) cần đƣợc đo và hiệu chỉnh. Số liệu địa lý/ bản đồ Mô tả các thiết bị vô tuyến Các dịch vụ và số liệu khách hàng Thiết lập công cụ quy hoạch Số liệu truyền sóng Định nghĩa KPI Vị trí các site Cấu hình các site Phân tích phủ sóng/ dung lượng Phân tích KPI Khảo sát site Điều chỉnh mô hình Đo ngoài trời và kiểm tra Vị trí và cấu hình site cuối cùng Tối ưu ban đầu Hình 1.2. Tổng quan quá trình quy hoạch mạng 5 1.1 Mục đích và phƣơng pháp tiếp cận Đề tài mô tả việc định cỡ mạng truy nhập vô tuyến 3GPP, và các mô hình của nó, phƣơng pháp và công cụ phát triển để định cỡ mạng. Những mục tiêu chính đƣợc liệt kê dƣới đây: ● Giới thiệu các ính năng LTE có liên quan đến định cỡ ● Xác định các mô hình cơ bản cho định cỡ mạng truy nhập ● Ƣớc tính vùng phủ ● Ƣớc tính các tham số của mạng ● Đánh giá khả năng ● Phát triển và mô tả công cụ ƣớc lƣợng 1.2 Thế hệ kế tiếp của 3GPP (LTE) và định cỡ Mặc dù HSDPA và HSUPA có đủ khả năng để duy trì cạnh tranh trong nhiều năm tới, nhƣng để đảm bảo rằng các hệ thống thông tin liên lạc 3GPP sẽ tiếp tục cạnh tranh, thế hệ tiếp theo của mạng truy cập 3GPP đang trải qua tiêu chuẩn hóa ( System Architecture Evolution, SAE, đề cập đến các hoạt động mạng lõi tƣơng ứng). Các mục tiêu cơ bản của huôn khổ LTE là xây dựng một hệ thống đáp ứng nhu cầu cho tốc độ dữ liệu cao, độ trễ thấp và tối ƣu hóa cho lƣu lƣợng gói. Hệ thống LTE sẽ đƣợc thiết kế để có tốc độ dữ liệu đỉnh cao 100Mbps DL và lên đến 50Mbps trong UL. Luận văn mô tả các tính năng cơ bản của hệ thống LTE: các yêu cầu đƣa ra, nhiều kỹ thuật truy cập đƣợc sử dụng, khả năng mở rộng băng thông, kiến trúc mạng và các chức năng kênh và cấu trúc. Chƣơng này với mục tiêu đặt ra cho LTE, tính năng của nó đặc biệt là những thành phần có liên quan đến kích cỡ của mạng. Phần sau của chƣơng trình bày việc thực hiện kích thƣớc, mô tả các đầu vào và đầu ra và các bƣớc khác nhau thực hiện để kích thƣớc mạng. 3GPP bắt đầu phát triển thế hệ kế tiếp của 3G bắt đầu vào năm 2004. Nhân lúc này RAN tiến hày triển lãm tại TORONTO, Canada. Triển lãm phục vụ cho tất 6 cả các tổ chức quan tâm cả thành viên và không phải thành viên của 3GPP. Triển lãm thu hút sự tham gia của hầu hết các lĩnh vực lien quan tới dịch vụ và cung ứng điện thoại di động. Điều này lien quan tới các nhà khai thác, các nhà sản suất và các viện nghiên cứu đƣa ra các quan điểm của họ về sự phát triển tiếp theo của UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network). Một tập hợp các yêu cầu mức cao hơn đã đƣợc xác định trong triển lãm để cải thiện hơn nữa tính dự phòng, nâng cấp dịch vụ và giảm chi phí vận hành. Nói một cách rõ ràng hơn, mục tiêu và các chỉ tiêu phát triển LTE chính có thể đƣợc quy định nhƣ sau: ● Tăng cƣờng năng lực hệ thống và giảm chi phí cho mỗi bit,cũng nhƣ sử dụng phổ tần 2G hiện có và phổ tần 3G cùng với các băng tần mới. ● Đạt đƣợc tốc độ dữ liệu cao với các hệ thống 3G hiện tại, với mục tiêu tốc độ 100Mbps trong đƣờng lên và đƣờng xuống trên 50Mbps trong. ● Phủ sóng rộng hơn bằng cách cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn so với khu vực rộng lớn hơn và linh hoạt sử dụng các băng tần số hiện có và mới. ● Đạt công suất hệ thống cao hơn lên đến ba lần công suất của hệ thống hiện tại và tăng trích lập dự phòng dịch vụ dịch vụ tốt hơn với chi phí thấp hơn. 1.2.1 Yêu cầu cho LTE Hệ thống LTE dự kiến sẽ cạnh tranh trong nhiều năm tới, do đó, các yêu cầu và mục tiêu đặt ra cho hệ thống này là khá nghiêm ngặt. Mục tiêu chính của sự phát triển là cải thiện hơn nữa dịch vụ và giảm chi phí. Cụ thể hơn, một số yêu cầu quan trọng và mục tiêu khả năng cho sự phát triển dài hạn là: ● Độ trễ thấp: cho cả mặt bằng sử dụng và mặt bằng điều khiển, với một phân bổ phổ 5MHz mục tiêu độ trễ là dƣới 5ms. ● Khả năng mở rộng băng thông: băng thông khác nhau có thể đƣợc sử dụng tùy thuộc vào các yêu cầu (1,4 đến 20 MHz). ● Tốc độ đỉnh dữ liệu: 100 Mbps cho DL, 50Mbps cho UL